V době rozvoje atraktivních fyzikálních disciplín, jako jsou například teorie strun, studium nanostruktur či moderní astrofyzika na jedné straně, a současně rostoucí neobliby fyziky u žáků základních škol a gymnazistů na straně druhé, se problémy newtonovské mechaniky mohou zdát zcela neúčinným prostředkem pro upoutání zájmu mládeže o fyziku. Cílem tohoto článku je uvedené tvrzení pomocí několika jednoduchých gymnaziálních úloh oslabit a pokusit se ukázat, že i standardní učebnicové problémy mohou být zajímavé a inspirativní. Dokladem toho, že klasická newtonovská mechanika může být i v současnosti zdrojem poučení a disciplínou jako stvořenou pro „broušení fyzikálního rozumu“, jsou studie [1]-[5] profesora Černohorského zaměřené na problematiku Newtonových zákonů., Jana Musilová, Lenka Czudková., and Obsahuje seznam literatury
Didaktika je teoretická disciplína, která se zabývá vzděláváním, formami, postupy a cíli vyučování. Stručně řečeno, je to teorie vyučování. Didaktika fyziky je tedy nepochybně teorií vyučování fyzice. Návodům "jak učit fyziku", tj. jak přistupovat k výkladu daného fyzikálního tématu či konkrétního problému, musí předcházet zásadní požadavek fyzikální správnosti. Ten není v didaktických textech nikdy explicitně uváděn. Proč taky? Je přece tak samozřejmý, že zmínka o něm by mohla působit až urážlivě. Praxe však ukazuje, že výukové a didaktické texty mohou mít k fyzikální správnosti i dost daleko. Jedním z doslova vousatých problémů, k nimž se tato negativní charakteristika hodí, je jednoduchý problém z mechaniky - řešení pohybu matematického kyvadla, jak uvidíme v tomto článku., Jana Musilová., and Obsahuje bibliografii
Problematika rotačních a valivých pohybů bývá považována studenty a často i učiteli fyziky za značně obtížnou. Plně obecné řešení problémů spojených s takovým typem pohybu (pohyb setrvačníků apod.) ovšem vyžaduje odpovídající matematický aparát, a pak je samozřejmě namístě s takovým názorem souhlasit. Na druhé straně je možné na zcela elementární úrovni, ať již středoškolské, či bakalářské, provést výklad i takových rotačních a valivých pohybů, jimž se nejen učebnice, ale i učitelé při přímé výuce raději vyhýbají. Dokladem jsou výsledky tohoto článku, jenž vychází z gymnaziálního studentského projektu z oblasti mechaniky valivých pohybů. Studuje různé aspekty valení, zejména podmínky pro valení bez prokluzu, popis valení s prokluzem a podmínky přechodu mezi nimi. Teoretické závěry jsou ověřeny pomocí jednoduchých experimentů. Data jsou zpracována pomocí softwaru Tracker, který je mimořádně vhodný pro využití na středoškolské úrovni, a poté porovnána metodou nejmenších čtverců s teortickým modelem. Ze závěrů studie je zřejmé, že úlohy uvedeného typu mohou dokonce řešit studenti velmi samostatně, samozřejmě s konzultační a materiální podporou. Na rozdíl od často viděných soutěžních prací z moderní fyziky, do jejíž podstaty středoškolský student v principu nemůže pronïknout (a práce buď zůstavá na povrchu, nebo se student stává pouhým účastníkem týmového výzkumu či pomocníkem vědeckého konzultanta), mají důsledně zpracované projekty z názornějších klasických, i když ne tak "atraktivních" oblastí fyziky zásadní význam pro prohloubení fyzikálního myšlení studentů., This paper presents results of a secondary school student project in rollng mechanics. Various aspects of rolling motions are studied, particularly conditions for rolling without slipping, a description of rolling with slipping, and conditions for transitions between the two. Theoretical results and conclusions are verified by simple experiments, the data being treated by an open source software, Tracker (appropriate for secondary school level use) and processed by the least squares method using theoretical models. It is demonstrated that rotational and rolling motions, considered difficult for students, can be treated elementarily even at the secondary school or university bachelor level and solved by students themselves and therefore demonstrate how such a project can develop their thinking., and Jiří Bartoš, Jana Musilová, Luboš Vozdecký.
Říká se, že jedním ze znaků správné fyzikální teorie je její krása. Máme-li na mysli estetičnost matematickou, patří variační počet k matematickým metodám, které naplňují tento požadavek vrchovatě. Je také pravda, že správné (zkušeností a experimentem prověřené) fyzikální teorie bývají variační, tj. odvoditelné z variačního principu: Klasická mechanika, relativistická mechanika, kvantová mechanika, klasická elektrodynamika... Na zcela elementární úrovni předkládáme základní myšlenku a klasické postupy variačního počtu, s ukázkami použití v geometrii a fyzice. Zaměříme se pouze na variační princip prvního řádu, s důrazem na mechaniku, kde na rozdíl od teorie pole závisí řešené úlohy pouze na jedné nezávisle proměnné, ve fyzice obvykle na čase., It is said that one of the characteristic features of physical theories is their beauty. Having in mind the "mathematical aesthetic appearance" one can say that the calculus of variations highly fulfils this requirement! It is also well known that correct physical theories (those verified experimentally), are often variational, i.e. based on a variational principle: classical mechanics, relativistic mechanics, quantum mechanics, classical electrodynamics, etc. We present, at a very basic level, the fundamental ideas and classical approaches of the calculus of variations, including examples of their use in geometry and physics. We focus on the first order variational principle, emphasizing mechanics, because contrary to field theories, the variational problems in mechanics depend on one independent variable only (usually time in physics)., Jana Musilová, Pavla Musilová., and Obsahuje bibliografii