Detail předmětu
Fyzika
FSI-BF Ak. rok: 2027/2028 Letní semestr
Předmět fyzika seznamuje studenty se základy klasické fyziky tak, aby byli schopni je aplikovat na jednoduché systémy, objasnit a předpovědět jejich
chování. Osvojované znalosti jsou předpokladem pro pochopení teoretických základů moderních inženýrských disciplín.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
7
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Znalosti klasické fyziky na úrovni střední školy. Základy lineární algebry, vektorového počtu a analytické geometrie. Diferenciální a integrální počet funkcí jedné proměnné.
Způsob zakončení předmětu a pravidla hodnocení studentů
Podmínky udělení zápočtu: Dosažení 50% z možného počtu bodů v teoretickém i laboratorním cvičení. V teoretickém cvičení lze body získat napsáním dvou kontrolních písemek, v laboratorním pak změřením zadaných úloh, zpracováním výsledků a odevzdáním zpráv z měření.
Zkouška je písemná, prověřuje znalosti fyzikálních veličin, zákonů a zejména jejich užití na příkladech. Vodítkem pro hodnocení je získaný počet bodů u zkoušky: A: 90 – 100; B: 80 – 90; C: 70 – 80; D: 60 – 70; E: 50 – 60; F: 0 – 50. Podrobnosti a upřesnění jsou uvedeny v elearningu.
Účast ve výuce Teoretického cvičení a Laboratorního cvičení je povinná v rozsahu stanoveném rozvrhem a kontrolovaná vyučujícím. Způsob a termín nahrazení zameškané výuky je podrobněji oznámen v Elearningu. Účast na přednáškách je dobrovolná, je však velmi doporučená.
Učební cíle
Student si osvojí zákony klasické fyziky (v uvedených oblastech fyziky) a naučí se je aplikovat na vybrané problémy zejména technických disciplín.
Očekávaným výsledkem studia je, nejen že student dokáže vysvětlit základní zákony klasické fyziky, ale především dokáže aplikovat fyzikální zákony při řešení konkrétních úloh, vypočítat požadované fyzikální veličiny, vyhodnotit výsledky fyzikálního měření, interpretovat je a následně vytvořit stručnou a srozumitelnou zprávu.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B-PDS-P: Průmyslový design ve strojírenství, bakalářský, povinný
Program B-VKP-P: Vizuální komunikace v kreativních průmyslech, bakalářský, povinný
Program B-PRP-P: Profesionální pilot, bakalářský, povinný
Program B-STR-P: Strojírenství, bakalářský
specializace AIŘ: Aplikovaná informatika a řízení, povinný
Program B-STR-P: Strojírenství, bakalářský
specializace KSB: Kvalita, spolehlivost a bezpečnost, povinný
Program B-STR-P: Strojírenství, bakalářský
specializace SSZ: Stavba strojů a zařízení, povinný
Program B-STR-P: Strojírenství, bakalářský
specializace STG: Strojírenská technologie, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Osnova
Mezinárodní soustava jednotek, jednotky základní a jednotky odvozené. Standardy délky, hmotnosti a času. Vektory a skaláry. Vyjádření vektorů pomocí složek a jednotkových vektorů. Sčítání a násobení vektorů. Vektory a fyzikální zákony.
Dvojrozměrný a trojrozměrný pohyb. Poloha a posunutí. Průměrná a okamžitá rychlost. Průměrné a okamžité zrychlení. Příklady pohybů. Přímočarý pohyb. Rovnoměrně zrychlený pohyb. Šikmý vrh. Rovnoměrný pohyb po kružnici. Vzájemný pohyb po přímce.
První Newtonův zákon. Síla, některé typy sil. Druhý Newtonův zákon – pohybová rovnice. Řešení pohybové rovnice. Třetí Newtonův zákon.
Kinetická energie. Práce konstantní a proměnné síly. Výkon. Vztažné soustavy. Práce tíhové síly, práce pružné síly.
Potenciální energie. Práce nekonzervativních sil a zákon zachování mechanické energie. Zákon zachování celkové energie. Hmotnost a energie.
Veličiny charakterizující otáčivý pohyb. Korespondence obvodových a úhlových veličin. Kinetická energie tělesa při otáčivém pohybu. Výpočet momentu setrvačnosti, Steinerova věta. Pohybová rovnice pro otáčivý pohyb tuhého tělesa (druhá impulsová věta).
Kmitání. Harmonický pohyb. Pohybová rovnice pro harmonický pohyb. Energie jednoduchého harmonického oscilátoru. Tlumený oscilátor. Nucené kmity a rezonance. Vlny a částice. Druhy vln. Vlny příčné a podélné. Postupné vlny. Rychlost postupné vlny. Princip superpozice. Interference vln. Stojaté vlny, vlastní kmity.
Teplota a teplo. Teplo a práce. Zákony termodynamiky. Vratné a nevratné děje. Entropie kolem nás: motory, chladničky.
Elektrický náboj. Vodiče a nevodiče. Coulombův zákon. Kvantování náboje. Zachování náboje. Elektrické pole – intenzita a potenciál. Elektrické siločáry. Elektrické pole bodového náboje. Elektrické pole dipólu. Bodový náboj v elektrickém poli. Dipól v elektrickém poli.
Pohybující se náboje a elektrické proudy. Elektrický proud. Hustota proudu. Rezistivita. Ohmův zákon. Výkon v elektrických obvodech. Polovodiče. Supravodiče. Práce a energie, elektromotorické napětí. Výpočet proudu v jednoduchém obvodu. Napětí v obvodech. Obvody s více smyčkami.
Laboratorní cvičení
14 hod., povinná
Osnova
Nejistoty měření; Moment setrvačnosti; Poissonova konstanta; Absorpce gama záření; Vazkost kapalin; Skupenské teplo tání ledu; RLC obvod; Vlnová délka světla; Ohnisková vzdálenost tenkých čoček. (Aktualizované informace a materiály lze nalézt v elearningu)
Cvičení
12 hod., povinná
Osnova
Vektory: Kapitola 3 – 37, 57 (6, 17, 30, 54, 58).
Pohyb hmotného bodu: Kapitola 2 – 78, 87 (5, 14, 32, 56, 83, 104), kapitola 4 – 15 (27, 62, 120, 123).
Síla a pohyb: Kapitola 5 – 47, 51, 53 (5, 20, 32, 78), kapitola 6 – 32, 34 (13, 22, 55, 62, 70, 109).
Práce a energie: Kapitola 7 – 22, 37 (12, 36, 55, 56, 73), kapitola 8 – 25, 27, 64 (29, 34, 40, 53, 59, 94).
Rotace a valení: Kapitola 10 – 38, 69 (4, 17, 20, 26, 30, 55, 79, 82). Kapitola 11 – (9, 80)
Kmitání: Kapitola 15 – 11, 24, 101 (32, 65, 76, 81, 96, 112).
Vlnění: Kapitola 16 – 84 (8, 32, 79, 91).
Elektrický náboj, elektrické pole: Kapitola 21 – 9 (12, 15, 54), kapitola 22 – 10 (7, 40, 69).
Proudy a obvody: Kapitola 26: 44 (1, 17, 18, 43), kapitola 27: 44 (7, 10, 16).
Úlohy jsou převzaty z učebnice [1], kde je najdete vždy v závěru příslušné kapitoly. Zadání příkladů lze najít i v elearningu.