|
Vyučující
|
-
Opatrný Tomáš, prof. RNDr. Dr.
|
|
Obsah předmětu
|
Volné netlumené harmonické kmity: oscilátory v přírodě a v technice, rovnice harmonického oscilátoru, energie kmitů, fázový prostor, superpozice kmitavých pohybů. Volné kmity s tlumením: příklady tlumených oscilací, podkritické, kritické a nadkritické tlumení. Nucené kmity: příklady nucených oscilátorů, rovnice nucených kmitů a její řešení, rezonance, Q-faktor rezonátoru, impedance. Vázané oscilátory: příklady vázaných oscilátorů, normální módy a metody nalezení jejich frekvencí. Vázané oscilátory v přírodě, mechanické a elektrické oscilátory. Vlnění v jednom rozměru: příčná vlna, vlnová rovnice struny a její řešení, normální módy konečné struny, Fourierova metoda. Šíření rozruchu v nekonečné struně, odraz a průchod vln na rozhraní, polarizace vln. Podélné vlny, šíření zvuku ve vzduchu. Interference vln: Machův-Zehnderův interferometr, Michelsonův interferometr. Rezonátory, Fabry-Perotův interferometr. Skládání vln, modulace, vlnové balíky, pulsy. Vlnění ve dvourozměrném a třírozměrném prostoru: vlnová rovnice, odhad počtu módů, řešení vlnové rovnice membrány a třírozměrného tělesa. Elektromagnetické vlny ve vakuu a v dielektriku (monochromatické). Disperze: tuhá struna, fázová a grupová rychlost, šíření a rozplývání vlnových balíků. Optické pulsy ve vláknech, chirp, zpomalené světlo v prostředí s elektromagneticky indukovanou transparencí. Vlny v nelineárním prostředí: generace vyšších harmonických, sestupná konverze. Solitony.
|
|
Studijní aktivity a metody výuky
|
Přednášení, Dialogická (diskuze, rozhovor, brainstorming), Metody práce s textem (učebnicí, knihou), Metody písemných akcí (např. u souborných zkoušek, klauzur)
- Účast na výuce
- 39 hodin za semestr
- Domácí příprava na výuku
- 26 hodin za semestr
- Příprava na zápočet
- 10 hodin za semestr
- Příprava na zkoušku
- 8 hodin za semestr
|
|
Výstupy z učení
|
Pochopit základní zákonitosti kmitavých pohybů a aplikovat je na problémy různých fyzikálních systémů. Pochopit zákonitosti šíření vln různé fyzikální podstaty a naučit se řešit odpovídající modelové problémy.
Schopnost identifikovat vhodné modely kmitů a vln a řešit pomocí nich typické problémy v přírodních dějích i technické praxi.
|
|
Předpoklady
|
Matematika: derivace, základy integrace. Základy diferenciálních rovnic (obyčejných i parciálních) výhodou. Fyzika: Newtonovy pohybové zákony, základy elektřiny, magnetismu a elektromagnetického pole.
|
|
Hodnoticí metody a kritéria
|
Známkou, Písemná zkouška, Rozbor jazykového projevu studenta
Známka z předmětu bude vycházet z bodového hodnocení testů psaných v průběhu semestru, závěrečného testu a z hodnocení vystoupení ve cvičeních. Plný počet bodů za semestr je 100, z toho 40 je za závěrečný test, 15 bodů je za každý ze dvou průběžných testů a 30 bodů je za práci ve cvičení. Hodnocení ze cvičení vychází ponejvíce z výsledků desetiminutových testů na každém cvičení. Každý z těchto testů bude obsahovat pozměněnou variantu některého příkladu, zadaného za domácí úlohu v předchozím cvičení. Součástí hodnocení ze cvičení bude i vystoupení s krátkým (cca 5 min.) referátem o nějakém článku ze zahraničního fyzikálního časopisu (např. Physics Today, Nature, American Journal of Physics a pod.). Téma článku by mělo nějak souviset s problematikou kmitů a vlnění. Vystoupení s referátem a získání alespoň 18 bodů ze cvičení jsou nutnou podmínkou pro získání zápočtu. Známkování: A 91 - 100 bodů B 82 - 90 bodů C 73 - 81 bodů D 64 - 72 bodů E 55 - 63 bodů
|
|
Doporučená literatura
|
-
Bajer, J. (2006). Mechanika 3. UP Olomouc.
-
Feynman, R. P., Leighton, R. B., Sands, M. (2002). Feynmanovy přednášky z fyziky. Fragment, Havlíčkův Brod.
-
Main, I.G. (1990). Kmity a vlny ve fyzice. Academia Praha.
-
Pain, H. J. (2005). The Physics of Vibrations and Waves. J. Wiley and Sons LTD London, 6th ed.
|