Fyzikální praktikum I (FSI-TR1)

Akademický rok 2023/2024
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 časového intervalu, za který puls urazí zvolenou vzdálenost, zpracování naměřených hodnot, odhad nejistot a porovnání obou metod.
Určení tuhosti pružiny protažené vlastní vahou.
Rychlost šíření pulsu v pružině. (Na čem závisí? Ověřování vytvořených hypotéz.)
Tlumené kmity torzního kyvadla: Sestavení numerického modelu pro řešení pohybové rovnice (Eulerova metoda explicitní a implicitní), srovnání s experimentem.
Kyvadlo na pružném závěsu (řešení pohybové rovnice ve 2D na počítači).
Stirlingův motor: stanovení účinnosti
Konvoluce: Zpracování impulsové odezvy v lineárních systémech.
Doba pohybu tělesa na různých drahách (brachystochrona).
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