Detail předmětu

Fyzika

CESA-SFY1Ak. rok: 2019/2020

Předmět se nejdříve věnuje základům mechaniky částic, které jsou pak využity při zkoumání vlivu sil, které na částice působí ve fyzikálních polích. Podstatná část předmětu je věnována elektrickému a magnetickému poli, jejich vzniku, zákonům a společné podstatě vedoucí k pojmu elektromagnetické pole a Maxwellovým rovnicím.

Zajišťuje ústav

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen:
- definovat pojmy kinematiky a dynamiky částic, elektrického a magnetického pole pomocí diferenciálního a integrálního počtu.
- 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 výhodné 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,
- porovnat a analyzovat zákony elektrického a magnetického pole. Umí objasnit jejich společnou podstatu a vysvětlit proč mluvíme o poli elektromagnetickém popsaném Maxwellovými rovnicemi.
Ověření znalostí a schopností aplikovat získané poznatky je provedeno testem s výběrovými odpověďmi a písemnou závěřečnou prací s částí teoretickou a s příklady.

Prerekvizity

Student při vstupu do tohoto předmětu by měl na středoškolské úrovni: mít znalosti základních pojmů a zákonů mechaniky, elektřiny a magnetizmu být schopen základní pojmy a zákony mechaniky, elektřiny a magnetizmu vysvětlit 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)
DOBIS, P., UHDEOVÁ, N., BRÜSTLOVÁ, J., BARTLOVÁ, M.Průvodce studiem předmětu Fyzika 1 (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)

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 odb. základů, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává 6 laboratorních zpráv a domácí řešení souboru 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 (6 úloh s protokoly, vstupní testy k úlohám a souhrnný test)
až 15 bodů za dva písemné testy.
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. Jak v části teoretické, tak i v části s příklady je nutné získat alespoň 6 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

Předmět se nejdříve věnuje základům mechaniky částic, které jsou pak využity při zkoumání vlivu sil, které na částice působí ve fyzikálních polích. Podstatná část předmětu je věnována elektrickému a magnetickému poli, jejich vzniku, zákonům a společné podstatě vedoucí k pojmu elektromagnetické pole a Maxwellovým rovnicím.

1. Pohybová rovnice a její aplikace. Kmity. Práce, energie, výkon. Zákony zachování. Srážky
2. Gravitační, tíhové pole a elektrostatické pole
3. Elektrický náboj, Coulombův zákon. Intenzita elektrického pole, siločáry. Bodový náboj a dipól v elektrickém poli
4. Gaussův zákon elektrostatiky a jeho použití
5. Kapacita. Elektrostatické pole v dielektriku. Energie elektrostatického pole
6. Elektrický proud, rovnice kontinuity. Ohmův zákon
7. Elektromotorické napětí, práce a výkon elektrického proudu. Vedení proudu v látkách
8. Elektrické obvody. Výpočet proudu v jednoduchém obvodu. Obvody s více smyčkami. Obvody RC
9. Magnetické pole vyvolané proudem, Biotův-Savartův zákon, magnetické indukční čáry
10. Ampérův zákon celkového proudu. Silové působení magnetického pole
11. Gaussův zákon pro magnetické pole. Magnetické pole v látkách
12. Faradayův indukční zákon. Cívky a indukčnost. Střídavé proudy. Obvody LC a RLC. Transformátory
13. Maxwellovy rovnice v integrálním a diferenciálním tvaru pro vakuum a pro dielektrikum
Aplikace elektrických a magnetických jevů v lékařství

Cíl

Cílem předmětu je poskytnout studentům jasný a logický výklad základních fyzikálních pojmů a zákonů v oblasti mechaniky, elektřiny a magnetizmu. Posílit porozumění pojmům a zákonům pomocí širokého spektra aplikací.

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 BPC-STC bakalářský, 1. ročník, zimní semestr, 5 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení odb. zák.

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ostatní aktivity

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

eLearning