Detail předmětu

Fyzika 1

FEKT-TFY1Ak. rok: 2017/2018

Předmět se věnuje základům mechaniky částic, které jsou následně využity při zkoumání vlivu sil působících na částice ve fyzikálních polích. Podstatná část předmětu je věnována elektrickému a magnetickému poli, jejich vzniku, zákonům a společné podstatě vedoucí k pojmu elektromagnetického pole a popisu pomocí Maxwellových rovnic. Následuje nauka o vlnění včetně elektromagnetických vln, geometrická a vláknová optika, její základní zákony a vysvětlení nutnosti kvantově mechanického pohledu na svět.

Zajišťuje ústav

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
definovat pojmy kinematiky a dynamiky částic, elektrického a magnetického pole pomocí diferenciálního a integrálního počtu včetně řešení základních příkladů
popsat základní zákony a principy ve zmíněných oblastech,
diskutovat podmínky pro použití zákonů mechaniky, elektřiny a magnetizmu, vysvětlit vztahy mezi nimi a rozlišit, kterou formu zákonitostí je v dané oblasti vhodné použít,
aplikovat studované zákonitosti ve vzájemných souvislostech, roztřídit síly působící v elektrickém a magnetickém poli a počítat jednoduché trajektorie nabitých částic v těchto polích,
aplikovat studované zákony ve fyzikální laboratoři při měření úloh,
porovnat a analyzovat zákony elektrického a magnetického pole, objasnit jejich společnou podstatu a vysvětlit proč mluvíme o poli elektromagnetickém interpretovaném Maxwellovými rovnicemi.

Prerekvizity

Student při vstupu do tohoto předmětu by měl na středoškolské úrovni: mít znalosti základních pojmů a zákonů mechaniky, elektřiny a magnetizmu, umět vysvětlit základní pojmy a zákony mechaniky, elektřiny a magnetizmu a také vyjádřit vlastními slovy oblasti jejich využití, být schopen aplikovat základní zákony mechaniky na jednoduchý pohyb částice, zákony elektřiny a magnetizmu aplikovat v jednoduchých elektrických obvodech. Matematický aparát: Při vstupu do tohoto předmětu by student měl být schopen diskutovat základní pojmy středoškolské algebry a geometrie, počítat lineární rovnice a aplikovat základní goniometrické funkce.

Doporučená nebo povinná literatura

Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fyzika Vysoké učení technické v Brně Vutium, Prometheus Praha, 2000, 2003, 2006 (CS)
Halliday, D.; Resnick, R.; Walker J.: Fyzika. Vysoké učení technické v Brně Vutium, Brno, 2014, Překlad 8. orig. vydání. (CS)
Fyzika 1. Studijní materiály k přednáškám, cvičením a laboratornímu cvičení. Stránka předmětu TFY1 na eLearningu VUT. (CS)
Hyperphysics: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hframe.html (EN)
Serway R.,A, Jewett J,W: Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 8 th Edition, Saunders College Publishing, 2010 (EN)
Booker R., Boysen E.: Nanotechnology For Dummies, John Willey & Sons, Inc., 2010 (EN)
Steve Holzner, Ph.D. : Physics For Dummies, John Willey & Sons, Inc., 2005 Steve Holzner, Ph.D. : Physics For Dummies, Steve Holzner, Ph.D. Steve Holzner, Ph.D. : Physics For Dummies, John Willey & Sons, Inc., 2005 Steve Holzner, Ph.D. : Physics For Dummies, Steve Holzner, Ph.D. (EN)
Fyzika 1. Studijní materiály k přednáškám, cvičením a laboratornímu cvičení. Stránka předmětu na eLearningu VUT. (CS)
Horák, Z., Krupka,F: Fyzika, SNTL 1981 Praha (CS)
Sedlák, B., Štoll I.: Elektřina a magnetismus, Academia Praha 1993 (CS)

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT. Zahrnují přednášky, cvičení odborného základu, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává laboratorní zprávy a domácí řešení, soubory zadaných příkladů.

Způsob a kritéria hodnocení

Hodnocení studia je založeno na bodovacím systému. Celkové hodnocení předmětu: max. 100 bodů.
Semestr:
až 20 bodů za laboratorní cvičení (7 úloh s protokoly, vstupní testy k úlohám a souhrnný test)
až 10 bodů za půlsemestrální písemný test (test nemá náhradní termín).
až 5 bodů za písemný test v počítačovém cvičení (test nemá náhradní termín).
Pro udělení zápočtu je nutné splnit povinnosti v laboratorním cvičení a získat neméně 12 bodů z 35 možných.
Zkouška:
až 65 bodů za zkoušku.
Zkouška je písemná. Tvoří ji test s výběrovými odpověďmi, část teoretická a část s příklady. V části teoretické je nutné získat alespoň 6 bodů, včásti s příklady je minimální hranice 15 bodů
Podmínkou úspěšného ukončení předmětu je získání zápočtu a vykonání závěrečné zkoušky. Celkový dosažený počet bodů pro absolvování předmětu musí být minimálně 50.

Jazyk výuky

čeština

Osnovy výuky

1. Základy mechaniky částic. Pohybová rovnice a její aplikace.
2. Práce, energie, výkon. Gravitační a tíhové pole.
3. Elektrický náboj, Coulombův zákon. Intenzita elektrického pole.
4. Gaussův zákon elektrostatiky. Elektrický potenciál, napětí, kapacita.
5. Elektrický proud. Elektrický odpor. Vodiče, polovodiče, dielektrika. Vedení proudu v látkách.
6. Magnetické pole vyvolané proudem, Biotův-Savartův zákon, Ampérův zákon celkového proudu. Silové působení magnetického pole.
7. Elektromagnetická indukce, Maxwellovy rovnice.
8. Kmity a vlny. Interference. Akustické vlny. Dopplerův jev.
9. Elektromagnetické vlny.
10. Světlo a optika. Odraz a lom světla.
11. Základy vláknové optiky. Polarizace světla, absorpce světla.
12. Interference a difrakce světla. Optická mřížka. Holografie.
13. Základy kvantové fyziky. Vlnové vlastnosti částic, princip neurčitosti. Tunelový jev. Částice v potenciálové jámě.

Cíl

Cílem předmětu je poskytnout studentům jasný a logický výklad základních fyzikálních pojmů a zákonů v oblasti Mechaniky, elektřiny a magnetizmu, optiky a moderní fyziky. Součástí je rozumět řešení fyzikálních příkladů.

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

Výuka ve všech cvičeních je povinná. Řádně omluvená cvičení, lze po domluvě s vyučujícím nahradit.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program IBEP-T bakalářský

    obor T-IBP , 1. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, letní semestr, 6 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor