Fyzika 1

1
Fyzika 1
2
Co je fyzika?

• Jakými zákony se rídí svet kolem nás?
• Neco z toho uvidíme dále.

3
(No Transcript)
4
Osnova

• Úvod, merení, skaláry a vektory
• Popis pohybu hmotného bodu (kinematika)
• Vysvetlení pohybu - síla (dynamika)
• Jiný pohled - práce a energie
• Soustava cástic a tuhé teleso
• Gravitacní pole
• Tekutiny
• Kmity
• Vlny
• Termodynamika

5
Další informace
http//physics.fme.vutbr.cz/jirka/F1/ Halliday,
Resnik, Walker Fyzika
HRW2
HRW
Prodej ucebnice Fyzika pro studenty za sníženou
cenu 1500 Kc (platba možná jen v hotovosti) bude
v  úterý  16. 2. 2016 od 1120 do 1155ve
stredu  24. 2. 2016 od 920 do 955 pred aulou Q.
6
Vybrané kapitoly z fyziky I (FSI-0KF)
Cílem predmetu je usnadnit pochopení teorie
vyucované v predmetu Fyzika I. Pri výuce je
kladen duraz na schopnost použití teoretických
znalostí pri rešení príkladu. Predpokládá se
aktivní zapojení studentu (samostatné rešení
príkladu) pri výuce. Pro koho? Vybrané kapitoly
z fyziky I doporucujeme všem studentum 1.
rocníku, zejména tem, kterí vnímají fyziku jako
nesnadný predmet. Formulací, v cem spocívá
zdánlivá nerešitelnost daného problému, a
následnými diskusemi s vyucujícím a s ostatními
studenty se látka stává prehlednejší a zažitejší.

7
Co se ucíme a používáme?

• (Definice)
• Zákony (casto vyjádreny rovnicí)
• Príklady
• Cvicení
• (Pocty)

8
Znaménko
A B(x)

• rovnice (casto fyzikální zákon)
• definice ()
• identita ()

9
Merení ve fyzice
- fyzikální veliciny (délka, cas, ...) -
jednotky (metr, sekunda, ...)
10
(príklad neprímého merení)
11
Mezinárodní soustava jednotek SI
Základní jednotky (definice HRW dodatek A)
Velicina Název jednotky Symbol
délka metr m
cas sekunda s
hmotnost kilogram kg
elektrický proud ampér A
termodynamická teplota kelvin K
látkové množství mol mol
svítivost kandela cd
Jejich pomocí jsou definovány ostatní tzv.
odvozené jednotky.
12
Délka
13
Cas
Kdy se to stalo? Jak dlouho to
trvalo? Standardem casu muže být jakýkoli jev,
který se pravidelne opakuje.
14
Hmotnost
kilogram - hmotnost válce vyrobeného ze slitiny
platiny a iridia, který je uložen v Mezinárodním
ústavu pro váhy a míry v Sevres u Paríže.
atomová hmotnostní jednotka (u) - 1/12 hmotnosti
atomu uhlíku
15
Látkové množství
mol - udává presne definovaný pocet kusu
(napríklad atomu, molekul, apod.). Jeden mol má
hodnotu NA 6,022.1023 (Avogadrova konstanta).
16
Skaláry a vektory

• HRW/HRW2 kap. 3, také doporucuji projít si
  dodatek E

17
Skaláry a vektory

• Skalár - je urcen jediným císlem, napr.
  hmotnost, 16 kg, velikost libovolného vektoru
• Vektor - je urcen smerem a velikostí, napr.
  vektor posunutí, rychlost, zrychlení, síla

jeho velikost se oznacuje
Vektor mužeme libovolne posunovat
18
Scítání vektoru
19
Scítání vektoru
20
Odcítání vektoru
nulový vektor
21
Kartézská souradná soustava
použití vyjádrení vektoru
i j k 1
Jednotkový vektor bezrozmerný vektor, jehož
velikost je 1. Význam urcuje smer.
22
Složky vektoru
23
Vyjádrení vektoru v souradné soustave
Prumet vektoru b do smeru vektoru j
usporádaná trojice
(ax, ay, az)
24
Scítání vektoru, pokracování
znamená
nebo
25
Soucin skaláru a vektoru (je vektor)
c
-0,5c
Duležitý úkol Jak vytvorit jednotkový vektor
príslušný danému vektoru?
r0
26
Skalární soucin vektoru (je skalár)
Význam - úhel mezi vektory (kolmost!) - složka
vektoru do smeru daného vektoru
0
27
Vektorový soucin vektoru (je vektor)
menší z obou úhlu
28
Skaláry, vektory a fyzikální zákony
je jednodušší než
Fyzikální zákony nezávisí na volbe souradné
soustavy. Proto k vyjádrení zákonu používáme
skaláry a vektory.
29
Popis pohybu hmotného bodu (kinematika)

• HRW/HRW2 kap. 2, 4

30
Hmotný bod, poloha, trajektorie
Hmotný bod, cástice zastupuje teleso, pokud
nejsou duležité rozmery Poloha, polohový vektor
popisuje polohu cástice
Trajektorie krivka po které se cástice
pohybuje Dráha délka trajektorie Príklad
31
Hmotný bod, poloha, trajektorie
Poloha
Posunutí
32
Hmotný bod, poloha, trajektorie
Poloha závisí na case
Koncový bod vytvárí trajektorii.
parametrické rovnice trajektorie
je totéž jako
33
(No Transcript)
34
Poloha, rychlost, zrychlení (definice)
polohový vektor, (poloha)
okamžitá rychlost, (rychlost)
okamžité zrychlení, (zrychlení)
Poznámka
35
Proc je tady derivace?
Jak rychle se mení nejaká velicina S(t), napr.
objem, poloha, teplota, ...?
zmena veliciny (objemu, polohy, teploty...)
Prumerná rychlost zmeny
Okamžitá rychlost zmeny
36
Poloha, rychlost, zrychlení (dusledky definic)
Po integraci nejsou vektory a
jednoznacne urceny - obsahují 2 libovolné
integracní konstanty (2 konstantní vektory). K
jejich urcení musíme znát 2 tzv. pocátecní
podmínky pro rychlost a pro polohu v urcitém
case (napr. v t 0).
37
Nejprve príklad prímocarý pohyb
0
0
38
Prímocarý pohyb (definice z HRW, vetšinu už známe)
posunutí
prumerná rychlost
prumerná velikost rychlosti, pozor není to
velikost prumerné rychlosti
okamžitá rychlost
prumerné zrychlení
okamžité zrychlení
39
Príklad
derivujeme
40
HRW2 2/78
41
Príklad rovnomerne zrychlený pohyb
integrujeme
Zacneme zde
ax konst. (známé císlo, ale
pocítáme obecne)
42
Príklad rovnomerne zrychlený pohyb
poloha v case 0
rychlost v case 0
Rešení obsahuje 2 libovolné integracní konstanty.
Abychom je urcili musíme znát 2 tzv. pocátecní
podmínky pro rychlost a pro polohu v urcitém
case (napr. v t0).
43
HRW2 2/79
Zacneme zde
Dosadíme zadané hodnoty a vyrešíme.
44
Zrychlení volného pádu (tíhové zrychlení)
y
povrch Zeme
V blízkosti povrchu Zeme se všechna volná telesa
pohybují se stejným zrychlením
45
Príklad svislý vrh
y
povrch Zeme
Poznámka. Volný pád - zvláštní prípad (pocátecní
rychlost je 0)
46
Príklad svislý vrh
y
povrch Zeme
Úkol míc byl vyhozen svisle vzhuru rychlostía)
Kdy dosáhne míc maximální výšky?b) Jaká je
maximální výška? c) Za jak dlouho dopadne zpet
na zem?
47
Poloha, rychlost, zrychlení (definice)
polohový vektor, (poloha)
okamžitá rychlost, (rychlost)
okamžité zrychlení, (zrychlení)
48
Rychlost, pokracování
je tecná k trajektorii
49
Zrychlení, pokracování
Prumerné zrychlení
Okamžité zrychlení
Zmena rychlosti - zmena velikosti rychlosti
- zmena smeru rychlosti
dále pokracuje na strane Rozklad zrychlení do
tecné a normálové složky
50
Kontrola cím ovládáme zrychlení auta?
plynový pedál
brzda
volant
51
50º?
nebo 180º50º230º?
52
derivujeme
35º nebo 180º(35)º145º?
53
Príklad šikmý vrh - urcete a, v a r
Totéž ve složkách
54
Šikmý vrh vodorovné a svislé složky
Pohyb cástice je dán složením dvou prímocarých
pohybu vodorovného a svislého. Dusledek
maximální výška i doba letu jsou stejné jako u
svislého vrhu (se stejnou svislou složkou
pocátecní rychlosti), tj. platí vše na této
strane i v prípade, že míc není vyhozen svisle.
55
Šikmý vrh vodorovné a svislé složky
56
Šikmý vrh rovnomerný prímocarý pohyb a volný pád
Ale také pohyb cástice je dán složením -
rovnomerného prímocarého pohybu s rychlostí
rovnou pocátecní rychlosti vrhu - a volného pádu.
57
Šikmý vrh rovnice trajektorie
- pocátecní polohu volíme v pocátku SS-
vyloucíme parametr
58
(podobne HRW2


























4/116)
59
a g
60
Šikmý vrh dolet
(doba letu)
61
Vzájemný pohyb
dále predpokládejme, že je konstantní
62
A co dráha?
Dráha délka trajektorie
y
B
ds
dy
smer pohybu
A
x
dx
63
Rozklad zrychlení do tecné a normálové složky
zrychlení
stred krivosti trajektorie
polomer krivosti trajektorie
normálové (dostredivé) zrychlení
tecné zrychlení
jednotkový tecný vektor (smer rychlosti, velikost
1)
jednotkový normálový vektor (smer do stredu
krivosti, velikost 1)
trajektorie
64
Dusledky vety o rozkladu zrychlení
0
0
pro rovnomerný pohyb ( konst.)
pro prímocarý pohyb ( )

65
Rovnomerný pohyb po kružnici
66
HRW2 4/92
(a)
(b) musí zpomalit
67
Co cítíme?
Zrychlení