F5200 Fyzika kolem osobního automobilu - základní kurs fyziky v aplikaci

Přírodovědecká fakulta
podzim 2013
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.
Dodavatelské pracoviště: Ústav fyziky a technologií plazmatu – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 11:00–12:50 Fs1 6/1017
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Kurs je určen studentům učitelství fyziky. Absolvováním kursu získá student následující dovednosti a znalosti: Schopnost aplikovat matematické a fyzikální nástroje na jednoduché skutečné technické problémy. Schopnost objasnit princip funkce věcí kolem nás.
Osnova
  • Krátká historie automobilismu;
  • Fyzika automobilové havárie;
  • Práce a mechanická energie; hybnost; moment hybnosti; impulsová věta; zákony zachování.
  • Pružné a nepružné srážky.
  • Pohyb tuhého tělesa.
  • Dissipace energie.
  • Pružnost pevnost.
  • Tepelné stroje z pohledu základního kursu fyziky.
  • Vratný a nevratný cyklus; maximální účinnost tepelného cyklu; účinnost při nenulovém výkonu; Curzon – Ahlbornova účinnost.
  • Carnotův cyklus, Stirlingův cyklus. Idealizované tepelné cykly tepelných strojů s vnitřním spalováním; Ottův cyklus; Dieselův cyklus; Atkinsonův cyklus.
  • Pístový motor.
  • Způsob sání a výfuku: dvoudobý a čtyřdobý motor; časování ventilů.
  • Pístový benzínový motor; fyzika kolem přípravy směsi.
  • Pístový naftový motor; vstřikovací systém.
  • Přeplňovaný motor; turbodmychadlo.
  • Reálná účinnost; účinnost jako funkce zatížení. Dieslův motor versusu Ottův motor při částečné zátěži.
  • Kinematika a dynamika pístového motoru: Harmonická analýza zrychlení pístů; vyvážení pístového motoru.
  • Mýty a pověry kolem motorů s vnitřním spalování; největší a nejmenší pístový spalovací motor.
  • Mechanická transmise výkonu.
  • Smykové tření; tření kapalinové; viskosita kapalin; mazání.
  • Ozubená kola; převodovka automatická převodovka; spojka; diferenciál; hnací hřídele.
  • Automobilový podvozek:
  • Kmity na pružině; tuhost pružiny; tlumené kmity; nucené kmity; anharmonické kmity;
  • Pružina vinutá; torzní; listová; pneumatická; elastomerická.
  • Odružená a neodpružená hmotnost. Nezávislé zavěšení; tuhá zadní náprava; instant center; roll center.
  • Geometrie: Sbíhavost; odklon kola; příklon rejdového čepu; poloměr rejdu; záklon rejdové osy; závlek. Ackermanova geometrie řízení.
  • Kola a pneumatiky; valivý odpor.
  • Brzdy
  • Aerodynamika osobního automobilu:
  • Eulerova rovnice; Navier- Stokesova rovnice; Bernoulliova rovnice; Reynoldsovo číslo;
  • Aerodynamické síly; odpor; redukce odporu.
  • Vztlak; redukce vztlaku.
  • Stabilita při bočním větru. Proudění ve spodní části automobilu.
  • Ventilace.
  • Aerodynamický hluk.
  • Elektroenergetika automobilu.
  • Stejnosměrný elektrický motor; startér.
  • Akumulátory.
  • Alternátor - princip funkce; dobíjení baterie.
  • Zapalování.
  • Elektrické příslušenství.
  • Osvětlení automobilu.
Literatura
  • HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER. Fyzika. 1. vyd. Brno, Praha: Vutium, Prometheus, 2001. ISBN 80-214-1868-0. info
Výukové metody
Přednáška se skupinovou diskusí a demonstračními experimenty.
Metody hodnocení
Kolokvium.
Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 2010 - akreditace, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, jaro 2012 - akreditace, podzim 2012, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.