Přeskočit na hlavní obsah
Přeskočit hlavičku

Modelování a metody řešení inženýrských úloh: aplikace diferenciálních rovnic v mechanice

Anotace

Seznámíme se s aplikacemi diferenciálních rovnic v mechanice při modelování pohybů jednoduchých mechanických systémů, jako jsou volný pád a vrhy těles v homogenním tíhovém poli jednak bez odporu prostředí a potom rovněž s odporem prostředí, charakterizovaném přítomností disipativních sil působících proti pohybu těles.

V kurzu uvedeme obecná analytická řešení příslušných pohybových rovnic, představíme jejich konkrétní partikulární řešení vzhledem k zadaným počátečním podmínkám, provedeme fyzikální interpretaci získaných řešení, kvantitativní rozbor pohybů se zaměřením na určení jejich kinematických parametrů, ukážeme grafická znázornění a nabídneme srovnání odpovídajících trajektorií při stejných počátečních podmínkách.

V závěru je možné se věnovat rovněž problematice volného pádu nebo svislého vrhu tělesa v nehomogenním centrálním gravitačním poli Země coby zúžené jednorozměrné verze Keplerovy úlohy.

Pro koho je předmět určen?
Pro všechny studenty doktorského studia.

Osnova

1. Pohyby těles v homogenním gravitačním poli bez odporu prostředí: volný pád, svislý vrh vzhůru a svislý vrh dolů a vrh šikmý vzhůru bez odporu vzduchu.

2. Omezení použitých modelů: uvážení odporu prostředí a jeho matematické vyjádření pomocí disipativní síly.

3. Pohyby těles v homogenním gravitačním poli s lineární závislostí disipativní síly na velikosti rychlosti.

4. Pohyby těles v homogenním gravitačním poli s kvadratickou závislostí disipativní síly na velikosti rychlosti.

5. Uvážení nehomogenního gravitačního pole.

6. Volný pád a svislý vrh tělesa v nehomogenním centrálním gravitačním poli Země.

Dostupné studijní materiály:
[1] KVASNICA, J. a kol.: Mechanika. Praha: Academia 2004. ISBN 80-200-1268-0.
[2] MUSILOVÁ, J., MUSILOVÁ, P.: Matematika II/1 pro porozumění i praxi: Netradiční výklad tradičních témat vysokoškolské matematiky. 1.vyd. Brno: VUTIUM 2012.
ISBN 978-80-214-4071-5. (kapitola 7: Obyčejné diferenciální rovnice)

[3] REKTORYS, K.: Co je a k čemu je vyšší matematika, Academia, Praha, 2001.
ISBN 80-200-0883-7

[4] ZILL, D. G.: A first course in differential equations with modeling applications [online]. 10.vyd. Boston, MA: Brooks/Cole, Cengage Learning 2013. ISBN 1-111-82705-2. [cit. 1.4.2015].
(PDF) A First Course in Differential Equations with Modeling Applications | Kalil Thompson - Academia.edu
Typ kurzu Kurzy dalšího vzdělávání
Kód CZV_KDV_082
ISCED-F Mathematics
Délka v týdnech 1
Hodinová dotace 4
Požadované vstupní vzdělání Magisterské
Typ financování Z vlastních prostředků vysoké školy/fakulty (mimo operační programy EU)
Účel vzdělávání jiný účel
Určeno pro Studenti
Akreditace Bez akreditace
Garantující útvar Prorektor pro VaV
Garant Mgr. Zuzana Morávková, Ph.D.
Koordinátor Ing. Lucie Hofrichterová
Jazyk výuky čeština
S kvalifikací ne