On 19th February 2016 exactly 100 years passed since the death of Ernst Mach, the great physicist and philosopher of the 19th and 20th centuries, a native of Brno-Chrlice. On the occasion of this anniversary, Masaryk University and other institutions organised Ernst Mach Brno-Days 2016 with the conference "Ernst Mach: Physics - Philosophy - Technics" and other events. The presented brief report informs about these events. and Jana Musilová.
Diferenciální operátory, jako gradient, divergence, rotace, Laplaceův operátor a další, jsou nejen důležitými pojmy matematické analýzy či diferenciální geometrie, ale především fyziky. Dokonce lze říci, že právě při formulaci fyzikálních teorií vznikaly. V tomto příspěvku ukazujeme, že k pochopení významu a uplatnění diferenciálních operátorů ve fyzice není nutné nejprve důkladně studovat matematickou teorii, ale že je možné použít vcelku korektního elementárního matematického výkladu. Vděčným příkladem, jehož prostřednictvím lze takový výklad provést, je mechanika kapalin, jako konkrétní ukázku použijeme úvahy o rozložení tlaku v kapalině a dva důležite zákony zachování v mechanice kapalin: rovnici kontinuity a Bernoulliovu rovnici., Differential operators such as gradient, divergence, rotation, Laplace operator etc. are important concepts not only for mathematical analysis or differential geometry, but primarily for physics. We show that for understanding of the meaning and applications of them one can use an elementary but still math ematically correct explanation. These operators can be used in mechanics of fluids to find solutions to questions such as the
distribution of pressure or two important conservation laws in fluid mechanics - continuity equation and Bernoulli equation., Jana Musilová, Pavla Musilová., and Obsahuje seznam literatury
Při výuce klasické mechaniky se často tradují závažné omyly. Bývají doprovodným jevem snahy vysvětlit problematiku co nejpřístupněji. Odpovědi na otázku, jak konkrétní fyzikální problém vyložit, je ovšem podmínka fyzikální správnosti. Na třech souvisejích příkladech (1. střed hmotnosti, 2. skládání sil a momentů, těžiště, 3. rotace a valení) poukazuje článek na nedostatky při výkladu důležitých partií mechaniky a uvádí možnosti vhodného postupu., Serious mistakes in teaching classical mechanics occur. These mistakes are often a side effect in an effort to explain problems by the simplest way. The question how to explain a concrete problem must be, of course, answered by the requirement of physical correctness. On three connecting examples (1. center of mass, 2. adding forces and moments, 3. rotation and rolling) mistakes in teaching important themes of mechanics are shown. A correct approach is suggested., Jana Musilová., and Obsahuje seznam literatury
Na příkladu z oblasti speciální teorie relativity ukazuje příspěvek přirozený vztah aparátu lineární algebry k fyzikálním teoriím. Předkládá elementární postup při odvození tzv. speciální Lorentzovy transformace na úrovni vstupního kursu obecné fyziky v univerzitním studiu fyzikálních, resp. technických oborů a ukazuje, že k tomu zcela stačí pochopení pojmu lineárního zobrazení a zvládnutí rutinních maticových operací. Na problémech souvisejících s pojmy současnosti a soumístnosti, tzv. kontrakce délek a dilatace času ukazuje efektivnost přímé aplikace Lorentzovy transformace oproti obvyklým, takzvaně "názorným" úvahám, které je nevyužívají., This paper shows a natural connection of linear algebra to physics theories on an example of the special theory of relativity. An elementary derivation of the special Lorentz transformation is presented, at the level of a first year university course on general physics, and it is shown that, for such a derivation, understanding of the concept of linear mapping and elementary matrix operations is fully sufficient. The paper also shows an advantage of the application of Lorentz transformation to the problems of length contraction and time dilation, compared to the more usual, supposedly "illustrative" explanations., Jana Musilová,., and Obsahuje bibliografické odkazy
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
Otázku, kde se berou zákony zachování hybnosti, momentu hybnosti, mechanické energie a dalších veličin, lze v rámci klasické mechaniky či teorie pole zodpovědět různými způsoby. Principiálně však zachovávající se veličiny souvisejí s operacemi symetrie daného problému. Tuto souvislost odhaluje pro případ teorií řídících se variačním principem teorém Emmy Noetherové z roku 1918, odvozený klasickým "souřadnicovým" způsobem užívajícím variací, tehdy ve variačním počtu obvyklým. Propracovaný moderní geometrický aparát fibrovaných variet a diferenciálních forem "kopírujících" jejich struktura je mnohem účinnějším prostředkem pro formulaci jak variačních teorií samotných, tak i jejich důsledků právě typu teorému Noetherové. Podstatu geometrického přístupu lze objasnit již na nejjednodušším případu - jednorozměrném pohybu klasické částice v mechanice., The question of the origin of conservation laws for the momentum, angular momentum, mechanical energy and other quantities in classical mechanics and classical field theories can be answered by various ways. Nevertheless, in principle the conserved quantities are connected with the symmetry of a problem under consideration. For variational theories such a connection was disclosed by the Emmy Noether theorem derived in 1918 by a classical "coordinate" procedure using variations, which was typical for the former calculus of variations. The elaborate modern geometrical formalism of fibred manifolds and differential forms adapted to their fibred structure is a much more effective tool not only for variational theories themselves but also for their consequences as the Noether theorem. The merit of the geometrical approach can be explained by the simplest example - a one-dimensional motion of a classical mechanical particle., Lenka Czudková, Jana Musilová, Jitka Strouhalová., and Obsahuje bibliografii