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

prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyziky (UFYZ)

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:
    1. Veličiny a jednotky ve fyzice. Mechanika hmotné částice. Pohybové zákony.
    2. Práce a energie. Gravitační pole.
    3. Elektrická interakce. Elektrické pole nábojů.
    4. Gaussův zákon. Potenciál a kapacita
    5. Vodiče, polovodiče, dielektrika. Proud a náboj.
    6. Magnetická interakce. Magnetické pole proudů. Amperův zákon. Síly v magnetických polích.
    7. Elektromagnetická indukce, Maxwellovy zákony.
    8. Kmity a vlny. Interference. Akustické vlny.
    9. Elektromagnetické vlny, hmotnostní vlny. Dopplerův jev.
    10. Světlo a optika. Odraz, složky zrcadlová a difúzní. Lom světla.
    11. Základy vláknové optiky. Polarizace světla, difrakce a  pohlcování světla.
    12. Interference, difrakce. Optická mřížka. Holografie.
    13. Základy kvantové fyziky. Vlnové vlastnosti částic, princip neurčitosti. Tunelový jev. Částice v potenciálové jámě.

    Osnova numerických cvičení:
    1. Skaláry, vektory. Základní operace.
    2. Polohový vektor částice. Hybnost. Druhý Newtonův zákon. Práce. Výkon. Tření.
    3. Elektrické náboje a síly. Pohyb nábojů v elektrických polích.
    4. Potenciál, práce elektrických sil.
    5. Aplikace Gaussova zákona, rozložené náboje
    6. Magnetická pole proudů. Pohyb nábojů v magnetických polích.
    7. Elektromagnetická indukce.
    8. Vlny, charakteristické veličiny, Dopplerův jev v akustice.
    9. Rovinná elektromagnetická vlna- parametry.
    10. Snellovy zákony.
    11. Brewsterův úhel, totální odraz.
    12. Optická mřížky, štěrbiny.
    13. Kvantová jáma. Mikroskopické kvantové jámy a struktury.

    Osnova laboratorních cvičení:
    1. Měření rychlosti světla. Rozklad světla. Experimenty z geometrické optiky.
    2. Termodynamické experimenty, Stirlingův motor.
    3. Studium magnetických domén videomikroskopem.
    4. Vláknová optika, experimentální soupravy OPTEL.
    5. Interference a difrakce světla a mikrovln. Michelsonův pokus. Hologramy.
    6. Polarizace světla. Absorpce světla. (Zdroj lasery).
    7. Fotoelektrický jev. Planckova konstanta.
    8. RTG záření. Absorpce, rozptyl a odraz.
    9. Hallův jev, koncentrace nosičů

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

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 1 ročník, letní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.

Osnova

  1. Veličiny a jednotky ve fyzice. Mechanika hmotné částice. Pohybové zákony.
  2. Práce a energie. Gravitační pole.
  3. Elektrická interakce. Elektrické pole nábojů.
  4. Gaussův zákon. Potenciál a kapacita
  5. Vodiče, polovodiče, dielektrika. Proud a náboj.
  6. Magnetická interakce. Magnetické pole proudů. Amperův zákon. Síly v magnetických polích.
  7. Elektromagnetická indukce, Maxwellovy zákony.
  8. Kmity a vlny. Interference. Akustické vlny.
  9. Elektromagnetické vlny, hmotnostní vlny. Dopplerův jev.
  10. Světlo a optika. Odraz, složky zrcadlová a difúzní. Lom světla.
  11. Základy vláknové optiky. Polarizace světla, difrakce a  pohlcování světla.
  12. Interference, difrakce. Optická mřížka. Holografie.
  13. Základy kvantové fyziky. Vlnové vlastnosti částic, princip neurčitosti. Tunelový jev. Částice v potenciálové jámě.

Cvičení odborného základu

7 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.

Osnova

  1. Skaláry, vektory. Základní operace.
  2. Polohový vektor částice. Hybnost. Druhý Newtonův zákon. Práce. Výkon. Tření.
  3. Elektrické náboje a síly. Pohyb nábojů v elektrických polích.
  4. Potenciál, práce elektrických sil.
  5. Aplikace Gaussova zákona, rozložené náboje
  6. Magnetická pole proudů. Pohyb nábojů v magnetických polích.
  7. Elektromagnetická indukce.
  8. Vlny, charakteristické veličiny, Dopplerův jev v akustice.
  9. Rovinná elektromagnetická vlna- parametry.
  10. Snellovy zákony.
  11. Brewsterův úhel, totální odraz.
  12. Optická mřížky, štěrbiny.
  13. Kvantová jáma. Mikroskopické kvantové jámy a struktury.

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.

Osnova

  1. Měření rychlosti světla. Rozklad světla. Experimenty z geometrické optiky.
  2. Termodynamické experimenty, Stirlingův motor.
  3. Studium magnetických domén videomikroskopem.
  4. Vláknová optika, experimentální soupravy OPTEL.
  5. Interference a difrakce světla a mikrovln. Michelsonův pokus. Hologramy.
  6. Polarizace světla. Absorpce světla. (Zdroj lasery).
  7. Fotoelektrický jev. Planckova konstanta.
  8. RTG záření. Absorpce, rozptyl a odraz.
  9. Hallův jev, koncentrace nosičů

Cvičení na počítači

6 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.