F1030 Mechanika

Přírodovědecká fakulta
podzim 2022
Rozsah
3/2/0. 4 kr. (plus 2 za zk). Ukončení: zk.
Vyučující
prof. RNDr. Jana Musilová, CSc. (přednášející)
prof. Mgr. Tomáš Tyc, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Michael Krbek, Ph.D. (cvičící)
doc. RNDr. Aleš Lacina, CSc. (náhr. zkoušející)
Garance
prof. RNDr. Jana Musilová, CSc.
Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Michael Krbek, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav teoretické fyziky a astrofyziky – Fyzikální sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
St 11:00–13:50 F2 6/2012
  • Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
F1030/01: Út 8:00–9:50 F3,03015, M. Krbek
F1030/02: Čt 12:00–13:50 F3,03015, M. Krbek
F1030/03: Pá 8:00–9:50 F3,03015, M. Krbek
Předpoklady
Zvládnutí požadavků předmětu Mechanika na úrovni společné části maturity z fyziky. Souběžný zápis předmětu F1050.
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
Cíle předmětu
Mechanika je tradiční úvodní disciplinou základního kurzu obecné fyziky, zejména díky své názornosti a přístupnosti lidskému smyslovému vnímání. Předmět je určen studentům odborné fyziky a učitelství fyziky a sleduje především tyto cíle:

* Seznámit studenty s problémy a metodami klasické mechaniky na úrovni základního univerzirního kursu, s použitím přiměřeného aparátu matematické analýzy a algebry.

* Formou praktické výuky názorné a přístupné disciplíny včetně demonstračních experimentů uvést studenty do problematiky postupů a metod fyziky, vytvářejících fyzikální myšlení budoucího odborného či vědeckého pracovníka, nebo učitele.
Výstupy z učení
Absolvováním předmětu získá student tyto znalosti a dovednosti:

* Základní znalost a přehled o stavbě fyziky jako disciplíny.
* Schopnost rozeznat základní stavební kameny fyzikální disciplíny: vstupní experiment, principy fyzikální disciplíny (axiomy), odvozená tvrzení (fyzikální zákony), ověřovací experiment.
* Posoudit úlohu matematického aparátu ve fyzice.
* Schopnost aplikovat na problémy mechaniky matematický aparát.
* Schopnost vyvozovat z fyzikálních principů klasické mechaniky odvozená tvrzení (např. z Newtonových zákonů impulzové věty, zákony zachování, apod.)
* Schopnost vytvářet zjednodušující fyzikální modely mechanických soustav. * Schopnost posoudit aproximativní charakter některých modelů a postupů v mechanice z hlediska fyzikálního i matematického.
* Schopnost řešit příklady a úlohy z klasické mechaniky částic, soustav částic a kontinua na úrovni základního univerzitního kurzu obecné fyziky.
* Schopnost interpretovat základní demonstrační experimenty.
Osnova
  • 1. Experiment ve fyzice.
  • 2. Veličiny charakterizující pohyb těles: poloha, rychlost, zrychlení, tečné a normálové zrychlení, křivost.
  • 3. Vztažné soustavy, Galileova transformace, unášivá rychlost a unášivé zrychlení.
  • 4. Nerelativistická dynamika částice: zákony newtonovské mechaniky.
  • 5. Pohybové rovnice a jejich řešení.
  • 6. Základní myšlenky relativistické mechaniky, Lorentzova transformace.
  • 7. Práce a mechanická energie, mechanika dvoučásticové izolované soustavy.
  • 8. Keplerova úloha.
  • 9. Mechanika soustavy částic: Hybnost a moment hybnosti, střed hmotnosti, impulzové věty a zákony zachování.
  • 10. Pohyb tuhého tělesa: rotace tuhého tělesa kolem pevné osy, momenty setrvačnosti, valení těles.
  • 11. Mechanika spojitých prostředí: statická rovnováha kapaliny, rozložení tlaku v kapalině, plavání těles.
  • 12. Pohyb tekutin: rovnice kontinuity, ustálené proudění, Bernoulliova rovnice pro ideální kapalinu.
  • 13. Pohyb viskózní tekutiny, rychlostní profil.
Literatura
    povinná literatura
  • MUSILOVÁ, Jana. Mechanika. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2022. Elportál. ISBN 978-80-280-0132-2. html PURL url info
  • MUSILOVÁ, Jana. Mechanika. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2022. ISBN 978-80-280-0091-2. info
  • MUSILOVÁ, Jana a Pavla MUSILOVÁ. Matematika II pro porozumění i praxi. první. Brno: VUTIUM (Vysoké učení technické v Brně), 2012, 697 s. ISBN 978-80-214-4071-5. info
  • MUSILOVÁ, Jana a Pavla MUSILOVÁ. Matematika pro porozumění i praxi I. Brno: VUTIUM, 2006, 281 s. Vysokoškolské učebnice. ISBN 80-214-2914-3. info
  • HALLIDAY, David, Robert RESNICK a Jearl WALKER. Fyzika. 1. vyd. Brno, Praha: Vutium, Prometheus, 2001. ISBN 80-214-1868-0. info
    doporučená literatura
  • KVASNICA, Jozef. Mechanika. Vyd. 1. Praha: Academia, 1988, 476 s. info
  • KVASNICA, Jozef. Matematický aparát fyziky. Vyd. 1. Praha: Academia, 1989, 383 s. ISBN 8020000887. info
  • FEYNMAN, Richard Phillips, Robert B. LEIGHTON a Matthew L. SANDS. Feynmanove prednášky z fyziky. 2. vyd. Bratislava: Alfa, 1986, 451 s. info
Výukové metody
Přednáška: teoretická výuka kombinovaná s demonstračními experimenty včetně jejich fyzikálního výkladu. Přednáška v rozvrhované době s možností dotazů studentů, případně podle situace nahrávky v informačním systému. Cvičení: teoretické cvičení zaměřené na procvičení základních pojmů a zákonů mechaniky, samostatné řešení úloh, včetně úloh komplexnějšího charakteru. Cvičení v rozvrhované době s možností dotazů studentů. Nahraná řešení vzorových příkladů jsou k dispozici v informačním systému.
Metody hodnocení
Výuka: přednáška, cvičení Průběžné prokazování zvládnutí problematiky: po každém týdnu cvičení krátký písemný online test - klasifikovaný (celkem 12). Zkouška: písemná (dvě části: (a) úlohy, (b) test) a ústní. Do výsledné klasifikace se započítává i klasifikace průběžná.
Navazující předměty
Informace učitele
Požadavky cvičení – společné pro prezenční i kombinovanou formu studia:


1)Na každé cvičení se nejméně týden předem zadává 5 úloh, jejichž řešení jsou všichni studenti povinni nahrát do odevzdávárny v IS. Aktivita ve cvičení je zaznamenávána a bude zohledněna při závěrečné klasifikaci předmětu. Zadání z učebnice HRW (nové vydání) lze nalézt v interaktivní osnově předmětu v IS.


2)Každý týden (kromě prvního a posledního) vyplní studenti online test – doba trvání cca 20 minut, kde se testuje učivo probrané v minulém cvičení. Výsledky těchto testů jsou bodovány a v závěru semestru souhrnně klasifikovány na základě bodového zisku. Známka je započtena do výsledné klasifikace zkoušky.


Zkouška:


1)Podmínkou přístupu ke zkoušce je splnění všech požadavků cvičení, přičemž výsledná klasifikace průběžných testů nesmí být „F“. (Výsledná klasifikace je „F“, jestliže student získal v průběžných testech méně než 50% bodů.)


2)Zkouška je písemná a ústní.


3)Písemná část zkoušky má dvě části, zvlášť klasifikované:


úlohy 90 min (4 úlohy komplexnějšího charakteru, zahrnující výpočty, úroveň obtížnosti odpovídá cvičení) a test 60 min (10 otázek, resp. krátkých úloh bez složitých výpočtů, pokrývajících celou látku)


4)Ústní zkouška – rozprava o problematice písemky, otázky z celé látky. Ústní zkouška je veřejná.


5)Do výsledné klasifikace je započtena známka ze semestrálních testů, známky z obou částí písemky u zkoušky a známka z ústní části zkoušky. Je-li známka u ústní části „F“, je výsledná známka „F“.



Konzultace:


Studenti mohou prezenčně i dálkově konzultovat problematiku cvičení s vyučujícím ve cvičení i s přednášejícími. Jsou stanoveny pevné časy pro konzultace, mimo stanovené časy je třeba se na termínu domluvit.

Další komentáře
Studijní materiály
Předmět je dovoleno ukončit i mimo zkouškové období.
Předmět je vyučován každoročně.
Nachází se v prerekvizitách jiných předmětů

Zobrazit další předměty

Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2007 - akreditace, podzim 1999, podzim 2010 - akreditace, podzim 2000, podzim 2001, podzim 2002, podzim 2003, podzim 2004, podzim 2005, podzim 2006, podzim 2007, podzim 2008, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, jaro 2012 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2023, podzim 2024.