Detail předmětu
Fyzika 1
FEKT-BKC-FY1Ak. rok: 2023/2024
Předmět se nejdříve věnuje základům mechaniky částic, které jsou pak využity při zkoumání vlivu sil, které na částice působí ve fyzikálních polích. Podstatná část předmětu je věnována elektrickému a magnetickému poli, jejich vzniku, zákonům a společné podstatě vedoucí k pojmu elektromagnetické pole a Maxwellovým rovnicím.
Jazyk výuky
Počet kreditů
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Student při vstupu do tohoto předmětu by měl na středoškolské úrovni:
- mít znalosti základních pojmů a zákonů mechaniky, elektřiny a magnetismu,
- být schopen vysvětlit základní pojmy a zákony mechaniky, elektřiny a magnetismu a také vyjádřit vlastními slovy oblasti jejich využití,
- být schopen aplikovat základní zákony mechaniky na jednoduchý pohyb částice, zákony elektřiny a magnetismu aplikovat v jednoduchých elektrických obvodech.
Matematický aparát:
Při vstupu do tohoto předmětu by student měl být schopen diskutovat základní pojmy středoškolské algebry a geometrie, počítat lineární rovnice a aplikovat základní goniometrické funkce.
Práce v laboratoři je podmíněna platnou kvalifikací „osoby poučené“, kterou musí studenti získat před zahájením výuky. Informace k této kvalifikaci jsou uvedeny ve Směrnici děkana Seznámení studentů s bezpečnostními předpisy.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Hodnocení studia je založeno na bodovacím systému. Celkové hodnocení předmětu: max. 100 bodů.
V průběhu semestru student získá:
- až 10 bodů za laboratorní cvičení,
- až 25 bodů za 5 samostatných prací zadaných na tutoriálech.
Pro udělení zápočtu je nutné splnit povinnosti v laboratorním cvičení a odevzdat samostatné práce.
Závěrečná zkouška:
- až 65 bodů za zkoušku.
Zkouška je písemná. Tvoří ji test s výběrovými odpověďmi, část teoretická a část s příklady. Jak v části teoretické, tak i v části s příklady je nutné získat alespoň 6 bodů.
Podmínkou úspěšného ukončení předmětu je získání zápočtu a vykonání závěrečné zkoušky. Celkový dosažený počet bodů pro absolvování předmětu musí být minimálně 50.
Výuka ve všech cvičeních je povinná. Řádně omluvená cvičení lze po domluvě s vyučujícím nahradit.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.
Učební cíle
Cílem předmětu je poskytnout studentům jasný a logický výklad základních fyzikálních pojmů a zákonů v oblasti mechaniky, elektřiny a magnetismu. Posílit porozumění těmto pojmům a zákonům pomocí širokého spektra zajímavých aplikací.
Absolvent předmětu je schopen:
- definovat pojmy kinematiky a dynamiky částic, elektrického a magnetického pole pomocí diferenciálního a integrálního počtu,
- popsat základní zákony a principy ve zmíněných oblastech,
- diskutovat podmínky pro použití zákonů mechaniky, elektřiny a magnetismu, vysvětlit vztahy mezi nimi a rozlišit, kterou formu zákonitostí je v dané oblasti výhodné použít,
- aplikovat studované zákonitosti ve vzájemných souvislostech, roztřídit síly působící v elektrickém a magnetickém poli a počítat jednoduché trajektorie nabitých částic v těchto polích,
- aplikovat studované zákony ve fyzikální laboratoři,
- porovnat a analyzovat zákony elektrického a magnetického pole. Umí objasnit jejich společnou podstatu a vysvětlit proč mluvíme o poli elektromagnetickém popsaném Maxwellovými rovnicemi.
Základní literatura
Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fyzika, 2 vázané svazky. Vysoké učení technické v Brně, Vutium, Brno, 2013 a 2019, Překlad 8. orig. vydání (CS)
Halliday D., Resnick R., Walker J.: Fyzika, 5 brožovaných svazků. Vysoké učení technické v Brně, Vutium, Prometheus Praha, 2000, 2003, 2006, Překlad 5. orig. vydání. (CS)
Doporučená literatura
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/hph.html (CS)
Lepil O., Bednařík M., Hýblová R.: Fyzika pro střední školy 1.díl (vydání s CD) Prometheus 2012 (CS)
Lepil O., Bednařík M., Hýblová R.: Fyzika pro střední školy 2.díl (vydání s CD) Prometheus 2012 (CS)
Serway R.,A, Jewett J,W: Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, 9 th Edition, Brooks/Cole Boston MA 02210 USA (CS)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program BKC-SEE bakalářský 1 ročník, letní semestr, povinný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
Vyučující / Lektor
Osnova
Zákony zachování. Srážky.
Gravitační a tíhové pole.
Elektrický náboj, Coulombův zákon. Intenzita elektrického pole, siločáry.
Bodový náboj a dipól v elektrickém poli. Gaussův zákon elektrostatiky.
Kapacita. Elektrostatické pole v dielektriku. Energie elektrostatického pole.
Elektrický proud, rovnice kontinuity. Ohmův zákon.
Elektromotorické napětí, práce a výkon elektrického proudu. Vedení proudu v látkách.
Magnetické pole vyvolané proudem, Biotův-Savartův zákon, magnetické indukční čáry.
Ampérův zákon celkového proudu. Silové působení magnetického pole.
Gaussův zákon pro magnetické pole. Magnetické pole v látkách.
Faradayův indukční zákon. Cívky a indukčnost.
Maxwellovy rovnice v integrálním tvaru pro vakuum a pro dielektrikum.
Cvičení odborného základu
Vyučující / Lektor
Osnova
Intenzita elektrického pole. Gaussův zákon elektrostatiky.
Magnetické pole vyvolané proudem, zákon celkového proudu. Silové působení magnetického pole.
Gaussův zákon pro magnetické pole. Faradayův indukční zákon.
Cvičení na počítači
Vyučující / Lektor
Osnova
Modelování elektrostatického pole - intenzita a potenciál.
Pohyb nabitých částic ve stacionárním magnetickém poli.
Laboratorní cvičení
Vyučující / Lektor
Osnova
Určování momentů setrvačnosti. Zákony zachování momentu setrvačnosti a mechanické energie.
Tíhové zrychlení - Reverzní kyvadlo.
Rychlost světla.
Měrný náboj elektronu.
Teplotní závislost odporu kovů a polovodičů. Termistor.
Supravodivost.
Magnetické pole kolem vodiče. Silové působení magnetického pole.
Magnetické vlastnosti látek.
Hallův jev.
Absorpce světla.
Polarizované světlo, interference světla, laser.
Seminář, prezentace seminární práce.