Detail předmětu

Fyzikální akustika

FEKT-MPC-FYAAk. rok: 2019/2020

Předmět se věnuje partiím fyzikální akustiky. Je zde provedeno shrnutí matematického aparátu potřebného ke studiu této oblasti. Následně jsou rozšířeny poznatky týkající se zvukových vln, se kterými se studenti seznámili v povinných kurzech Fyzika 1 a Fyzika 2 v průběhu bakalářského studia. Vše je následně aplikováno na problematiku sestavení a řešení vlnové rovnice pro zvukové vlny v různých typech prostředí a jsou zkoumány vlastnosti těchto vln. Studenti jsou také seznámeni se základními pojmy a zákony z oblasti ultrazvuku, ultrazvukové defektoskopie a akustické emise.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

Garant předmětu

prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyziky (UFYZ)

Způsob a kritéria hodnocení

Zkouška z předmětu bude probíhat prezenčně.

Osnovy výuky

1. Vektory ve fyzice. Operace s vektory, skalární a vektorové pole, vektorová analýza, diferenciální operátory, tok a cirkulace, důležité identity, integrální věty.
2. Diferenciální rovnice ve fyzice. Vybrané typy rovnic a metody jejich řešení, parciální diferenciální rovnice.
3. Maxwellovy rovnice v integrálním a diferenciálním tvaru, odvození vlnové rovnice pro elektromagnetické vlny a její řešení.
4. Vlny. Základní veličiny a pojmy, druhy vln, základní zákony a jevy, vlnová rovnice a její odvození a řešení pro strunu a membránu.
5. Mechanika tekutin. Základní vlastnosti, statika a dynamika tekutin. Plyny. Ideální plyn, stavová rovnice, děje v ideálním plynu, energie, práce a teplo, adiabatický děj.
6. Zvukové vlny. Zvukové pole, akustická výchylka a tlak, rychlost šíření zvuku, akustická impedance, měrný výkon a intenzita, hladiny akustického tlaku a intenzity, vzájemné závislosti těchto veličin pro kulové, válcové a rovinné vlnění.
7. Zvukové vlnění ve volném prostoru. Vlnová rovnice a její řešení pro kulové, válcové a rovinné vlnění, konvergentní a divergentní vlna.
8. Zvukové vlnění na překážce. Odraz, stojaté vlny, ohyb, rozptyl, absorpce.
9. Zvukové vlnění v uzavřeném prostoru. Vlnová rovnice a její řešení, vlastní kmity.
10. Akustické soustavy s rozprostřenými parametry, zvukovody, akustické čočky.
11. Vytvoření zvukové vlny sekundárními zdroji, Huygensův–Fresnelův princip, Kirchhoffův–Helmholtzův integrál, Rayleighův integrál.
12. Ultrazvuk. Vlastnosti, zdroje a detektory, šíření, účinky, využití.
13. Šíření ultrazvuku v pevných látkách, ultrazvuková diagnostika a defektoskopie, akustická emise, lokalizace zdrojů akustické emise.

Základní literatura

HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fyzika. Vysoké učení technické v Brně, Vutium, Prometheus Praha, 2000, 2003, 2006. (CS)
FYZIKÁLNÍ AKUSTIKA. Studijní materiály k přednáškám, cvičením a laboratornímu cvičení. Stránka předmětu na eLearningu VUT. (CS)

Doporučená literatura

FEYNMAN, R; LEIGHTON, R; SANDS, M. Feynmanovy přednášky z fyziky 1-3. Fragment 2001, 2007, 2013. (CS)
KOPEC, Bernard. Nedestruktivní zkoušení materiálů a konstrukcí (Nauka o materiálu IV). Česká společnost pro nedestruktivní testování, Akademické nakladatelství CERM, s.r.o., Brno, 2008. (CS)

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Program MPC-AUD magisterský navazující
specializace AUDM-TECH , 1. ročník, letní semestr, povinný
specializace AUDM-ZVUK , 1. ročník, letní semestr, povinný
Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)
obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, povinný