Přehled studia |
Přehled oborů |
Všechny skupiny předmětů |
Všechny předměty |
Seznam rolí |
Vysvětlivky
Návod
Webová stránka:
https://moodle.fel.cvut.cz/course/view.php?id=3757
Anotace:
V rámci základního předmětu Fyzika 1 jsou studenti uvedeni do dvou hlavních částí fyziky. První část se týká klasické a relativistické mechaniky. V rámci klasické mechaniky, která je pomyslnou vstupní bránou do studia fyziky vůbec, se studenti seznámí s kinematikou hmotného bodu, dynamikou hmotného bodu, soustavy hmotných bodů či tuhého tělesa a mechanikou kontinua. Studenti si osvojí takové znalosti z klasické mechaniky, aby byli schopni řešit základní úlohy spojené s popisem mechanických soustav, se kterými se setkají v průběhu dalšího studia. Na těchto znalostech staví navazující předmět Fyzika 2. Klasická mechanika je rozšířena o úvod do analytické mechaniky, která studentům umožní řešit komplexnější problémy z mechaniky a usnadní jim pochopení látky v navazujících odborných předmětech. Na klasickou mechaniku v rámci tohoto kurzu následně navazuje úvod do relativistické mechaniky. Druhá část tohoto kurzu je věnována elektrickému a magnetickému poli. Studenti jsou během výuky této části postupně seznámeni se základními zákonitostmi jak časově neproměnných, tak časově proměnných elektrických a magnetických polí. Nabyté znalosti využijí v dalších oblastech studia, zejména co se týče elektrických obvodů a senzorů. Na těchto znalostech rovněž staví navazující předmět Fyzika 2. V rámci početních seminářů studenti procvičují získané znalosti z přednášek formou řešení vybraných problémů z probraných partií fyziky. Ke zvládnutí příslušných početních operací je nutné, aby studenti zvládli matematický aparát v rozsahu předmětu Matematická analýza 1. Výuka je dále doplněna o laboratorní cvičení, kde si studenti mohou experimentálně ověřit řadu fyzikálních zákonitostí, se kterými se seznámili v rámci přednášek. Zvládnutí tohoto obsahem náročného předmětu vyžaduje, aby studenti pracovali během celého semestru (příprava na početní a laboratorní semináře, vypracování protokolů z měření, kontrolní testy, samostudium apod.).
Obsah:
V rámci základního předmětu Fyzika 1 jsou studenti uvedeni do dvou hlavních částí fyziky. První část se týká klasické mechaniky. V rámci klasické mechaniky, která je pomyslnou vstupní bránou do studia fyziky vůbec, se seznámí s kinematikou hmotného bodu, dynamikou hmotného bodu, soustavy hmotných bodů či tuhého tělesa. Studenti si osvojí takové znalosti z klasické mechaniky, aby byli schopni řešit základní úlohy spojené s popisem mechanických soustav, se kterými se setkají v průběhu dalšího studia. Na těchto znalostech staví navazující předmět Fyzika 2. Klasická mechanika je rozšířena o úvod do analytické mechaniky, která studentům usnadní pochopení látky v následujících odborných předmětech. Na klasickou mechaniku v rámci tohoto kurzu následně navazuje úvod do relativistické mechaniky. Druhá část tohoto kurzu je věnována elektrickému a magnetickému poli. Studenti jsou během výuky této části postupně seznámeni se základními zákonitostmi jak časově proměnných, tak časově neproměnných elektrických a magnetických polí. Nabyté znalosti využijí v dalších oblastech studia, zejména v elektrických obvodech, teorii materiálů či dynamických systémů. V rámci početních seminářů studenti procvičují získané znalosti z přednášek formou řešení vybraných problémů z probraných partií fyziky. Ke zvládnutí příslušných početních operací je nutné, aby studenti zvládli matematický aparát v rozsahu předmětu Matematická analýza 1. Výuka je dále doplněna o laboratorní cvičení, kde si studenti mohou experimentálně ověřit řadu fyzikálních zákonitostí, se kterými se seznámili v rámci přednášek. Zvládnutí tohoto obsahem náročného předmětu vyžaduje, aby studenti pracovali během celého semestru (příprava na početní a laboratorní semináře, vypracování protokolů z měření, kontrolní testy, samostudium apod.).
Osnovy přednášek:
| 1. | | Fyzikální jednotky, základní druhy fyzikálních polí. Souřadnicové systémy. |
| 2. | | Kinematika hmotného bodu (přímočarý pohyb, pohyb po kružnici a obecný křivočarý pohyb). |
| 3. | | Newtonovy pohybové zákony, inerciální a neinerciální vztažné soustavy, pohybové rovnice v inerciálních i neinerciálních soustavách. |
| 4. | | Práce, výkon, konzervativní silová pole, kinetická a potenciální energie. Zákon zachování mechanické energie. |
| 5. | | Základy analytické mechaniky - zákony zachování, vazby a zobecněné souřadnice a hybnosti, Lagrangeovy rovnice druhého druhu pro konzervativní systémy, hamiltonián a Hamiltonovy kanonické rovnice. |
| 6. | | Centrální silové pole, pohyb v centrálním silovém poli, Keplerovy zákony. Newtonův gravitační zákon, gravitační pole soustavy hmotných bodů a těles se spojitě rozloženou hmotou. Intenzita a potenciál gravitačního pole. Energie gravitačního pole. |
| 7. | | Mechanické kmitavé soustavy. Netlumený a tlumený mechanický lineární oscilátor. Vynucené kmity. Rezonance výchylky a rychlosti. Skládání kmitů. |
| 8. | | Soustava hmotných bodů, izolovaná a neizolovaná soustava hmotných bodů, I. a II. věta impulzová, zákon zachování hybnosti, momentu hybnosti a mechanické energie pro soustavu hmotných bodů. Hmotný střed a těžišťová soustava. Tuhé těleso, obecný pohyb tuhého tělesa, pohybové rovnice tuhého tělesa, otáčení tělesa kolem pevné osy a pevného bodu. |
| 9. | | Teorie deformace, mechanické napětí, Hookův zákon. |
| 10. | | Úvod do mechaniky tekutin - Eulerova pohybová rovnice, barometrická formule, Bernoulliova rovnice, Pascalův a Archimédův zákon. |
| 11. | | Základní postuláty speciální teorie relativity, Lorentzova transformace, relativistická kinematika a dynamika. |
| 12. | | Vlastnosti elektrického náboje, Coulombův zákon, intenzita a potenciál elektrického pole soustavy bodových nábojů či spojitě rozloženého elektrického náboje. Gaussova věta, Maxwellovy rovnice pro elektrostatické pole ve vakuu. Potenciál a intenzita pole elektrického dipólu, vektor elektrické polarizace a elektrické indukce, dielektrika v elektrickém poli, Maxwellovy rovnice elektrostatiky pro materiálové prostředí. Vodič v elektrickém poli, Faradayova klec. Kapacita, kondenzátor. Energie elektrostatického pole. |
| 13. | | Stacionární elektrický proud, proudová hustota, rovnice kontinuity elektrického náboje, elektromotorické napětí, Kirchhoffovy zákony, Ohmův zákon, Jouleův zákon. Magnetostatické pole, Lorentzova síla, Ampérův zákon, Biotův-Savartův zákon. Magnetický moment, vektor magnetické polarizace, intenzita magnetického pole. Silové účinky magnetického pole, vlastnosti látek v magnetickém poli. Energie magnetostatického pole. |
| 14. | | Elektromagnetická indukce, energie elektromagnetického pole. Maxwellův proud. Soubor Maxwellových rovnic. |
Osnovy cvičení:
Osnovy početních seminářů:
| 1. | | Řešení úloh pomocí rozměrových rovnic. Výpočty využívající transformací souřadnic. |
| 2. | | Řešení úloh spadajících do kinematiky hmotného bodu. |
| 3. | | Sestavování pohybových rovnic a jejich řešení v inerciální a neinerciální vztažné soustavě. |
| 4. | | Řešení úloh zaměřených na využití zákona zachování mechanické energie a výpočet dráhového účinku sil. |
| 5. | | Řešení komplexních úloh pomocí Lagrangeových rovnic 2. druhu. |
| 6. | | Řešení úloh vztahujících se k pohybu hmotného bodu v centrálním silovém poli. |
| 7. | | Sestavování a řešení pohybových rovnic mechanických kmitavých soustav. |
| 8. | | Vyšetřování pohybu tuhých těles. |
| 9. | | Výpočty hmotných středů u vybraných těles. Řešení úloh souvisejících s elementárním Hookovým zákonem. |
| 10. | | Řešení vybraných úloh z mechaniky tekutin. |
| 11. | | Řešení základních úloh z relativistické kinematiky a dynamiky. |
| 12. | | Řešení úloh z elektrostatiky a elektrodynamiky. |
| 13. | | Kontrolní test z probrané látky. |
| 14. | | Řešení základních úloh vztahujících se k elektromagnetickému poli. |
Osnovy laboratorních cvičení:
| 1. | | Úvodní výklad (bezpečnost práce, seznámení s úlohami a laboratorním řádem). Nejistoty měření. |
| 2. | | Nejistoty měření (pokračování). Měření objemu tuhých těles přímou metodou. |
| 3. | | Měření ve fyzikálních laboratořích na vybraných úlohách. |
| 4. | | Vyhodnocení elaborátů. |
Seznam laboratorních úloh
| 1. | | II. Newtonův pohybový zákon a srážky. |
| 2. | | Stanovení tíhového zrychlení reverzním kyvadlem a studium gravitačního pole. |
| 3. | | Stanovení modulu pružnosti v tahu přímou metodou. |
| 4. | | Studium nucených kmitů - Pohlovo torzní kyvadlo. |
| 5. | | Pohyb elektronu ve zkříženém elektrickém a magnetickém poli a stanovení měrného náboje elektronu. |
| 6. | | Měření viskozity kapalin Stokesovou metodou. |
| 7. | | Měření magnetických polí. |
| 8. | | Určení modulu torze dynamickou metodou a stanovení momentu setrvačnosti. |
| 9. | | Měření charakteristik palivového článku. |
| 10. | | Měření permitivity dialektik. |
Literatura:
Každý student má k dispozici základní studijní text (skripta) Fyzika 1 (autor Michal Bednařík) v elektronické podobě, který pokrývá celou přednášenou látku. Pro početní semináře mají studenti k dispozici v elektronické podobě sbírku 263 problémů z mechaniky, elektřiny a magnetismu (autor Milan Červenka).
Doporučeným studijním materiálem je kniha
Halliday, D., R. Resnick, J. Walker. Fyzika 1+2. VUTIUM, Brno, 2000. ISBN 80-214-1868-0.
Požadavky:
Studenti by měli zvládat základy diferenciálního a integrálního počtu funkcí jedné proměnné a základy lineární algebry.
Předmět je zahrnut do těchto studijních plánů:
| Stránka vytvořena 8.10.2024 17:50:55, semestry: L/2023-4, L/2024-5, Z/2025-6, Z/2024-5, připomínky k informační náplni zasílejte správci studijních plánů |
Návrh a realizace: I. Halaška (K336), J. Novák (K336) |