Fyzika – opakovací seminář 2010-2011 – tematické celky: 1. Kinematika 2. Dynamika 3. Práce, výkon, energie 4. Gravitační pole 5. Mechanika tuhého tělesa 6. Mechanika kapalin a plynů 7. Vnitřní energie, práce, teplo, struktura a vlastnosti plynů, práce plynu, kruhový děj 8. Struktura a vlastnosti pevných látek a kapalin 9. Změny skupenství 10. Mechanické kmitání 11. Mechanické vlnění 12. Elektrický náboj a elektrické pole 13. Elektrický proud v látkách 14. Stacionární magnetické pole 15. Nestacionární magnetické pole 16. Střídavý proud 17. Elektromagnetické kmitání a vlnění 18. Geometrická optika 19. Vlnová optika 20. Speciální teorie relativity 21. Fyzika mikrosvěta Podrobně: 1. Kinematika • fyzikální veličina; soustava SI • metody měření fyzikálních veličin a jejich chyby • pohyb a klid hmotného bodu, vztažná soustava • klid a pohyb - změny pohybového stavu • trajektorie a dráha pohybu • dělení pohybů dle trajektorie a dráhy - pohyb hmotného bodu, pohyb tuhého tělesa • odvození vztahu pro dráhu rovnoměrně zrychleného pohybu s nenulovou počáteční rychlostí • okamžitá a průměrná rychlost, úhlová rychlost • vztah vektoru okamžité rychlosti a trajektorie • okamžité zrychlení z hlediska kinematiky a dynamiky • druhy zrychlení (včetně úhlového zrychlení) • rychlost a zrychlení jako časová změna • hmotný bod (izolovaný hmotný bod) • princip superpozice a jeho aplikace 2. Dynamika • relativnost zrychlení v inerciálních soustavách • vztah síly a zrychlení (2. Newtonův zákon) • inerciální a neinerciální soustavy • hybnost tělesa a její časová změna (zákon zachování hybnosti) • síla jako základní dynamická veličina • účinky síly • grafické znázornění síly a jeho užití k určení výslednice • Newtonovy pohybové zákony jako základní zákony klasické mechaniky • inerciální soustava, neinerciální soustava a setrvačné síly • třecí a odporové síly • definice tlaku jako skalární veličiny
3. Práce, výkon, energie • definice práce a výkonu • práce a energie • kinetická energie, potenciální energie • energie vazby • energie reakce • zákon zachování mechanické energie, zákon zachování energie • energie, teplo 4. Gravitační pole • rychlost pohybu planet (Keplerovy zákony) • trajektorie tělesa pohybujícího se v homogenním a centrálním poli Země • vztah gravitačního a tíhového zrychlení na zemském povrchu • vztah zrychlení a intenzity pole gravitačního a elektrostatického • pohyb tělesa v homogenním poli Země • definice pojmu intenzita pole (gravitační p., elektrostatické p., magnetické p.); důvod zavedení pojmu intenzita pole • pohyb v homogenním a centrálním gravitačním poli Země • intenzita gravitačního pole homogenní koule • práce při vrhu svislém vzhůru • potenciální energie v poli gravitačním a elektrostatickém • Newtonův gravitační zákon • setrvačná hmotnost - Newtonovy pohybové zákony • gravitační hmotnost - Newtonův gravitační zákon 5. Mechanika tuhého tělesa • stabilita těles a práce • moment síly a jeho užití (momentová věta) • rovnovážné polohy těles, rovnováha tělesa • hmotnost a moment setrvačnosti • zákon zachování momentu hybnosti • modely a jejich úloha • dokonale tuhé těleso 6. Mechanika kapalin a plynů • odporové síly (a tření) vznikající při pohybu těles a jejich závislost na rychlosti • tlaková potenciální energie • Archimédův zákon • pojem kontinua • pohyb ideálních tekutin (rovnice kontinuity, Bernouliho rovnice); proudnice • pohyb reálných tekutin (odpor prostředí) • rovnice kontinuity a Bernoulliho rovnice 7. Vnitřní energie, práce, teplo, struktura a vlastnosti plynů, práce plynu, kruhový děj • nejpravděpodobnější a střední kvadratická rychlost v kinetické teorii látek • neuspořádaný pohyb částic v kinetické teorii látek u jednotlivých skupenství látek (Brownův pohyb a jeho trajektorie) • rovnovážný stav částic v kinetické teorii látek • změna vnitřní energie tělesa • práce při jednotlivých dějích v plynech • kruhový děj a jeho účinnost • práce plynu při kruhovém ději (Carnotův cyklus) • energie jako stavová veličina
• • • • • • • • • • • • • • • • •
vnitřní energie tělesa a teplo částicové složení látek z hlediska kinetické teorie teplota jako stavová veličina měření teploty, teplotní stupnice vnitřní energie tělesa a teplo jako míra její změny 1.zákon termodynamiky kalorimetrická rovnice stavová rovnice ideálního a reálného plynu děje v plynech (změny stavových veličin) 2. zákon termodynamiky (2. věta termodynamická) tlak v plynech (uzavřený plyn v nádobě, atmosférický tlak) tlak z pohledu kinetické teorie plynů, fluktuace tlaku struktura pevných, kapalných a plynných látek z hlediska kinetické teorie relativní hmotnost (atomová, molekulová), hmotnostní jednotka hmotnost a látkové množství hmotnost a hustota ideální a reálný plyn
8. Struktura a vlastnosti pevných látek a kapalin • práce a povrchová energie kapalin • druhy látek a jejich vlastnosti • teplotní roztažnost • tlak v pevných látkách • normálové napětí v pevných látkách - deformace • tlak v kapalinách v klidu a v pohybu (tlaková potenciální energie) • povrchové napětí kapalin • tlak pod zakřiveným povrchem kapaliny (kapilarita) • vazby v látkách; krystalové mřížky a jejich poruchy • deformace pevného tělesa; Hookův zákon • ideální a reálná kapalina 9. Změny skupenství • změny skupenství; fázový diagram • vnější tlak a změna skupenství (sytá pára) 10. Mechanické kmitání • odvození vztahu pro rychlost kmitavého pohybu, je-li vztah pro výchylku: y = ym . sin ω t • odvození vztahu pro zrychlení kmitavého pohybu, je-li vztah pro okamžitou rychlost tohoto pohybu v = vm .cos ω t = ym .ω .cos ω t • zvuk – jeho intenzita a hlasitost • potenciální energie pružnosti • energie kmitání (mechanický a elektromagnetický oscilátor) • kinematika kmitavého pohybu • dynamika kmitavého pohybu • základní harmonické mechanické oscilátory, elektromagnetický oscilátor; závislost doby kmitu na parametrech harmonických oscilátorů • tlumené a netlumené kmitání; nucené kmitání (rezonance) • kmitání – netlumený a tlumený pohyb • závislost doby kmitu na hmotnosti u mechanického oscilátoru 11. Mechanické vlnění • Dopplerův jev jako závislost frekvence zdroje na rychlosti pohybu pozorovatele a zdroje • druhy vlnění
• • • • • •
srovnání kmitavého pohybu a vlnění druhy vlnění, základní charakteristika vlnění, rovnice postupné vlny základní charakteristiky vlnění, rovnice postupné vlny interference vlnění, princip superpozice (odvození rovnice stojaté vlny) mechanické vlnění a jevy s ním související (odraz, lom, ohyb, ...) Huygensův princip
12. Elektrický náboj a elektrické pole • elektrické siločáry a jejich užití (zřídlové a vírové elektrické pole) • trajektorie nabité částice v homogenním elektrickém poli • zrychlení pohybujících se nabitých částic vyvolané elektrickým polem • grafické znázornění intenzity • vztah intenzity a potenciálu, zejména u elektrostatického pole v kondenzátoru • elektrostatická polarizace a indukce; relativní permitivita a intenzita elektrického pole • intenzita elektrického pole kovové nabité kulové slupky • práce a potenciál (napětí) • grafické znázornění potenciálu (ekvipotenciální plochy) • potenciální energie v poli gravitačním a elektrostatickém • Coulombův zákon • definice, jednotka elektrického náboje; elementární náboj • hustota náboje a její závislost na tvaru povrchu • kapacita vodiče 13. Elektrický proud v látkách • elektrický proud jako usměrněný pohyb • vysvětlení pohybu elektronů při ustáleném proudu z pohledu zrychlení elektronů vyvolaného elektrostatickým polem • tranzistor jako zesilovač výkonu (podstata činnosti tranzistoru) • ustálený elektrický proud • závislost měrného odporu na teplotě (kovy a vlastní polovodiče) • nestacionární elektrický proud a hustota náboje ve vodičích • elektrický proud a jeho jednotka • stejnosměrný elektrický proud v kovech, kapalinách, plynech a polovodičích • Ohmův zákon (pro část obvodu, pro uzavřený obvod) • Kirchhoffovy zákony • tepelné účinky elektrického proudu • vedení elektrického proudu v kovech • vedení elektrického proudu v polovodičích • Faradayovy zákony elektrolýzy 14. Stacionární magnetické pole • magnetické indukční čáry a jejich užití (Ampérovo pravidlo) • trajektorie nabité částice v homogenním magnetickém poli • zrychlení pohybujících se nabitých částic vyvolané magnetickým polem • hysterézní smyčka - vztah magnetické indukce a intenzity magnetického pole • práce sil magnetického pole působícího na pohybující se nabitou částici • magnetická síla (mezi vodiči, na pohybující se nabitou částici); Flemingovo pravidlo • magnetické účinky proudu • magnetizace látky a Curieova teplota • druhy látek z hlediska magnetizace, zejména látky feromagnetické 15. Nestacionární magnetické pole • Lenzův zákon (elektromagnetická indukce) • Faradayův zákon (Lenzův zákon)
16. Střídavý proud • střídavý proud • obvody se střídavým proudem • výkon stejnosměrného a střídavého proudu 17. Elektromagnetické kmitání a vlnění • rychlost šíření elmg. pole v látce, rychlost pohybu elektronů ve vodiči za přítomnosti elektrického pole • elektromagnetické kmitání a vlnění (půlvlnný dipól) • elektromagnetické vlnění; půlvlnný dipól, rádiové vlny a jejich šíření 18. Geometrická optika • index lomu a rychlost světla v daném prostředí • geometrická optika, její principy a užití (zrcadla, čočky) • princip Fermatův • paprsek, základní pojmy geometrické optiky (čočky, zrcadla) 19. Vlnová optika • polarizace světla • světlo jako vlnění, jevy vlnové optiky • Huygensův princip 20. Speciální teorie relativity • relativnost rychlosti v klasické fyzice, skládání rychlostí z pohledu klasické a relativistické fyziky • kontrakce délek v STR • energie, hmotnost a hybnost v teorii relativity • Dopplerův jev v klasické fyzice a v STR • dilatace času, kontrakce délek ve STR jako důsledek pohybového stavu soustav • podélný Dopplerův jev; relativistický příčný Dopplerův jev • pojem principu ve fyzice • princip korespondence • Galileiho princip relativity • speciální princip relativity • princip stálé rychlosti světla • čas a jeho měření • čas v Newtonově fyzice, v teorii relativity • relativnost současnosti, synchronizace hodin (Einsteinovo kritérium současnosti) • dilatace času; synchronizace hodin • soumístné a současné události • hmotnostní úbytek a vazebná energie • závislost hmotnosti na rychlosti • hmotnost a energie v teorii relativity • zákon zachování hmotnosti a hmotnostní úbytek • zákon zachování hmotnosti a energie v teorii relativity • světelné hodiny v teorii relativity • Michelsonův pokus a jeho závěry 21. Fyzika mikrosvěta • fotoefekt a intenzita dopadajícího záření • výstupní práce u vnějšího fotoefektu • kvantování energie u mikročástic • energie elektronu v atomu vodíku • energie a tlak záření • částice a vlna v klasické mechanice • světlo jako vlnění
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
světlo jako proud částic (vnější a vnitřní fotoefekt) de Brogliova hypotéza elektron jako vlna (Davissonův a Germerův pokus), jeho vlnová délka vlnová funkce a její význam; tunelový jev dělení částic - nejnovější poznatky vazbové síly základní interakce hmoty jaderné síly, hmotnostní úbytek stabilita jádra, přirozená a umělá radioaktivita rozložení náboje v atomu (Bohrův model) elektron jako částice a jako vlna elektrony a laser záření alfa a beta urychlovače částic zobecnění pojmu náboj, barevný náboj kvarků teplota hvězd absolutně černé těleso vývoj hvězd Bohrův model atomu vodíku energetické stavy částic, laser vliv tlaku na závěr života hvězd tlak světla (lasery, komety) de Broglieho hypotéza; elektron jako vlna, vlnová funkce a její význam princip neurčitosti princip nerozlišitelnosti částic Pauliho vylučovací princip princip kosmologický radioaktivní rozpad, poločas rozpadu kvantový stacionární stav atomu; Bohrovy postuláty mikročástice a jejich poloha, vlnová funkce struktura Sluneční soustavy, Keplerovy zákony laser struktura atomu, Mendělejevův systém prvků struktura jádra, modely mikročástice a jejich struktura, kvarky a leptony vývoj hvězd v závislosti na hmotnosti pojem symetrie ve fyzice zákon zachování elektrického náboje (elementární náboj, náboj kvarků) radioaktivita systém mikročástic a zákon zachování baryonového a leptonového (elektronového a mionového) náboje zákony zachování u kvarků modely atomu, jádra atomu Milikanův pokus spektrum a jeho užití při určení chemického složení hvězd
