Kinematika (FSI-4KI)

Akademický rok 2023/2024
Garant: doc. Ing. Jiří Krejsa, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Kurs Kinematika má naučit studenty správně formulovat zadání pohybu, tj.
určit způsob, jak zadat polohu bodu, tělesa, nebo polohu soustavy těles
v libovolném časovém okamžiku. Na základě řešení polohy se dále určí ostatní
kinematické veličiny. Určení kinematických veličin je nezbytně
nutné pro následné dynamické řešení. Počtářskému řešení se dává přednost.
Výstupy studia a kompetence:
Absolvent kursu Kinematika bude schopen analyzovat pohyb z kinematického hlediska a provádět jeho řešení. Bude umět provádět analýzu mechanismů a na základě zadané polohy určit rychlosti a zrychlení libovolných bodů v libovolném časovém okamžiku. Vzhledem k využívání maticového počtu bude schopen řešit kinematické problémy na počítačích.
Prerekvizity:
Řešit soustavu lineárních a nelineárních rovnic. Trigonometrii a analytickou geometrii v prostoru. Diferenciální a integrální počet jedné proměnné. Vektorovou algebru. Maticový počet. Deskriptivní geometrii.
Obsah předmětu (anotace):
Kinematika jako část mechaniky je nauka o pohybu těles bez ohledu na síly, které pohyb způsobily. Tělesa se vyznačují pouze geometrickými vlastnostmi, které jsou při pohybu neměnné. Těleso v kinematice je nehmotné, je to modelové těleso. Tento kurs pokrývá analýzu pohybu bodu a tuhých těles. Témata zahrnují kinematiku s absolutním a relativním pohybem tuhých těles při translačním, rotačním, sférickém a obecném pohybu v rovině, při používání translačních a rotačních souřadnicových soustav. Získané poznatky se aplikují na řešení pohybů mechanismů. Mechanismy se řeší jak graficky tak numericky. Používá se také kinematická geometrie.
Metody vyučování:
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.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky k udělení zápočtu: Aktivní účast na cvičeních, získání minimálně 10 bodů ve dvou kontrolních testech průběžných znalostí. Bodový zisk z průběžných testů (max. 20 bodů) je součástí výsledné klasifikace předmětu.

Zkouška: Zkouška je rozdělena na dvě části. Náplní první části je průřezový test, ze kterého je možno získat max. 40 bodů. Postup do druhé části zkoušky je podmíněn ziskem alespoň 20 bodů z tohoto testu. V případě nesplnění této podmínky je zkouška hodnocena známkou F. Náplní druhé části je písemné řešení typických úloh z profilujících oblastí předmětu, ze které je možno získat max. 40 bodů. Konkrétní podobu zkoušky, typy, počet příkladů či otázek a podrobnosti hodnocení sdělí přednášející v průběhu semestru. Výsledné hodnocení je dáno součtem bodového zisku ze cvičení a u zkoušky. K úspěšnému zakončení předmětu je nutno získat alespoň 50 bodů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast na cvičení je povinná. Vedoucí cvičení provádějí průběžnou kontrolu přítomnosti studentů, jejich aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení  6 × 2 hod. povinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  7 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Kinematika bodu. Harmonický pohyb.
2. Ortogonální transformace vektorových veličin.
3. Kinematika tělesa. Translační pohyb.
4. Rotační pohyb tělesa okolo stálé osy otáčení.
5. Obecný rovinný pohyb. Početní řešení.
6. Obecný rovinný pohyb. Grafické řešení.
7. Kinematická geometrie.
8. Sférický pohyb tělesa. Rotace okolo pevného bodu.
9. Obecný pohyb těles v prostoru, šroubový pohyb.
10.Složený pohyb,současné rotace,převodovky.
11.Kinematické řešení mechanismů. Grafické řešení.
12.Analytické řešení rovinných mechanismů.
13.Mechanismy s vačkami. Náhradní mechanismy. Coriolisova metoda.
    Cvičení 1. Přímočarý a křivočarý pohyb bodu.
2. Kinematika tělesa. Ortogonální transformace kinematických veličin.
3. Grafické řešení obecného rovinného pohybu tělesa.
4. Kinematická geometrie.
5. Sférický pohyb tělesa. Dvě složky úhlového zrychlení a jejich určení.
6.Kinematické řešení mechanismů graficky.Mechanismy s vačkami.
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Přímočarý a křivočarý pohyb bodu.
2. Kinematika tělesa. Ortogonální transformace kinematických veličin.
3. Obecný rovinný pohyb tělesa - počtářské řešení.
4. Grafické řešení obecného rovinného pohybu tělesa.
5.Složený pohyb bodu a tělesa.
6.Současné rotace těles. Kinematické řešení převodovek.
7.Analytické řešení rovinného mechanismu.
Literatura - základní:
1. Meriam J.L: Engineering Mechanics Vol.2, 2005
2. Brát V.,Rosenberg J., Jáč V.: Kinematika, 2002
3. Brát V.: Maticové metody, 2001
Literatura - doporučená:
1. Přikryl, K., Malenovský, E., Úlohy z kinematiky, 2005
2. Přikryl K.: Kinematika, 2005
3. Malenovský E.: Kinematika, předřešené úlohy, 2000
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B-ZSI-P prezenční studium STI Základy strojního inženýrství -- zá,zk 4 Povinný 1 2 L
B-MET-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 4 Povinný 1 2 L