Fyzika I (FSI-2F)

Akademický rok 1999/2000
Garant: prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem předmětu Fyzika I je seznámit studenty se základními zákony a
teoriemi klasické a moderní fyziky tak, aby byli schopni je aplikovat
na jednoduché systémy, objasnit a předpovědět jejich chování.Úkolem
předmětu je, aby si studenti uvědomili, že fyzika je teoretickým
základem a východiskem inženýrských disciplin.
Výstupy studia a kompetence:
Předmět Fyzika I umožňuje získat studentům znalosti
o klasifikaci fyzikálních veličin a jednotek a
o mezinárodní soustavě jednotek, o pohybu částic
v silových polích, o dynamice soustavy částic
s přechodem k dynamice tuhého tělesa, o kmitavém
pohybu a vlnění (mechanickém i elektromagnetickém)
a o základních jevech molekulové fyziky.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Předmět Fyzika I má seznámit studenty se základními zákony a teoriemi
klasické fyziky tak, aby byly schopni je aplikovat na jednoduché systémy,
objasnit a předpovědět jejich chování. Získané znalosti jsou
předpokladem pro pochopení teoretických základů moderních inženýrských
disciplin.
Klasická mechanika. Pohyb částice (rychlost, zrychlení). Newtonovy
zákony, pohyb částice v silových polích. Práce a energie (konzervativní a
nekonzervativní síly, potenciál). Dynamika soustavy částic. Dynamika
rotujícího tělesa. Gravitační pole.
Kmity a vlny. Harmonický oscilátor. Postupná vlna. Vlnová rovnice.
Interference vln. Geometrická a vlnová optika.
Termodynamika. Teplo a první princip termodynamiky, entropie a druhý
princip termodynamiky.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínky udělení zápočtu: Prezence ve cvičení. Získání min. 8 bodů
na kontrolní práce v teoretickém cvičení, jejichž termín konání
je stanoven na začátku semestru. Pokud tuto podmínku student nesplní,
může učitel v odůvodněných případech stanovit náhradní podmínku.
Absolvování všech úloh v laboratorním cvičení a získání 4,5 bodů za
přípravu, vedení laboratorního cvičení a vypracování samostatných úloh
v hodinách laboratorního cvičení.
Zkouška: Prověřuje znalosti definic, zákonů a zejména jejich
aplikaci na příkladech. Zkouška je písemná (příp.i ústní). Do hodnocení
se zahrnují:
1. Výsledky z kontrolních prací v teoretickém cvičení; lze získat max.
24 bodů.
2. Hodnocení v laboratorním cvičení; lze získat max. 6 bodů.
3. Výsledek písemné zkoušky; lze získat max. 70 bodů. Pokud student u
písemné zkoušky dosáhne méně než 36 bodů, u zkoušky nevyhověl .
Klasifikační hodnocení studenta: výborně (85-100 bodů), velmi dobře
(70-84 bodů), dobře (50-69 bodů), nevyhověl (0-49 bodů).
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení odborného základu  10 × 3 hod. povinná                  
    Laboratorní cvičení  4 × 3 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1.Fyzikální veličiny a jednotky. Popis pohybu hmotného bodu.
2.Přímočarý pohyb. Kruhový pohyb. Pohyb po křivce.
3.Newtonovy zákony. Hmotnost, hybnost, síla. Pohybová rovnice.
4.Popis pohybu hmotného bodu v různých vztažných soustavách.
5.Práce síly, výkon. Energie hmotného bodu. Zákon zachování mech.energie.
6.Gravitační pole. Newtonův gravitační zákon. Potenciál gravitačního pole.
7.Soustava hmotných bodů. Hybnost soustavy. První a druhá impulsová věta.
8.Tuhé těleso. Translační a rotační pohyb. Pohybová rovnice tělesa.
9.Kmitavý pohyb. Harmonický oscilátor. Skládání harmonických kmitů.
10.Vlnění. Harmonická vlna rovinná a kulová. Diferenciální vlnová rovnice.
11.Geometrická optika. Parax. optika. Optické přístroje. Vláknová optika.
12.Vlnová optika. Interference světla. Difrakce světla. Holografie.
13.První princip termodynamiky. Stavová rovnice ideálního plynu.
14. Druhý princip termodynamiky. Entropie.
    Cvičení odborného základu Příklady jsou označeny podle literatury [3] doporučené studentům:
1.Vektorová algebra P: 1.1 - 1.10; Kinematika hmotného bodu R: 2.2, 2.5;
P: 2.2, 2.3, 2. 5.
2.Dynamika hmotného bodu R: 2.7, 2.8, 2.11; P: 2.21, 2.23, 2.25, 2.26.
3.Dynamika hmotného bodu P: 2.28, 2.30, 2.32, 2.33, 2.34, 2.35, 2.36,2.38.
4.Práce a mechanická energie R: 3.1, 3.2, 3.5; P: 3.2, 3.6, 3. 7, 3.8,
3.12, 3.13, 3.17, 3.21.
5.Gravitační pole R: 12.2; P: 12.1, 12.5, 12.6, 12.12, 12.14. Dynamika
bodů a tuhého tělesa R: 4.1, 4.2, 4.3; P: 4.1, 4.2, 4.4, 4.5, 4.6.
6.Dynamika bodu a tuhého tělesa P: 4.9, 4.11, 4.12, 4.18, 4.20, 4.21,4.22.
7.Kmitání R: 6.1, 6.3; P: 6.1, 6.4, 6.6, 6.9, 6.10, 6.12, 6.14, 6.17,
6.18, 6.19, 6.20, 6.22.
8.Vlnění R: 7.1, 7.2; P: 7.1, 7.3, 7.4, 7.5, 7.7, 7.11, 7.12, 7.13, 7.14,
7.18, 7.19.
9.Geometrická optika P: 8.10, 8.11, 8.12, 8.14, 8.17. Vlnová optika R:
9.1; P: 9.3, 9.6, 9.12, 9.14, 9.15.
10.Termodynamika R: 11.2; P: 10.17, 10.18, 10.20, 11.2, 11.3, 11.4, 11.7,
11.10, 11.11, 11.13, 11.14.
    Laboratorní cvičení 11.Posouzení souhlasu vypočtené a naměřené hodnoty: doba kmitu pružiny.
12.Numerická integrace pohybové rovnice: torzní kmity.
13.Vytvoření modelu: vlny v trubicích.
14.Numerické a grafické řešení: ohřev při tepelných ztrátách.
Literatura - základní:
1. HALLIDAY, D. - RESNICK, R. - Walker, J.: Fyzika, VUTIUM, Brno 2001
6. ALONSO, M. - FINN, E. J.: Physics, Addison - Wesley, Reading 1996
7. FEYNMAN, R.P.-LEIGHTON, R.B.-SANDS, M.: Feynmanovy přednášky z fyziky, Fragment, 2001
Literatura - doporučená:
1. KREMPASKÝ, J.: Fyzika, , 0
1. ŠANTAVÝ, I. - PEŠKA, L.: Fyzika I., skriptum VUT Brno, 1984
2. KUPSKÁ, I. - MACUR, M. - RYNDOVÁ, A.: Fyzika -Sbírka příkladů, skriptum VUT Brno,
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Strojírenství a ostatní kovodělná výroba -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L
M2301-5 prezenční studium Matematické inženýrství -- zá,zk 6 Povinný 1 1 L