Fyzikální praktikum I (FSI-TR1)

Akademický rok 2019/2020
Garant: prof. Mgr. Miroslav Černý, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je naučit studenty samostatně navrhovat a uskutečňovat jednoduchá experimentální řešení fyzikálních problémů, zpracovávat data a tyto výsledky interpretovat a diskutovat.
Studenti by se měli dále seznámit s funkcí a vlastnostmi základních měřících přístrojů.
Výstupy studia a kompetence:
Prohloubení samostatného uvažování, vyjadřovacích schopností jak ústních, tak písemných a experimentálních dovedností.
Prerekvizity:
Studenti by měli mít již alespoň základní zkušenost s experimenty (měření základních fyzikálních veličin) a matematické dovednosti nezbytné pro zpracování dat (řešení rovnic, základy diferenciálního počtu).
Obsah předmětu (anotace):
Předmět má seznámit studenty se základy fyzikálního měření, s jeho přípravou a prováděním a se zpracováním dat.
Tématická náplň: posouzení souhlasu vypočtené a naměřené hodnoty, numerická integrace pohybové rovnice, vytvoření modelu, numerické a grafické řešení.
Zdůrazňuje se samostatné uvažování a jeho vyjadřování oproti postupům podle návodu.
Metody vyučování:
Výuka je tvořena laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení:
Studenti budou průběžně bodováni za domácí přípravy k jednotlivým tématům a za zprávy o měření, které odevzdají vyučujícímu. Hodnocení bude prováděno na základě dosaženého počtu bodů. K získání zápočtu je nezbytné dosáhnout nejméně 50% z dosažitelného počtu bodů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Účast v praktiku je povinná. Zameškaná výuka a ztracené body mohou být získány za vypracování náhradních úkolů po předchozí domluvě s vyučujícím.
Typ (způsob) výuky:
    Laboratorní cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Laboratorní cvičení Přesnost měření - stručný úvod do problematiky zpracování nejistot.
Měření rychlosti zvuku: Pomocí rezonance.
Měření rychlosti zvuku: Měření časového intervalu, za který puls urazí zvolenou vzdálenost.
Měření rychlosti zvuku: Zpracování naměřených hodnot, odhad chyb a porovnání obou metod.
Určení tuhosti pružiny protažené vlastní vahou.
Rychlost šíření pulsu v pružině. (Na čem závisí? Ověřování vytvořených hypotéz.)
Rychlost zvuku a pulsu v pružině: Nalezení řešení pomocí pohybové rovnice.
Klouzající těleso na pohybující se podložce. (Jak se určí třecí síla? Závislost třecí síly na rychlosti pohybu)
Rotující těleso na pohybující se podložce (popis pohybu puku od roztočení po zastavení).
Tělísko na gumičce: Analytické řešení neharmonického pohybu (měření potřebných veličin a výpočet).
Tělísko na gumičce: Sestavení numerického modelu pro řešení pohybové rovnice (Eulerova metoda explicitní a implicitní).
Kyvadlo na pružném závěsu (řešení pohybové rovnice ve 2D na počítači).
Doba pohybu tělesa na různých drahách (brachystochrona).
Kyvadla spřažená pružnou vazbou (impuls síly, zachovávání mechanické energie).
Literatura - základní:
1. Halliday – Resnick – Walker: Fyzika. 2. přepracované vydání, VUTIUM Brno, 2013
Literatura - doporučená:
1. KUČÍRKOVÁ, A. - NAVRÁTIL, K.: Fyzikální měření I
3. BROŽ, J. a kol.: Základy fyzikálního měření
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B-FIN-P prezenční studium --- bez specializace -- kl 2 Povinný 1 1 L