Detail předmětu

Fyzika

FSI-BFAk. rok: 2022/2023

Předmět fyzika seznamuje studenty se základy klasické fyziky tak, aby byli schopni je aplikovat na jednoduché systémy, objasnit a předpovědět jejich chování. Osvojované znalosti jsou předpokladem pro pochopení teoretických základů moderních inženýrských disciplín. Tématický rozsah: pohyb částice (rychlost, zrychlení), práce a energie (konzervativní a nekonzervativní síly, potenciál), dynamika rotujících těles, kmitání, harmonický oscilátor, vlnění, postupná vlna, interference vln, termodynamika, elektrostatické pole, elektrický proud, jednoduchý obvod.

Garant předmětu

prof. Mgr. Miroslav Černý, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

Systemizace jednotek fyzikálních veličin, manipulace s rovnicemi obsahujícími fyzikální veličiny. Znalosti definic, zákonů a podmínek jejich platnosti v oblastech uvedených v osnově.

Prerekvizity

Znalosti klasické fyziky na úrovni střední školy. Základy lineární algebry, vektorového počtu a analytické geometrie. Diferenciální a integrální počet funkcí jedné proměnné.

Literatura

Halliday – Resnick – Walker: Fyzika. 2. přepracované vydání, VUTIUM Brno, 2013
Šikula,J.-Liška.M.-Vašina,P.: Fyzika I. SNTL, 1987.
Feynman,R.P. - Leigton,R.B. - Sands,M.: Feynmanovy přednášky z fyziky, Fragment 2000

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu: Dosažení 50% z možného počtu bodů v teoretickém i laboratorním cvičení.
Zkouška je písemná (popřípadě i ústní), prověřuje znalosti fyzikálních veličin, zákonů a zejména jejich užití na příkladech. Vodítkem pro hodnocení je získaný počet bodů:
A: 90 - 100
B: 80 - 90)
C: 70 - 80)
D: 60 - 70)
E: 50 - 60)
F: 0 - 50)
Podrobnosti a upřesnění jsou uvedeny v elearningu.

Jazyk výuky

čeština

Cíl

Osvojení zákonů klasické fyziky (v uvedených oblastech fyziky), schopnost jejich aplikace. Budování fyzikálního základu technických disciplín.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Kontrolovaná účast vyučujícím ve výuce Teoretického cvičení a Laboratorního cvičení stanovené rozvrhem. Způsob a termín nahrazení zameškané výuky stanoví vyučující.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B-PRP-P bakalářský, 1. ročník, letní semestr, 7 kreditů, povinný
  • Program B-PDS-P bakalářský, 1. ročník, letní semestr, 7 kreditů, povinný

  • Program B-STR-P bakalářský

    specializace STR , 1. ročník, letní semestr, 7 kreditů, povinný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1. ročník, letní semestr, 7 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Mgr. Miroslav Černý, Ph.D.
prof. RNDr. Miloslav Ohlídal, CSc.

Osnova

Mezinárodní soustava jednotek, jednotky základní a jednotky odvozené. Standardy délky, hmotnosti a času. Vektory a skaláry. Vyjádření vektorů pomocí složek a jednotkových vektorů. Sčítání a násobení vektorů. Vektory a fyzikální zákony.
Dvojrozměrný a trojrozměrný pohyb. Poloha a posunutí. Průměrná a okamžitá rychlost. Průměrné a okamžité zrychlení. Příklady pohybů. Přímočarý pohyb. Rovnoměrně zrychlený pohyb. Šikmý vrh. Rovnoměrný pohyb po kružnici. Vzájemný pohyb po přímce.
Proč mění částice svoji rychlost? První Newtonův zákon. Síla, některé typy sil. Druhý Newtonův zákon - pohybová rovnice. Řešení pohybové rovnice. Třetí Newtonův zákon.
Kinetická energie. Práce konstantní a proměnné síly. Výkon. Vztažné soustavy. Práce tíhové síly, práce pružné síly.
Potenciální energie. Práce nekonzervativních sil a zákon zachování mechanické energie. Zákon zachování celkové energie. Hmotnost a energie.
Posuvný a otáčivý pohyb. Veličiny charakterizující otáčivý pohyb. Rovnoměrně zrychlený otáčivý pohyb. Korespondence obvodových a úhlových veličin. Kinetická energie tělesa při otáčivém pohybu. Výpočet momentu setrvačnosti, Steinerova věta. Pohybová rovnice pro otáčivý pohyb tuhého tělesa (druhá impulsová věta).
Kmitání. Harmonický pohyb. Pohybová rovnice pro harmonický pohyb. Energie jednoduchého harmonického oscilátoru. Tlumený oscilátor. Nucené kmity a rezonance.
Vlny a částice. Druhy vln. Vlny příčné a podélné. Postupné vlny. Rychlost postupné vlny. Princip superpozice. Interference vln. Stojaté vlny, vlastní kmity.
Teplota a teplo. Teplo a práce. První zákon termodynamiky. Entropie. Vratné a nevratné děje. Druhý zákon termodynamiky. Entropie kolem nás: motory, chladničky.
Elektrický náboj. Vodiče a nevodiče. Coulombův zákon. Kvantování náboje. Zachování náboje. Elektrické pole – intenzita a potenciál. Elektrické siločáry. Elektrické pole bodového náboje. Elektrické pole dipólu. Bodový náboj v elektrickém poli. Dipól v elektrickém poli.
Pohybující se náboje a elektrické proudy. Elektrický proud. Hustota proudu. Rezistivita. Ohmův zákon. Výkon v elektrických obvodech. Polovodiče. Supravodiče.
Práce a energie elektromotorického napětí. Výpočet proudu v jednoduchém obvodu. Napětí v obvodech. Obvody s více smyčkami.

Laboratorní cvičení

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Pavel Gallina
Ing. Daniel Holub
Ing. Martin Hošek
Ing. Mgr. Peter Kepič
Ing. Tomáš Láznička
Ing. Jakub Piastek
Ing. David Prochazka, Ph.D.
Ing. Václav Šulc
Ing. Vojtěch Švarc
Mgr. Ondřej Vaculík

Osnova

Měření momentu setrvačnosti. Poissonova konstanta.
Absorpce gama záření
Vazkost kapalin. Skupenské teplo tání ledu.
RLC obvod. Vlnová délka světla.
Ohnisková vzdálenost tenkých čoček.
Aktualizované informace a materiály lze nalézt v elearningu.

Cvičení

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Bábor, Ph.D.
prof. RNDr. Miloslav Ohlídal, CSc.
RNDr. Anna Ryndová, Ph.D.
Ing. Jan Staněk
Ing. Petr Šesták, Ph.D.
Ing. Jakub Zlámal, Ph.D.

Osnova

Vektory: Kapitola 3 – 37, 57 (6, 17, 30, 54, 58).
Pohyb hmotného bodu: Kapitola 2 – 78, 87 (5, 14, 32, 56, 83, 104), kapitola 4 – 15 (27, 62, 120, 123).
Síla a pohyb: Kapitola 5 – 47, 51, 53 (5, 20, 32, 78), kapitola 6 - 30, 34 (13, 22, 55, 60, 70, 109).
Práce a energie: Kapitola 7 - 22, 37 (12, 36, 55, 56, 73), kapitola 8 – 25, 27, 64 (29, 34, 40, 53, 59, 94).
Rotace a valení: Kapitola 10 – 38, 69 (4, 17, 20, 26, 30, 55, 79, 82, 96).
Kmitání: Kapitola 15 – 11, 24, 101 (32, 65, 76, 81, 96, 110).
Vlnění: Kapitola 16 – 84 (8, 32, 79, 91).
Elektrický náboj, elektrické pole: Kapitola 21 – 9 (12, 15, 54), kapitola 22 – 10 (7, 40, 69).
Proudy a obvody: Kapitola 26: 44 (1, 17, 18, 43), kapitola 27: 44 (7, 9, 19).

Poznámka: Úlohy jsou převzaty z učebnice [1], kde je najdete vždy v závěru příslušné kapitoly. Zadání příkladů lze najít i v elearningu.

eLearning

eLearning: aktuální otevřený kurz