Detail předmětu

Využití přírodních zákonů v technických aplikacích

FEKT-MPC-VPZAk. rok: 2024/2025

Důraz v předmětu je kladen na pochopení základních vyzikálních principů z oblasti měchaniky, optiky, astrofyziky a elektrotechniky. Studenti se naučí základům vědecké práci a porozumí využití přírodních jevů v širokém spektru aplikací v oblastech běžného života. Rozšíří si obecnou znalosti fyziky s ohledem na běžně pozorované jevy, které nejsou součástí základních kurzů fyziky.
Důraz je kladem na porozumění dané problematice, aplikovaní daných znalostí a praktické zkušenosti s fyzikou.
Během semestru budou prezentovávána následující témata:

  • Vědecký/inženýrský přístup ke zkoumání světa, charakter vědecké práce, metodologie vědy, modely a skutečnost, zásady experimentální práce, etika vědy a zodpovědnost vědce.
  • Mechanika zdánlivých sil - dimenzování ložisek, gyroskop, senzorika
  • Mechanika kmitů - hudební nástroje, eliminace vibrací, zborcení konstrukcí vlivem kmitání,
  • Optika vlnová – optické kabely, interferenční filtry, interferometry v aplikacích, polarizace světla a její využití.
  • Optika paprsková - optické přístroje (lidské oko, dalekohled mikroskop), zobrazovací vady čoček (klasifikace/eliminace), hloubka pole, clony.
  • Meteorologie - tlakové útvary,  synoptika, cyklona, anticyklona, oblačnost, frontální systémy
  • Fyzikální principy sběračů elektrické energie (energy harvesters) – keramické a polymerní jejich využití pro SELF POWER elektroniku
  • Teorie relativity, Einsteinův gravitační zákon, vznik a hlavní rysy této teorie, její následný rozvoj, oblasti využití
  • Naše Galaxie - velký třesk, stavba a původ hvězd, vývoj a závěrečná stadia hvězd
  • Kvantová fyzika a zajímavé příklady - CERN, měření temné hmoty, solární pohon, plachetnice na sluneční vítr
  • Částice a vlny ve službách vědy - optická pinzeta, laserové chlazení, kryptografie
  • Fyzika v elektrotechnice - nositelná elektronika, funkce solárních článků, peltieruv jev a laserová dioda
  • Fyzika v medicíně: rtg, ultrazvuk, lasery, gama nůž, CT, PET, NMR


Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

doc. Ing. Vladimír Holcman, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav fyziky (UFYZ)

Vstupní znalosti

Primárně jsou požadovány znalosti na úrovni bakalářského studia. Student má být schopen vysvětlit základní fyzikální a elektrotechnické principy.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocení studia je založeno na bodovém systému.

- Semestrální práce - 45 b (semestrální práce s obhajobou)
- Závěrečná zkouška - 55 b 


Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

 

 

Učební cíle

Cílem předmětu je uvést studenty do přehledového řešení problémů technické fyziky. 

Důraz se klade na to, aby studenti porozuměli fyzikálním principům okolo nás a jejich využití v praxi.

Předmět se zaměřuje na srozumitelné vysvětlení  běžně známých zařízení či metod z oblasti, mechaniky (ložiska, gyroskop, hudební nástroje), optiky (optické kabely, kamery, fotoaparáty, dalekohledy), astrofyziky (velký třesk, původ hvězd, vesmírné teleskopy) a elektrotechniky (solární články, nositelná elektroniky,  gama nuž atd.)

 

 


Studenti se naučí základům vědecké práce a porozumí využití přírodních jevů v širokém spektru aplikací v oblastech běžného života. Rozšíří si obecné znalosti fyziky s ohledem na běžně pozorované jevy, které nejsou součástí základních předmětů fyziky.

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MKC-EVM magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPA-BIO magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program MPC-AUD magisterský navazující

    specializace AUDM-TECH , 0 ročník, zimní semestr, volitelný
    specializace AUDM-ZVUK , 0 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program MPC-BIO magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPC-BTB magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPC-EAK magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPC-EEN magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPC-EKT magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPC-EVM magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPC-IBE magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPC-KAM magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPC-MEL magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPC-SVE magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPC-TIT magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPAD-BIO magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný
  • Program MPC-JAE magisterský navazující 0 ročník, zimní semestr, volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Mgr. Dinara Sobola, Ph.D.
doc. Ing. Petr Sedlák, Ph.D.
Ing. Jiří Majzner, Ph.D.
Ing. Pavel Tofel, Ph.D.
Ing. Petr Sadovský, Ph.D.
doc. Ing. Vladimír Holcman, Ph.D.
doc. RNDr. Milada Bartlová, Ph.D.
Ing. Nikola Papež, Ph.D.

Osnova

1. Vědecký/inženýrský přístup ke zkoumání světa, charakter vědecké práce, metodologie vědy, modely a skutečnost, zásady experimentální práce, etika vědy a zodpovědnost vědce. 2. Mechanika zdánlivých sil - dimenzování ložisek, gyroskop, senzorika. 3. Mechanika kmitů - hudební nástroje, eliminace vibrací, zborcení konstrukcí vlivem kmitání. 4. Optika vlnová – optické kabely, interferenční filtry, interferometry v aplikacích, polarizace světla a její využití. 5. Optika paprsková - optické přístroje (lidské oko, dalekohled mikroskop), zobrazovací vady čoček (klasifikace/eliminace), hloubka pole, clony. 6. Meteorologie - tlakové útvary, synoptika, cyklona, anticyklona, oblačnost, frontální systémy. 7. Fyzikální principy sběračů elektrické energie (energy harvesters) – keramické a polymerní, jejich využití pro SELF POWER elektroniku. 8. Teorie relativity, Einsteinův gravitační zákon, vznik a hlavní rysy této teorie, její následný rozvoj, oblasti využití. 9. Naše Galaxie - velký třesk, stavba a původ hvězd, vývoj a závěrečná stadia hvězd. 10. Kvantová fyzika a zajímavé příklady - CERN, měření temné hmoty, solární pohon, plachetnice na sluneční vítr. 11. Částice a vlny ve službách vědy - optická pinzeta, laserové chlazení, kryptografie. 12. Fyzika v elektrotechnice - nositelná elektronika, funkce solárních článků, Peltierův jev a laserová dioda. 13. Fyzika v medicíně: rtg, ultrazvuk, lasery, gama nůž, CT, PET, NMR.

Projekt

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Vladimír Holcman, Ph.D.

Osnova

1. Vědecký/inženýrský přístup ke zkoumání světa, charakter vědecké práce, metodologie vědy, modely a skutečnost, zásady experimentální práce, etika vědy a zodpovědnost vědce. 2. Mechanika zdánlivých sil - dimenzování ložisek, gyroskop, senzorika. 3. Mechanika kmitů - hudební nástroje, eliminace vibrací, zborcení konstrukcí vlivem kmitání. 4. Optika vlnová – optické kabely, interferenční filtry, interferometry v aplikacích, polarizace světla a její využití. 5. Optika paprsková - optické přístroje (lidské oko, dalekohled mikroskop), zobrazovací vady čoček (klasifikace/eliminace), hloubka pole, clony. 6. Meteorologie - tlakové útvary, synoptika, cyklona, anticyklona, oblačnost, frontální systémy. 7. Fyzikální principy sběračů elektrické energie (energy harvesters) – keramické a polymerní, jejich využití pro SELF POWER elektroniku. 8. Teorie relativity, Einsteinův gravitační zákon, vznik a hlavní rysy této teorie, její následný rozvoj, oblasti využití. 9. Naše Galaxie - velký třesk, stavba a původ hvězd, vývoj a závěrečná stadia hvězd. 10. Kvantová fyzika a zajímavé příklady - CERN, měření temné hmoty, solární pohon, plachetnice na sluneční vítr. 11. Částice a vlny ve službách vědy - optická pinzeta, laserové chlazení, kryptografie. 12. Fyzika v elektrotechnice - nositelná elektronika, funkce solárních článků, Peltierův jev a laserová dioda. 13. Fyzika v medicíně: rtg, ultrazvuk, lasery, gama nůž, CT, PET, NMR.