| Název předmětu | Mechanika a molekulová fyzika |
|---|---|
| Kód předmětu | OPT/MMF |
| Organizační forma výuky | Přednáška + Cvičení |
| Úroveň předmětu | Bakalářský |
| Rok studia | nespecifikován |
| Semestr | Zimní |
| Počet ECTS kreditů | 7 |
| Vyučovací jazyk | Čeština |
| Statut předmětu | Povinný |
| Způsob výuky | Kontaktní |
| Studijní praxe | Nejedná se o pracovní stáž |
| Doporučené volitelné součásti programu | Není |
| Vyučující |
|---|
|
| Obsah předmětu |
|
1. Kinematika hmotného bodu: mechanický pohyb, prostor a čas, hmotný bod, souřadnicové soustavy, poloha, rychlost, zrychlení, rovnoměrný pohyb, zrychlený pohyb, tíhové zrychlení, volný pád, šikmý vrh, pohyb po kružnici, obecný pohyb. 2. Dynamika hmotného bodu: Newtonovy pohybové zákony, hybnost, síla, moment hybnosti, Newtonovy pohybové rovnice, Galileiova transformace, skládání rychlostí, inerciální a neinerciální vztažná soustava, práce a energie, zákony zachování. 3. Statika: pákové pravidlo, silová přímka a rameno síly, skládání sil, dvojice sil, moment síly, podmínka statické rovnováhy, těžiště. 4. Mechanika soustavy hmotných bodů: stupeň volnosti, hmotný střed, pohybové rovnice, kinetická a potenciální energie, fázový prostor, srážky těles. 5. Mechanika tuhého tělesa: tuhé těleso, stupně volnosti, těžiště, otáčivý pohyb kolem pevného bodu a pevné osy, kinetická energie tuhého tělesa, moment setrvačnosti, Steinerova věta, fyzické a matematické kyvadlo. 6. Gravitace: gravitační pole, Keplerovy zákony, Newtonův gravitační zákon, intenzita a potenciál gravitačního pole, práce v gravitačním poli. 7. Kmitání: kmitavý pohyb, amplituda a fáze kmitu, perioda, frekvence a úhlová frekvence, harmonický kmitavý pohyb, tlumený harmonický kmitavý pohyb a aperiodický tlumený pohyb, vynucený harmonický kmit, rezonance, skládání kmitů. 8. Vlnění: postupné vlnění, vlnění příčné a podélné, vlnová délka, vlnové číslo, polarizace vlnění, interference vlnění, fázová rychlost, grupová rychlost, disperze, rovinná vlna, vlnový vektor, Huygensův princip, odraz a lom vlnění, vlnová rovnice, Dopplerův jev. 9. Mechanika kontinua: kontinuum, deformace kontinua, napětí, Hookův zákon, ideální tekutina, hydrostatický tlak, rovnice kontinuity, Bernoulliova rovnice, reálné kapaliny. 10. Kinetická teorie plynu: ideální plyn, stavová rovnice, rozdělení rychlostí, tlak a teplota, transportní vlastnosti, reálný plyn. 11. Kapaliny a pevné látky: struktura kapalin, transportní vlastnosti kapalin, povrchové jevy a jevy na rozhraní, kapilarita, struktura pevných látek, krystalografické soustavy, mechanické a tepelné vlastnosti pevných látek.
|
| Studijní aktivity a metody výuky |
| Přednášení |
| Výstupy z učení |
|
Cílem předmětu je seznámit studenty se základy vysokoškolské fyziky v oblasti klasické mechaniky a vytvořit teoretický základ pro navazující fyzikální disciplíny. Předmět systematicky zavádí základní pojmy a zákony kinematiky, dynamiky, statiky, mechaniky soustav hmotných bodů a tuhého tělesa, gravitační interakce, kmitání, vlnění a mechaniky kontinua. Současně rozvíjí schopnost matematického popisu mechanických dějů s využitím diferenciálního a integrálního počtu a aplikace zákonů zachování při řešení fyzikálních úloh. V závěrečné části předmětu jsou studenti seznámeni se základy kinetické teorie plynů a vybranými vlastnostmi kapalin a pevných látek.
Po absolvování předmětu student rozumí základním pojmům, zákonům a principům klasické mechaniky a jejich matematickému vyjádření. Umí analyzovat a řešit základní úlohy z kinematiky, dynamiky, statiky, mechaniky soustav hmotných bodů, mechaniky tuhého tělesa, gravitace, kmitání, vlnění a mechaniky kontinua. Je schopen aplikovat Newtonovy pohybové zákony, zákony zachování a další základní fyzikální principy při kvalitativním i kvantitativním popisu mechanických dějů. Při řešení fyzikálních úloh využívá diferenciální a integrální počet k matematickému popisu pohybu a mechanických procesů. Orientuje se v základních pojmech kinetické teorie plynů a fyzikálních vlastnostech kapalin a pevných látek a chápe jejich souvislost s mechanickým popisem hmoty. |
| Předpoklady |
|
Předpokladem studia předmětu je znalost středoškolské fyziky v rozsahu odpovídajícím maturitnímu vzdělání, zejména fyzikálních veličin a jejich jednotek, základních pojmů a zákonů mechaniky a schopnost řešit jednoduché fyzikální úlohy. Současně se předpokládá zvládnutí středoškolské matematiky, zahrnující algebraické úpravy, řešení lineárních a kvadratických rovnic, elementární funkce jedné proměnné, základy goniometrie, analytické geometrie a vektorové algebry. Student by měl být připraven využívat matematický aparát při formulaci a řešení fyzikálních úloh.
|
| Hodnoticí metody a kritéria |
|
Ústní zkouška, Písemný test
Pro úspěšné absolvování předmětu musí student/ka prokázat znalost odpřednášené látky a schopnost ji aplikovat na řešení jednoduchých úloh. Teoretické znalosti jsou ověřovány formou ústní zkoušky, zatímco schopnost řešit příklady je testována formou zápočtového testu. Splnění zápočtového testu je podmínkou pro připuštění ke zkoušce. Požadavky na udělení zápočtu: 1) účast na cvičeních - povoleny jsou maximálně 3 neúčasti 2) odevzdání všech domácích úkolů (jedná se o 3 domácí úkoly) 3) napsání zápočtové písemky minimálně na 70% Zápočtová písemka: Každá zápočtová písemka obsahuje 10 příkladů a na její vypracování je vyhrazeno 120 minut. Příklady na zápočtovou písemku se typově podobají příkladům ze seznamu příkladů, který studenti dostanou na konci semestru. Počet pokusů o absolvování zápočtové písemky není omezen třemi termíny. Nicméně každý další pokus (čtvrtý a další), se řeší individuálně s hlavním cvičícím, protože systém STAG studentům nedovolje čtvrtý a další zápis. Kromě termínů vypsaných ve zkouškovém období jsou další termíny vypisovány dle potřeby také během následujícího semestru. Neúčast na cvičeních: Student s více než třemi absencemi může chybějící docházku nahradit vypracováním domácího úkolu, který zadá příslušný cvičící z látky, na které nebyl přítomen. Požadavky u zkoušky a její průběh: V úvodu je studentovi/ce zadáno několik otázek spadajících do jednoho z okruhů specifikovaných v sekci věnované obsahu přednášky. Následně má student/ka 20 minut na přípravu odpovědí. V rámci ústní zkoušky student/ka prokazuje porozumění diskutovaným pojmům, schopnost vysvětlit uvažované fyzikální zákony případně jevy, jakož i schopnost provést některá odvození. Výsledek je zkoušejícím ohodnocen podle platné hodnoticí stupnice stupněm A-E. Podobně jako u zápočtů jsou kromě zkouškových termínů vypsaných ve zkouškovém období zkouškové termíny vypisovány dle potřeby také během následujícího semestru. Studentům se specifickými potřebami může být po předchozí domluvě s vyučujícím forma ověřování studijních výsledků přiměřeně přizpůsobena v souladu s vnitřními předpisy univerzity. |
| Doporučená literatura |
|
| Studijní plány, ve kterých se předmět nachází |
| Fakulta | Studijní plán (Verze) | Kategorie studijního oboru/specializace | Doporučený semestr | |
|---|---|---|---|---|
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Nanotechnologie (2026) | Kategorie: Speciální a interdisciplinární obory | 1 | Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Zimní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Biofyzika - specializace Molekulární biofyzika (2026) | Kategorie: Fyzikální obory | 1 | Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Zimní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Obecná fyzika a matematická fyzika (2019) | Kategorie: Fyzikální obory | 1 | Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Zimní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Přístrojová a počítačová fyzika (2019) | Kategorie: Fyzikální obory | 1 | Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Zimní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Optika a optoelektronika (2019) | Kategorie: Fyzikální obory | 1 | Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Zimní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Digitální a přístrojová optika (2019) | Kategorie: Fyzikální obory | 1 | Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Zimní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Fyzika pro vzdělávání maior (2019) | Kategorie: Fyzikální obory | 1 | Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Zimní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Biofyzika - specializace Obecná biofyzika (2026) | Kategorie: Fyzikální obory | 1 | Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Zimní |
| Fakulta: Přírodovědecká fakulta | Studijní plán (Verze): Aplikovaná fyzika (2019) | Kategorie: Fyzikální obory | 1 | Doporučený ročník:1, Doporučený semestr: Zimní |