Detail předmětu

Fyzika I

FSI-2FAk. rok: 2007/2008

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. Radim Chmelík, Ph.D.

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.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Podmínky udělení zápočtu: získání alespoň 15 bodů v teoretickém cvičení a alespoň 6,5 bodu v laboratorním cvičení. V případech hodných zvláštního zřetele (zejména s ohledem na aktivitu studenta ve cvičeních) může vyučující stanovit náhradní podmínky pro získání zápočtu, které však nezvýší počet dosažených bodů.
Zkouška sestává z písemné části (povinné pro všechny) a ústní části, které se mohou dobrovolně podrobit studenti ucházející se o klasifikaci B a A. Do klasifikačního hodnocení se zahrnují:
1. Výsledky v teoretickém a laboratorním cvičení. Maximálně lze získat 40 bodů.
2. Písemná část zkoušky (10 testových otázek, 2 toretické a 3 příklady, max 60 bodů).
Klasifikační hodnocení studenta: 0 - 49 bodů: F, 50 - 60 bodů: E, 61 - 75 bodů: D, 76 - 100 bodů: C, B, A. O klasifikaci B nebo A rozhoduje ústní část zkoušky, která je dobrovolná. Podrobnosti na na serveru physics.fme.vutbr.cz

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

Účast ve cvičení je kontrolována. V teoretickém cvičení jsou zařazeny 3 kontrolní práce (KP, vždy 2 testové otázky, 1 teoretická, 2 příklady, max 10 bodů). V laboratorním cvičení se udělují body za domácí přípravu, vedení laboratorního sešitu a zprávy o samostatných úlohách (celkem max 10 bodů). V případě neúčasti na KP, která bude omluvena závažnými a doloženými důvody (zejména nemoc), může student požádat učitele o náhradní KP, která bude jednotně pro celý ročník v zápočtovém týdnu. V případě neúčasti v laboratorní výuce, která bude omluvena závažnými a doloženými důvody (zejména nemoc), učitel studentovi stanoví náhradní termín pro vypracování úlohy.

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 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.
prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr.
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D.
prof. RNDr. Pavel Šandera, CSc.
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D.

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

Ing. Petr Bábor, Ph.D.
Mgr. Kateřina Brillová, Ph.D.
prof. Ing. Jozef Kaiser, Ph.D.
Ing. Jan Neuman, Ph.D.
prof. RNDr. Jiří Petráček, Dr.
Ing. Karel Slámečka, Ph.D.
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D.
prof. RNDr. Pavel Šandera, CSc.
Ing. Petr Šesták, Ph.D.
Ing. David Škoda, Ph.D.
Ing. Ondřej Tomanec
Ing. Hana Uhlířová, Ph.D.
Ing. Michal Urbánek, Ph.D.
doc. RNDr. Marie Vaňková, CSc.
Ing. Jakub Zlámal, Ph.D.

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 - 14Ú, 18C, 29C, 31C, 48Ú, 49Ú, 51Ú, 63C, 67Ú, 71Ú;
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 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, 75Ú, 80Ú, 89Ú;
9. Vlnění: kapitola 17 - 5C, 10C, 11C, 13Ú, 36C, 37C, 39C, 41C; kapitola 18 - 21Ú, 23Ú, 65C, 68C;
10. Geometrická optika: kapitola 35 - 15C, 24C, 42Ú;
11. Vlnová optika: kapitola 36 - 20C, 24C, 30Ú, 47C, 62Ú; 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.
Ing. Petr Bábor, Ph.D.
RNDr. Libuše Dittrichová, Ph.D.
Ing. Eduard Hégr, Ph.D.
doc. Ing. Miroslav Kolíbal, Ph.D.
Ing. Luděk Lovicar, Ph.D.
Ing. Jaroslav Luksch
doc. Ing. Jindřich Mach, Ph.D.
Ing. Radomír Malina, Ph.D.
Ing. Zdeněk Nováček, Ph.D.
Ing. Josef Polčák, Ph.D.
Ing. Michal Potoček, Ph.D.
prof. RNDr. Pavel Šandera, CSc.
Ing. Jakub Zlámal, Ph.D.

Osnova

Účinnost tepelného stroje: Stirlingův motor.
Numerická integrace pohybové rovnice: torzní kmity.
Vytvoření modelu: vlny v trubicích.
Numerické a grafické řešení: ohřev při tepelných ztrátách.