Studium : Otázky BB01

Zkušební otázky BB01 - Fyzika, Doc. Schauer

1. Úvod
1. Definujte a) fyzikální veličinu a b) fyzikální jednotku.
2. a) Jaký rozdíl je mezi základní a odvozenou fyzikální veličinou, b) co je to dimenze (rozměr) fyzikální veličiny?
3. Jsou zadány dva vektory A= (A_x , A_y , A_z ) , B= (B_x , B_y , B_z ) . Obecně určete souřadnice a) vektorového součtu, b) vektorového součinu a c) hodnotu skalárního součinu.
2. Kinematika hmotného bodu
4. Vysvětlete pojmy, případně definujte veličiny: a) souřadná soustava, b) polohový vektor, c) rychlost, d) zrychlení (včetně jednotek). Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
5. Definujte veličiny: a) polohový vektor, b) rychlost, c) zrychlení (vektorově). Uveďte jednotky všech definovaných veličin. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
6. Uveďte rovnice pro výpočet časové závislosti polohy x a rychlosti v při přímočarém pohybu, a) pro pohyb rovnoměrný a b) pro pohyb rovnoměrně zrychlený. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
7. Uveďte základní vektorové rovnice pro výpočet časové závislosti polohového vektoru a rychlosti při rovnoměrně zrychleném obecném (křivočarém) pohybu, t.j. pohybu v prostoru. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
8. Napište parametrické rovnice pro výpočet souřadnic polohy x a y kruhového pohybu s využitím a) úhlové dráhy při obecném kruhovém pohybu, b) úhlové rychlosti a času při rovnoměrném kruhovém pohybu. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
9. Napište rovnice pro výpočet časové závislosti souřadnic polohy x a y kruhového pohybu s využitím úhlové rychlosti a úhlového zrychlení při rovnoměrně zrychleném kruhovém pohybu. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
10. Napište skalární rovnice vyjadřující souvislost a) obvodové a úhlové rychlosti, b) obvodového a úhlového zrychlení kruhového pohybu hmotného bodu.
11. Jakými rovnicemi určíte a) tečné a b) odstředivé zrychlení kruhového pohybu? Vysvětlete význam všech veliči n, které vystupují v rovnicích.
3. Dynamika hmotného bodu
12. Definujte základní veličiny dynamiky včetně jejich jednotek.
13. Pomocí vektorových rovnic napište 2. a 3. Newtonův zákon. K popisu 2. Newtonova zákona využijte hybnost! Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
14. Vysvětlete co je to a) setrvačná síla v neinerciální vztažné soustavě (posouvající se soustava) a b) napište rovnici pro výpočet této síly.
15. a) Alespoň vyjmenujte zdánlivé síly v neinerciální vztažné soustavě, která rotuje vzhledem k inerciální soustavě. b) Napište vektorovou rovnici, kterou určíte odstředivou sílu v rotující neinerciální vztažné soustavě. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnici.
16. Definujte a) mechanickou práci (integrální definice-vektorově) a b) mechanický výkon. Výkon vyjádřete i pomocí rychlosti, opět věktorově. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
17. Definujte potenciální energii (integrálně pro obecné fyzikální pole) a uveďte její jednotku. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnici.
18. Uveďte vektorovou definiční rovnici pro a) impuls síly a uveďte jeho jednotku. b) Napište vektorovou větu o hybnosti. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
19. Definujte a) moment síly (vektorově) a b) moment hybnosti (vektorově). c) Rovnicí uveďte jejich souvislost. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
4. Soustava hmotných bodů
20. Vysvětlete následující pojmy sloužící k popisu soustavy hmotných bodů: a) stupeň volnosti, b) vnitřní síly. c) Jaký vliv mají vnitřní síly a momenty vnitřních sil soustavy hmotných bodů na pohybovou změnu soustavy?
21. a) Definujte slovy a b) stanovte obecný výpočet polohy těžiště soustavy hmotných bodů. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
22. Odvoďte nebo alespoň formulujte I. a II. impulsovou větu pro soustavu hmotných bodů. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
5. Tuhé těleso
23. Co je to tuhé těleso? a) Kolik má nejvíce stupňů volnosti? b) Jaký je obecný výpočet jeho těžiště?
24. Určete vektorové podmínky rovnováhy tuhého tělesa. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
25. Jak vzniká a) posuvný, b) otáčivý pohyb tuhého tělesa?
26. Vysvětlete základní vlastnosti a) posuvného a b) otáčivého pohybu tuhého tělesa.
27. Vyjmenujte veličiny, které mají stejnou hodnotu pro libovolný bod tuhého tělesa a) při pohybu posuvném, b) při pohybu rotačním?
28. a) Jak je integrálně definován moment setrvačnosti tuhého tělesa a jaká je jeho jednotka? b) Uveďte Steinerovu větu! Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
29. S použitím Steinerovy věty odvoďte moment setrvačnosti a) koule rotující kolem osy dotýkající se povrchu koule, b) válce rotujícího kolem osy, která celá leží v plášti válce.
30. Jak určíte kinetickou energii tuhého tělesa a) pro translační pohyb a jak b) pro rotační pohyb. c) Jaká je kinetická energie při pohybu tuhého tělesa rotujícího kolem osy, která se translačně posouvá.
31. Jakou vykoná těleso práci, pokud se pootočí o úhel j při působení momentu síly M (v integrálním tvaru, vektorově)? Jaký má při tom výkon (vektorově)? Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
6. Gravitační pole
32. Otázka k procvičení (nebude u písemek): a) Co je to gravitační pole? b) Napiště vektorovou rovnici pro Newtonovu gravitační sílu, dokumentujte obrázkem! Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnici. c) Je gravitační pole konzervativní?
33. Uveďte obecný výpočet gravitační potenciální energie: a) tělesa v gravitačním poli planety obecně s nulovou potenciální energií v nekonečnu, b) tělesa na Zemi s nulovou potenciální energií na povrchu Země)
34. Nakreslete do grafu závislost gravitační potenciální energie tělesa na vzdálenosti od středu planety a) pro pole s nulovou potenciální energií v nekonečnu b) pro těleso v okolí Země s nulovou potenciální energií na povrchu Země.
7. Hydrostatika
35. a) Definujte rovnicí povrchové napětí a vysvětlete význam veličin, které v rovnici vystupují. b) Uveďte jeho fyzikální podstatu a jednotku! c) Uveďte důkazy jeho existence!
36. a) Které dva druhy tlaku jsou v kapalině? b) Napište (obecně vektorově) Eulerovu rovnici pro hydrostatický tlak a potom ji specifikujte pro gravitační pole! Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnici.
37. Napište obecnou integrální rovnici pro tlakovou sílu působící na obecnou plochu S, je-li znám tlak v závislosti na poloze p(x,y,z). Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnici.
38. Napište rovnici pro vztlakovou sílu působící na těleso ponořené do kapaliny (Archimedův zákon). Objem tělesa je V a jeho ponořená část je V₀. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnici.
39. Napište rovnici závislosti atmosférického tlaku na výšce h nad Zemí a tuto závislost zakreslete i graficky!
8. Hydrodynamika
40. Definujte a) objemový průtok, b) hmotnostní průtok kapaliny! Uveďte rovnici kontinuity pro stlačitelnou kapalinu! Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
41. Odvoďte nebo alespoň napište tři typy objemových hustot energie proudící kapaliny (člen kinetický, tlakový, výškový). Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
42. a) Napište Bernoulliovu rovnici a vysvětlete význam všech veličin, které v ní vystupují. b) Vyjmenujte názvy členů Bernoulliovy rovnice!
43. a) Vektorovou rovnicí vyjádřete sílu, která působí na kapalinu v zakřiveném potrubí? Určete sílu, kterou působí vytékající kapalina kolmo na b) pevnou, c) pohyblivou rovinnou stěnu. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích
9. Mechanické kmity
44. Vysvětlete následující pojmy mechanického kmitání: a) amplituda, b) fáze, c) frekvence. d) Jak nazvete kmity, působí-li na oscilátor pouze direktivní síla?
45. Napište rovnici časové závislosti a) výchylky, b) rychlosti, c) zrychlení vlastních kmitů. d) Od všech těchto veličin určete jejich efektivní hodnoty.
46. a) Definujte tuhost harmonického oscilátoru. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnici. b) Jaká je výchylka oscilátoru, působí-li na něj maximální síla? c) Při jakém stavu oscilátoru na něj nepůsobí žádná síla (tedy ani direktivní)?
47. a) Co je to direktivní síla, jak souvisí s výchylkou kmitů? b) Napište diferenciální pohybovou rovnici vlastních (volných) kmitů a vysvětlete význam všech veličin, které v rovnici vystupují!
48. Určete a) kinetickou, b) potenciální a c) celkovou energii oscilátoru. d) Všechny formy energie zakreslete do společného grafu v závislosti na výchylce.
49. a) Napište rovnici tlumící síly harmonického oscilátoru a b) z ní odvoďte (nebo alespoň napište) diferenciální pohybovou rovnici tlumených kmitů. Vysvětlete význam všech veličin, které v rovnicích vystupují!
50. Napište rovnici pro a) výchylku a b) energii podkriticky tlumeného harmonického oscilátoru.
51. Napište podmínku pro vznik a) kriticky, b) podkriticky a c) nadkriticky tlumeného kmitavého harmonického pohybu. d) Který z nich je periodický?
52. a) Jak určíte frekvenci tlumených kmitů? b) Definujte útlum. Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
53. a) Definujte logaritmický dekrement útlumu! b) Jak se tento parametr tlumení určí pomocí součinitele tlumení a periody tlumených kmitů? Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.
54. a) Napište rovnici, kterou určíte budící sílu nucených kmitů oscilátoru. b) Sestavte diferenciální pohybovou rovnici nucených kmitů. Vysvětlete význam všech veličin, které v obou rovnicích vystupují!
55. a) Napište rovnici pro výchylku nucených kmitů s "ustálenou" amplitudou. b) S jakou frekvencí bude buzený oscilátor kmitat? c) Kdy dochází k resonanci buzeného oscilátoru (napište resonanční podmínku)? Vysvětlete význam všech veličin, které vystupují v rovnicích.