Název studijního předmětu Matematika 1 Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/ZS Rozsah studijního předmětu 3+2 hod. za týden 5 kreditů 6 Způsob zakončení zkouška Forma výuky Př., cv. Prof. RNDr. Pavel Burda, CSc. Obsahem předmětu Matematika 1 je úvodní kurz matematické analýzy reálné funkce jedné reálné proměnné (diferenciální a integrální počet). Témata přednášek: Základní číselné množiny. Věta o suprému. Pojem zobrazení. Pojem funkce (reálná funkce jedné reálné proměnné), vlastnosti funkcí, skládání funkcí. Základní elementární funkce, elementární a neelementární funkce přehled. Věta o inverzní funkci, speciální dvojice vzájemně inverzních funkcí, zavedení cyklometrických funkcí. Posloupnost reálných čísel, limita, číslo e. Spojitost a limita funkce. Asymptoty. Přehled asymptot racionální funkce. Derivace, její fyzikální a geometrický význam. Pravidla pro výpočet. Derivace složené funkce, inverzní funkce. Derivace vyšších řádů. Diferenciál funkce, aplikace na přibližné výpočty. Derivace funkce zadané parametricky, v polárních souřadnicích, implicitně. Vlastnosti spojitých funkcí na omezeném uzavřeném intervalu, věty o střední hodnotě, l Hospitalovo pravidlo, úlohy na extrémy. Vyšetřování průběhu funkce. Primitivní funkce, neurčitý integrál. Základní vzorce a integrační metody (per partes, substituce), integrace racionální funkce. Integrace vybraných iracionalit. Určitý (Riemannův) integrál, základní vlastnosti. Věta Newton-Leibnizova. Geometrické a fyzikální aplikace určitého integrálu. Numerický výpočet integrálů. Numerické řešení rovnic o jedné neznámé. Náplň cvičení: Probírá se průběžně vyložená látka na přednášce. 28 hodin za semestr V průběhu semestru posluchač absolvuje 14 hodin přednášek a 14 hodin cvičení se zaměřením na aplikovanou matematiku a důrazem na precisní procvičení vzorových úloh. Samostatné studium bude podpořené souborem řešených příkladů publikovaných v e-learningovém prostředí CLIX. Každý student dostane zadánu semestrální práci zaměřenou na ověření techniky derivování a integraci vybraných typů funkcí, a na vyšetřování průběhu funkcí. Nekvinda, M.: Matematika I. [Skripta TUL.] Liberec 1999, 2000. Nekvinda, M. - Vild, J.: Matematické oříšky I [Skripta TUL.] Liberec 1999. Nekvinda, M. - Vild, J.: Náměty pro samostatné referáty z matematiky. [Skripta TUL.] Liberec 1995. Brabec, J. - Martan, F. - Rozenský, Z.: Matematická analýza I. Praha, SNTL 1985. Mezník, I. - Karásek, J. - Miklíček, J.: Matematika I pro strojní fakulty. Praha, SNTL 1992. Rektorys, K. a další: Přehled užité matematiky. Praha 1995. Vitásek, E.: Numerické metody. SNTL, Praha 1987. Přikryl, P.: Numerické metody matematické analýzy. SNTL, Praha 1985.
Název studijního předmětu Úvod do lineární algebry a diskrétní matematiky Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/ZS Rozsah studijního předmětu 3+2 hod. za týden 5 kreditů 6 Způsob zakončení zkouška Forma výuky Př., cv. Doc. Dr. Ing. Miroslav Rozložník (65%), Doc. RNDr. Miroslav Koucký, CSc. (35%) Předmět seznamuje studenty se základy lineární algebry a diskrétní matematiky. Lineární algebra zahrnuje úvod do problematiky vektorových prostorů, základy maticového počtu, analýzy lineárních zobrazení, geometrie, úvod do problému vlastních čísel a jejich aplikace. Diskrétní matematika zahrnuje elementární úvod do teorie množin a relací, klasickou kombinatoriku, booleovské funkce, základy matematické logiky a základy teorie grafů. Témata přednášek: Soustavy lineárních algebraických rovnic, věta o řešitelnosti. Gaussova eliminační metoda. Matice, základní maticové operace. Inverzní matice, její souvislost s řešením soustavy. Determinanty a jejich aplikace při řešení soustav lineárních rovnic a v geometrii. Pojem vektorový prostor, lineární prostor, lineární (ne)závislost vektorů, báze. Skalární součin, vzdálenost. Lineární zobrazení. Matice lineárního zobrazení. Jádro a obraz lineárního zobrazení. Ortogonální transformace a matice. Problém vlastních čísel, vlastní vektory, diagonalizovatelnost, problém vlastních čísel v aplikacích, symetrické matice, kvadriky, kuželosečky. Pojem množiny, množinové operace (sjednocení, průnik, rozdíl, kartézský součin). Binární relace, zejména ekvivalence a uspořádání. Zobrazení. Kombinace, variace, permutace (bez opakování i s opakováním), subfaktoriály a jejich vlastnosti. Základní kombinatorická pravidla, princip inkluze a exkluze. Kombinatorika rozkladů. Kombinatorika na šachovnici. Lineární rekurentní vztahy (homogenní i nehomogenní) a jejich řešení. Vytvořující funkce a jejich aplikace v kombinatorice. Základy výrokové logiky. Booleovy algebry a booleovské funkce. Disjunktivní a konjunktivní normální forma. Minimalizace booleovských funkcí (Karnaughovy mapy, Quine-McCluskeyův algoritmus). Základy predikátové logiky. Reléové sítě. Pojem graf orientovaný, neorientovaný. Reprezentace grafu a s tím související datové struktury. Sled, tah, cesta, kružnice. Vzdálenosti v grafu, poloměr a průměr grafu. Souvislost grafu, stromy, kostra grafu. Základní pojmy teorie orientovaných grafů. Čínský problém listonoše, toky v sítích, síťová analýza, Borůvkův problém minimální kostry. Rovinné grafy, Kuratowského věta. Náplň cvičení: Procvičuje se látka vyložená na předchozích přednáškách. Důraz je kladen na schopnost samostatné aplikace získaných poznatků při řešení různých typů úloh. 28 hodin za semestr V průběhu semestru bude 14 hodin přednášek, na kterých budou přednášena následující témata: Soustavy lineárních algebraických rovnic. Gaussova eliminační metoda. Věta o řešitelnosti lineární soustavy. Matice, základní maticové operace, regulární matice. Inverzní matice, její souvislost s řešením soustavy. Výpočet inverzní matice. Pojem vektorový prostor, příklady vektorových prostorů, lineární kombinace. Lineární nezávislost a závislost vektorů, báze a dimenze vektorového prostoru. Problém vlastních čísel,
diagonalizovatelnost, problém vlastních čísel v aplikacích. Pro ostatní témata jsou k dispozici podrobné učební texty v pdf formátu. http://flow.kmo.vslib.cz/~www/czech/predmet.php?id=28&t=soubory. K diskusi budou vypsány konzultační hodiny na internetu. Miroslav Rozložník - Lineární algebra skripta, http://flow.kmo.vslib.cz/~www/czech/predmet.php?id=28&t=soubory Jiří Rohn: Lineární algebra a optimalizace, skriptum MFF UK, Karolinum, 2004. Jiří Pytlíček: Cvičení z lineární algebry a geometrie, skriptum ČVUT, fak. jaderná a fyz. inženýrská, 1971 Belomír Lonek: Lineární algebra a geometrie, skriptum ČVUT, fak. jaderná a fyz. inženýrská, 1982 L. Bican: Lineární algebra a geometrie, Academia Vild J., Šedý J.: Matematika II (Algoritmy a logika). Liberec, VŠST 1978. Kolář J., Štěpánková D., Chytil M.: Logika, algebra a grafy. Praha, SNTL 1959. Kučera L.: Kombinatorické algoritmy. Praha, SNTL, 1989 Nešetřil J., Matoušek J.: Kapitoly z diskrétní matematiky. Praha, Karolinum, 2000.
Název studijního předmětu Číslicové počítače Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/ZS Rozsah studijního předmětu 2+2 hod. za týden 4 kreditů 4 Způsob zakončení zkouška Forma výuky Př., cv. Doc. Ing. Petr Tůma, CSc. Úvodní předmět do studia informatických předmětů. Seznámení se základními pojmy a standardy počítačové techniky. Základní rozdělení počítačových systémů a informace o jejich architektuře. Komunikace mezi počítači. Témata přednášek: Základní pojmy počítačové techniky Standardní jednoduché a vybrané složené datové typy, datové struktury Operační paměť počítače, způsoby adresování, ukládání dat v paměti Procesor, instrukce pro přesuny dat, pro logické operace, aritmetické operace, instrukce pro větvení programu Program, podprogram, standardní programové konstrukce Vstupní-výstupní operace, standardní počítačová rozhraní Disková zařízení, periferie Struktura programového vybavení Operační systémy Aplikační programy Vývojové prostředky Náplň cvičení: Číselné soustavy Standardní datové typy Binární tvar informace uložené v počítači, převody Grafické adaptéry, práce s video pamětí (textový režim v DOSu), ukázky příslušných programů v Pascalu Výstavba programátorského modelu procesoru, registry, paměť, IO prostor Vytváření sekvencí instrukcí Stavba jednoduchých programových konstrukcí Cykly Časování programu Komunikace se standardními periferiemi 20 hodin za semestr Posluchači absolvují 10 hodin přednášek a 10 hodin cvičení. Probíraná témata budou publikovaná v e-learningovém prostředí CLIX v plném rozsahu studijního programu. Samostatné studium bude řízené systémem "self" testů a pro získání zkoušky bude potřebné úspěšně absolvovat 1 průběžný a 1 závěrečný test. [1] Nashelsky, L.: Introduction to digital technology. John Wiley & Sons, New York 1983 [2] Jinoch, J., Muller, K., Vogel, J.: Programování v jazyku Pascal. SNTL, Praha 1988 [3] Borland: Turbo Pascal, Reference guide. 1989 [4] Šnorek, M., Richta, K.: Připojování periférií k PC. Grada, Praha 1996 [5] Intel: Embedded microcontrollers I. 1990
Název studijního předmětu Základy logického řízení Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/ZS Rozsah studijního předmětu 2+2 hod. za týden 4 kreditů 5 Způsob zakončení zkouška Forma výuky Př., cv. Ing. Miloš Hernych Předmět je úvodem do problematiky logického řízení. Studenti se seznámí s metodami návrhu systémů pro zpracování logických signálů, přičemž hlavní důraz je kladen na pochopení funkce, programování a obecné zásady nasazení programovatelných logických automatů (PLC) při řízení strojů a technologických procesů. Témata přednášek: Logické řízení - vymezení pojmů (logický systém, signály analogové, číslicové, binární, logické hodnoty, statické a dynamické zobrazení informace, logické proměnné, logické operátory, logické funkce, ). Kombinační logické systémy - pravdivostní tabulka, algebraické úpravy a úspory, minimalizace pomocí K- mapy, kodéry, multiplexory. Sekvenční logické obvody - klopný obvod RS, JK, D. Popis sekvenčních logických obvodů (tabulka, graf, stavový diagram). Realizace logických funkcí - reléová logika - liniové schéma, KOP (kontaktplan), elektronická logika - bloková schémata, programové řešení - PLC. PLC a SoftPLC - princip funkce, konstrukční a elektrické provedení, základní přehled trhu. Programování podle IEC/ČSN EN 61131: - základní pojmy - základní prvky - datové typy a proměnné - funkce, funkční bloky a programy. Textové jazyky dle IEC/ČSN EN 61131 - Instruction List - Structured Text Grafické jazyky dle IEC/ČSN EN 61131 - Ladder Diagram - Function Block Diagram Firemní vývojové prostředky. Praktické tipy a triky. Petriho sítě, víceprocesorové systémy, komunikace v sítích, vizualizace. Náplň cvičení: Programování mikrosystému Siemens LOGO! Seznámení s programovacím prostředím Mosaic pro PLC Tecomat, základní dovednosti. PLC Tecomat - práce se střadačem, logické a aritmetické operace, registry, čítače, časovače. Jednoduché, společně řešené příklady logického řízení s praktickým ověřením v PLC. Samostatně řešené příklady, programování PLC s využitím reálných laboratorních fyzikálních systémů a virtuálních modelů.
24 hodin za semestr K předmětu jsou dostupné elektronické studijní materiály v prostředí CLIX. Dále jsou volně dostupné materiály výrobců řídicích systémů, pro kombinovanou formu studia je vhodná zejména elektronická dokumentace na WWW stránkách firmy Teco, a.s. (viz literatura). Cvičení jsou organizována tak, aby na nich studenti překonali nejobtížnější partie, samostudium probíhá mj. pomocí individuálně zadávaných úkolů. Kromě fyzikálních modelů, instalovaných a dostupných v laboratoři logického řízení jsou k dispozici i virtuální modely vybraných technologických systémů, spustitelné na libovolném PC s OS Windows. Pro jejich řízení a ověření naprogramovaných algoritmů mohou studenti využít buď programovatelné automaty v laboratoři, vyhrazené pro vzdálený přístup po Internetu, nebo SoftPLC, využitelné i na počítačích bez možnosti kvalitního on-line připojení k Internetu. [1] Bernard, J.M. a kol - Od logických obvodů k mikroprocesorům, SNTL, Praha, 1988. [2] IEC 61131-3. IEC. [3] Martinásková, M., Šmejkal, L. - Řízení programovatelnými automaty. ČVÚT Praha 1998.ISBN 80-01- 01766-4. [4] Neumann, Grotsch, Lubkoll, Simon : SPS-Standard: IEC61131. Oldenbourg. ISBN 3-486-27005-2 [5] Zezulka, F. - Automatizační prostředky. VUT Brno, 1999.ISBN-80-214-1482-0 [6] Bayer, J., Hanzálek, Z, Šusta R. - Logické systémy pro řízení. ČVUT 2000. [7] Firemní materiály Siemens. [8] Firemní materiály Teco, zejména: - Začínáme v prostředí MOSAIC (http://www.tecomat.cz/docs/cze/software/mosaic/txv00320.pdf) - Programování PLC TECOMAT podle IEC 61131-3 (http://www.tecomat.cz/docs/cze/software/mosaic/txv00321.pdf) - Příklady programování PLC TECOMAT - model 32 bitů (http://www.tecomat.cz/docs/cze/general/txv00404.pdf) - Příručka programátora PLC TECOMAT (http://www.tecomat.cz/docs/cze/tecomat/txv00109.pdf)
Název studijního předmětu Technická dokumentace Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/ZS Rozsah studijního předmětu 2+1 hod. za týden 3 kreditů 3 Způsob zakončení klasifikovaný zápočet Forma výuky Př., cv. Doc. Ing. Vítězslav Fliegel, CSc. (50%), Doc. Ing. Zdeněk Plíva, Ph.D. (50%) : Předmět je zaměřen na získání základních dovedností při čtení technické dokumentace z oblasti stavebnictví, strojírenství a elektrotechniky a na pravidla tvorby základních typů technické dokumentace. Témata přednášek: Základní způsoby zobrazování ve stavebnictví z pohledu požívaných typů projekcí a normových předpisů pro zobrazování konstrukcí. Nejčastější typy výkresů: půdorysy, řezy a pohledy v ortogonální projekci, význam druhů čar, grafické zkratky materiálů a zařizovacích předmětů, způsoby kótování. Součástí přednášky bude rovněž praktická ukázka stavebních výkresů a jejich čtení. Promítání na více průměten, proniky, zobrazování v řezech a průřezech. Předpis přesnosti, jakosti povrchu (drsnost povrchu a povrchové úpravy) na technických výkresech. Pravidla rozměrového a geometrického tolerování. Zobrazování normalizovaných součástí a jejich specifikace. Základní pravidla pro elektrotechnické výkresy, používané značky, symboly. Metodika označování součástek. Knihovní soubory. Postup vývoje v elektrotechnice. Vlastnosti CAD systémů a jejich členění, řízení toku informací, sledování dokumentů. Pravidla vytváření textové dokumentace a prezentace. Náplň cvičení: Procvičení základních dovedností v orientaci ve stavebních výkresech, přehled používaných podpůrných prostředků. Praktická ukázka stavebních výkresů a jejich čtení. Využití konstruktivních metod při tvorbě technické dokumentace. Zobrazení technického předmětu promítáním metodou promítání na více průměten. Skicování technických předmětů. Práce s výrobním výkresem. Práce se zdroji informací, orientace v katalogových listech, základní vlastnosti CAD systémů pro elektrotechniku. Čtení schémat, osazovacích výkresů, kusovníků, generování výrobních dat. 10 hodin za semestr V průběhu semestru budou přednášky kombinovány se samostudiem za podpory distančních forem výuky. Předpokládá se využití on-line i off-line konzultací. Cvičení v průběhu semestru jsou nahrazeny samostudiem. Pro praktické dovednosti v oboru bude využito kombinací samostudia a konzultací na soustředěních. [1] Pustka, Z.: Základy konstruování (tvorba technické dokumentace). Scriptum, TU Liberec, 2004. [2] Řasa, J., Švercl, J.: Strojnické tabulky 1 pro školu i praxi. Praha 2004. [3] Švercl, J.: Technické kreslení a deskriptivní geometrie pro školu i praxi. Praha, 2003. [4] Šťastný, J., Třeštík, B.: Manuál technické dokumentace. České Budějovice, 1998. [5] Drastík, F.: Normativně technická dokumentace. Praha, 1998 [6] Drastík F.: Technické kreslení podle mezinárodních norem I.Montanex 2001,ISBN: 80-7225-013-2 [7] Toman J.: Technické kreslení podle mezinárodních norem II.Montanex 2001,ISBN: 80-85780-27-5 [8] Poláček D.: Technické kreslení podle mezinárodních norem III.Montanex 1999,ISBN: 80-85780-28-3
Název studijního předmětu Úvod do inženýrství Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/Z Rozsah studijního předmětu 2+0 hod. za týden 2 kreditů 3 Jiný způsob vyjádření rozsahu Způsob zakončení klasifikovaný zápočet Forma výuky cvičení Další požadavky na studenta Prof. Ing. Vojtěch Konopa, CSc. RNDr. Karel Brodský PhDr. Adam Kretschmer Předmět zajišťuje úvodní seznámení se studiem inženýrství, jeho historií, členěním a vzájemnými souvislostmi. Je zdůrazněn průnik přírodních věd, elektrotechnického a strojního inženýrství a je podán přehled moderních technologií, projekčních, konstrukčních, vývojových, plánovacích a rozhodovacích metod. Témata přednášek: 1. Systém terciálního vzdělávání. 2. Dějiny inženýrství. 3. Členění inženýrských oborů se zřetelem na strojírenství, elektrotechniku a informatiku. 4. Informatika a kybernetika. 5. Knihovna a základní informační služby. 6. Úvod do informačních studií. 7. Světový informační průmysl. 8. Databáze, databázová centra a vyhledávače. 9. Úvod, pojmy, životní prostředí složky. 10. Právní ochrana složek životního prostředí. 11. Ochrana a tvorba životního prostředí v průmyslové praxi. 12. Systémy EMS ( Environmentální managerský systém ), závěr testy. Zákon o vysokých školách č.111/98 Sb. a navazující univerzitní předpisy. Kronika techniky. Fortuna Print, 1993. Wiener Norbert: Kybernetika, neboli řízení a sdělování v živých organismech a strojích. SNTL, 1961.
Název studijního předmětu Principy kritického myšlení Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/ZS Rozsah studijního předmětu 2+0 hod. za týden 2 kreditů 2 Jiný způsob vyjádření rozsahu Není Způsob zakončení zápočet Forma výuky Př. PhDr. David Krámský, Ph.D. Vývoj myšlení s důrazem na filosofii. Kriticismus a vědecké myšlení Témata přednášek: Vývoj evropské kosmologie a ontologie od starého Řecka do dnešní doby. Mytologické modely světa a filosofický obrat myšlení; vesmír a látka u starých Řeků; konečné, nekonečné, apeiron. Středověké universum. Novověké představy a kritika newtonovského universa. Vesmír a látka po relativistickém obratu ve fyzice. Náplň cvičení: Samostatná práce s textem: úvodový typ textu, práce s textem z dějin filosofie, text filosofický. Esej či úvaha na zadané téma. Diskuse. Referáty na vybraná témata z dějin filosofie: myšlení starověkého Orientu; některé etické systémy Evropy: stoicismus, epikureismus; vývoj názorů teologických. 8 hodin za semestr Studenti absolvují v průběhu 8 hodin cvičení resp. seminářů. V těchto hodinách budou probírané základy filozofie a kritického myšlení. Další informace budou určené tématicky a k nim bude upřesněna literatura a rozsah požadovaných znalostí. Většinou se jedná o přehledové a úvodní témata do jednotlivých filozofických směrů, pro která existuje velké množství vhodné literatury. Kritické a vědecké myšlení bude předmětem samostatné práce, kterou student obhájí v závěru semestrálního kurzu. [1] H. J. Störig: Malé dějiny filosofie [2] J. Syrovátka: Kosmologické motivy [3] J. Grygar: Vesmír jaký je
Název studijního předmětu Matematika 2 Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/LS Rozsah studijního předmětu 3+2 hod. za týden 5 kreditů 6 Způsob zakončení zkouška Forma výuky Př., cv. Prof. RNDr. Pavel Burda, CSc. Obsahem předmětu jsou obyčejné diferenciální rovnice včetně numerických metod jejich řešení, diferenciální počet funkcí více proměnných a základní poznatky o komplexních číslech a číselných řadách. Témata přednášek: Pojem obyčejné diferenciální rovnice (DR) a jejího analytického řešení. Směrové pole. Numerické metody řešení Eulerova metoda, metody Runge-Kutta. Separovatelné DR (separace proměnných, DR s homogenní funkcí). Lineární DR 1. Řádu. Variace konstanty. Lineární DR n-tého řádu, metoda neurčitých koeficientů. Laplaceova transformace a její aplikace při řešení lineárních DR Aplikace DR při popisu a řešení geometrických a technických úloh. Funkce více proměnných (n = 2), definiční obor, graf, hladina, vrstevnice. Parciální derivace, totální diferenciál, tečná rovina, gradient. Derivace složené funkce, funkce zadané implicitně, směrová derivace. Kvadratická forma. Lokální extrémy funkce n proměnných. Vázané extrémy, Lagrangeova metoda. Globální extrémy. Komplexní čísla, jejich různé vyjádření, počítání s komplexními čísly. Posloupnosti a řady komplexních čísel. Posloupnost částečných součtů nekonečné řady, pojem součtu řady. Kriteria konvergence (odmocninové, podílové, integrální. Absolutní konvergence. Náplň cvičení: Probírá se průběžně vyložená látka na přednášce. 28 hodin za semestr V průběhu semestru posluchač absolvuje 14 hodin přednášek a 14 hodin cvičení se zaměřením na aplikovanou matematiku a důrazem na precisní procvičení vzorových úloh. Samostatné studium bude podpořené souborem řešených příkladů publikovaných v e-learningovém prostředí CLIX. Každý student dostane zadánu semestrální práci zaměřenou jednak na ověření znalostí řešení vybraných typů obyčejných diferenciálních rovnic, s případnými aplikacemi, a jednak na hledání extrémů funkcí více proměnných. Nekvinda, M.: Matematika II. [Skriptum TU.] Liberec 2000. Brabec, J. - Hrůza, B.: Matematická analýza II. Praha 1986. Budinský, B. - Charvát, J.: Matematika II. Praha 1990. Ivan, J.: Matematika 1; 2. Bratislava/Praha 1983; 1989. Nekvinda, M.- Říhová, H. - Vild, J.: Matematické oříšky II. [Skriptum TU.] Liberec 1999. Jirásek,F.- Čipera,B.- Vacek,M.: Sbírka řešených příkladů z matematiky II. Praha 1989. Kluvánek, I. - Mišík, L. - Švec, M.: Matematika I. Bratislava 1959. Mezník, I. - Karásek, J. - Miklíček, J.: Matematika I pro strojní fakulty. Praha 1992. Nagy, J.: Elementární metody řešení obyčejných diferenciálních rovnic. Praha 1978. Ellis, R. - Gullick, D.: Calculus. New York 1990. Marsden, J. E. a kol.: Basic Multivariable Calculus. Springer, NewYork 1993. Vitásek, E.: Numerické metody. SNTL, Praha 1987.
Název studijního předmětu Fyzika 1 Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/LS Rozsah studijního předmětu 4+2 hod. za týden 6 kreditů 7 Způsob zakončení zkouška Forma výuky Př., cv. Doc. RNDr. Miroslav Šulc, Ph.D. První část základního kurzu je úvodem do studia fyziky. Zavádí fyzikální veličiny, formuluje základní fyzikální zákony a rozvíjí fyzikální myšlení. Svým obsahem zahrnuje mechaniku hmotného bodu, soustavy hmotných bodů a tuhého tělesa, kmity, vlnění a akustiku, molekulovou fyziku a termodynamiku. Témata přednášek: Význam fyziky pro rozvoj technologie. Fyzikální veličiny, jednotky, systém SI, rozměr, rozměrová analýza, skaláry, vektory. Algebraické operace s vektory: skalární, vektorový součin, přírůstek vektoru, derivace vektoru podle času. Kinematika hmotného bodu. Vztažná soustava, průvodič, trajektorie, vektor rychlosti a zrychlení. Speciální případy pohybu: pohyb přímočarý (rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený), pohyb po kružnici, úhlová rychlost, úhlové zrychlení, tečné a dostředivé zrychlení. Kinematika obecného křivočarého pohybu: oskulační kružnice, poloměr křivosti, tečné a normálové zrychlení. Dynamika hmotného bodu, hmotnost, hybnost, síla, výsledná síla. Newtonovy zákony. Základní schéma dynamiky: počáteční podmínky, rozbor sil, sestavení pohybové rovnice, řešení pohybové rovnice (analytické, numerické). Empirické vztahy pro mechanická silová působení: reakce okolních těles, tření, odpor prostředí, vztlaková síla, elastická síla, tuhost elastické vazby, gravitační síla. Newtonův gravitační zákon a jeho aplikace, tíha. Silové působení při pohybu po kružnici, dostředivá a odstředivá síla ve významu pravých sil. Příklady s užitím analytického resp. numerického řešení pohybových rovnic. Inerciální, neinerciální vztažné systémy, setrvačné síly: unášivá, odstředivá, Coriolisova síla, tíha. Práce, výkon, kinetická energie, věta o přírůstku kinetické energie hmotného bodu. Soustava hmotných bodů, vnitřní a vnější síly, věta o přírůstku kinetické energie pro soustavu hmotných bodů. Potenciální energie : tíhová, elastická. Obecná definice potenciální energie systému, konzervativní, nekonzervativní síly. Zákon zachování mechanické energie soustavy, podmínky platnosti. Obecný zákon zachování energie. Impuls síly, věta o přírůstku hybnosti hmotného bodu a soustavy hmotných bodů, první pohybová rovnice soustavy, zákon zachování hybnosti soustavy, podmínky platnosti. Těžiště soustavy, pohybová rovnice těžiště. Druhá pohybová rovnice soustavy: moment síly, moment hybnosti (točivost). Zákon zachování momentu hybnosti, podmínky platnosti. Tuhé těleso, translační, rotační pohyb, podmínky rovnováhy, rotace tuhého tělesa kolem pevné osy, kinetická energie rotačního pohybu, moment setrvačnosti, vztah mezi výkonem a momentem síly. Kmitání. Kinematika a dynamika harmonického pohybu: základní pojmy, fáze, vztah mezi frekvencí, hmotností a tuhostí vazby, energie harmonického pohybu. Fyzické a matematické kyvadlo. Tlumené, nucené kmitání, rezonance. Skládání kmitů téže frekvence, různé frekvence, skládání kolmých kmitů. Vlnění. Kinematika vlnění v dimenzi 1+1, 1+3: Základní pojmy: Fáze, vlnová délka, frekvence, fázová rychlost, vlnoplocha. Vztah pro okamžitou výchylku vlnění, rovinná vlna, sférická vlna. Interference vlnění téže frekvence, různé frekvence, stojaté vlnění. Grupová rychlost, disperze vlnění. Lom, odraz vlnění. Intenzita vlnění. Akustika, zvuk, ultrazvuk, hladina intenzity zvuku, zdroje zvuku, aplikace ultrazvuku, akustická diagnostika. Molekulová fyzika. Atom, molekula, látkové množství, molární hmotnost. Mezimolekulární interakce, stavba skupenství. Mikroskopické vysvětlení přenosových jevů, vedení tepla, difúze. Aplikace v technologii. Ideální plyn, mikroskopické vyjádření tlaku a vnitřní energie, stavová rovnice. Fyzikální principy termodynamiky. Termodynamický systém, rovnovážný, nerovnovážný stav, stavové parametry, teplota, teplo, kalorimetrie. První věta termodynamická, aplikace na ideální plyn. Entropie. Druhá věta termodynamická. Tepelný motor, Carnotův cyklus.
Náplň cvičení: Teoretická cvičení navazují bezprostředně na přednášky a procvičují látku řešením úloh převážně z oblasti technických aplikací fyziky. Obtížnější úlohy jsou řešeny týmově, méně obtížné individuálně. Během semestru absolvují posluchači dva testy. 30 hodin za semestr V průběhu semestru bude 24 hodin přednášek věnovaných kompletní tématice. Po úvodních přednáškách bude první cvičení, kde si studenti osvojí metodiku řešení příkladů. Bude zadána sada příkladů s uvedenými výsledky k domácímu procvičení. V druhém a třetím cvičení se proberou úlohy, jejichž řešení by činilo některým studentům problémy. K získání zápočtu bude nutné vypočítat zadané příklady. Schopnost řešit tyto zadané příklady bude kontrolována v písemné části zkoušky. KOPAL, A. a j.p. Fyzika 1, Liberec: skripta TUL, 2005 KOPAL, A. a kol. Příklady z fyziky I., Liberec: skripta TUL, 2004, Wagner, J., Kopal. A: Fyzika I. Skripta, TU Liberec 1995. Šanderová, V., Kracík, J.: Fyzika. SNTL, Praha 1989 KVASNICA, J. a kol. Mechanika. Praha: Academia, 2004 Halliday, D., Resnick, R., Walker, J.: Fyzika. VUTIUM Brno, PROMETHEUS Praha, 2001. Feynman, R. P., Leighton R.B., Sands, M.: Feynmannovy přednášky z fyziky. FRAGMENT, Havlíčkův Brod 2000. Díl I.
Název studijního předmětu Základy spojitého řízení Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/LS Rozsah studijního předmětu 3+2 hod. za týden 5 kreditů 5 Způsob zakončení zkouška Forma výuky Př., cv. Doc. Ing. Josef Janeček, CSc. Výuka předmětu je zaměřena na základy popisu a analýzu lineárních dynamických systémů a regulačních obvodů. Jsou uvedeny základy modelování a simulace dynamických systémů. Analýza je založena na vyjádření dynamiky přenosovou funkcí. Předmět poskytuje informaci o chování zpětnovazebních obvodů, zejména spojitých s PID regulátory včetně základních metod optimalizace nastavení jejich parametrů. Důraz je kladen na experimentální přístupy. Uvedena je i základní informace o PSD regulátorech. Témata přednášek: Dynamický systém, vstupní, výstupní a poruchové veličiny, přenos a zpracování informace, zpětnovazební systémy, typické aplikace v průmyslu. Matematicko-fyzikální analýza, linearizace popisu v pracovním bodu, stavový popis. Modelování a simulace chování dynam.systémů, prostředky a metody modelování (m.snižování řádu derivace, m. postupné integrace), obecné buzení a počáteční podmínky. Praktické simulace v prostředí MATLAB-Simulink. Použití Laplaceovy transformace pro řešení diferenciálních rovnic, rozbor dynamiky systémů 1.a 2. řádu, obrazový přenos, klasifikace (řád, astatismus, časové konstanty, statické zesílení,... ), fyzikální příklady. Statická a dynamické charakteristiky, frekvenční charakteristika (její fyzikální význam a vyjádření v komplexní rovině a logaritmických souřadnicích). Základy identifikace, vyhodnocení přechodové charakteristiky, metoda aproximace. Přenosy složitějších obvodů, bloková algebra, Masonův vzorec.stabilita lineárních dynam.systémů, kritéria stability. Regulační obvody s dvou a třípolohovou regulací, spojité regulační obvody s PID regulátorem. Vlastnosti PID regulátoru a jeho realizace. Oblast stability, vliv parametrů regulátoru na statické a dynamické chování obvodu. Úvod do syntézy regulačních obvodů. Empirické a experimentální metody seřízení PID regulátoru (variace parametrů, Ziegler- Nicholsonova metoda). Číslicová regulace, PSD regulátory. Případová studie. Náplň cvičení: Určení diferenciální rovnice vybraného reálného dynam. systému matematicko-fyzikální analýzou, modelování a simulace jeho chování. Určení reakce matematickými prostředky pomocí Laplaceovy transformace. Měření statických a dynamických charakteristik reálného systému, určení jeho diferenciální rovnice vyhodnocením přechodové charakteristiky s následnou simulací a srovnáním výsledků. Měření několika bodů frekvenční charakteristiky. Regulační obvod dvou a třípolohové regulace (reálné měření a simulace jeho chování). Empirické a experimentální seřízení parametrů PID regulátoru v simulovaném prostředí i na reálném fyzikálním objektu. 28 hodin za semestr Výuka v kombinované formě studia je masivně podporována elektronickými studijními materiály dostupnými prostřednictvím Internetu. Jednak v klasické formě, v současné době běžně využívané studenty prezenčního studia, jednak ve formě e-learningových nástrojů v prostředí CLIX, včetně zavedené diskusní skupiny k tomuto předmětu. Velmi významným distančním nástrojem pro vytváření praktických zkušeností posluchačů je fungující R-laboratoř KŘT (remote = vzdálený), umožňující posluchačům prostřednictvím Internetu
ovládat reálné fyzikální úlohy v laboratořích katedry. Prostřednictvím MATLAB Web serveru mohou navíc posluchači (opět prostřednictvím Internetu) pracovat ze vzdáleného pracoviště v simulačním prostředí MATLAB Simulink. Pokud posluchači nemají přístup k Internetu, mohou využít technického vybavení učeben a laboratoří katedry ve vyhrazených termínech. Samozřejmostí jsou všechny elektronické studijní materiály (jejichž charakter to umožňuje) vypálené na CD, které obdrží každý posluchač na začátku semestru. Nise,N.S.: Control Systems Engineering. NY, John Wiley & Sons, Inc. 2000. Olehla,M.: Základy aplikované kybernetiky. /Skriptum/. Liberec, TUL 1997. Fenclová,M.-Pech,Z.-Suková,M.: Teorie automatického řízení. /Skriptum/. Praha, ČVUT FEL 1998. Dušek,F.: Matlab a Simulink, úvod do používání. /Skriptum/. Univerzita Pardubice 2000. Kozák, Š.-Kajan,S.: Matlab-Simulink 1. Bratislava, STU 1999. Studijní materiály http://www.mti.tul.cz/cs/zsr-mater
Název studijního předmětu Elektrické obvody Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/LS Rozsah studijního předmětu 2+2 hod. za týden 4 kreditů 5 Způsob zakončení zkouška Forma výuky Př., cv. Ing. Martin Černík, Ph.D. Cílem předmětu je seznámení se základními charakteristikami harmonických veličin, definicemi prvků elektrických obvodů a vlastnostmi lineárních obvodů v ustáleném stavu. Předmět zahrnuje též významné obvody, jako jsou jednofázové a vícefázové soustavy, vlastnosti takových soustav, výkony a jejich měření. Zabývá se metodami analýzy lineárních elektrických obvodů. Charakterizovány jsou elektrické obvody typu 2-branů. V části lineárních obvodů jsou též informace o přechodných stavech jednoduchých obvodů. V závěru jsou uvedeny základní pojmy z nelineárních obvodů. Témata přednášek: Úvod - Oblasti uplatnění elektrotechniky a elektroniky ve výrobě I. Střídavé proudy a napětí. Základní charakteristiky harmonického napětí a proudu. Skládání jednoduchých harmonických funkcí. II. Elektrické obvody a jejich prvky. Rozdělení elektrických obvodů, idealizované aktivní a pasivní dvojpóly. Obvody napájené harmonickými proudy a napětími. Sériový a paralelní rezonanční obvod. Výkon jednofázového harmonického proudu a jeho měření. Kompenzace účiníku. Trojfázová soustava. Spojení do hvězdy a trojúhelníka. Výkon obecné trojfázové soustavy a jeho měření. III. Metody analýzy lineárních elektrických obvodů. Metoda Kirchhoffových zákonů. Metoda smyčkových proudů. Metoda uzlových napětí. IV. Elektrické obvody typu dvojbranů. Dvojbran jako zvláštní případ 4-pólu. Impedanční a admitanční charakteristiky dvojbranů. V. Přechodové jevy. Přechodové jevy v jednoduchých obvodech. VI. Nelineární obvody. Charakteristiky nelineárních obvodových prvků. Analýza nelineárních obvodů. VII. Periodický ustálený stav v neautonomních obvodech. Rozklad neharmonických periodických funkcí. Náplň cvičení: Symbolicko - komplexní počet. Výpočet impedance, resp. admitance lineárních obvodů, fázorové diagramy. Měření základních vlastností lineárních obvodů. Analýza lineárních obvodů s využitím počítače. Charakteristiky rezonančního obvodu. Výkon jednofázového a trojfázového harmonického proudu a jeho měření. Kompenzace účiníku. Kompenzace definované zátěže. Frekvenční závislost impedance jednoduchého dvojbranu. Přizpůsobení dvojbranů a zátěže. Přechodové jevy v jednoduchých lineárních obvodech. Řešení vybraných nelineárních obvodů. Návrh a realizace jednoduchých obvodů s nelineárními prvky (neřízený usměrňovač). Měření vlastností takových obvodů. 20 hodin za semestr V průběhu semestru proběhne 12 přednášek a 8 cvičení. Veškerý obsah přednášek pokrývají elektronické prezentace ve formátu MS Power Point, které jsou zveřejněny na webových stránkách předmětu (odkaz níže). V rámci cvičení budou prováděny především výpočetní úlohy podle náplně cvičení 6 hodin a ve dvouch hodinách se ustkuteční některá základní elektrická měření. (Měření stejnosměrného a střídavého napětí a proudu, měření odporu). Každému studentovi kombinovaného studia bude na začátku semestru zadána
individuální práce (výpočet obvodových veličin a parametrů obvodu) v rozsahu 6 příkladů, kterou bude samostatně řešit v rámci domácí přípravy a případné nedostatky konzultovat. Mikulec,M.,Havlíček,V.: Základy teorie elektrických obvodů. Skriptum ČVUT Praha, 1997 Čmejla,R.,Havlíček,V.,Zemánek,I.: Základy teorie obvodů 1. Skriptum ČVUT Praha, 2000 Studijní materiály na webové stránce http://www.mti.tul.cz/cs/elo-mater
Název studijního předmětu Programování Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/LS Rozsah studijního předmětu 2+2 hod. za týden 4 kreditů 5 Způsob zakončení zkouškou Forma výuky Př., cv. Ing. Jiřina Královcová, Ph.D. Předmět je úvodem do problematiky programování v programovacím jazyce vyšší úrovně. Studenti se seznámí se základními postupy při algoritmizaci úloh a s realizací algoritmů pomocí výrazových prostředků programovacího jazyka vyšší úrovně. Témata přednášek: 1. Struktura programu. Základní lexikální elementy. Příkazy a jejich použití pro zápis jednoduchých algoritmů. 2. Jednoduché datové typy (logické hodnoty, čísla, znaky, intervaly a výčty). Konstantní hodnoty a proměnné jednoduchých datových typů. Operace a standardní funkce definované pro manipulaci s jednoduchými typy. Ordinalita typu. Konstrukce výrazů a kompatibilita typů. 3. Použití procedur a funkcí pro strukturovaný zápis programu. Parametry procedur a funkcí. Bloková struktura programu. Rozsah platnosti identifikátorů. 4. Strukturované datové typy. Pole, záznam, množina - deklarace a přístup k položkám. Vícerozměrná pole. Algoritmy pro základní operace s polem čísel. 5. Soubory. Realizace vstupně-výstupních operací. Textové a binární soubory. Základní rutiny pro správu binárního souboru - vytvoření, výpis, aktualizace. 6. Rekurze a její použití při implementaci algoritmů. Algoritmy třídění - implementace a porovnání. 7. Organizace paměti programu. Ukazatele a jejich použití. Dynamické přidělování paměti. Implementace dynamických datových struktur a manipulace s nimi. 8. Základy objektového programování. Základní vlastnosti OOP - datové položky a metody, dědičnost, polymorfismus. Použití objektů při implementaci algoritmu. Náplň cvičení: Obsahem cvičení je realizace algoritmů v programovacím jazyce vyšší úrovně ve vybraném vývojovém prostředí. Algoritmy realizované v průběhu semestru sledují průběžně témata, která jsou obsahem přednášek. Každý student navíc v průběhu semestru vypracovává samostatnou semestrální práci. 20 hodin za semestr V průběhu semestru posluchač absolvuje 12 hodin přednášek, v rámci kterých budou uvedena témata 1-6. Doplnění témat 1-6 a studium problematiky 7 a 8 bude předmětem samostudia. K tomuto účelu budou studentům zapsaným ke studiu k dispozici, mimo doporučené knižní literatury, i učební texty doplněné sadou testů průběžně zveřejňované v e-learningovém systému CLIX. Studenti budou mít možnost bezprostředně konzultovat problematiku v rámci diskusní skupiny vedené pro účely tohoto předmětu. Každé z témat bude pro účely samostatného procvičování dané problematiky doplněno o sadu řešených i neřešených úloh zveřejněných opět prostřednictvím systému CLIX. V průběhu semestru obdrží každý posluchač zadání tří úloh, jejichž vypracování a odevzdání bude nutnou podmínkou pro udělení zápočtu.
[1] Satrapa, P.: Programování v Pascalu. TUL Liberec, 1996. [2] Jinoch, J., Müller, K., Vogel, J.: Programování v jazyku Pascal. SNTL, Praha 1988. [3] Mikula, P.: Borland Pascal 7.0, kompendium. Grada, Praha 1996. [4] Wirth, N.: Algoritmy a štruktúry údajov. Alfa, Bratislava 1987. [5] Cantú, M.:Mistrovství v Delphi. [6] Studijní materiály pro předmět Programování (http://www.fm.vslib.cz/~ksi/cz/mater/ksi_mat.html#prg) [7] Systém učebních textů, testů, řešených i neřešených úloh a diskusní skupina k předmětu publikovaných registrovaným studentům prostřednictvím e-learningového systému CLIX.
Název studijního předmětu Fyzikální laboratoře Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 1/LS Rozsah studijního předmětu 0+2 hod. za týden 2 kreditů 2 Jiný způsob vyjádření rozsahu Není Způsob zakončení zápočet Forma výuky Cv. Mgr. Lubor Machonský, CSc. Základní fyzikální měření, metody měření. Příprava experimentu, zpracování jeho výsledků a vyhodnocení. Měření v mechanice, termodynamice, elektřině a optice. Náplň cvičení: Měření a metrologie, laboratorní řád, bezpečnostní předpisy, praktické pokyny pro měření a jeho zpracování, vedení pracovních sešitů, zásady vypracování referátů. Měření fyzikálních veličin, základní metody měření, chyby měření, opakovaná měření, systematické chyby, hromadění chyb, relativní chyby. Zpracování naměřených hodnot, numerické metody (interval spolehlivosti, činitel spolehlivosti, regresní analýza), grafické metody (interpolace, grafická derivace, zásady zpracování grafů). Měření hmotnosti a jeho vyhodnocení včetně chyby měření. Měření úloh frontálních a pro dvojice: Studium harmonického pohybu na pružině. Měření plošného obsahu. Stanovení měrné tepelné kapacity pevných látek. Měření ohniskových vzdáleností tenkých čoček. Rychlostní rozdělení elektronů a charakteristika vakuové diody. Měření rychlosti zvuku a ultrazvuku. Měření rezistance. Závislost rezistance kovů a polovodičů na teplotě. Měření modulu pružnosti v tahu z průhybu. Studium optických spekter ohybovou mřížkou. Vlastnosti feromagnetické látky. Měření momentu setrvačnosti. Hustota pevných látek. Charakteristika solárního článku. Měření rezistivity. 30 hodin za semestr Studenti se v rámci samostudia připraví na laboratorní cvičení, která budou probíhat v několika soustředěních. Hlavní důraz bude kladen na samostatné vypracování laboratorní zpráv z měření. [1] Čmelík,M.,.Machonský,L., Burianová, L. Úvod do fyzikálních měření. Liberec: TUL, 1999. ISBN 80-7083-364-5 (2. vydání 2001 v tisku). [2] Čmelík,M, Machonský,L., Šíma,Z. Fyzikální tabulky. Liberec: TUL, 2001. ISBN 80-7083-511-X. Čmelík,M., Machonský,L. Fyzikální laboratoře. Liberec: VŠST, 1985. Wagner, J., Kopal, A. Fyzika I. 2. vydání. Liberec: TUL, 1994. ISBN 80-7083-116-2. Wagner, J., Kopal, A. Fyzika II. 2. vydání. Liberec: TUL, 1995. ISBN 80-7083-118-9. Kazda,V., Soška,F. Laboratorní cvičení z fyziky. Liberec: VŠST, 1976. Brož,J. a kol. Základy fyzikálních měření I. Praha: SPN, 1983. Brož,J. a kol. Základy fyzikálních měření II. Praha: SPN, 1974. Mádr,V., Knejzlík,J., Kopečný,J. Fyzikální měření. Praha: SNTL, 1991. ISBN 80-03-00266-4.
Název studijního předmětu Matematika 3 Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 2/ZS Rozsah studijního předmětu 3+2 hod. za týden 5 kreditů 5 Jiný způsob vyjádření rozsahu Není Způsob zakončení zkouškou Forma výuky Př., cv. Prof. RNDr. Karel Segeth, CSc. Fourierova a Laplaceova transformace. Dvojné a trojné integrály, křivkové a plošné integrály. Funkční řady, speciálně mocninné a Fourierovy. Úvod do funkcí komplexní proměnné. Témata přednášek: Fourierova transformace, Laplaceova transformace. Definice dvojného, trojného integrálu. Výpočet postupnou integrací. Substituce. Polární, cylindrické, sférické souřadnice. Aplikace. Pojem orientované křivky. Křivkový integrál 1. a 2. druhu, definice, výpočet. Aplikace. Potenciál vektorového pole. Greenova věta. Pojem orientované plochy. Plošný integrál 1. a 2. druhu, definice, výpočet. Aplikace. Gradient, divergence, rotace. Gaussova věta, Stokesova věta. Funkční řady, obor konvergence, stejnoměrná konvergence. Derivování a integrování funkčních řad. Mocninné řady. Derivování a integrování mocninných řad. Taylorova řada. Periodické funkce. Fourierovy trigonometrické řady. Rozvoj některých funkcí. Ortogonální soustavy, ortogonální polynomy. Fourierovy řady vzhledem k dané ortogonální soustavě. Funkce komplexní proměnné, Cauchyovy-Riemannovy podmínky, Cauchyova věta. Náplň cvičení: Probírá se průběžně vyložená látka na přednášce. 28 hodin za semestr Studenti budou mít možnost pravidelných elektronických konzultací. K dispozici budou ukázky zkušebních testů včetně jejich řešení. Během semestru budou postupně zadávány úlohy k samostatnému řešení s možností osobních konzultací. K získání zápočtu bude nutné během semestru vypracovat tři úlohy a jeden závěrečný kontrolní test. Brabec, J. Hrůza, B.: Matematická analýza 2. Praha, SNTL 1986. Brabec, J. Martan, F. Rozenský Z.: Matematická analýza 1. Praha, SNTL 1985. Brožíková, E. Kittlerová, M.: Sbírka příkladů z matematiky 2. Praha, Vydavatelství ČVUT 2002. Černý, I.: Úvod do inteligentního kalkulu. Praha, Academia 2002. Jirásek, F. Čipera, S. Vacek, M.: Sbírka řešených příkladů z matematiky 2. Praha, SNTL 1989. Mezník, I. Karásek, J. Miklíček, J.: Matematika 1 pro strojní fakulty. Praha, SNTL 1992. Nekvinda, M. Říhová, H. Vild, J.: Matematické oříšky 2 (cvičení). Liberec, TUL 1999. Rektorys, K. a další.: Přehled užité matematiky. Praha, Prometheus 2000. Strang, G.: Calculus. Cambridge, MA, Welesley-Cambridge Press, 1990.
Název studijního předmětu Fyzika 2 Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 2/ZS Rozsah studijního předmětu 3+2 hod. za týden 5 kreditů 5 Způsob zakončení zkouška Forma výuky Př., cv. Doc. RNDr. Miroslav Šulc, Ph.D. Druhá část základního kurzu obsahuje v první řadě mechaniku tekutin, ve které se současně vzkládá vektorová analýza. Matematický aparát, pochopený na mechanice tekutin umožňuje dále konsidentně popsat veškeré elektromagnetické jevy včetně vzniku a vlastností elektromagnetického vlnění. Na elektromagnetismus pak logicky navazuje výklad vlnové a geometrické optiky. Témata přednášek: Mechanika tekutin a vektorová analýza: obecné vlastnosti tekutin, stavové veličiny, stavová rovnice. Povrchové jevy, adheze, koheze. Statika tekutin: tlak, tlaková síla na element objemu, tekutina v tíhovém poli, rovnice rovnováhy, Archimedův zákon, tlaková energie. Kinetika tekutin: pole rychlosti, laminární, turbulentní, stacionární, nestacionární proudění, objemový hmotnostní tok plochou, divergence, Gaussova věta, rovnice kontinuity, rotace vektorového pole, Stokesova věta, cirkulace, vířivé, nevířivé proudění. Dynamika ideální tekutiny: Bernouliho rovnice, dynamická síla proudící tekutiny na potrubí, reaktivní motory, Eulerova rovnice. Dynamika neideální tekutiny: viskozita, ztráty, obtékání, odporová síla, podobnost, Reynoldsovo číslo, Machovo číslo. Elektromagnetická (dále elmg.) interakce úvodní informace: elektrický náboj a jeho mikrostruktura, elmg. pole, aktivní a pasivní úloha elektrického náboje. Elektromagnetické potenciály, souvislost potenciálů a zdrojů pole, retardace. Elektrostatika: intenzita elektrického pole, potenciál, elektrické pole systému nábojů, Gausova věta, kapacita, kondenzátory, energie a hustota energie elektrického pole, elektrické pole v látkách, polarizace dielektrika. Elektrokinetika: elektrický proud, elektrický proud v kovech, elektrický odpor, Ohmův zákon, supravodiče, práce a výkon elektrického proudu. Obvody stejnosměrného proudu: jednoduchý obvod, charakteristiky zdroje, měření v obvodu, Kirchhoffovy zákony. Vedení proudu v elektrolytech a plynech, ionizace plynu, výboje, plazma, plazmové technologie. Magnetizmus: magnetické pole, Lorentzova síla, Biotův-Savartův zákon, magnetické pole vodičů, vzájemné působení vodičů. Elektromagnetická indukce: indukční tok, Faradayův zákon elektromagnetické indukce, principy alternátoru, dynama, dynamické přenosky, magnetofonového záznamu, indukční brzdy, transformátor. Přechodové jevy, energie a hustota energie magnetického pole. Magnetické pole v látkách: para-, dia- fero-, ferimagnetizmus. Maxwellovy rovnice, vznik a obecné vlastnosti elmg. vlnění, elmg. spektrum, infračervené záření, světlo, ultrafialové záření, rentgenové a gama záření (vznik a specifické vlastnosti), intenzita elmg. vlnění. Optika: Vlnová optika: koherence, interference, difrakce, optická mřížka, tenké vrstvy, interferometry, mikroskopické vysvětlení interakce, elmg. vlnění s látkou, rozptyl, absorbce, disperze, odraz, lom, polarizace, optická aktivita, dvojlom, fotoelasticimetrie. Geometrická optika: Fermatův princip, zobrazení, jednoduché zobrazovací soustavy, optické přístroje, rozlišovací schopnost oka, barevné vidění. Náplň cvičení: Teoretická cvičení navazují bezprostředně na přednášky a procvičují látku řešením úloh převážně z oblasti technických aplikací fyziky. Obtížnější úlohy jsou řešeny týmově, méně obtížné individuálně. Během
semestru absolvují posluchači dva testy. 28 hodin za semestr V průběhu semestru budou 22 hodiny přednášek věnovaných kompletní tématice. V přednáškách se řeší modelové příklady. Po přednáškách z mechaniky tekutin bude první cvičení, kde si studenti osvojí metodiku řešení příkladů. Bude zadána sada příkladů s uvedenými výsledky k domácímu procvičení. V druhém a třetím cvičení se proberou úlohy, jejichž řešení by činilo některým studentům problémy. K získání zápočtu bude nutné vypočítat zadané příklady. Schopnost řešit tyto zadané příklady bude kontrolována v písemné části zkoušky. KOPAL, A. a j.p. Fyzika 2, Liberec: skripta TUL, 2007 Halliday D., Resnick R., Walker J., Fyzika, část 3, Elektřina a magnetismus, VUTIUM Brno, 2001 Wagner, J. a kol.: Příklady z fyziky. Skriptum VŠST Liberec 1988 Wagner, J., Kopal. A: Fyzika II. Skripta, TU Liberec 1995. Kopal,A., Machonský,L., Šimek,L.: Příklady z fyziky I., Skripta TU Liberec, 1996,1999 Bahník A., Burianová L., Kopal A., Machonský L., Šimek L., Vokurka K., Příklady z fyziky II., Skripta TU Liberec, 2003 Šanderová, V., Kracík, J.: Fyzika. SNTL, Praha 1989 Feynman, R. P., Leighton R.B., Sands, M.: Feynmannovy přednášky z fyziky. FRAGMENT, Havlíčkův Brod 2000. Díl II. http://www.aldebaran.cz/
Název studijního předmětu Mechanika Typ předmětu povinný dopor. ročník / semestr 2/ZS Rozsah studijního předmětu 2+2 hod. za týden 4 kreditů 5 Způsob zakončení zkouška Forma výuky Př., cv. Ing. Otto Severýn, Ph.D. Cílem předmětu je vyložit a osvojit základní poznatky z oblasti mechaniky tuhého tělesa se zřetelem na technické aplikace. Po jeho absolvování by student měl být schopen provést analýzu běžných mechanických systémů a sestavit pohybové rovnice těchto systémů. Výklad je rozdělen do tří celků, statiky, kinematiky a dynamiky. V každém z těchto celků je nejprve zkoumán případ hmotného bodu, následuje výklad téže problematiky pro tuhé těleso a celek je uzavřen obecným případem soustavy těles. Témata přednášek: Úvod. Členění mechaniky, specifikace jednotlivých disciplín. Základní pojmy, veličiny a jednotky. Newtonovy pohybové zákony. Statika. Určení počtu stupňů volnosti soustavy, kinematické vazby, statická určitost a neurčitost. Silové soustavy v rovině a v prostoru, ekvivalentní nahrada silových soustav. Statika hmotného bodu. Uvolňovací metoda pro řešení úloh statiky. Statika tělesa, určení reakcí ve vazbách. Spojité zatížení tělesa. Vnitřní statické účinky v zatíženém tělese, metody jejich výpočtu, Schwedlerova věta. Statika soustavy těles bez pasivních odporů. Pasivní odpory, statika soustav s pasivními odpory. Kinematika. Přímá a inverzní úloha kinematiky. Přímočarý a křivočarý pohyb hmotného bodu. Kinematika posuvného a rotačního pohybu tělesa v rovině. Obecný rovinný pohyb a jeho základní rozklad. Kinematická geometrie, pól, polodie, kružnice obratu a úvratu, Euler-Savaryho věta. Kinematika současných pohybů, Corriolisův rozklad. Kinematika rovinných mechanismů nástin základních metod. Sférický pohyb tělesa, prostorový pohyb tělesa. Dynamika. Základní principy. První a druhá úloha dynamiky. Dynamika hmotného bodu, d Alambertův princip a jeho použití pro sestavení pohybových rovnic. Zákon zachování energie, zákon zachování hybnosti a možnosti jejich použití pro řešení úloh dynamiky. Dynamika posuvného pohybu tělesa. Dynamika rotačního pohybu tělesa, momenty setrvačnosti a deviační momenty, Steinerova věta, základy vyvažování rotorů. Dynamika obecného rovinného pohybu tělesa. Dynamika soustav těles bez pasivních odporů a s pasivními odpory. 20 hodin za semestr V průběhu semestru budou posluchačům na přednáškách vyloženy základy uvedených témat mechaniky, navazující partie budou zadány jako samostudium. Na cvičeních bude ukázáno řešení vzorových příkladů, řešení dalších příkladů k probírané látce bude zadáno jako samostudium. K diskusi budou vypsány konzultační hodiny online na Internetu v prostředí CLIX.