Mechanika a molekulová fyzika

Sylabus

* I. MECHANIKA

* 1. Kinematika hmotného bodu.

Soustava souřadnic, parametrický popis pohybu, rychlost, zrychlení, rozklad zrychlení na tečnou a normálovou složku. Základní druhy pohybů.

* 2. Dynamika hmotného bodu.

Newtonovy zákony. Síly působící při známém druhu pohybu. Pohybová rovnice hmotného bodu, vrhy, harmonický pohyb. Inerciální a neinerciální soustav, zdánlivé síly, Coriolisova a odstředivá síla.

* 3. Energie a pohyb v silovém poli.

Práce, výkon, kinetická energie. Konzervativní pole, intenzita a potenciál, centrální síla, lineární harmonický oscilátor, potenciální energie. Nekonzervativní síly, tření. Gravitační zákon. Pohyb v gravitačním poli, Keplerovy zákony.

* 4. Soustava hmotných bodů a tuhé těleso.

Popis soustavy, stupeň volnosti. Kinematika tuhého tělesa. Věty o hybnosti a momentu hybnosti soustavy - 1. a 2. věta impulsová. Věty o zachování hybnosti a momentu hybnosti. Energie soustavy hmotných bodů, Königova věta. Zjednodušení soustav sil působících na tuhé těleso.

* 5. Otáčení tuhého tělesa.

Otáčení kolem pevné osy, pohybová rovnice, moment setrvačnosti. Těžká kladka, kyvadlo, valení. Steinerova věta. Kinetická energie otáčejícího se tělesa. Stručná zmínka o tenzoru setrvačnosti a otáčení tělesa kolem pevného bodu.

* 6. Kmity a vlnění.

Kmity tlumené, vynucené, skládání kmitů, vázané kmity, aperiodický tlumený pohyb, rezonance. Pojem vlny, vlnová rovnice, rovinná vlna. Energie a intenzita vlny. Harmonická vlna, způsoby popisu, vztah vlnová délka-rychlost-frekvence. Fázová rychlost a grupová rychlost. Typy vlnění, polarizace. Princip superpozice, interference vlnění, stojaté vlnění. Huygensův princip, lom, odraz. Dopplerův jev.

* 7. Kontinuum - obecné pojmy.

Kinematika kontinua. Tenzor napětí, tenzor deformace a tenzor rychlosti deformace. Rovnice rovnováhy a pohybová rovnice kontinua.

* 8. Pružnost.

Zobecněný Hookův zákon. Základní úloha teorie pružnosti. Tah, smyk, torze, ohyb.

* 9. Mechanika tekutin.

Kapalina a plyn. Rovnováha tekutin, hydrostatický tlak, Pascalův zákon, barometrická rovnice, Archimedův zákon. Rovnice kontinuity, proudění ideální tekutiny, Bernoulliova rovnice. Newtonův viskózní zákon, proudění viskózní kapaliny, Poiseuillův vztah. Laminární a turbulentní proudění.

* II. MOLEKULOVÁ FYZIKA.

* 1. Základy termodynamiky.

Termodynamická soustava a její rovnováha. Teplo, teplota, tepelná kapacita. První termodynamický zákon, vnitřní energie ideálního plynu. Stavová rovnice ideálního plynu. Vratné a nevratné děje, Carnotův cyklus, termodynamická teplota. Druhý termodynamický zákon, entropie. Třetí termodynamický zákon.

* 2. Molekulárně kinetická teorie látek.

Základy statistického popisu. Tlak a teplota, Boltzmannův vztah a entropie. Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení. Střední volná dráha, počet srážek, Brownův pohyb. Difúze, 1. a 2. Fickův zákon, tepelná vodivost, vnitřní tření.

* 3. Reálné plyny a fázové přechody.

Stavová rovnice reálných plynů. Jouleův-Thomsonův jev. Rovnovážný fázový diagram jednosložkové soustavy, Gibbsovo pravidlo fází. Skupenská tepla a teploty fázových přeměn.

* 4. Molekulární jevy v kapalinách.

Povrchové napětí. Youngova-Laplaceova rovnice.

Anotace

Kinematika a dynamika hmotného bodu. Soustava hmotných bodů a mechanika tuhého tělesa. Kmity a vlnění.

Základy mechaniky spojitých prostředí. Základy termodynamiky. Molekulárně kinetická teorie látek.