Dynamika (FSI-5DT)

Akademický rok 2022/2023
Garant: doc. Ing. Stanislav Věchet, Ph.D.  
Garantující pracoviště: ÚMTMB všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kursu Dynamika je seznámit studenty se základními zákony mechaniky a metodami dynamického řešení mechanických soustav. Důraz se klade na to, aby studenti porozuměli fyzikálním principům způsobujících pohyb tuhých těles a dovedli je aplikovat při řešení jednoduchých technických problémů v praxi.
Výstupy studia a kompetence:
Dynamika zkoumá vzájemný vztah mezi pohybem a silovými účinky. Studenti budou schopni sestavit pohybové rovnice hmotného bodu, tělesa a soustavy těles. Analyzovat pohyb soustavy těles pomocí základních vět dynamiky. Sestavit pohybové rovnice s využitím Lagrangeovy rovnice. Řešit jednoduché lineární kmitavé soustavy.
Prerekvizity:
Řešení soustavy lineárních rovnic. Trigonometrie a analytická geometrie v prostoru. Diferenciální a integrální počet jedné proměnné. Vektorovou algebru. Vektorové vyjádření sil a momentů. Uvolňovat tělesa. Řešit lineární diferenciální rovnice druhého řádu.
Obsah předmětu (anotace):
Kurs dynamika seznamuje studenty se základními axiomy, zákony a principy klasické technické mechaniky. Postupně se probírají následující oblasti dynamiky: Dynamika hmotného bodu, dynamika soustavy hmotných bodů, dynamika tuhých těles, dynamika soustav tuhých těles (rovinné modely), základy analytické dynamiky (Lagrangeovy rovnice), lineární teorie kmitání mechanických soustav (volné, tlumené a vynucené kmity s jedním stupněm volnosti).
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 třech 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 písemný test, ze kterého je možno získat max. 40 bodů. Postup do druhé části zkoušky je podmíněn ziskem alespoň 20 bodů. V případě nesplnění této podmínky je zkouška hodnocena známkou F. Náplní druhé části je písemné a početní řešení typických úloh z profilujících oblastí předmětu, ze které je možno získat max. 40 bodů. Tato část je složena ze dvou příkladů, první příklad je z oblasti kmitání a druhý pokrývá vybraná témata probíraná během semestru. Každý přiklad je hodnocen 20 body.

Konkrétní podobu zkoušky, typy 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) Dynamika hmotného bodu
2) Dynamika soustav hmotných bodů
3) Geometrie hmot
4) Dynamika tuhého tělesa – translace a rotace
5) Dynamika tuhého tělesa – obecný rovinný pohyb
6) Dynamika tuhého tělesa – sférický pohyb
7) Aplikace dynamiky hmotného bodu, soustav hmotných bodů a tuhého tělesa
8) Dynamika soustav tuhých těles
9) Úvod do analytické mechaniky
10) Kmitání s jedním stupněm volnosti
11) Kmitání s více stupni volnosti
12) Úvod do nelineárního kmitání
13) Vybrané statě z dynamiky (teorie rázu, experimentální dynamika, atd.)
    Cvičení 1. Sestavování pohybových rovnic hmotného bodu.
2. Sestavování pohybových rovnic soustavy hmotných bodů.
3. Obecný rovinný pohyb tělesa. Sférický pohyb tělesa.
4. Účinky rotujících těles na ložiska.
5. Sestavování pohybových rovnic pomocí Lagrangeových rovnic II. druhu.
6. Vynucené kmitání s jedním stupněm volnosti.
    Cvičení s počítačovou podporou 1. Řešení pohybu hmotného bodu.
2. Řešení soustavy hmotných bodů.
3. Momenty setrvačnosti a momenty deviační.
4. Translační a rotační pohyb tělesa.
5. Obecný rovinný pohyb tělesa.
6. Volné kmitání s 1 stupněm volnosti.
7. Resonance.
Literatura - základní:
1. Meirovitch, L.: Elements of Vibration Analysis, 2005
2. Slavík J.,Stejskal V.,Zeman V.: Základy dynamiky strojů, 2000
3. Harris V.,M., Crede Ch.: Shock and Vibration Handbook, 2005
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
CŽV prezenční studium CZV Základy strojního inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 1 1 Z
B-MET-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 1 3 Z
B-ZSI-P prezenční studium STI Základy strojního inženýrství -- zá,zk 5 Povinný 1 3 Z
B-VTE-P prezenční studium --- bez specializace -- zá,zk 5 Povinný 1 3 Z