Fyzika pro geology

Sylabus

* Úvod - fyzika je matematikou nasáklý popis přírody

Trocha obecné filosofie vědy (Popper a jiní). Základy a náznaky hlubšího chápání fyziky.

Fyzikální veličiny a jednotky, rozměrová analýza. Fyzikální konstanty.

Matematický aparát -- opakování a zdůraznění důležitých partií.

První fyzikální pokus (překvapení).

* Mechanika - pohybující se hmotné body a jiná tělesa

Kinematika a dynamika hmotného bodu. Gravitace. Newtonovy pohybové zákony jako etalon klasické mechaniky.

Energie a její využití - pracujte podle fyzikálních zákonů a nenadřete se. Soustavy hmotných bodů.

Momenty sil, impulzové věty. Malý úvod do teoretické mechaniky.

Zákony zachování. Newtonovská mechanika jako aproximace-obecnější principy v gravitaci.

* Kontinuum není jen "guma"

Mechanika spojitých prostředí. Základy mechaniky kontinua. Popis Langrangeovský kontra Eulerovský. Deformace, tlak, napětí a vztah mezi nimi. Reologie. Vlastnosti elastické, viskózní, viskoelastické a jejich modely. Hydrostatika, hydrodynamika.

Proudění a chování tekutin. Bernoulliova rovnice, rovnice kontinuity. Stabilita. Povrchové napětí.

* Vlny všude kolem nás

Elastické vlny. Vlnění podélné a příčné. Rychlost šíření. Vlnové balíky a grupová rychlost. Seismické vlny - tomografie.

Zvuk, nadzvukové proudění a rázová vlna. Dopplerův jev, interference a stojaté vlnění. Energie vln. Harmonický oscilátor a jeho využití v jiných fyzikálních oborech

* Elektřina statická i rozpohybovaná

Elektrostatický náboj a pole, intenzita pole. Najděte si vlastní siločáru! Gaussova věta.

Pohyb nabité částice v elektrostatickém poli. Dielektrika - nabíjíme kondenzátor. Energie pole.

Magnetostatika. Elektromagnetická indukce. Maxwellovy rovnice a jejich řešení. Elektromagnetické záření.

Vedení elektrického proudu ve vodičích, polovodičích, roztocích a plynech. Odpor nikoliv odporný. Práce a výkon.

* Optika pomocí čoček a jiných luštěnin

Paprsková optika jako aproximace vln. Princip nejmenšího času. Lom a odraz. Jak fungují bežné optické přístroje.

Fresnelovská optika. Světlo v anizotropním prostředí, krystaly. Polarizace. Optika zemské atmosféry aneb proč je obloha modrá.

* Schizofrenní fotony - vlna nebo částice?

Klasické modely atomů. Přechod na kvantové modely. Dualismus světla a látky, fotony. Vlnová funkce a Schrödingerova rovnice. Atom vodíku.

Comptonův jev. Lasery. Lehký náhled do kvantové fyziky a jejích problémů. Současné představy o podobě mikrosvěta i makrosvěta aneb hledání teorie všeho.

* Termodynamika - Perpetum mobile nejde udělat ani z ideálního plynu

Stavové veličiny, statistické rozdělení, teplo a teplota. Ideální plyn. Stavová rovnice.

První věta termodynamická. Termodynamická rovnováha. Typové dělení dějů. Vratný děj. Carnotův cyklus.

Entropie a její růst (návaznost na ostatní obory fyziky). Druhá věta termodynamická. Další zajímavé procesy.

Anotace

Cílem této přednášky je vytvořit ucelenější přehled o fyzikálním popisu jevů a objektů kolem nás.

Přednáška popisuje několik fyzikálních témat, která by mohla napomoci pochopení širších souvislostí v současných geo-vědách.

Budeme se věnovat také vzorovým výpočtům a experimentům demonstrujícím výsledky dosažené v teorii.

Výuka v COVID režimu e-výuky probíhá dle instrukcí na Google Drive (po přihlášení na fakultní Google účet) https://drive.google.com/drive/folders/1gxaP826X7lo946uh3dlUlQIYBD8zXs_9?usp=sharing