Konstruktivní geometrie (FSI-1KD)

Akademický rok 2021/2022
Garant: doc. Ing. Pavel Štarha, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚM všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu je prohloubit prostorovou představivost, seznámit studenty s principy zobrazování a důležitými vlastnostmi některých křivek a ploch. Úkolem kurzu je uvést studenty do základů mezinárodního jazyka inženýrů, tj. deskriptivní, resp. konstruktivní geometrie, aby mohli posléze tyto znalosti tvůrčím způsobem uplatnit v odborných předmětech i při využívání výpočetní techniky.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět konstruktivní geometrie umožňuje studentům získat orientaci v základních geometrických pojmech a souvislostech mezi nimi, znalosti řešení prostorových úloh, vlastností křivek a ploch a využívání těchto poznatků při řešení úloh technické praxe.
Prerekvizity:
Studenti musí znát základy středoškolské matematiky, zejména geometrie.
Obsah předmětu (anotace):
Kurz konstruktivní shrnuje a upřesňuje základní geometrické pojmy, včetně základních geometrických zobrazení, a seznamuje studenty s některými druhy promítání, jejich vlastnostmi a aplikacemi. Důraz je kladen na Mongeovo promítání a pravoúhlou axonometrii. Jsou uvedeny také základy rovinné kinematické geometrie. Velká část kurzu je věnována zobrazování křivek a ploch inženýrské praxe a některým potřebným konstrukcím, jako jsou např. rovinné řezy a průniky.
Tato zobrazování a příslušné konstrukce jsou doplněna modelováním v softwaru Rhinoceros.
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:
POŽADAVKY NA UDĚLENÍ ZÁPOČTU: Účast ve cvičení, odevzdání dvou semestrálních prací, kde každá je hodnocena maximálně pěti body, získání minimálně 5 bodů z 10 možných na kontrolní práci zařazenou cca v 9. týdnu výuky.

ZKOUŠKA: Zkouška má písemnou a ústní část. Písemná část trvá 90 minut a obsahuje 3 příklady. Za písemnou část je možné získat maximálně 60 bodů, za ústní část maximálně 20 bodů.

PRAVIDLA KLASIFIKACE:
1. Výsledky ze cvičení (maximálně 20 bodů)
2. Výsledky z písemné zkoušky (maximálně 60 bodů)
3. Výsledky z ústní části zkoušky (maximálně 20 bodů)

Klasifikační hodnocení studenta dle ECTS:
0-49 bodů: F
50-59 bodů: E
60-69 bodů: D
70-79 bodů: C
80-89 bodů: B
90-100 bodů: A
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Je vyžadována účast na cvičení. Při absenci ve cvičení je v kompetenci vyučujícího stanovit náhradní podmínku.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 2 hod. nepovinná                  
    Cvičení s počítačovou podporou  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. týden: Rozšíření E3. Středová kolineace a osová afinita. Transformační rovnice.
2. týden: Promítání: Zobrazovací rovnice středového a rovnoběžného promítání. Úvod do Mongeova promítání.
3. týden: Mongeovo promítání: přímka a bod v rovině, hlavní a spádové přímky, základní polohové úlohy.
4. týden: Mongeovo promítání: metrické úlohy, otáčení roviny, kružnice v rovině, 3. průmětna – bokorysna.
5. týden: Axonometrie, Pohlkeova věta. Pravoúhlá axonometrie.
6. týden: Pravoúhlá axonometrie: přímka a bod v rovině, hlavní přímky. Základní polohové úlohy, metrické úlohy v pomocných průmětnách (i kružnice).
7. týden: Pravoúhlá axonometrie: Zářezová metoda (pouze Eckhartova). Zobrazení elementárních ploch a těles.
8. týden: Elementární plochy a tělesa: zobrazení v Mongeově promítání i v pravoúhlé axonometrii (náčrtky v základní poloze), řezy, průsečíky (průniky) s přímkou.
9. týden: Křivky: Bézierova, Coonsova, Fergusonova (stručná informace). Rektifikace. Rovinná kinematická geometrie.
10. týden: Šroubovice: šroubový pohyb, šroubování bodu, tečna, zobrazení šroubovice v Mongeově promítání i pravoúhlé axonometrii.
11. týden: Rotační plochy: kvadriky (i typy řezů) a anuloid. Řezy rotační kuželové plochy. Rotační jednodílný hyperboloid jako přímková plocha.
12. týden: Šroubové plochy: vytvoření, klasifikace (přímkové a cyklické).
13. týden: Rozvinutelné plochy: rotační válec a kužel s řezy, kosý válec a kužel.
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Cvičení: Kuželosečky.
2. Cvičení u počítače: Rhinoceros : seznámení s prostředím. Primitivy hranového modelování
ve 2D: Line, Ortholine,Circle, Ellipse a další typy čar.
3. Cvičení: Mongeovo promítání.
4. Cvičení u počítače: Rhinoceros: Polygon, Plane atd. Středová kolineace a osová afinita,
afinita mezi kružnicí a elipsou.
5. Cvičení: Zobrazení kružnice v MP, 3. průmětna.
6. Cvičení u počítače: Rhinoceros: Modelování přímky, roviny, kružnice
a n-úhelníku. Speciální polohy přímek a rovin - demonstrační
příklady v Mongeově projekci i v axonometrii. Bod a přímka
v rovině, základní úlohy v Mongeově projekci.
7. Cvičení: Základy pravoúhlé axonometrie.
8. Cvičení u počítače: Rhinoceros: Elementární plochy a tělesa (včetně koule a kul. plochy) a operace s nimi (příkazy Intersect, Subtract, Slice).
9. Cvičení: Řezy a průniky elementárních ploch a těles s přímkou.
10. Cvičení u počítače: BORLAND DELPHI: Ukázky demonstračních úloh z kinematiky.
Konstrukce trajektorií.
DESIGN CAD 3D: Šroubový pohyb, šroubovice.
11. Cvičení: Anuloid a kvadriky. Zobrazení šroubovice.
12. Cvičení u počítače: Rhinoceros: Šroubové a rotační plochy, zobrazení a řezy.
13. Cvičení: Přímkové plochy. Rozvinutelné plochy.

Účast na cvičeních je povinná.
Literatura - základní:
1. Borecká, K. a kol. Konstruktivní geometrie (2. vydání), Akademické nakladatelství CERM, Brno, 2006. ISBN 80-214-3229-2
2. Martišek, D. Počítačová geometrie a grafika, Brno: VUTIUM, 2000. ISBN 80-214-1632-7
4. Paré, E. G. Descriptive geometry. 9th ed. Upper Saddle River, NJ, 1997. ISBN 00-239-1341-X.
5. Slaby, S. M. Fundamentals of three-dimensional descriptive geometry. 2d ed. New York: Wiley, c1976. ISBN 04-717-9621-2.
6. Urban, A. Deskriptivní geometrie, díl 1. - 2., 1978.
Literatura - doporučená:
2. Gorjanc, S. Plane Geometry. http://www.grad.hr/geomteh3d/radne_eng.html [online]. [cit. 2016-09-12].
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
B-PDS-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 1 1 Z
B-STR-P prezenční studium STR Strojírenství -- zá,zk 5 Povinný 1 1 Z
B-ZSI-P prezenční studium STI Základy strojního inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 1 1 Z
B-ENE-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 1 1 Z
B-PRP-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 1 1 Z