Detail předmětu

Fyzika 1

FEKT-BPC-FY1BAk. rok: 2024/2025

Předmět Fyzika 1 tvoří první část dvousemestrového základního kurzu fyziky se zaměřením na oblasti využitelné ve zvukové technice. Vzhledem k jeho umístění v 1. semestru bakalářského studia nejsou probírány partie využívající ve větší míře vyšší matematiku, především pak diferenciální a integrální počet. Těmto partiím se studenti následně věnují v předmětu Fyzika 2 ve 2. semestru studia, kdy již mají absolvovaný kurz Matematika 1. První část předmětu Fyzika 1 je věnována základům mechaniky částic, síle a pohybu. Následují harmonické, tlumené a vynucené kmity, dále pak postupné a stojaté vlnění, superpozice a interference vln. Další probíranou oblastí jsou elektrické a magnetické pole, kde se budou studenti věnovat jejich vzniku, vlastnostem a základním zákonům.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyziky (UFYZ)

Vstupní znalosti

Student, který si zapíše předmět, by měl být schopen používat kartézský systém souřadnic a měl by ovládat grafické znázornění funkčních průběhů. Měl by umět pracovat s fyzikálními veličinami, jednotkami a rovnicemi.
Měl by ovládat matematický aparát na úrovni základní práce s vektory, lineárními rovnicemi, goniometrickými, exponenciálními a mocninnými funkcemi.
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 maximální hodnocení předmětu je 100 bodů.
Student získá až:
- 30 bodů za laboratorní cvičení (6 protokolů a 1 test),
- 10 bodů za počítačové cvičení,
- 60 bodů za zkoušku (písemná část 40 bodů a ústní část 20 bodů).
Pro postup do ústní části je nutné získat v písemné části alespoň 15 bodů.
Pro úspěšné složení zkoušky je nutné získat z ústní části alespoň 5 bodů.
Podmínkou úspěšného ukončení předmětu je získání zápočtu a vykonání závěrečné zkoušky. Celkový dosažený počet bodů pro absolvování předmětu musí být minimálně 50.

Laboratorní výuka a počítačová cvičení jsou povinné, řádně omluvené zmeškané laboratorní nebo počítačové 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 se zaměřením na oblasti využitelné ve zvukové technice. Jedná se především o mechaniku částic, kmity, vlny, elektrické a magnetické pole. Porozumění těmto pojmům a zákonům bude posíleno pomocí širokého spektra zajímavých aplikací. Praktické ověření získaných poznatků proběhne v laboratorním cvičení.
Absolvent předmětu je schopen:
- sestavit pohybovou rovnici a využít ji při řešení pohybu hmotného bodu,
- aplikovat zákony zachování energie a hybnosti při popisu fyzikálních dějů,
- popsat harmonické, tlumené a vynucené kmity,
- vysvětlit vznik postupného a stojatého vlnění,
- popsat jevy superpozice a interference vlnění,
- popsat vznik elektrických a magnetických polí a vysvětlit souvislosti mezi jednotlivými veličinami.

Základní literatura

FYZIKA 1. Studijní materiály k přednáškám, cvičením a laboratornímu cvičení. Stránka předmětu na eLearningu VUT. (CS)
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fyzika. Vysoké učení technické v Brně, Vutium, Prometheus Praha, 2000, 2003, 2006. (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-AUD bakalářský

    specializace AUDB-TECH , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace AUDB-ZVUK , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BIT bakalářský 1 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program BIT bakalářský 1 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.

Osnova

1. Úvod do studia fyziky. Fyzikální veličiny a jednotky, vektory ve fyzice, goniometrické funkce, souřadné systémy. 2. Kinematika hmotného bodu. Druhy pohybů, pohyb rovnoměrný a rovnoměrně zrychlený, princip superpozice, složený pohyb, pohyby v zemském tíhovém poli, pohyb po kružnici. 3. Dynamika hmotného bodu. Základní veličiny dynamiky, Newtonovy pohybové zákony, druhy sil, sestavení pohybové rovnice. 4. Dráhový a časový účinek síly. Práce, energie, výkon, hybnost, zákony zachování, ráz těles. 5. Kmity. Kmitavý pohyb, oscilátor, harmonické kmity, vlastní a tlumené kmity, rychlost a zrychlení, energie kmitavého pohybu. 6. Skládání a rozklad kmitů, rázy, Lissajousovy obrazce, nucené kmity, rezonance. 7. Mechanické vlnění. Postupná vlna, podélná a příčná vlna, fázová rychlost, polarizace, Huygensův princip, difrakce, odraz a lom. 8. Superpozice a interference vln, stojaté vlny, vlastní kmity, vlastní kmity na struně. 9. Elektrické pole. Elektrický náboj, síla, intenzita, práce, potenciál, napětí. 10. Vodič v elektrostatickém poli, kapacita, kondenzátor, elektrický dipól, dielektrikum v elektrostatickém poli, polarizace dielektrika, aplikace v elektroakustických měničích. 11. Elektrický proud. Elektrický proud v látkách, Ohmův zákon, elektrický odpor, rezistor, závislost odporu na teplotě, práce a výkon elektrického proudu, elektrický zdroj, Kirchhoffovy zákony. 12. Magnetické pole. Magnetické indukční čáry, magnetická indukce, magnetické silové působení, aplikace v elektroakustických měničích. 13. Hallův jev, magnetické pole cívky, magnetické vlastnosti látek.

Cvičení na počítači

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Koktavý, CSc. Ph.D.

Osnova

V počítačovém cvičení probíhá řešení vybraných úloh s podporou PC. 1. Kinematika. 2. Dynamika. 3. Kmity. 4. Vlny. 5. Elektřina a magnetismus. 6. Samostatná práce – samostatné řešení zadaných příkladů.

Laboratorní cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ondřej Šik, Ph.D.
Ing. Tomáš Trčka, Ph.D.

Osnova

V laboratorním cvičení každý student odměří 6 úloh a odevzdá 6 protokolů. U. Úvodní cvičení. J1. Teplotní závislost odporu polovodičového termistoru a kovového snímače teploty. J2. Měření periodických průběhů. J3. Studium kmitavého pohybu. S1. Shrnutí první části laboratorního cvičení, problematika zpracování dat. S2. Příprava na zápočtový test, možnost získání bonifikačních bodů. J4. Signály a elektrické obvody. - J4-1. Periodické signály. - J4-2. Elektrické obvody. J5. Magnetické pole v okolí vodičů. J6. Stojaté vlny na struně. S3. Shrnutí druhé části laboratorního cvičení, příprava na zápočtový test. ZT. Zápočtový test. ZC. Vyhodnocení zápočtového testu, zápočtové a náhradní cvičení.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz