PřF:F5200 Fyzika kolem osob. automobilu - Informace o předmětu

F5200 Fyzika kolem osobního automobilu - základní kurs fyziky v aplikaci

Rozsah

2/0/0. 1 kr. (plus ukončení). Ukončení: k.

Vyučující

RNDr. Pavel Konečný, CSc. (přednášející)
doc. RNDr. Zdeněk Bochníček, Dr. (přednášející)

Garance

prof. RNDr. Mirko Černák, CSc.
Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: RNDr. Pavel Konečný, CSc.

Rozvrh

Út 8:00–9:50 04017

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

předmět má 9 mateřských oborů, zobrazit

Cíle předmětu

Smyslem kurzu je poskytnout prostor pro zopakování látky základního kursu fyziky (mechaniku a molekulovou fyziku, základy mechaniky tekutin, termiku, elektřinu a magnetizmus) cestou fyzikálního rozboru vybrané technické aplikace. Osobní automobil je pro tento účel vhodným objektem. Jednak je automobilizmus fenomén moderní doby který pro své klady a zápory nelze přehlédnout a proto má smysl se jím zabývat, jednak představuje velmi komplexní technické zařízení, kde se uplatní téměř všechny klasické fyzikální obory. Kurz není zamýšlen jen jako fyzikální procházka útrobami osobního automobilu s pouhým kvalitativním komentářem. V případech, kdy to povaha věci umožňuje, bude problém dořešen do takového stupně, aby z toho vzplynuly konstrukčně použitelné závěry. Cílem je ukázat, že představa o fyzice a matematice základních univerzitních kurzů jako akademické a pro praxi málo užitečné záležitosti, když se prý všechno stejně řeší hrubou výpočetní silou simulačních programů, není pravdivá. Tam, kde to bude přínosné, bude výklad doprovázen experimenty.

Osnova

• I. Úvodní hodina: Minulost a budoucnost automobilu. Milníky ve vývoji osobních dopravních prostředků.
• II. Fyzika a havárie. Zákony zachování hybnosti, energie, impulsové věty, pružné a nepružné srážky, disipace energie. Materiálové záležitosti: pevnost, pružnost, průtažnost, tvárnost, absorpce energie. III. Pohonný systém: 1.Tepelné stroje z pohledu základního kursu fyziky. Vratný cyklus, maximální účinnost tepelného cyklu, účinnost versus výkon. Idealizované tepelné cykly, idealizované tepelné cykly strojů s vnitřním spalováním, Ottův cyklus, Dieselův cyklus, Atkinsonův cyklus, .. 2. Pístový benzínový motor: Fyzika přípravy směsi, karburátor. Vstřikovací systémy (vážení vzduchu) Fyzika spalování směsi. Přeplňování. Reálná účinnost. 3. Pístový naftový motor. Vstřikovací systém přeplňování naftového motoru. 4. Způsob výměny směsi Dvoudobé stroje, vyplachování. Čtyřdobé stroje, ventily, časování ventilů. 6. Kinematika a dynamika pístového motoru. Harmonická analýza zrychlení pístů, vyvážení víceválcového pístového motoru. 7. Mýty a pověry kolem motorů s vnitřním spalování (Pístové motory s vnitřním spalováním, Wankelův motor, spalovací turbína), největší a nejmenší pístový spalovací motor. 8. Mechanická transmise výkonu. Tření smykové, viskosita kapalin, tření kapalinové, mazání. Ozubená kola. Spojka, převodovka (automatická převodovka), diferenciál, hnací klouby. IV. Podvozek a pneumatiky 1. Kmity na pružině, tlumené kmity, nucené kmity anharmonické kmity. 2. Různé pružící prvky z fyzikálního hlediska, vlastní frekvence pružiny, mez pružnosti, tuhost pružiny, linearita/ nelinearita, únava materiálu, pružina vinutá, torzní, listová, pneumatická,. 3. Zavěšení a geometrie kol. Termín „neodpružená hmotnost“. Tuhá náprava, vlečená, náprava, náprava de Dion, kyvná náprava, lichoběžníková náprava, náprava Mac Pherson. Geometrie zavěšení kol: úhel odklonu kola, příklon rejdové osy, poloměr rejdu , záklon rejdové osy, závlek , úhel sbíhavosti. 4. Fyzikální pohled na problematiku pneumatik, valivý odpor pneumatik, přilnavost, aquaplaning, huštění. Praktické poznámky: označení pneumatik, životnost pneumatik. 5. Závislost jízdních odporů na zatížení. 6. Fyzika projíždění zatáčky. V. Brzdy Smykové tření, závislost koeficientu smykového tření na teplotě, na rychlosti, na stavu povrchu. Disipace tepla, opotřebení povrchů. Stabilita brzdného momentu. Brzdy, bubnové, kotoučové, pásové, motorová brzda, exotická provedení. Pískání brzd. Protiblokovací systémy. VI. Aerodynamika osobního automobilu 1. Eulerova rovnice, potenciální proudění, stacionární proudění, Bernoulliova rovnice, Navier- Stokesova rovnice, Reynoldsovo číslo, laminární proudění, turbulentní proudění, odpor, vztlak. 2. Odpor a vztlak karosérie, aerodynamický tvar karosérie, závislost na rychlosti, vliv bočního větru, vliv obtékání spodní části vozidla, vliv průtoku vzduchu chladiči, vliv otevřených oken. Vliv střešních zavazadel. VII. Automobil a elektřina 1. Elektroenergetika automobilu., Elektrické napětí, stejnosměrný proud, střídavý proud, magnetické pole proudovodiče, ohmický odpor, indukčnost, kapacita, výkon elektrického proudu, Faradayův zákon elektromagnetické indukce. Dynamo, generátor, usměrňovač. Automobilový alternátor, stabilizace napětí. Akumulace elektrické energie, sekundární el. články, akumulátory, olověné akumulátory. Praktická poznámka: zásady zacházení s akumulátory. 2. Zapalování, 3. Poznámky k moderním elektronickým systémům. VIII Osvětlení automobilu a optické jevy z pozice řidiče. 1. Zdroje světla z fyzikálního hlediska, klasická žárovka, halogenová žárovka, xenonová výbojka, LED diody. 2. Optika světlometu, dálková a potkávací světla. Mlhové reflektory. 3. Pomocné a signální osvětlení. 4. Přístroj pro noční vidění. 5. Optické jevy z pozice řidiče: Odraz a lom na rozhraní prostředí s různou optickou hustotou, totální odraz, polarizace světla, Brewsterův úhel, rozptyl světla na částicích. Antireflexní vrstvy. Optika čelního skla, odlesk světla od vozovky, fata morgana na horké silnici, oslnění protijedoucím vozem, vliv mlhy, kouře. IX. Závěr: Fyzikální pohled na automobil a ekologii.

Další komentáře

Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.

• Statistika zápisu (podzim 2007, nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2007/F5200