Fyzikální webové stránky - webFyzika

Tato položka obsahuje stručný přehled základních vztahů z oblasti mechaniky (kinematika a dynamika hmotného bodu, gravitační pole, dynamika tuhého tělesa, základy pružnosti, mechanika tekutin, mechanické kmitání, mechanické vlnění a akustika).

Úvod do studia fyziky (rozdělení fyziky, fyzikální přístupy, skalární a vektorové veličiny, typy fyzikálních polí). Základní matematické vztahy (soustava souřadnic, vektorový počet, diferenciál, věta o přírůstku funkce, gradient skalární funkce, transformace souřadné soustavy). Prostor a čas. Definice hmotného bodu. Poloha, trajektorie, dráha, rychlost a zrychlení hmotného bodu. Rozklad zrychlení na tečnou a normálovou složku. Přímočarý pohyb (rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený, nerovnoměrně zrychlení). Kruhový pohyb (úhlová rychlost, úhlové zrychlení), obecný křivočarý pohyb.

Síla a základní interakce, hmotnost, hybnost, moment síly a moment hybnosti. Základní zákony klasické mechaniky (Newtonovy zákony). Inerciální a neinerciální soustava souřadná. Pohybové rovnice. Pohyb hmotného bodu v pohybující se referenční soustavě (Eulerovo, odstředivé, Coriolisovo zrychlení). Impuls síly a impuls momentu síly, zákon zachování hybnosti a momentu hybnosti. Úlohy mechaniky hmotných bodů. Pohyb hmotného bodu s proměnnou hmotností.

Intenzita silového pole. Práce v silovém poli. Okamžitý výkon a účinnost. Energie hmotného bodu. Pohybová (kinetická) energie. Druhy a typy silových polí. Konzervativní silová pole, potenciální energie, zákon zachování mechanické energie. Nekonzervativní silová pole, disipativní procesy, tření a odporové síly.

Gravitační pole. Newtonův gravitační zákon. Intenzita a potenciál gravitačního pole. Potenciální energie v gravitačním poli. Gravitační pole Země, gravitační zrychlení. Tíhové pole, tíhové zrychlení. Kepplerovy zákony. Planetární pohyb. Pohyb družic, raket, kosmické rychlosti.

Popis soustavy hmotných bodů. Hmotný střed soustavy (těžiště) hmotných bodů. Pohybové rovnice soustavy hmotných bodů. 1. a 2. věta impulsová. Izolovaná soustava hmotných bodů. Tuhé těleso. Translace a rotace tuhého tělesa. Rovnováha tuhého tělesa. Kinematika a dynamika tuhého tělesa. Kinetická a potenciální energie. Rotace kolem pevné osy. Moment setrvačnosti a Steinerova věta. Tenzor setrvačnosti. Eulerovy pohybové rovnice (Pohybová rovnice v otáčivé souřadné soustavě). Setrvačníky, gyroskopický jev.

Srovnání diskrétního a spojitého modelu. Hustota a hmotnost. Makroskopický popis kontinua (Eulerova a Lagrangeova metoda), rychlost a zrychlení. Deformace kontinua, tenzor deformace. Typy sil (síly objemové a síly povrchové). Napětí. Tenzor napětí, normálová a tečná napětí, hlavní směry napětí. Vnitřní elastická napětí. Silové namáhání pružných těles (tah, tlak, smyk, ohyb, kroucení). Hookeův zákon. Pružnost a pevnost materiálů. Vazká napětí. Newtonův zákon viskozity. Základní rovnice kontinua.

Kmitání (oscilace). Harmonické oscilace. Volné harmonické kmity (pohybová rovnice, kinetická a mechanická energie). Tlumené kmity (aperiodický pohyb, tlumené kmity, perioda kmitání, charakteristiky tlumeného pohybu, energie kmitání). Vynucené kmity, rezonance, rezonanční frekvence a amplituda (amplitudová a výkonová rezonance). Skládání kmitů – princip superpozice (rázy, Lissajousovy obrazce). Harmonická analýza kmitavého pohybu. Vázané kmity.

Obecné vlastnosti kapalin. Tlaková síla v kapalině. Vnitřní tření v kapalině. Ideální kapalina. Rovnice kontinuity. Pohybová rovnice kapaliny (Navier-Stokesova rovnice). Rovnováha kapalin. Pascalův zákon. Archimedův zákon. Ustálené nevírové proudění. Proudění ideální kapaliny, rovnice kontinuity a Bernoulliova rovnice. Proudění viskosní kapaliny. Hagen-Poiseuillův zákon. Povrchové napětí. Kapilární tlak. Laplaceův vztah. Kapilární elevace a deprese.

Vlny a jejich základní vlastnosti. Vlny příčné a podélné. Fáze, frekvence, fázová a grupová rychlost, vlnová délka, vlnové číslo a dráhový rozdíl. Vlnová rovnice a její obecné řešení. Elementární vlny – rovinná a sférická harmonická vlna. Helmholzova diferenciální rovnice pro harmonické vlnění. Princip superpozice vlnění. Polarizace vlnění. Interference vln. Postupné a stojaté vlnění. Šíření vlnění v prostoru. Huygens-Fresnelův princip, vlnoplocha. Lom, odraz a ohyb vlnění. Dopplerův jev a jeho využití. Podélné a příčné vlnění v pružné tyči. Energie, proudová a objemová hustota energie a intenzita vlnění.

Rychlost šíření vlnění v pevných látkách, kapalinách a plynech. Intenzita mechanického vlnění. Akustika a šíření zvuku. Rychlost zvuku. Akustický tlak, rychlost a intenzita zvuku. Vnímání zvuku. Weber-Fechnerův zákon. Hladina hlasitosti. Zvuk v uzavřeném prostoru. Zvuková neprůzvučnost. Dozvuk. Spektrum zvuku. Ultrazvuk a jeho vlastnosti.