< Fyzika I&II pro studenty FEI KMF/IFY1E/IFY2E 2016 (2015/2016 a 2016/2017) Home to ÚAFM
Home to M.S. Homepage
Informační stránka předmětu Fyzika I&II
KMF/IFY1E/IFY2E
pro studenty FEI
(ZS 2014/2015)
Aktualizováno 29. srpna 2016
Přednášející: Doc. Miloš Steinhart
Počet přístupů (od 20. 02. 2006 (1607=msbio006)): CNW:Counter

Vítejte na informační stránce předmětu Fyzika I/II pro studenty FEI.
Zde získáte informace, týkající se přednášek z FI a FII a zkoušek, včetně aktuálního >>>¿ programu
Seznam otázek ke zkoušce z FI a FII.
Písemka bude potřebná k získání zápočtu podle požadavků cvičicího učitele. Vhodné příklady k procvičování najdete například na stránkách pro DFJPi kam je dal laskavě k dispozici kolega Dr. Zajíc:
Příklady SF.
FI&II.
Neučte se je mechanicky, ale snažte se co nejlépe porozumět fyzikálnímu principu jejich řešení!
Pro zájemce o použití fyziky v běžném životě doporučuji navšívit stránku. Velmi zajímavé jsou též přípravné texty k FO.
V minulém roce vyšla velice zajímavá knížka fyzikálních bajek: Straka v říši entropie.
Pro zájemce o moderní fyziku existuje pěkná kniha od George Gamowa: Pan Tomkins v říši divů. Její první český překlad vyšel v roce 1986.
Další zajímavá populární knížka pro pokročilejší čtenáře je od Chada Orzela: Jak naučit svého psa fyziku.
Pro zájemce o užitečný souhrn fyziky, lze doporučit Přehled středoškolské fyziky od E. Svobody a kol.
Od loňského podzimu byl vysílán zajímavý pořad Rande s Fyzikou.
Zajímavé internetové stránky:
Dobývání vesmíru : http://technet.idnes.cz/leonov-prvni-muz-ve-volnem-vesmiru-du9-/tec_vesmir.aspx? c=A150302_165614_tec_vesmir_kuz
Odhalovaní exoplanet: http://en.wikipedia.org/wiki/Discoveries_of_exoplanets
Zkoumání jádra naší galaxie: http://en.wikipedia.org/wiki/Galactic_Center

Spojení na přednášejícího a cvičícího:

Doc. Miloš Steinhart
Studentská 84, místnost 514
Telefon: 466 036 029
Telefon do kanceláře katedry: 466 036 026
Email: Milos.Steinhart@upce.cz
Vyjímečně (nefunguje, když jsem mimo CZ): SMS: 608 282 434


Mgr. Josef Jan Horálek, Ph.D.
Email: josef.horalek@upce.cz


Hlavní informace:

Program přednášek pro studenty denního studia. Aktuální>>>¿

Budu vděčný za každou připomínku k této stránce, k výuce nebo k činnosti katedry obecně.
Za kolektiv katedry fyziky M. Steinhart


Předběžné podmínky zkoušky:
U zkoušky si každý vylosuje 2 otázky z následujícího seznamu a může si vybrat pořadí odpovídání. Další postup určí zkoušející.
Odpovědět na otázku znamená:
  1. Vysvětlit princip příslušného jevu.
  2. Uvést příklad jeho využití.
  3. Umět provést jednoduchý související výpočet.
Seznam otázek pro zkoušku z Fyziky I:
  1. Základy vektorového počtu, složky vektoru, směrové cosiny, základní operace s vektory, včetně po vektorového součinu(!).
  2. Součásti klasické a moderní fyziky. Rozměr a jednotky fyzikálních veličin. Soustava SI.
  3. Základní pojmy kinematiky hmotného bodu - poloha, rychlost, zrychlení, pohyby přímočaré a křivočaré, pohyb po kružnici, úhlové veličiny.
  4. Pohyby v homogenním gravitačním poli v blízkoti Země - volný pád a vrhy. Volba vhodných souřadnic.
  5. Hybnost hmotného bodu, síla a impuls síly, Newtonovy pohybové zákony.
  6. Mechanická práce a její souvislost s energií. Výkon působících sil. Třecí síla a její vliv na pohybující se hmotný bod.
  7. Mechanika soustavy hmotných bodů. I. a II. impulsová věta. Hmotný střed.
  8. Mechanika dokonale tuhého tělesa. Rozklad silového působení na translační rotační složku.
  9. Moment setrvačnosti a jeho výpočet, Steinerova věta.
  10. Moment síly vzhledem k bodu a vzhledem k ose otáčení, moment hybnosti hmotného bodu a tělesa. Zákon zachování momentu hybnosti
  11. Pohybová rovnice rotačního pohybu tuhého tělesa, příklady rotačních pohybů.
  12. Kinetická energie rotujícího tělesa, práce a výkon při roztáčení (brždění) tuhého tělesa.
  13. Newtonův gravitační zákon a Coulombův zákon. Gravitační a elektrostatické pole a jejich srovnání.
  14. Intenzita a potenciál v gravitačním a elektrickém poli, vztah mezi intenzitou a potenciálem. Gradient.
  15. Energie kinetická a potenciální. Zákon zachování energie.
  16. Práce v konzervativním (gravitačním nebo elektrickém) poli. Existence potenciální energie a potenciálu a rozdíl meyi nimi.
  17. Mechanické napětí, deformace. Typický průběh závislosti napětí na deformaci namáhaných těles. Hookův zákon. Potenciální energie deformovaných těles.
  18. Vlastnosti tekutin, jejich modul stlačitelnosti a ve smyku. Hydrostatický tlak v kapalinách a plynech, Pascalův zákon.
  19. Archimédův zákon jako rovnováha povrchových a objemových sil a jeho aplikace.
  20. Zákony zachování u proudící ideální kapaliny: rovnice kontinuity, Bernoulliova rovnice, zachování hybnosti a jejich aplikace.
  21. Teplota, měření teploty, teplotní roztažnost pevných látek, kapalin a plynů.
  22. Ideálního plyn. Jeho význam a stavová rovnice.
  23. Teplo, tepelná kapacita, měrná tepelná kapacita, měrná skupenská tepla, kalorimetrie. Vedení tepla.
  24. Základy kinetické teorie ideálního plynu: tlak, vnitřní energie, ekvipartiční theorém (!), Avogadrův a Daltonův zákon.
  25. Termodynamický systém, uzavřený/otevřený, ne/izolovaný. Extenzivní a intenzivní parametry.
  26. První věta termodynamická.
  27. Druhá věta termodynamická.
  28. Vratné kruhové děje a tepelné motory a jejich účinnost. Carnotův cyklus.
  29. Entropie a její statistický význam. Nevratnost procesů.

Na začátek


U zkoušky si každý vylosuje 2 otázky z následujícího seznamu a může si vybrat pořadí odpovídání. Další postup určí zkoušející. Odpovědět na otázku znamená vysvětlit princip příslušného jevu, uvést příklad jeho využití a eventuálně umět provést jednoduchý související výpočet.
Téměř definitivní seznam otázek pro zkoušku z Fyziky II:
  1. Elektrický náboj, srovnání elektrostatického a gravitačního pole, Coulombův a Newtonův zákon.
  2. Intenzita, tok intenzity, Gaussova věta a její aplikace, chování vodiče v elektrostatickém poli.
  3. Práce při přemísťování nábojů/hmotností v elektrostatickém/gravitačním poli, potenciál a potenciální energie, jejich vztah k intenzitě a síle.
  4. Kapacita, kondenzátory, energie nabitých kondenzátorů, spojování kondenzátorů.
  5. Chování dielektrik v elektrostatickém poli, permitivita.
  6. Stacionární elektrický proud, Ohmův zákon, rezistance, diferenciální rezistance, rezistivita, vodivost. Rozdělení látek podle vodivosti.
  7. Spojování odporů. Závislost rezistivity na teplotě, termoelektrický jev, Peltierův jev, Supravodivost.
  8. Elektrických obvody: Práce a výkon elektrického proudu, ideální a reálný zdroj napětí, Kirchhoffovy zákony, Theveniova poučka. Princip superpozice.
  9. Biottův-Savartův zákon a jeho aplikace; Ampérův zákon, magnetická indukce a intenzita. Mg. pole solenoid a toroidu.
  10. Lorentzova síla, pohyb náboje v homogenním magnetickém poli, hmotnostní spektrometr, mlžná komora.
  11. Silové působení magnetického pole na vodič protékaný proudem a na proudovou smyčku.
  12. Dominantní magnetické vlastnosti látek. Susceptibilita, relativní permeabilita.
  13. Faradayův indukční zákon, výroba a přenos elektrické energie.
  14. Vlastní a vzájemná indukčnost. Vznik střídavého proudu, střední a efektiní hodnota, výkon střídavého proudu, transformátor.
  15. Měření elektrických veličin, princip a použití základních měřících přístrojů.
  16. Komplexní formalismus pro vyjádření střídavých veličin. Jednoduché obvody s R,L,C; fázový diagram, resonance v elektrických obvodech.
  17. Význam jednotlivých Maxwellových rovnic (budou vám ukázány MR v integrálním tvaru ve vakuu).
  18. Spektrum elektromagnetického vlnění. Dualismus vln a částic.
  19. Odraz a lom světla. Zobrazování zrcadlem a tenkou čočkou. Základní optické přístroje.
  20. Vymezení geometrické optiky. Huygensův a Fermatův princip. Barevná a kulová vada.
  21. Záření absolutně černého tělesa. Vnější fotoelektrický jev.
  22. Rentgenové záření, vznik, vlastnosti a použití.
  23. Souvislost optických spekter a energetických hladin. Bohrův model atomu.
  24. Základy kvantové teorie, relace neurčitosti.
  25. Základy jaderné fyziky, radioaktivita. rozpadové řady, radioisotopy, metody detekce záření.
  26. Jaderná energetika a její ekologické problémy.
Na začátek

Program přednášek:

Program je naplánován na každou přednášku vždy do konce příslušného semestru jen rámcově. To znamená, že bude dodržena hlavní náplň.

Tempo je totiž průběžně upravováno podle interakce se studenty. V cca polovině dubna nebo listopadu bude plán přednášek do konce semestru upraven podle skutečnosti.

Přesnější program bude existovat minimálně na dva týdny dopředu, ale velmi pravděpodobně nebude pokaždé úplně přesně dodržen.

K přednáškám jsou připojeny aktuální doprovodné power-pointové prezentace.

V případě, že prezentace přesahuje přednášku, je v ní konec jasně vyznačen.

Prezentace je vhodné si vytisknout předem a místo psaní se soustředit na vlastní výklad.

Prezentace jsou jen kostrou výkladu! Měly by sloužit jen jako pomoc při studiu. V žádném případě si ale nedělají nárok nahradit ani přednášku, ani skripta nebo jiný ucelený učební text.

Prezentace mohou být dodatečně nepatrně upravovány. Na spodní části obrázků je datum, které odpovídá poslední úpravě.

Slidy označené * nebyly na přednášce promítány a přesahují požadavky pro tento kurs. Jsou ale v prezentaci ponechány, protože mohou být užitečné pro zvídavější jedince k získání ucelenějšího obrazu o probírané látce.

I po letech vychytávání je na stránce i slidech stále řada chyb. Budu vděčný za každou vaši pomoc a konstruktivní připomínku!

Na začátek^^^
Fyzika I:

FIfei_01 23. 02. 2016 M.S. 3 hod. CA-SEM404: Úvod do fyziky
Předmět a rozdělení fyziky. Rozměr a jednotky. Základní jednotky SI. Předpony násobných jednotek. Úvod do vektorového počtu a základní matematiky.
fIfei_01

FIfei_02 01. 03. 2016 M.S. 3 hod. CA-SEM404: Kinematika hmotného bodu

Úvod do mechaniky. Základy kinematiky hmotného bodu.Pohyb přímočarý rovnoměrnný a rovnoměrně zrychlený. Pohyb po kružnici rovnoměrný a rovnoměrně zrychlený. Pohyb křivočarý. Vrhy.
Obecné důsledky pro veličiny závislé na čase.
fIfei_02

FIfei_03 08. 03. 2016 M.S. 3 hod. CA-SEM404: Dynamika hmotného bodu
Základy dynamiky translačního a rotačního pohybu hmotných bodů. Newtonovy zákony. Základní dynamické veličiny: Hybnost, síla, impuls síly, práce, kinetická energie, výkon, moment hybnosti.
fIfei_03

FIfei_04 15. 03. 2016 M.S. 3 hod. CA-SEM404: Dynamika systému částic a dokonale tuhého tělesa
Dynamika systému částic. Hmotný střed. Vnitřní a vnější interakce. První a druhá věta impulsová. Dokonale tuhé těleso. Statika. Moment síly, moment setrvačnosti, Steinerova věta.
fIfei_04

Na začátek^^^

FIfei_05 22. 03. 2016 M.S. 3 hod. CA-SEM404: Gravitační a elektrostatické působení I
Keplerovy zákony, Newtonův Gravitační zákon. Gravitační pole a jeho popis pomocí intenzity a siločar.
Základní elektrické veličiny a jejich souvislosti. Náboj, Coulombův zákon.
Elektrické pole a jeho popis pomocí intenzity a siločar.
Srovnání elektrického a gravitačního pole.
Konzervativní pole a práce v něm.
fIfei_05

FIfei_06 29. 03. 2016 M.S. 3 hod. CA-SEM404: Fyzikální měření
Úvod do problematiky fyzikálních měření, druhy chyb a základy zpracování výsledků.
fIfei_00

FIfei_07 05. 04. 2016 M.S. 3 hod. CA-SEM404: Gravitační a elektrostatické působení II
Konzervativní pole a práce v něm.
Potenciální energie, potenciál a jejich souvislost se silou a intenzitou. Gradient.
Pohyb hmotných těles v gravitačním poli centrálního tělesa a v těsné blízkosti Země. Gravitační a tíhové zrychlení, tíha. Potenciální energie v blízkosti Země..
fIfei_06

FIfei_08 12. 04. 2016 M.S. 3 hod. CA-SEM404: Pružnost a pevnost, Mechanika tekutin
Úvod do nauky o pružnosti a pevnosti. Potenciálová jáma. Stabilní a labilní rovnováha. Napětí a deformace. Normálové a tečné namáhání. Hookův zákon. Základní materiálové parametry. (Tenzor napětí a deformace).
Tekutiny z hlediska nauky o pružnosti.
Základy mechaniky kapalin a plynů. Základy hydrostatiky.
fIfei_07

Na začátek^^^

FIfei_09 19. 04. 2016 M.S. 3 hod. CA-SEM404: Hydrostatika, Hydrodynamika
Pascalův a Archimedův zákon.
Úvod do hydrodynamiky. Zákony zachování: Rovnice kontinuity, zachování hybnosti.
Hydrodynamika. Zachování energie, Bernoulliho rovnice a její aplikace. Hydrodynamika viskózních kapalin. Newtonovská kapalina. Stokesův vztah. Reynoldsovo číslo.
Hydrodynamika krevního oběhu.
fIfei_08

FIfei_10 26. 04. 2016 M.S. 3 hod.CA-SEM404: Kmity a vlnění I - kmity
Obecná definice kmitu. Rovnovážná poloha a návratové síly. Jednorozměrný kmit. Závislost výchylky na čase. Druhy kmitů: tlumený, netlumený, obecný, periodický, harmonický.
Harmonický kmit podrobněji: Časová závislost výchylky, rychlosti, zrychlení, kinetické a potenciální energie. Celková energie.
Souvislost úhlové frekvence a úhlové rychlosti (harmonický pohyb jako průmět rovnoměrného pohybu po kružnici).
Torzní kmity, kyvadla. Skládání kmitů.

FIfei_11 03. 05. 2016 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Kmity a vlnění II - Vlny
Úvod do vlnění. Harmonické vlny a jejich hlavní parametry: vlnová délka, vlnočet, vlnové číslo (úhlový vlnočet), rychlost šíření. Souvislost prostorové a časové periodicity.
Prostorové šíření vln: rovinná vlna, vlnový vektor, kulová vlna.
Typické vlastnosti vln: princip superpozice, interference, stojaté vlnění. Dopplerův jev.
fIfei_09, fIIfei_07

FIfei_12 10. 05. 2016 M.S. 3 hod. CA-SEM404: Termika a termodynamika I - Termika
Teplo a teplota. Jednotky teploty. Tepelná roztažnost a rozpínavost plynů. Souvislost teplotní roztažnosti a nesymetrie potenciálové jámy, roztahování dutin, roztažnost kapalin, anomálie vody, teplotní napětí.
Nultá věta TD. Měření teploty. Absolutní teplotní škála. Kalorimetrie, měrné teplo a tepelná kapacita. Skupenská tepla přeměny. Vedení tepla.
fIfei_09

FIfei_13 17. 05. 2016 M.S. 3 hod. CA-SEM404: Termika a termodynamika II - Kinetická teorie plynů
Ideální plyn a jeho stavová rovice.
Základy kinetické teorie plynů a její hlavní důsledky. Ekvipartiční theorém, Daltonův a Avogadrův zákon.
fIfei_10

FIfei_14 24. 05. 2016 M.S. 3 hod. CA-SEM404: Termika a termodynamika III - I. a II. věta TD. Tepelné stroje. Nevratné děje.
Maxwellovo rozdělení rychlostí. Střední volná dráha (souvislost s rychlostí zvuku).
1. věta TD. Termodynamické děje po speciální cestě: izochorický, izobarický, izotermický, adiabatický a polytropický, ilustrace, je-li pracovní látkou 1 mol ideálního plynu.
fIfei_11
Tepelný stroj. 2. věta termodynamická.
fIfei_12
Statistický význam entropie, nevratnost dějů.
fIfei_13
Opakování nejdůležitějších poznatků z FI
fIfei_14


Na začátek^^^
Fyzika II:
Přečtěte si obecné informace na záčátku bloku přednášek.

FIIfei_01 29. 09. 2015 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Rekapitulace nejdůležitějších pojmů z fyziky I
Základní mechanické veličiny, jejich popis a vztahy: Poloha, rychlost, zrychlení, hybnost, moment hybnosti, síla, moment síly, práce, energie, výkon.
Základní zákony zachování - energie, hybnosti a momentu hybnosti.
fIIfei_01

FIIfei_02 06. 10. 2015 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Elektrostatika II
Tok intenzity, Gaussova věta. Potenciál, napětí, potenciální energie. Gradient.
Rozložení náboje v nabitém tělese po dosažení rovnováhy.
Jímání náboje, kapacita, kondenzátor. Řazení kondenzátorů. Energie nabitého kondenzátoru.
fIIfei_02

FIIfei_03 13. 10. 2015 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Dielektrika. Elektrokinetika.
Elektrický dipól. Chování dielektrik v elektrickém poli. Vložení dielektrika do kondenzátoru.
Elektrokinetika: elektrický proud. Ohmův zákon, rezistance, rezistivita. Rozdělení látek z hlediska vodivosti.
Přenos náboje, energie a výkonu.
Sériové a paralelní řazení rezistorů.
Teplotní závislost rezistance.
Termočlánek. Peltiérův článek. Supravodivost.
fIIfei_03

Na začátek^^^

FIIfei_04 20. 10. 2015 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Jednoduché elektrické obvody a jejich součásti
Zdroje napětí. Jednoduchý obvod.
Topologie elektrických obvodů. Kirchhoffovy zákony.
Měření napětí, proudu a odporu. Výpočet předřadných odporů a bočníků.
fIIfei_09

FIIfei_05 27. 10. 2015 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Řešení složitějších obvodů
Kirchhoffovy zákony.
Efektivnější řešení obvodů: Théveniova poučka a příklad jejího použití. Ideální a reálné zdroje.
Princip superpozice. Metoda obvodových proudů a příklad jejího použití. Využití komplexní symboliky při řešení střídavých obvodů.
fIIfei_10

FIIfei_06 03. 11. 2015 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Úvod do magnetismu
Magnetostatika. Magnetické interakce a pole, kvalitativní i kvantitativní popis.
Magnetické pole Země. Magnetické póly, indukce, intenzita a siločáry.
Magnetické pole vytvářené proudy a působení mg. pole na proudy. Lorentzova síla.
Zákony Biot-Savartův a Ampérův a jejich použití.
Magnetický dipól.
fIIfei_04

FIIfei_07 10. 11. 2015 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Příklad magnetických polí. Magnetické vlastnosti látek.
Magnetické pole solenoidu, toroidu a reálného vodiče.
Použití Lorentzovy síly.
Pohyb náboje v mg. poli. Hmotnostní spektroskopie. Princip urychlovačů částic.
Základní typy chování látek v magnetickém poli.
diamagnetismus, paramagnetismus a feromagnetismus.
Závislost magnetizace na historii, hysterezní křivka.
fIIfei_05

Na začátek^^^

FIIfei_08 24. 11. 2015 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Kmity a vlnění - Kmity
Obecná definice kmitu. Rovnovážná poloha a návratové síly. Jednorozměrný kmit. Závislost výchylky na čase. Druhy kmitů: tlumený, netlumený, obecný, periodický, harmonický.
Harmonický kmit podrobněji: Časová závislost výchylky, rychlosti, zrychlení, kinetické a potenciální energie. Celková energie.
Souvislost úhlové frekvence a úhlové rychlosti (harmonický pohyb jako průmět rovnoměrného pohybu po kružnici).
Torzní kmity, kyvadla. Skládání kmitů.

FIIfei_09 24. 11. 2015 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Kmity a vlnění - Vlny
Úvod do vlnění. Harmonické vlny a jejich hlavní parametry: vlnová délka, vlnočet, vlnové číslo (úhlový vlnočet), rychlost šíření. Souvislost prostorové a časové periodicity.
Prostorové šíření vln: rovinná vlna, vlnový vektor, kulová vlna.
Typické vlastnosti vln: princip superpozice, interference, stojaté vlnění. Dopplerův jev.
fIfei_09, fIIfei_07

FIIfei_10 01. 12. 2015 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Elektromagnetická indukce I, základy
Laplaceovy kolejnice kvalitativní příklad výroby elektrického proudu a fungování elektromotoru. Magnetický indukční tok. Gaussova věta magnetismu. Zákony Faradayův a Lentzův. Generování elektrického pole, přenos výkonu, proti-síla, proti-napětí, Foucaultovy proudy.
fIIfei_06, (fIIfei_08)

Na začátek^^^

FIIfei_11 08. 12. 2015 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Základy optiky
Maxwellovy rovnice. Elektromagnetické vlny, jejich hlavní vlastnosti, spektrum, iterakce s hmotou a využití.
Základy geometrické optiky. Huyghensův a Fermatův princip. Aplikace na odvození zákona odrazu a Snellova zákona pro lom.
Související jevy: totální odraz, fata morgana.
Obecné požadavky na optickou soustavu. Idealizace - tenká čočka, ohnisková vzdálenost. Reálné (tlusté čočky). Disperze. Sférická a barevná vada.
Principy jedoduchých optických přístrojů: lidské oko, lupa, okulár, mikroskop, dalekohled.
Poznámky k vlnové optice:
Polarizace. Současná reflexe i refrakce. Absorpce. Interference a difrakce. Rozptyl.
fIIfei_11

FIIfei_12 15. 12. 2015 CA-SEM404 13:00-16:00 J.H. 3 hod.: Exkurze do moderní fyziky
Úvod do moderní fyziky : Jevy a experimenty, které způsobily pád klasické fyziky a jejich využití: fotoelektrický jev, záření černého tělesa, rentgenovo záření. Bohrův model elektronového obalu atomu. DeBroglieho vlny.
Základní principy popisu mikrosvěta kvantovou fyzikou.
fIIfei_12

FIIfei_13 05. 01. 2016 CA-SEM404 13:00-16:00 M.S. 3 hod.: Základy jaderné fyziky a energetiky.
Fyzika atomového jádra.
Jaderné reakce - štěpení a syntéza.
Jaderná energetika.
Základy dozimetrie.
fIIfei_13

Na začátek