Osnova témat

  • Úvod

  • Předmět

    FYZIKA POLYMERŮ

     

    • Fyzika polymerů je mladou vědní disciplínou, která se bouřlivě rozvíjí v několika posledních desetiletích. Spolu s narůstajícím využití polymerních materiálů ve výrobcích nejrůznějších druhů (textilní vlákna, gumy, plasty pro domácnost, zdravotnictví a automobilový průmysl) a s potřebou hlouběji porozumět stavbě a funkci přírodních polymerních materiálů (bílkoviny, DNA, RNA kyseliny, polysacharidy) vzrůstají i nároky na vysokoškolské studijní programy, které se výrobou a použitím polymerních materiálů zabývají.

       

  • Úvod do Fyziky polymerů

    Úvod do Fyziky polymerů 

    Fyzika polymerů je oblast fyziky, která studuje makromolekuly a jejich systémy pomocí fyzikálních metod a přístupů. Úvodní kapitola je věnována polymerům a polymerním materiálům. Zabývá se historií vzniku těchto materiálů, jejich strukturou a vlastnostmi. V úvodní kapitole je charakterizován předmět polymerní fyziky a jsou zde uvedeny základní principy tohoto předmětu.


    • 1 Vlastnosti izolovaných polymerních molekul

      mřížový model polymerního řetězce 

    • 2 Koncentrované polymerní roztoky a taveniny

      Kapitola se zabývá chováním polymerních řetězců v koncentrovaných roztocích. 

      Předchozí kapitola byla věnována chování izolovaných polymerních molekul, které můžeme pozorovat ve velmi zředěných roztocích. Se zvyšující se koncentrací polymeru c dochází k překrývání polymerů v roztoku a k jejich vzájemnému proplétání. Proplétání řetězců nastane při dosažení tzv. kritické koncentrace c*.

    • 4 Polymerní gely

      Polymerní gely (polymer gel) jsou trojrozměrné sítě tvořené řetězci makromolekul, které jsou na vybraných místech k sobě navzájem vázány. 

    • 5 Dynamika polymerů

      Polymer je z mechanického hlediska velmi komplikovaný útvar složený ze segmentů, proto je vhodné na začátku studovat Brownův pohyb jednotlivých segmentů a až potom složit jejich pohyby do předpovědi dynamického chování celého řetězce. Připomeňme, že pojem segmentu byl zaveden v první kapitole. Tamtéž jsme představili i tak zvaný Gaussův řetězec jako zobecněný model řetězce ideálního. Pomocí tohoto modelu budeme vyšetřovat dynamiku izolovaných polymerních řetězců jako pohyb skupiny brownovských částic interagujících s rozpouštědlem.

    • 8 Statistická fyzika

      Cílem této kapitoly je poskytnout studentům předmětu „Fyzika polymerů“ jednoduchý výklad základů statistické fyziky rovnovážných systémů. Fyzika polymerů je vědeckou disciplínou, která zkoumá obecné rysy makroskopického chování polymerních materiálů. Vychází přitom
      z dříve založených fyzikálních disciplín, jakými jsou termodynamika (thermodynamics) a statistická fyzika (statistical physics). Jedním z cílů této kapitoly je podnítit zájem čtenářů o další studium poutavé a univerzální vědní disciplíny, kterou statistická fyzika bezesporu je. 

    • Návody na cvičení

      V této kapitole je uveden přehled cvičení určených pro práci v laboratoři, se speciálním softwarem nebo s generátorem náhodných čísel realizovaným pomocí hodu kostkou.

                                    

      Trajektorie letu hmyzu pod lampou: Na snímku lze pozorovat

      trajektorie letu hmyzu, které jsou vykonány náhodnou procházkou.  

    • Simulační programy pro náhodnou, nevratnou a neprotínající se procházku

      Ovládání simulačních programů

      Ve všech programech je použito stejné rozhraní pro ovládání i zobrazování informací a vizualizaci. V okně, které se zobrazí při spuštění každého programu, si uživatel nastaví požadovaný počet kroků procházky, a pokud je to vzhledem k typu programu možné a vhodné, počet opakování těchto procházek. V programech je také omezen minimální i maximální možný počet kroků náhodných procházek. Při nastavení hodnoty, ležící mimo tento interval je nastavena nejbližší možná limitní hodnota. Po následném spuštění vizualizace se provede požadovaný počet procházek s uživatelem zadanými parametry. A následně podle struktury a typu programu se provedou a vykreslí, případně vypíší, potřebné údaje. Po skončení běhu programu je možné z programového menu znovu nastavit parametry vizualizace a simulaci opět spustit.


      Rychlost simulace je možné regulovat pomocí směrových tlačítek klávesnice, kde šipka nahoru simulaci zrychluje a naopak šipka dolu simulaci zpomaluje.

      Výstup programu simulujícího náhodnou procházku

      s počtem opakování 10 a počtem kroků 50.

      • Aktuální téma

        Simulační program pro náhodnou procházku

        Náhodná procházka na dvourozměrné mříži 

        • Simulační program pro náhodnou procházku na dvourozměrné mříži Soubor 499.5KB application/octet-stream

          Program slouží pro simulaci náhodné procházky. Uživatel volí počet kroků, které má procházka vykonat a počet opakování procházek. Program následně spouští simulaci náhodné procházky, při níž jsou vizualizovány jednotlivé procházky dle zadaných parametrů. Program je doplněn informačním oknem zobrazujícím konkrétní údaje o provedených procházkách.

      • Simulační program pro náhodnou procházku

        Náhodná procházka se zobrazením statistické funkce

      • Simulační program pro náhodnou procházku

        Výpočet gyračního poloměru u náhodné procházky

      • Simulační program pro nevratnou procházku

        Simulační program pro nevratnou procházku

        • Simulační program pro nevratnou procházku

        • Simulační program pro nevratnou procházku

        • Simulační programy pro neprotínající se procházku

          • Simulační programy pro neprotínající se procházku

          • Vztah gyračního poloměru a koncového vektoru

          • 3D model tvorby polymerních řetězců

          • Dynamický model pohybu polymerů

          • Dynamický model pohybu polymerů