Fundamentals of Mechanics and Thermal Physics (FuMeT)
FU:MPBPOF02 – Bc SP Multimédia a popularizace, sp. Multimediální / Imerzivní tvorba: 2/2/0, 6 kr., Zk
Garance: doc. RNDr. Jiří Kovář, Ph.D.
Přednášky / cvičení: Stanislav Hledík
Program ● Výuka ● Hodnocení ● Literatura ● Odkazy ● ČKD
Úprava hodnocení v průběhu semestru.
Předmět umožňuje posluchačům seznámit se se základními principy klasické mechaniky a termiky a používaným matematickým aparátem v míře potřebné pro svoji profesní praxi.
Sylabus
1. Úvod
Fyzikální veličiny a jednotky (základní, odvozené, násobky a díly jednotek, stanovení fyzikálního rozměru veličiny z definiční rovnice); dělení veličin na skalární a vektorové; operace s vektory; dělení mechaniky – kinematika, dynamika; základní pojmy z kinematiky hmotného bodu – hmotný bod, vztažná soustava, trajektorie, dráha, rychlost hmotného bodu, Galileiho princip relativity.
2. Kinematika hmotného bodu
Klasifikace pohybů; pohyb rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený, volný pád, rovnoměrný pohyb po kružnici; skládání pohybů a rychlostí.
3. Dynamika
Newtonovy pohybové zákony; tíhová síla a tíha tělesa; setrvačné síly – dostředivá a odstředivá síla; smykové tření.
4. Hybnost, impulz síly
I. impulzová věta; zákon zachování celkové hybnosti izolované soustavy.
5. Mechanická práce a energie
Zákon zachování celkové mechanické energie; výkon, účinnost.
6. Gravitační pole
Newtonův gravitační zákon; intenzita gravitačního pole, gravitační zrychlení; pohyby v homogenním a radiálním gravitačním poli; Keplerovy zákony.
7. Mechanické kmitání
Mechanický oscilátor, okamžitá výchylka, amplituda, perioda a frekvence kmitání; pružinový oscilátor a matematické kyvadlo; tlumení, vlastní a nucené kmitání, rezonance; skládání kmitání.
8. Mechanika tuhého tělesa
Moment síly, momentová věta; skládání a rozklad sil působících na tuhé těleso; hmotný střed a těžiště tuhého tělesa; moment setrvačnosti tuhého tělesa vzhledem k ose rotace.
9. Mechanika tekutin
Tlak v ideální kapalině, měření tlaku, Pascalův zákon, hydraulika, vztlaková síla, Archimédův zákon, plování těles; atmosférický tlak, měření atmosférického tlaku; dynamika tekutin – rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice, základy fyziky letu.
10. Termodynamika
Termodynamická soustava, rovnovážný stav soustavy, stavové veličiny; teplota, vnitřní energie, práce, teplo; I. hlavní věta termodynamiky; tepelná kapacita, kalorimetrie; přenos tepla.
11. Kinetická teorie plynů
Ideální plyn, střední kvadratická rychlost molekul, základní rovnice pro tlak plynu, stavová rovnice ideálního plynu.
12. Jednoduché děje s ideálním plynem
Práce vykonaná ideálním plynem, vratný děj a nevratný děj, kruhový děj, účinnost Carnotova cyklu; II. hlavní věta termodynamiky; tepelné motory.
Přednášky
Standardní čas výuky: podle aktuálního rozvrhu.
V rámci přednášky využívané online materiály naleznete v mém Dropbox cloudu přes zkrácený odkaz
v adresáři FuMeT (případně můžete použít přímý link do FuMeT).
Pro případ, že si budete chtít něco ujasnit, jsou k dispozici konzultace.
Pro případ mimořádných okolností uvádím odkaz na organizaci online výuky.
Hodnocení má tyto části:
Práce v průběhu semestru: na cvičeních max. 25% neomluvené absence, čtyři krátké testy na elementární pochopení (každý za nejvýše 10 bodů, data testů budou s předstihem oznámena).
Závěrečný test na konci semestru (v zápočtovém týdnu): nejvýše 60 bodů.
Pro připuštění ke zkoušce (tj. získání “zápočtu”) je z výše uvedených dvou částí nutno získat alespoň 51 bodů ze 100 možných. Kdo je nezíská, může požádat o získání náhradních bodů ve zkouškovém období v písemce před zkouškou (tento náhradní test však pro získání “zápočtu” nelze opakovat). Kdo za výše uvedené dvě části získá alespoň 80 bodů, nemusí při zkoušce psát písemku. Zbylé dvě části budou ve zkouškovém období:
Písemná zkouška: 4 úlohy celkem za max. 80 bodů. Kdo získal z prvních dvou částí alespoň 80 bodů, nemusí ji psát a jakoby ji napsal na plných 80 bodů, čímž má garantováno hodnocení C nebo lepší. Úlohy budou vybírány z úloh v povinné učebnici nebo z úloh analogických, a dále z typů úloh, které byly řešeny na cvičeních nebo byly použity jako ukázky na přednáškách. Ukázku písemné části najdete na výše uvedeném cloudu ve složce FuMeT/Exams.
Ústní zkouška: má formu rozpravy nad řešeními úloh písemné části, a je hodnocena nejvýše 20 body.
Celkové hodnocení (ECTS známka): podle 100bodové klasifikační stupnice.
Některé níže odkázané (i další) výukové materiály jsou k dispozici pouze studentům tohoto kursu, proto jsou chráněny heslem. Bližší informace o jejich dostupnosti najdete na tomto odkazu.
[HaReWa13] Halliday, D. – Resnick, R. – Walker, J.: Fyzika. 2. přepracované vydání. Přeložil Miroslav Černý. Brno, VUTIUM, 2013. ISBN 978-80-214-4123-1. Dostupné v Knihovně SU.
nebo
[WaHaRe14] Walker, J. – Halliday, D. – Resnick, R.: Fundamentals of Physics. 10th Extended Edition. John Wiley & Sons, 2014. ISBN 978-1-118-23072-5.
[KvaEtal04] Kvasnica, J. – Havránek, A. – Lukáč, P. – Sprušil, B.: Mechanika. Praha, Academia, 2004. ISBN 80-200-1268-0. Dostupné v Knihovně SU.
[KiKnRu73] Kittel, C. – Knight, W. D. – Ruderman, M. A.: Mechanics: Berkeley physics course. Volume 1. 2nd Edition, New York, McGraw-Hill, 1973. ISBN 0-07-004880-0. Dostupné v Knihovně SU.
Mnoho inspirativních odkazů relevantních pro tento kurs najdete na stránkách předmětu Teoretická mechanika.
—