Studium Studium

FYZIKA I • FYZIKA II • FYZIKA • TEORETICKÁ MECHANIKA (TF1) • KVANTOVÁ TEORIE (TF2)
STATISTICKÁ FYZIKA (TF3) • VZTAH MATEMATIKY A FYZIKY (TF4) • OBECNÁ RELATIVITA (TF4)
ELEKTROMAGNETICKÉ POLE (TF4) • FYZIKA PLAZMATU • ASTROFYZIKA • ASTRONOMICKÝ KURZ
ELEKTŘINA A MAGNETIZMUS (MIT) • MODULY • STŘEDNÍ ŠKOLY

FYZIKA I

Rozsah: 4/3 (přednášky dvakrát týdně, semináře jednou týdně, laboratoře jednou za 14 dní)
Kód kurzu: B2B02FY1
Aktuálně: letní semestr 2023/2024, kurz probíhá úterky 9:15 (posl. 135) a středy 14:30 (posl. 135)
Učební text – teorie: Stáhnout
Učební text – příklady: Stáhnout
Nahrávky přednášek: Youtube ➤
Laboratoře: server Planck ➤
Okruhy příkladů, otázky z teorie a pokyny ke zkoušce (2024) Stáhnout

 

Fyzika 1 – teorie  Fyzika 1 – semináře  Fyzika 1 – nahrávky  Fyzika 1 – nahrávky
Anotace
V rámci základního předmětu Fyzika 1 jsou studenti uvedeni do dvou hlavních částí fyziky. První část se týká klasické mechaniky. V rámci klasické mechaniky, která je pomyslnou vstupní bránou do studia fyziky vůbec, se seznámí s kinematikou hmotného bodu, dynamikou hmotného bodu, soustavy hmotných bodů či tuhého tělesa. Studenti si osvojí takové znalosti z klasické mechaniky, aby byli schopni řešit základní úlohy spojené s popisem mechanických soustav, se kterými se setkají v průběhu dalšího studia. Na těchto znalostech staví navazující předmět Fyzika 2. Klasická mechanika je rozšířena o úvod do teoretické mechaniky, která studentům usnadní pochopení látky v následujících odborných předmětech. Druhá část tohoto kurzu je věnována elektrickému a magnetickému poli. Studenti jsou během výuky této části postupně seznámeni se základními zákonitostmi jak časově proměnných, tak časově neproměnných elektrických a magnetických polí. Nabyté znalosti využijí v dalších oblastech studia, zejména v elektrických obvodech, teorii materiálů či dynamických systémů. Na těchto znalostech staví navazující předmět Fyzika 2.

Cílem studia není memorování vzorců, ale pochopení probírané látky a samostatné řešení ukázkových problémů a příkladů.
Osnova daná akreditací (okruhy ke zkoušce)
  1. Fyzikální jednotky, základní druhy fyzikálních polí. Souřadnicové systémy.
  2. Kinematika hmotného bodu (přímočarý pohyb, pohyb po kružnici a obecný křivočarý pohyb).
  3. Newtonovy pohybové zákony, inerciální a neinerciální vztažné soustavy, pohybové rovnice v inerciálních i neinerciálních soustavách.
  4. Práce, výkon, konzervativní silová pole, kinetická a potenciální energie. Zákon zachování mechanické energie.
  5. Centrální silové pole, pohyb v centrálním silovém poli, Keplerovy zákony. Newtonův gravitační zákon, gravitační pole soustavy hmotných bodů a těles se spojitě rozloženou hmotou. Intenzita a potenciál gravitačního pole. Energie gravitačního pole.
  6. Mechanické kmitavé soustavy. Netlumený a tlumený mechanický lineární oscilátor. Vynucené kmity. Rezonance výchylky a rychlosti. Skládání kmitů.
  7. Soustava hmotných bodů, izolovaná a neizolovaná soustava hmotných bodů, I. a II. věta impulzová, zákon zachování hybnosti, momentu hybnosti a mechanické energie pro soustavu hmotných bodů. Hmotný střed a těžišťová soustava. Tuhé těleso, obecný pohyb tuhého tělesa, pohybové rovnice tuhého tělesa, otáčení tělesa kolem pevné osy a pevného bodu.
  8. Základy analytické mechaniky – zákony zachování, vazby a zobecněné souřadnice a hybnosti, Lagrangeovy rovnice druhého druhu pro konzervativní systémy, hamiltonián a Hamiltonovy kanonické rovnice.
  9. Teorie deformace, mechanické napětí, Hookův zákon.
  10. Úvod do mechaniky tekutin – Eulerova pohybová rovnice, Bernoulliova rovnice, Pascalův a Archimédův zákon.
  11. Vlastnosti elektrického náboje, Coulombův zákon, intenzita a potenciál elektrického pole soustavy bodových nábojů či spojitě rozloženého elektrického náboje. Gaussova věta, Maxwellovy rovnice pro elektrostatické pole ve vakuu. Potenciál a intenzita pole elektrického dipólu, vektor elektrické polarizace a elektrické indukce, dielektrika v elektrickém poli, Maxwellovy rovnice elektrostatiky pro materiálové prostředí. Vodič v elektrickém poli, Kapacita, kondenzátor. Energie elektrostatického pole.
  12. Stacionární elektrický proud, proudová hustota, rovnice kontinuity elektrického náboje, elektromotorické napětí, Kirchhoffovy zákony, Ohmův zákon, Jouleův zákon.
  13. Magnetostatické pole, Lorentzova síla, Ampérův zákon, Biotův-Savartův zákon. Magnetický moment, vektor magnetické polarizace, intenzita magnetického pole. Silové účinky magnetického pole.. Energie magnetostatického pole.
  14. Elektromagnetická indukce, energie elektromagnetického pole. Maxwellův proud. Soubor Maxwellových rovnic.
Podmínky získání zápočtu a zkoušky

Předmět se skládá ze tří celků:

  1. porozumění látky probírané na přednáškách,
  2. porozumění příkladům probíraným na seminářích,
  3. laboratorní cvičení.
Laboratoře

Pokyny, seznam úloh a další užitečné informace k laboratořím nalezneta na serveru Planck: Stáhnout
Seznam laboratorních úloh upraví cvičící
Literatura
  1. Kulhánek, P.: Fyzika 1.
  2. Kulhánek, P.: Fyzika 1 – semináře.
  3. Kurz MIT: Elektřina a magnetizmus.
  4. Newton, I.: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principia); Royal Society, London 1687
  5. Maxwell, J. C.: Treatise on Electricity and Magnetism I; Oxford 1873
  6. Maxwell, J. C.: Treatise on Electricity and Magnetism II; Oxford 1873
  7. Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.: Fyzika, VUTIUM-PROMETHEUS, 2000.
  8. Kvasnica, J., Havránek, A., Lukáč, P., Sprášil, B.: Mechanika, ACADEMIA, 2004.
  9. Sedlák, B., Štoll, I.: Elektřina a magnetismus, ACADEMIA, 2002.
  10. Fyzika I a II - fyzikální praktikum, M. Bednařík, P. Koníček, O. Jiříček.
  11. Physics I, S. Pekárek, M. Murla, Dept. of Physics FEE CTU, 1992.
  12. Physics I - Seminars, M. Murla, S. Pekárek, Vydavatelství ČVUT, 1995.
  13. Physics I - II, Laboratory manual, S. Pekárek, M. Murla, Vydavatelství ČVUT, 2002.