Fyzika pro OI

Předmět nesmí být zapsán současně s:

Physics for Informatics (AE4B02FYA)
Physics for Informatics (AE4B02FYZ)

Přednášející:

Vítězslav Kříha (gar.)

Cvičící:

Vítězslav Kříha (gar.), Karol Bujaček, Miroslav Horký, Jiří Kortánek, Jan Sláma

Předmět zajišťuje:

katedra fyziky

Anotace:

V rámci tohoto předmětu jsou studenti uvedeni do vybraných partií klasické fyziky a dynamiky fyzikálních systémů. V rámci klasické mechaniky, která je pomyslnou vstupní bránou do studia fyziky vůbec, se studenti seznámí s kinematikou hmotného bodu, dynamikou hmotného bodu, soustavy hmotných bodů či tuhého tělesa. Studenti by si měli osvojit takové znalosti z klasické mechaniky, aby byli schopni řešit základní úlohy spojené s popisem mechanických soustav, se kterými se setkají v úvodu do dynamiky fyzikálních systémů. Úvod do dynamiky systémů umožní studentům si osvojit základní přístupy při popisu a analýze obecných dynamických systémů. Důraz bude kladen na aplikaci již probraného matematického aparátu. Znalosti z předmětu mají studentům sloužit při studiu řady odborných oblastí, se kterými se setkají během dalšího studia.

Požadavky:

Znalost diferenciálního a integrálního počtu funkcí jedné proměnné, diferenciálního počtu funkcí více proměnných a lineární algebry. Zkoušku můžete skládat po udělení zápočtu. Podmínkou zápočtu je dosažení alespoň 40 bodů z testů, za semestrální práci a za aktivitu ve cvičeních. Zkoušku můžete skládat po udělení zápočtu.

Osnova přednášek:

1. Motivační přednáška. Idea, model, experiment, zpětná vazba, realizace. Matematický

aparát fyziky.

2. Popis pohybu pomocí diferenciálních rovnic. Kinematika.

3. Newtonovy pohybové zákony, inerciální a neinerciální vztažné soustavy. Pohybové

rovnice v inerciálních i neinerciálních soustavách.

4. Práce, výkon, konzervativní silová pole, kinetická a potenciální energie. Zákon

zachování mechanické energie.

5. Mechanické kmitavé soustavy. Netlumený a tlumený mechanický lineární oscilátor.

6. Vynucené kmity. Rezonance výchylky a rychlosti (diferenciální rovnice).

7. Vlny a jejich matematický popis, disperze, interference. Princip superpozice.

8. I. a II. věta impulzová, zákon zachování hybnosti a momentu hybnosti, tuhé těleso,

pohyb tuhého tělesa, pohybové rovnice tuhého tělesa, otáčení tělesa kolem pevné osy, hmotný střed

tělesa.

9. Moment setrvačnosti, Steinerova věta. Analogie popisu translačního a rotačního

pohybu.

10. Základní dělení dynamických systémů (lineární, nelineární, autonomní neautonomní,

konzervativní, spojité, nespojité, jednorozměrné, vícerozměrné, časově reverzibilní a nereverzibilní).

Fázový portrét, fázová trajektorie, stacionární body, dynamický tok.

11. Matematický popis lineárních dynamických systémů. Vyšetřování stability lineárních

systémů. Řešení soustav diferenciálních rovnic, využití maticového počtu.

12. Nelineární systémy. Numerické řešení diferenciálních rovnic. Linearizace.

13. Bifurkace, logistická rovnice. Deterministický chaos. Řešení diskrétních systémů.

14. Popis složitého systému (fyziky plazmatu, biologické systémy, nelineární akustika).

Diskuse se studenty, připomínky k předmětu.

Osnova cvičení:

1. Úvodní výklad (bezpečnost práce, organizační pokyny). Vstupní test. Kinematika

hmotného bodu.

2. Úvod do vyšetřování elektrických obvodů (osciloskop), měřící přístroje. /Kinematika

hmotného bodu, analytické a numerické derivování a integrování.

3. Kinematika hmotného bodu, analytické a numerické derivování a integrování./ Úvod

do vyšetřování elektrických obvodů (osciloskop), měřicí přístroje.

4. Dynamika hmotného bodu , práce a energie, kmity. /Měření odezvy jednoduchých

elektronických obvodů.

5. Měření odezvy jednoduchých elektronických obvodů./ Dynamika hmotného bodu ,

práce a energie, kmity.

6. Měření semestrální práce./ Vlny, zákony zachování.

7. Vlny, zákony zachování./ Měření semestrální práce.

8. Průběžný test.

9. Dynamika soustavy hmotných bodů a tuhého tělesa. / Vyšetřování stability a

nestability typu spirála. /Odevzdání semestrální práce.

10. Vyšetřování stability a nestability typu spirála./ Dynamika soustavy hmotných bodů a

tuhého tělesa.

11. Matematický popis dynamických systémů. / Vyšetřování podivného atraktoru.

12. Vyšetřování podivného atraktoru. / Matematický popis dynamických systémů.

13. Závěrečný test.

14. Zápočet.

Cíle studia:

Studijní materiály:

1. Kubeš, Pavel,. Fyzika I / Vyd. 3. Praha : ČVUT, 2003. 206 s. : ISBN 80-01-02671-X.

2. Pekárek, Stanislav,. Fyzika I : semináře / Vyd. 3. Praha : ČVUT, 2006. 183 s. : ISBN 80-01-03552-2.

3.Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.: Fyzika, VUTIUM-PROMETHEUS, 2000.

4.Kvasnica, J., Havránek, A., Lukáč, P., Sprášil, B.: Mechanika, ACADEMIA, 2004.

5.Sedlák, B., Štoll, I.: Elektřina a magnetismus, ACADEMIA, 2002.

6.Fyzika I a II - fyzikální praktikum, M. Bednařík, P. Koníček, O. Jiříček.

Poznámka:

Rozsah výuky v kombinované formě studia: 14p+6l

Další informace:

http://fyzika.feld.cvut.cz/~kriha/FOI/

Rozvrh na zimní semestr 2011/2012:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2011/2012:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po	místnost T2:A3-413b Kříha V. Bujaček K. 14:30–16:00 (přednášková par. 1 paralelka 101) Dejvice Laboratoř K302místnost T2:A3-413b Kříha V. Bujaček K. 16:15–17:45 (přednášková par. 1 paralelka 102) Dejvice Laboratoř K302
Út
St	místnost KN:E-107 Kříha V. 09:15–10:45 (přednášková par. 1) Karlovo nám. Zengerova posluchárna K1
Čt	místnost T2:A3-413b Sláma J. Horký M. 14:30–16:00 (přednášková par. 1 paralelka 103) Dejvice Laboratoř K302
Pá

Předmět je součástí následujících studijních plánů:

• Otevřená informatika - Počítačové systémy (povinný předmět programu)
• Otevřená informatika - Informatika a počítačové vědy (povinný předmět programu)
• Otevřená informatika - Softwarové systémy (povinný předmět programu)
• Otevřená informatika - před rozřazením do oborů (povinný předmět programu)