Detail předmětu

Fyzika I

FSI-2FAk. rok: 2005/2006

Předmět Fyzika I má seznámit studenty se základními zákony a teoriemi klasické fyziky tak, aby byli 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.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

7

Garant předmětu

prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc.

Zajišťuje ústav

Ústav fyzikálního inženýrství (ÚFI)

Výsledky učení předmětu

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

Znalosti a dovednosti středoškolské matematiky a fyziky.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu: Prezence ve cvičení. Získání min. 8 bodů v teoretickém cvičení. Pokud tuto podmínku student nesplní, může učitel v odůvodněných případech stanovit náhradní podmínku. Získání minimálně 4,5 bodů v laboratorním cvičení.
Zkouška: Prověřuje znalosti definic, zákonů a zejména jejich aplikaci na příkladech. Zkouška je písemná a její součástí může být ústní část a vstupní test. Do klasifikačního hodnocení se zahrnují:
1. Hodnocení v teoretickém cvičení a laboratorním cvičení; lze získat max.
30 bodů.
2. Výsledek zkoušky; lze získat max. 70 bodů. Pokud student u písemné zkoušky dosáhne méně než 36 bodů, u zkoušky nevyhověl.
Klasifikační hodnocení studenta: výborně (A): 90-100 bodů, velmi dobře (B): 80-89 bodů, dobře (C): 70-79 bodů, uspokojivě (D): 60-69 bodů, dostatečně (E): 50-59 bodů, nevyhovující (F): 0-49 bodů.

Učební cíle

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.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Prezence ve cvičení. Získání minimálně 8 bodů (úhrnem) v teoretickém cvičení. Získání minimálně 4,5 bodů v laboratorním cvičení. Pokud tuto podmínku student nesplní, může učitel v odůvodněných případech stanovit náhradní podmínku.

Základní literatura

HALLIDAY, D. - RESNICK, R. - Walker, J.: Fyzika, VUTIUM, Brno 2001
http://physics.fme.vutbr.cz
ŠANTAVÝ, I a kol.: Vybrané kapitoly z fyziky, skriptum VUT, Brno 1986
HORÁK, Z. - KRUPKA, F.: Fyzika, SNTL, Praha 1976
KREMPASKÝ, J.: Fyzika, Alfa, Bratislava - SNTL, Praha 1982
ALONSO, M. - FINN, E. J.: Physics, Addison - Wesley, Reading 1996
FEYNMAN, R.P.-LEIGHTON, R.B.-SANDS, M.: Feynmanovy přednášky z fyziky, Fragment, 2001
ČSN ISO 1000 Veličiny a jednotky

Doporučená literatura

ŠANTAVÝ, I. - PEŠKA, L.: Fyzika I., skriptum VUT Brno, 1984
KUPSKÁ, I. - MACUR, M. - RYNDOVÁ, A.: Fyzika -Sbírka příkladů, skriptum VUT Brno,

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3901-3 bakalářský

    obor B3910-00 , 1. ročník, letní semestr, povinný
    obor B3942-99 , 1. ročník, letní semestr, povinný
    obor B3904-00 , 1. ročník, letní semestr, povinný

  • Program B2341-3 bakalářský

    obor B2339-00 , 1. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Petr Dub, CSc.
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D.
prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr.
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D.
prof. RNDr. Pavel Šandera, CSc.

Osnova

Fyzikální veličiny a jednotky.
Popis pohybu hmotného bodu. Přímočarý pohyb.
Kruhový pohyb. Pohyb po křivce.
Newtonovy zákony. Hmotnost, hybnost, síla. Pohybová rovnice.
Popis pohybu hmotného bodu v různých vztažných soustavách.
Práce síly, výkon. Energie hmotného bodu. Zákon zachování mechanické energie.
Gravitační pole. Newtonův gravitační zákon. Potenciál gravitačního pole.
Soustava hmotných bodů. Hybnost soustavy. První a druhá impulsová věta.
Tuhé těleso. Translační a rotační pohyb. Pohybová rovnice tuhého tělesa.
Kmitavý pohyb. Harmonický oscilátor. Skládání harmonických kmitů.
Vlnění. Harmonická vlna rovinná a kulová. Diferenciální vlnová rovnice.
Geometrická optika. Paraxiální optika. Optické přístroje. Vláknová optika. Vlnová optika.
Interference světla. Difrakce světla. Holografie.
První princip termodynamiky. Stavová rovnice ideálního plynu. Druhý princip termodynamiky. Entropie.

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Bábor, Ph.D.
Mgr. Kateřina Brillová, Ph.D.
RNDr. Libuše Dittrichová, Ph.D.
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D.
Ing. Tomáš Káňa, Ph.D.
Mgr. Štěpán Major, Ph.D.
Ing. Jan Nekula
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D.
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D.
Ing. Filip Suchomel
Ing. Petr Šesták, Ph.D.
Ing. Jakub Zlámal, Ph.D.
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc.

Osnova

Příklady jsou označeny podle literatury [1] doporučené studentům:
1.Vektory: kapitola 3 - 10C, 13C, 18Ú, 23C, 28Ú, 42C, 44C, 47Ú, 53Ú, 55Ú;
2. Pohyb částice: kapitola 2 - 11Ú, 16C, 30Ú, 37C, 44C, 49Ú, 61C, 68Ú, 83Ú; kapitola 4 - 18C, 29C, 31C, 48Ú, 49Ú,51Ú;
3. Síla a pohyb: kapitola 5 - 7C, 9C, 40Ú, 63Ú; kapitola 6 - 17Ú, 23Ú, 31Ú, 33Ú, 39Ú, 42Ú, 52C, 55C, 57C, 58C;
4. Práce a energie, zákon zachování energie: kapitola 7 - 10C, 17Ú, 21C, 34Ú, 40Ú, 43C; kapitola 8 - 22Ú, 25Ú, 32Ú, 36Ú, 40Ú, 55Ú, 66C, 72Ú, 77Ú, 81Ú;
5. Soustavy částic a srážky těles: kapitola 9 - 7Ú, 10Ú, 17Ú, 21Ú, 29Ú, 36Ú, 31Ú, 39Ú, 42Ú, 71Ú; kapitola 10 - 5C, 21Ú, 31C, 34Ú, 42C, 44C, 45C, 59Ú;
6. Rotace a valení: kapitola 4 - 63C, 67Ú; kapitola 11 - 2C, 18Ú, 21Ú, 32C, 71Ú, 75Ú, 80C, 84Ú, 89Ú; kapitola 12 - 5C, 8C, 11Ú, 13Ú, 14Ú, 17C, 27C, 36C, 43C, 45C, 51C, 61Ú;
7. Gravitace: kapitola 14 - 11Ú, 15Ú, 14.2, 37C, 45Ú, 49Ú, 55C, 64C, 81Ú;
8. Kmitání: kapitola 16 - 9C, 12C, 14C, 17C, 23Ú, 25Ú, 38Ú, 41C, 46C, 49Ú, 55Ú, 57C, 67C;
9. Vlnění: kapitola 17 - 5C, 10C, 11C, 13Ú, 36C, 37C, 39C, 41C; kapitola 18 - 21Ú, 23Ú, 65C, 68C;
10. Geometrická optika: kapitola 35 - 15C, 17Ú, 24C, 42Ú;
11. Vlnová optika: kapitola 36 - 20C, 24C, 30Ú, 47C, 63Ú; kapitola 37 - 20C, 23C, 51C, 54Ú;
12. Termodynamika: kapitola 19 - 71C, 74C, 78C; kapitola 20 - 6C, 7C, 15Ú, 18Ú; kapitola 21 - 5C, 23C, 25C;

Laboratoře a ateliéry

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Martin Antoš, Ph.D.
doc. Ing. Petr Bábor, Ph.D.
Ing. Vladimír Čudek, Ph.D.
RNDr. Libuše Dittrichová, Ph.D.
RNDr. Ing. Antonín Houška
Ing. Jan Hrabina, Ph.D.
prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.
Ing. Radomír Malina, Ph.D.
Ing. Jakub Neuwirth
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc.

Osnova

Posouzení souhlasu vypočtené a naměřené hodnoty: doba kmitu pružiny.
Numerická integrace pohybové rovnice: torzní kmity.
Vytvoření modelu: vlny v trubicích.
Numerické a grafické řešení: ohřev při tepelných ztrátách.