autumn
2024
FYS-1001 Mekanikk - 10 stp
Course content
Emnet gir en omfattende innføring i kinematikk og dynamikk av punktmasser i flere dimensjoner: inertialsystemer og akselererte referansesystemer; krefter og pseudokrefter; bevegelsesmengde, vinkelmoment og energi; svingninger; stive legemers dynamikk; gravitasjon og to-legemeproblemet. Videre omfatter emnet også en introduksjon til mekaniske bølger og spesiell relativitetsteori. Anvendelser omfatter for eksempel dagliglivets mekanikk, celest mekanikk, klimadynamikk og/eller fornybar energi.Objective of the course
Kunnskaper
- forstå grunnleggende begreper i Galileis og Newtons mekanikk og formulere Newtons tre lover
- forstå hvordan fiktive krefter oppstår i akselererte og roterende referansesystemer og hvordan sentrifugalkrefter og Coriolis-krefter manifesterer seg i naturen
- forstå begrepet mekanisk energi og skille mellom konservative krefter og ikke-konservative krefter
- formulere bevegelseslovene for translatorisk bevegelse og rotasjon til stive legemer
- kjenne til Keplers lover og baneligningen for satellittbevegelse
- kjenne til bølgeligningen for forskjellige mekaniske systemer
- beskrive og forstå grunnleggende bølgefenomener som bølgebevegelse, harmoniske bølger, den generelle bølgeligninga, elastiske bølger, trykkbølger i gasser, fasehastighet, interferens, gruppehastighet og dopplereffekt
- forstå behovet for å reformulere Galileis og Newtons relativitetsteori i form av Einsteins spesielle relativitetsteori
- forstå Euler og Euler-Cromers metode for numerisk løsning av differensialligninger
Ferdigheter
- løse problemer i punktmekanikk som innebærer integrasjon og løsning av ordinære differensialligninger
- løse bevegelsesligningene for punktmasser i roterende referansesystemer
- bruke energikonservering til å løse mekanikkproblem, og identifisere situasjoner med friksjonskrefter, der energikonservering ikke kan benyttes
- løse bevegelsesligningene for stive legemer for enkle situasjoner, innebefattet rullebevegelse
- løse bevegelsesligningene for enkle satellitt- og planetbaner
- bruke Newtons gravitasjonslov til å etablere Keplers lover for planetbevegelser
- løse bevegelsesligningene for enkelharmoniske, dempede og tvungne svingninger
- analysere ulike problemstillinger innen bølgefysikk med matematiske metoder som involverer differensial- og integralregning
- gjøre beregninger med dopplereffekt, interferens, harmoniske bølger, fasehastighet og gruppehastighet
- avgjøre om en funksjon er løsning til bølgeligningen og bruke den i beregninger
- bruke Lorentz-transformasjonen og løse problemer knyttet til relativistiske fenomener som lengdekontraksjon, tidsdilatasjon og tap av samtidighet
- skrive programkode for numerisk løsning av differensialligninger som beskriver fysiske systemer som studeres i emnet, også når en inkluderer krefter som luftmotstand og dynamisk friksjon, og for simulering av partikkelbevegelse ut fra bevegelsesligninger og potensialer
Generell kompetanse
- erkjenne viktigheten av matematisk beskrivelse i fysikk
- erkjenne forskjellen mellom grunnleggende naturlov (falsifiserbar hypotese) og lover dedusert fra slike grunnleggende lover
- anvende innsikten i mekaniske konserveringslover til å lære om generaliseringa av disse lovene til elektromagnetisme og kvantemekanikk
- anvende kunnskapen om mekaniske potensialer og bølger til å lære om tilsvarende fenomener i elektromagnetisme
- samarbeide med medstudenter om å løse fysikkproblemer
Schedule
Examination
| Examination: | Date: | Duration: | Grade scale: |
|---|---|---|---|
| Skriftlig skoleeksamen | 04.12.2024 09:00 |
4 Timer | A–E, fail F |
Coursework requirements:To take an examination, the student must have passed the following coursework requirements: |
|||
| Innlevering 1 | Approved – not approved | ||
| Innlevering 2 | Approved – not approved | ||
| Innlevering 3 | Approved – not approved | ||
| Forberedelse og aktiv deltakelse på minst 70% av undervisningen | Approved – not approved | ||