Detail předmětu

Fyzika 1

FEKT-BFY1Ak. rok: 2018/2019

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.

Garant předmětu

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.

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, Brno, 2014, Překlad 8. orig. vydání (CS)
Halliday, D.; Resnick, R.; Walker J.: Fyzika. Vysoké učení technické v Brně, Vutium, Prometheus Praha, 2000, 2003, 2006, Překlad 5. orig. vydání. (CS)
Fyzika 1. Studijní materiály k přednáškám, cvičením a laboratornímu cvičení. Stránka předmětu na eLearningu VUT. (CS)
DOBIS, P., UHDEOVÁ, N., BRÜSTLOVÁ, J., BARTLOVÁ, M. Průvodce studiem předmětu Fyzika 1. Průvodce studiem Fyziky 1. Brno: FEKT VUT v Brně, 2002. (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)

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

1. Základy mechaniky částic.
2. Pohybová rovnice a její aplikace. Kmity. Práce, energie, výkon. Zákony zachování. Srážky.
3. Gravitační, tíhové pole a elektrostatické pole.
4. Elektrický náboj, Coulombův zákon. Intenzita elektrického pole, siločáry. Bodový náboj a dipól v elektrickém poli.
5. Gaussův zákon elektrostatiky a jeho použití.
6. Elektrický potenciál a napětí.
7. Kapacita. Energie elektrostatického pole. Elektrostatické pole v dielektriku.
8. Elektrický proud, rovnice kontinuity. Elektrický odpor. Vedení proudu v látkách
9. Magnetické pole vyvolané proudem, Biotův-Savartův zákon, magnetické indukční čáry.
10. Ampérův zákon celkového proudu. Silové působení magnetického pole.
11. Faradayův indukční zákon. Cívky a indukčnost. Střídavé proudy.
12. Gaussův zákon pro magnetické pole. Magnetické pole v látkách.
13. Maxwellovy rovnice v integrálním a diferenciálním tvaru pro vakuum a pro dielektrikum.

Cíl

Cílem předmětu je poskytnout studentům jasný a logický výklad základních fyzikálních pojmů a zákonů v oblasti Mechaniky, elektřiny a magnetizmu. Posílit porozumění těmto pojmům a zákonům pomocí širokého spektra zajímavých 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 EEKR-B bakalářský

    obor B-AMT , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
    obor B-EST , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
    obor B-MET , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
    obor B-SEE , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný
    obor B-TLI , 1. ročník, zimní semestr, 6 kreditů, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Cvičení odb. zák.

7 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Cvičení na poč.

6 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor