Detail předmětu
Mechanika a akustika
FIT-IMKAk. rok: 2017/2018
Přehled fyzikálních zákonitostí a modelů klasické fyziky. Mechanika, elektrické pole, magnetické pole, elektromagnetismus, nauka o vlnění a optika. Aplikace, holografie, vláknová optika. Nástin výsledků a hypotéz moderní fyziky.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
6
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Studenti rozumí základním fyzikálním dějům, dovedou formulovat příslušné zákony slovně i matematickým vztahem a řeší méně komplikované příklady, vztahující se k uvedeným dějům. Jsou schopni popsat a vysvětlit provedené laboratorní fyzikální experimenty.
Prerekvizity
Základy vektorové algebry. Základy diferenciálního počtu funkce jedné a více proměnných, základy integrálního počtu. Křivkový, plošný a objemový integrál.
Způsob a kritéria hodnocení
Zápočet se uděluje za úspěšně absolvovaná laboratorní cvičení.
Osnovy výuky
- Osnova přednášek:
- Veličiny a jednotky ve fyzice. Mechanika hmotné částice. Pohybové zákony.
- Práce a energie. Gravitační pole.
- Elektrická interakce. Elektrické pole nábojů.
- Gaussův zákon. Potenciál a kapacita
- Vodiče, polovodiče, dielektrika. Proud a náboj.
- Magnetická interakce. Magnetické pole proudů. Amperův zákon. Síly v magnetických polích.
- Elektromagnetická indukce, Maxwellovy zákony.
- Kmity a vlny. Interference. Akustické vlny.
- Elektromagnetické vlny, hmotnostní vlny. Dopplerův jev.
- Světlo a optika. Odraz, složky zrcadlová a difúzní. Lom světla.
- Základy vláknové optiky. Polarizace světla, difrakce a pohlcování světla.
- Interference, difrakce. Optická mřížka. Holografie.
- Základy kvantové fyziky. Vlnové vlastnosti částic, princip neurčitosti. Tunelový jev. Částice v potenciálové jámě.
- Skaláry, vektory. Základní operace.
- Polohový vektor částice. Hybnost. Druhý Newtonův zákon. Práce. Výkon. Tření.
- Elektrické náboje a síly. Pohyb nábojů v elektrických polích.
- Potenciál, práce elektrických sil.
- Aplikace Gaussova zákona, rozložené náboje
- Magnetická pole proudů. Pohyb nábojů v magnetických polích.
- Elektromagnetická indukce.
- Vlny, charakteristické veličiny, Dopplerův jev v akustice.
- Rovinná elektromagnetická vlna- parametry.
- Snellovy zákony.
- Brewsterův úhel, totální odraz.
- Optická mřížky, štěrbiny.
- Kvantová jáma. Mikroskopické kvantové jámy a struktury.
- Měření rychlosti světla. Rozklad světla. Experimenty z geometrické optiky.
- Termodynamické experimenty, Stirlingův motor.
- Studium magnetických domén videomikroskopem.
- Vláknová optika, experimentální soupravy OPTEL.
- Interference a difrakce světla a mikrovln. Michelsonův pokus. Hologramy.
- Polarizace světla. Absorpce světla. (Zdroj lasery).
- Fotoelektrický jev. Planckova konstanta.
- RTG záření. Absorpce, rozptyl a odraz.
- Hallův jev, koncentrace nosičů
Osnova numerických cvičení:
Osnova laboratorních cvičení:
Učební cíle
Porozumět základním vlastnostem fyzikálních jevů.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Kontrolovanou výukou jsou laboratorní cvičení, půlsemestrální a závěrečná zkouška. Půlsemestrální zkouška nemá opravný termín.
Základní literatura
Halliday, D.; Resnick, R.; Walker, J. Fyzika. Vysoké učení technické v Brně, VUTIUM, Prometheus Praha, 2000, 2003, 2006, 2013.Feynman, R; Leighton, R; Sands, M. Feynmanovy přednášky z fyziky 1-3, Fragment 2001, 2007, 2013.
Doporučená literatura
Halliday, D.; Resnick, R.; Walker, J. Fyzika. Vysoké učení technické v Brně, VUTIUM, Prometheus Praha, 2000, 2003, 2006, 2013.Texty přednášek, návody k laboratorním a počítačovým cvičením ve formátu pdf.
Zařazení předmětu ve studijních plánech
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
- Veličiny a jednotky ve fyzice. Mechanika hmotné částice. Pohybové zákony.
- Práce a energie. Gravitační pole.
- Elektrická interakce. Elektrické pole nábojů.
- Gaussův zákon. Potenciál a kapacita
- Vodiče, polovodiče, dielektrika. Proud a náboj.
- Magnetická interakce. Magnetické pole proudů. Amperův zákon. Síly v magnetických polích.
- Elektromagnetická indukce, Maxwellovy zákony.
- Kmity a vlny. Interference. Akustické vlny.
- Elektromagnetické vlny, hmotnostní vlny. Dopplerův jev.
- Světlo a optika. Odraz, složky zrcadlová a difúzní. Lom světla.
- Základy vláknové optiky. Polarizace světla, difrakce a pohlcování světla.
- Interference, difrakce. Optická mřížka. Holografie.
- Základy kvantové fyziky. Vlnové vlastnosti částic, princip neurčitosti. Tunelový jev. Částice v potenciálové jámě.
Cvičení odborného základu
7 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
- Skaláry, vektory. Základní operace.
- Polohový vektor částice. Hybnost. Druhý Newtonův zákon. Práce. Výkon. Tření.
- Elektrické náboje a síly. Pohyb nábojů v elektrických polích.
- Potenciál, práce elektrických sil.
- Aplikace Gaussova zákona, rozložené náboje
- Magnetická pole proudů. Pohyb nábojů v magnetických polích.
- Elektromagnetická indukce.
- Vlny, charakteristické veličiny, Dopplerův jev v akustice.
- Rovinná elektromagnetická vlna- parametry.
- Snellovy zákony.
- Brewsterův úhel, totální odraz.
- Optická mřížky, štěrbiny.
- Kvantová jáma. Mikroskopické kvantové jámy a struktury.
Laboratorní cvičení
13 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
- Měření rychlosti světla. Rozklad světla. Experimenty z geometrické optiky.
- Termodynamické experimenty, Stirlingův motor.
- Studium magnetických domén videomikroskopem.
- Vláknová optika, experimentální soupravy OPTEL.
- Interference a difrakce světla a mikrovln. Michelsonův pokus. Hologramy.
- Polarizace světla. Absorpce světla. (Zdroj lasery).
- Fotoelektrický jev. Planckova konstanta.
- RTG záření. Absorpce, rozptyl a odraz.
- Hallův jev, koncentrace nosičů