Sylabus
1. Klasická mechanika Základní jednotky soustavy SI. Vektorová algebra – skládání vektorů, skalární a vektorový součin vektorů. Kinematika hmotného bodu, rovnoměrný a rovnoměrně zrychlený přímočarý pohyb, definice rychlosti a zrychlení. Pohyb po kružnici, zavedení úhlové rychlosti, úhlového zrychlení a dostředivého zrychlení Dynamika hmotného bodu, síla a hmotnost, Newtonovy pohybové zákony. Newtonův gravitační zákon. Normálová a třecí síla. Práce ve fyzice, kinetická energie, teorém práce – kinetická energie. Potenciální energie v tíhovém poli. Pružná síla, potenciální energie pružné síly. Zákon zachování mechanické energie. Výkon síly. Pružné srážky těles, hybnost a impulz síly. Zákon zachování hybnosti. Rotační pohyb tuhého tělesa, vektor úhlové rychlosti, kinetická energie rotačního pohybu, moment setrvačnosti. Moment síly a moment hybnosti.
2. Kmity a vlnění. Harmonický oscilátor, podélné a příčné vlnění. Postupná monochromatická vlna, úhlová rychlost a úhlový vlnočet. Pojem vlnového vektoru. Princip superpozice, interference vln, stojaté vlnění.
3. Elektrické pole Základní vlastnosti elektrického náboje, Coulombův zákon. Pojem elektrického pole, intenzita elektrického pole. Elektrostatické pole bodového náboje a soustavy nábojů, princip superpozice, elektrický dipól. Elektrický dipól ve vnějším elektrickém poli – moment síly a potenciální energie elektrického dipólu. Pohyb nabité částice v elektrickém poli Tok vektoru plochou, Gaussův zákon elektrostatiky. Elektrické pole nabité roviny a nabitého vlákna. Potenciální energie elektrického pole, elektrický potenciál, pojem ekvipotenciální plochy. Vztah mezi intenzitou elektrického pole a elektrickým potenciálem. Elektrické pole nabitého vodiče. Elektrické pole v dielektriku, polarizace dielektrika. Elektrický proud, proudová hustota, driftová rychlost. Odpor a rezistivita, Ohmův zákon.
4. Magnetické pole Základní vlastnosti magnetického pole, Ampérův zákon. Magnetická indukce a Lorenzova síla. Pohyb nabité částice v magnetickém poli, Hallův jev a princip hmotnostního spektrometru. Magnetický dipól ve vnějším magnetickém poli - moment síly a potenciální energie magnetického dipólu. Orbitální a spinový moment hybnosti elektronu, orbitální a spinový magnetický moment. Magnetické pole v látce – diamagnetické, paramagnetické a feromagnetické látky.
5. Úvod do optiky Maxwellovy rovnice, základní vlastnosti rovinné elektromagnetické vlny. Polarizace světla, odraz a lom na rovinném rozhraní. Interference a difrakce světelných vln.
Anotace
Základní kurz fyziky určený studentům KATA. Cílem kurzu je seznámení se základními pojmy z fyziky nezbytnými při studiu chemie.
Přednášky a cvičení probíhá v závislosti na epidemiologické situaci buď prezenční nebo distanční formou. V případě tří a více posluchačů probíhá výuka standardní formou, v případě nižšího počtu probíhá přednáška formou kontrolované četby a individuálních konzultací. Distanční výuka probíhá interaktivním způsobem v on-line režimu pomocí programového prostředí Microsoft Teams.
Distanční výuka může v případě překryvu více předmětů v rozvrhu probíhat po domluvě i v jinou dobu než je stanovená v SISu.
Studijní podklady k přednáškám a seminářům budou posluchačům zasílány nejpozději jeden-dva dny před konáním přednášky e-mailem.
Výstupy učení:
Na konci kurzu bude student schopen:
Klasická mechanika:
• Identifikovat a aplikovat základní jednotky soustavy SI.
• Používat vektorovou algebru pro skládání vektorů a výpočty skalárního a vektorového součinu fyzikálních veličin.
• Vysvětlovat kinematiku hmotného bodu, včetně rovnoměrného a rovnoměrně zrychleného přímočarého pohybu.
• Definovat rychlost a zrychlení, včetně vztahu k pohybu po kružnici.
• Aplikovat Newtonovy pohybové zákony a gravitační zákon.
• Identifikovat normálovou a třecí sílu a pracovat s nimi.
• Analyzovat práci ve fyzice, kinetickou energii a potenciální energii v různých kontextech.
• Vysvětlovat pohyby těles při pružných srážkách a aplikovat zákony zachování mechanické energie a hybnosti.
• Interpretovat rotační pohyb tuhého tělesa, včetně vektoru úhlové rychlosti a momentu setrvačnosti.
Kmity a vlnění:
• Používat pojem harmonického oscilátoru, vysvětlit souvislost mezi úhlovou rychlostí a periodou kmitu, popsat charakteristiky podélného a příčného vlnění.
• Porozumět postupné monochromatické vlně, úhlové rychlosti a úhlovému vlnočtu.
• Vysvětlit pojem vlnového vektoru a principy superpozice.
• Aplikovat princip superpozice pro popis interference vln a stojatého vlnění.
Elektrické pole:
• Používat Coulombův zákon a rozumět základním vlastnostem elektrického náboje.
• Vysvětlovat pojmy elektrického pole, intenzity elektrického pole a princip superpozice v elektrostatickém poli.
• Definovat elektrický dipól a popsat jeho chování ve vnějším elektrickém poli.
• Vyhodnocovat tok vektoru plochou při aplikaci Gaussova zákona elektrostatiky.
• Aplikovat Gaussův zákon elektrostatiky pro výpočet elektrického pole nabité roviny a nabitého vlákna.
• Vysvětlovat pojmy potenciální energie elektrického pole, elektrický potenciál a napěří.
• Porozumět vztahu mezi intenzitou elektrického pole a elektrickým potenciálem.
• Používat Ohmův zákon, rozlišovat mezi pojmy odpor a rezistivita.
Magnetické pole:
• Identifikovat základní vlastnosti magnetického pole a pracovat s Ampérovým zákonem.
• Analyzovat magnetickou indukci a Lorenzovu sílu.
• Vysvětlit pohyb nabité částice v magnetickém poli, Hallův jev a princip hmotnostního spektrometru.
• Interpretovat moment síly a potenciální energii magnetického dipólu ve vnějším magnetickém poli.
• Porozumět orbitálnímu a spinovému momentu hybnosti elektronu a magnetickému poli v atomu vodíku
• Vysvětlovat vztah mezi elektronovou strukturou a magnetickými vlastnostmi látek. Identifikovat diamagnetické, paramagnetické a feromagnetické látky.
Úvod do optiky:
• Používat Maxwellovy rovnice a vysvětlovat základní vlastnosti rovinné elektromagnetické vlny.
• Porozumět polarizaci světla, a odrazu a lomu na rovinném rozhraní.
• Aplikovat principy interference a difrakce světelných vln na konkrétní situace.
• Interpretovat a vysvětlovat různé aspekty optických jevů.