Fyzika I (Mechanika a molekulová fyzika)

Jakub Čížek

Pro spouštění skriptů používaných v této přednášce doporučuji použít Jupyter notebook , který je součástí distribuce Pythonu Anaconda. Stáhnout si ji můžete zde: https://www.anaconda.com/products/individual Úvod do jazyka Python popis knihovny Numpy popis knihovny Matplotlib

1. přednáška Fyzikální veličiny, rozměrová analýza, triangulace Kalkulátor pro výpočet vzdálenosti triangulací

Kalkulátor pro výpočet rychlosti střely příklady výpočtu trajektorie v Pythonu: rovnoměrný pohyb po kružnici rovnoměrný pohyb po kružnici s pružinou spirála šroubovice

• 3. přednáška rychlost a zrychlení rovnoměrného pohybu po kružnici, dráha, numerický výpočet derivace a integrálu, tečné a normálové zrychlení
  
• příklad výpočtu rychlosti a zrychlení rovnoměrného pohybu po kružnici numerickou derivací
• příklad výpočtu dráhy rovnoměrného pohybu po kružnici numerickou integrací
• příklad výpočtu dráhy rovnoměně zrychleného pohybu numerickou integrací

4. přednáška Newtonovy zákony, hybnost, šikmý vrh příklad výpočtu trajektorie, rychlosti a dráhy šikmého vrhu numerickým řešením pohybové rovnice

5. přednáška Numerické řešení pohybových rovnic, odporová síla, Reynoldsovo číslo, impuls síly výpočet trajektorie šikmého vrhu se započtením odporu vzduchu (balistické křivky) terminální rychlost při vypadnutí člověka a pavouka z letadla

6. přednáška Gravitační zákon, Cavendishův experiment Soubor v Excelu s výsledky měření gravitačního zrychlení

7. přednáška Keplerovy zákony, stav beztíže Numerické řešení Keplerovy úlohy: výpočet trajektorie Země obíhající okolo Slunce

8. přednáška práce, kinetická a potenciální energie, zákony zachování balistické kyvadlo - výpočet rychlosti střely

9. přednáška gravitační pole, intenzita a potenciál pole Vykreslení 2D grafu potenciálu gravitačního pole několika hmotných bodů

10. přednáška výpočet intenzity a potenciálu pole, konzervativní a nekonzervativní pole, tření Numerický výpočet potenciálu a intenzity gravitačního pole v ose prstence v rovině prstence kolmo na rovinu prstence

11. přednáška Galileova transformace, Michelsonův-Morleyův experiment, Lorentzova transformace, speciální teorie relativity

12. přednáška neinerciální soustavy, nepravé síly, rotující vztažná soustava, odstředivá, Coriolisova a Eulerova síla Výpočet trajektorie míče hozeného z okraje kolotoče do středu v neinerciální soustavě otáčející se spolu s kolotočem Foucaultovo kyvadlo numerické řešení pohybové rovnice v neinerciální soustavě otáčející se spolu se Zemí

13. přednáška soustavy hmotných bodů, hmotný střed, 1. a 2. impulsová věta, analogie translace a rotace Problém dvou těles numerické řešení pohybové rovnice

14. přednáška moment setrvačnosti, Steinerova věta, věta o kolmých osách, aplikace 1. a 2. impulsové věty

15. přednáška tenzor momentu setrvačnosti, setrvačník, precese

16. přednáška harmonický oscilátor, tlumené kmity, komplexní reprezentace, fyzické kyvadlo

17. přednáška nucené kmity, rezonance, skládání kmitů vykreslení Lissajousových obrazců (skládání kolmých kmitů)

18. přednáška vlnění, vlnová rovnice

vyjádření obdélníkových kmitů pomocí Fourierovy řady ukázka tonu D1 (293.7 Hz) zahraného kalimblou a kytarou Dopplerův jev - animace: stacionární zdroj zdroj se pohybuje rychlostí menší než rychlost zvuku zdroj se pohybuje rychlostí zvuku zdroj se pohybuje rychlostí větší než rychlost zvuku

20. přednáška napětí a deformace, Hookův zákon

21. přednáška hydrostatika, kapalina a plyn, hydrostatický tlak, Pascalův zákon, Archimédův zákon, rovnice kontinuity

22. přednáška hydrodynamika, Bernoulliho rovnice, proudění reálné kapaliny, viskozita, supratekutost video fázové transformace He-I na He-II

23. přednáška kinetická teorie plynů, mikroskopická interpretace tlaku a teploty, stavová rovnice ideálního plynu, Van der Waalsova rovnice, rovnovážný fázový diagram, Gibbsovo pravidlo fází

24. přednáška tepelná vodivost, Boltzmannův princip, Poissonova konstanta, rozdělení rychlostí molekul

25. přednáška tepelná kapacita, 1. a 2. věta termodynamická, entropie, Carnotův cyklus, tepelné stroje

Cvičení

• 1. cvičení, operace s vektory
  
• zadání (J. Čížek)
• zadání (P. Hruška)
• řešené úlohy (P. Hruška), úloha 5

• 2. cvičení, Numerical Python
  
• zadání (J. Čížek)
• zadání (P. Hruška)
Python distribuci Anaconda si můžete stáhnout zde https://www.anaconda.com/products/individual
Úvod do jazyka Python

• popis knihovny Numpy
• popis knihovny Matplotlib
• Stručný úvod do používání Pythonu
• řešení úlohy 1a a úlohy 1b
• řešení úlohy 2
• řešení úlohy 3
• řešení úlohy 4
• řešení úlohy 5a , úlohy 5b , úlohy 5c , úlohy 5d , úlohy 5e a úlohy 5f
• řešení úlohy 6

• 3. cvičení, rychlost a zrychlení
  
• zadání (J. Čížek)
• řešení úlohy 6 v Pythonu (J. Čížek)
• zadání (P. Hruška)
• řešené úlohy (P. Hruška)

• 4. cvičení, gravitační zákon, Keplerovy zákony
  
• zadání (J. Čížek)
• numerické řešení úlohy 5 v Pyhtonu (J. Čížek)
• numerické řešení úlohy 7 v Pyhtonu (J. Čížek)
• zadání (P. Hruška)
• řešené úlohy (P. Hruška)

• 5. cvičení, práce, energie, zákony zachování
  
• zadání (J. Čížek)
• zadání (P. Hruška)
• řešené úlohy (P. Hruška)

• 6. cvičení, gravitační pole
  
• zadání (J. Čížek)
• zadání (P. Hruška)
• řešené úlohy (P. Hruška)

• 7. cvičení, hmotný střed, moment setrvačnosti, 1. a 2. impulsová věta
  
• zadání (J. Čížek)
• zadání (P. Hruška)
• řešené úlohy (P. Hruška)

1. písemný test Příklady testu z loňského roku s řešením
• test 1a
• test 1b

• 8. cvičení, kmity, rezonance
  
• zadání (J. Čížek)
• zadání (P. Hruška)
• řešené úlohy (P. Hruška)

• 9. cvičení, vlnění, Dopplerův jev, Fourierova řada
  
• zadání (J. Čížek)
• zadání (P. Hruška)
• řešené úlohy (T. Vlasák)

• 10. cvičení, napětí a deformace, hydrostatika, hydrodynamika
  
• zadání (J. Čížek)
• zadání (P. Hruška)
• řešené úlohy (P. Hruška)

• 11. cvičení, kinetická teorie plynů, termodynamika
  
• zadání (J. Čížek)
• zadání (P. Hruška)
• řešené úlohy (P. Hruška)

2. písemný test Příklady testu z loňského roku s řešením
• test 2a
• test 2b

K přednášce jsou k dispozici elektronická skripta jejichž autorem je doc. RNDr. František Chmelík, CSc.

Dále se vám mohou hodit učebnice