Predmet Fyzika je kľúčovou súčasťou vzdelávacieho procesu, kde sa študenti oboznamujú so základnými princípmi mechaniky hmotného bodu, sústav hmotných bodov a tuhých telies, ako aj s mechanickými kmitmi, vlnami a základmi termodynamiky a gravitačného poľa. Cieľom je pochopiť fyzikálne javy a vedieť ich opísať pomocou matematických modelov a zákonov.
Obsah predmetu
Kinematika hmotného bodu
Kinematika hmotného bodu sa zaoberá opisom pohybu bez ohľadu na jeho príčiny. Študenti sa naučia definovať a používať pojmy ako polohový vektor, rýchlosť a zrýchlenie. Budú analyzovať rôzne typy pohybov, vrátane priamočiareho pohybu, pohybu po kružnici a šikmého vrhu.
Kľúčové pojmy: polohový vektor, rýchlosť, zrýchlenie, priamočiary pohyb, pohyb po kružnici, šikmý vrh.
Dynamika hmotného bodu
Dynamika hmotného bodu sa zameriava na príčiny pohybu, teda na sily. V tejto časti sa študenti oboznámia s Newtonovými pohybovými zákonmi, ktoré tvoria základ klasickej mechaniky. Dôraz sa kladie na pojmy ako hybnosť, moment sily a moment hybnosti, ako aj na impulz. Budú sa tiež študovať práca a kinetická energia, výkon a potenciálna energia, pričom zásadným konceptom je zákon zachovania celkovej mechanickej energie.
Kľúčové pojmy: Newtonove pohybové zákony, hybnosť, moment sily, moment hybnosti, impulz, práca, kinetická energia, výkon, potenciálna energia, zákon zachovania mechanickej energie.
Dynamika sústavy hmotných bodov
Pri štúdiu dynamiky sústavy hmotných bodov sa zavádza pojem hmotného stredu (ťažiska) sústavy. Študenti sa oboznámia s vetou o pohybe ťažiska, ktorá opisuje pohyb tohto bodu v závislosti od vonkajších síl. Dôležitými zákonmi sú veta o hybnosti sústavy a zákon zachovania hybnosti sústavy, ktoré sú aplikovateľné v širokej škále fyzikálnych javov. Podobne sa študuje veta o momente hybnosti sústavy a zákon zachovania momentu hybnosti sústavy.
Kľúčové pojmy: hmotný stred (ťažisko), veta o pohybe ťažiska, veta o hybnosti sústavy, zákon zachovania hybnosti sústavy, veta o momente hybnosti sústavy, zákon zachovania momentu hybnosti sústavy.
Dynamika tuhého telesa
Dynamika tuhého telesa rozširuje princípy dynamiky na objekty s konečnými rozmermi. Študenti sa naučia pohybové rovnice a podmienky rovnováhy tuhého telesa. Podrobne sa bude študovať otáčavý pohyb tuhého telesa okolo pevnej osi, vrátane pojmov ako kinetická energia, moment zotrvačnosti, moment hybnosti, pohybová rovnica, práca a kinetická energia, výkon a celková mechanická energia. Budú sa analyzovať aj rôzne typy kyvadiel.
Kľúčové pojmy: pohybové rovnice, podmienky rovnováhy, otáčavý pohyb, moment zotrvačnosti, moment hybnosti, kyvadlá.
Mechanický kmitavý pohyb
Táto časť sa venuje mechanickým kmitom, predovšetkým netlmenému harmonickému pohybu. Študenti sa naučia riešiť pohybovú rovnicu, analyzovať rýchlosť, zrýchlenie a celkovú mechanickú energiu. Budú sa skúmať aj skladanie harmonických kmitavých pohybov, tlmený kmitavý pohyb a vynútené kmity.
Kľúčové pojmy: netlmený harmonický pohyb, tlmený kmitavý pohyb, vynútené kmity, rezonancia.
Mechanické vlny
Mechanické vlny popisujú šírenie porúch v médiu. Študenti sa oboznámia so základnými charakteristikami vlnenia, ako sú amplitúda, rýchlosť šírenia a vlnová dĺžka. Budú študovať vlnovú rovnicu, interferenciu vlnení a stojaté vlnenie. Zvukové vlny sú špecifickým prípadom mechanických vĺn, ktorý bude tiež zahrnutý.
Kľúčové pojmy: mechanické vlnenie, amplitúda, rýchlosť šírenia, vlnová dĺžka, vlnová rovnica, interferenčné vlnenie, stojaté vlnenie, zvuk.
Náuka o teple
Náuka o teple sa zaoberá termickými javmi. Študenti sa naučia pojmy ako teplota a teplotná rozťažnosť. Budú študovať empirické zákony ideálneho plynu a základy kinetickej teórie ideálneho plynu. Dôraz bude kladený na pojmy teplo, práca a vnútorná energia plynu, ako aj na tepelné kapacity. Zásadné sú prvý a druhý termodynamický zákon, vrátane pojmu entropia pri opísaní vratných a nevratných dejov.
Kľúčové pojmy: teplota, teplotná rozťažnosť, ideálny plyn, kinetická teória plynov, teplo, práca, vnútorná energia, tepelná kapacita, prvý termodynamický zákon, druhý termodynamický zákon, entropia.
Gravitačné pole
Gravitačné pole je základnou silou v prírode. Študenti sa oboznámia s Newtonovým gravitačným zákonom, ktorý opisuje silu medzi telesami. Budú študovať intenzitu a potenciál gravitačného poľa, ako aj potenciálnu energiu. Zvláštna pozornosť bude venovaná gravitačnému poľu Zeme.
Kľúčové pojmy: Newtonov gravitačný zákon, intenzita gravitačného poľa, potenciál gravitačného poľa, potenciálna energia, gravitačné pole Zeme.
Hodnotenie predmetu
Z predmetu Fyzika je možné počas semestra získať maximálne 30 bodov a na skúške 70 bodov, čo predstavuje celkovo 100 bodov. Študent úspešne absolvuje predmet, ak získa aspoň 51 bodov z možných 100.
Zápočet
Počas semestra sa uskutočnia dve kontrolné písomné skúšky, z ktorých možno získať maximálne 22 bodov. Za riešenie domácich zadaní je možné získať 8 bodov. Podmienkou udelenia zápočtu je zisk minimálne 16 bodov. Kontrolné písomné skúšky sa konajú v 6. a 12. týždni semestra. V prípade nesplnenia minimálneho počtu bodov je možná jedna oprava v zápočtovom týždni alebo do konca druhého týždňa skúškového obdobia.
Skúška
Skúška bude prebiehať písomnou formou a jej obsah je totožný s obsahom prednášok a cvičení. Na skúške je možné získať 70 bodov. Podrobné informácie o forme skúšky sú študentom sprístupnené v LMS Moodle.
Študijné materiály
Pre úspešné absolvovanie predmetu sú k dispozícii nasledujúce skriptá a učebnice:
- J. Hlaváčová, J Ziman, M. Kovaľaková, B. Zagyi: Fyzika I, elfa, Košice
- J. Hlaváčová, J Ziman, M. Kovaľaková: Physics, elfa, Košice
- J. Hlaváčová, M. Kovaľaková, M. Kladivová, L. Ševčovič: Úlohy z fyziky, elfa, Košice, 2010
- D. Olčák: Fyzika 1, Košice, 1996
- V. Hajko, J. Daniel-Szabó: Základy fyziky, ALFA Bratislava
- J. Krempaský: Fyzika, ALFA Bratislava, 1988
- V. Hajko a kol.: Fyzika v príkladoch, 5. vydanie, ALFA Bratislava
Ďalšie informácie a študijné materiály, vrátane video-experimentov, sú priebežne zverejňované v systéme LMS Moodle.
