FYS101 Mekanikk

Studiepoeng:10

Ansvarlig fakultet:Fakultet for realfag og teknologi

Emneansvarlig:Heidi Samuelsen Nygård

Campus / nettbasert:Undervises campus Ås

Undervisningens språk:Norsk

Frekvens:Årlig

Forventet arbeidsmengde:250 timer, inkludert den strukturerte undervisningstiden, fordelt med 17 timer pr uke i 15 uker.

Undervisnings- og vurderingsperiode:Emnet starter i vårparallellen. Emnet har undervisning/vurdering i vårparallellen.

Om dette emnet

Emner:

  • Kinematikk og dynamikk: Partikkeldynamikk, partikkelsystemers mekanikk, todimensjonal dynamikk til stive legemer, bevaringslover (energi, bevegelsesmengde, spinn)
  • Fluidmekanikk inkludert viskøse væsker.
  • Bølger: Mekaniske bølger og lydbølger. Periodiske bølger, bølgehastighet, energitransport i bølgebevegelse. Interferens, superposisjon, og grensebetingelser. Bølger på en streng. Svevninger. Lyd. Dopplereffekt.
  • Gravitasjon: Newtons gravitasjonslov, potensiell energi i tyngdefelt, satelitt- og planetbevegelse. Keplers lover.
  • Relativitet: Fysiske lover i treghets-systemer, samtidighet, lengdekontraksjon og tidsdilatasjon. Lorentztransformasjoner. Relativistisk bevegelsesmengde, energi og arbeid. Ekvivalensprinsippet. Dopplereffekten for elektromagnetiske bølger.

Dette lærer du

Forstå og kunne bruke de mekaniske prinsippene som danner grunnlaget for å vedlikeholde og forbedre teknologien i vårt moderne/industrielle samfunn samt grunnprinsippene innen utvikling, design og vurdering av ny teknologi og produkter.

Forstå hvordan mekanikk brukes til å modellere naturfenomener og forstå at grunnprinsippene i mekanikk er nødvendige for vurdering av miljøkonsekvenser.

Forstå hvordan enkle prinsipper kan brukes til å beskrive kompliserte fenomener i naturen.

Forstå og kunne bruke bevaringslovene (bevaring av energi, bevegelsesmengde og spinn), beskrive og beregne bevegelsen av partikler, to-dimensjonale stive legemer og svingende mekaniske systemer, forstå og kunne bruke grunnprinsippene innen fluidmekanikk.

Kunne formulere og løse matematiske modeller tilknyttet bevegelse og vekselvirkning mellom mekaniske systemer, fluidmekanikk og bølger.

Kunne beskrive ulike bølgefenomener både kvalitativt og kvantitativt. Forstå hvordan felles matematiske prinsipper brukes til å beskrive bølgefenomener og kunne bruke matematikken til å beskrive og regne på alle bølgens egenskaper f.eks. deres amplitude, periode, og energitransport.

Kvalitativt og kvantitativt beskrive, forstå og beregne de fysiske lovenes invarians i ikke-akselererte koordinatsystemer. Det innebærer å forstå og kunne beregne virkningen av relativiteten av samtidighet og til tidsintervaller og av fysiske lengder. Kjenne ekvivalensprinsippet og tidsbegrepet i den spesielle relativitetsteorien.

Kunne Newtons gravitasjonslov og bruke den til å beskrive og beregne potensiell energi for gjenstander i et tyngdefelt, beskrive satelitters og planetenes bevegelse, forstå og kunne bruke Keplers lover på matematisk form.

Som helhet er kursets mål å bidra til at studentene skal forstå hvordan fysikk beskriver naturlige og menneskeskapte systemer og deres oppførsel. Studentene skal lære og forstå slike beskrivelser i et matematisk språk som forenkler og gjør det mulig å forutsi oppførselen til slike systemer. Kurset skal gjøre studentene i stand til å tolke fysiske lover i matematisk språkdrakt. Studentene skal lære å bruke naturlover og formelverk til beregninger og analyser av sammensatte fysiske systemer.

  • Læringsaktiviteter
    • Forelesninger dekker sentrale begreper og teorier, og gir en solid teoretisk forståelse av emnet.
    • Plenumsgjennomgang fokuserer på sentrale regneoppgaver.
    • Obligatoriske øvingstimer er dedikert til innlevering og diskusjon av ukentlige obligatoriske oppgaver.
    • Kollokvier og ikke-obligatoriske øvingstimer gir mulighet til å arbeide selvstendig med å lese og drøfte teori, samt løse og diskutere kvantitative og begrepsinnøvende oppgaver over temaer som er gått gjennom i forelesningene.

    I oppgaveløsningen kan både analytiske løsninger og numerisk løsning ved hjelp av Python inngå.

    I alle undervisnings- og læringsprosesser er studentsamarbeid i tomannskollokvier sentralt.

  • Læringsstøtte
    Alle studenter vil bli plassert i kollokviegrupper for å samarbeide om innlæringen av faget med andre studenter. Studentene kan kommunisere med foreleser og hjelpelærere gjennom kurssidene eller avtalte møter.
  • Pensum

    Standardlitteratur for kalkulusbasert mekanikk som Tipler, Serway, Young, Løvhøiden etc.

    Navn på pensumbok legges ut på læringsplattform i god tid før emneoppstart sammen med en oversiktspensumliste.

    Det vil foreligge en detaljert pensumliste for hvert tema/kapittel.

  • Forutsatte forkunnskaper
    Fysikk 1 fra videregående skole eller FYS100. R2 fra videregående skole og MATH111/MATH121 og MATH112/MATH122 (som tas parallelt).
  • Anbefalte forkunnskaper
    Fysikk 2 fra videregående skole, INF120
  • Vurderingsordning, hjelpemiddel og eksamen

    Skriftlig avsluttende eksamen på campus (3,5 timer), karakter A-F.

    Hjelpemidler: B2 Utdelt kalkulator, spesifiserte andre hjelpemidler.



    Skriftlig eksamen Karakterregel: Bokstavkarakterer Hjelpemiddel: B2 Utdelt kalkulator, spesifiserte andre hjelpemidler Innleveringer Karakterregel: Bokstavkarakterer Hjelpemiddel: B1 Utdelt kalkulator, ingen andre hjelpemidler
  • Sensorordning
    Ekstern sensor deltar sammen med intern sensor ved utformingen av eksamensoppgavene og sensorveiledningen. Ekstern sensor kontrollerer intern sensors vurdering av et tilfeldig utvalg kandidater som en kalibrering med visse mellomrom i henhold til instituttets retningslinjer for sensur.
  • Obligatorisk aktivitet
    Ukentlige obligatoriske innleveringer og øvingstimer (fysisk oppmøte).
  • Undervisningstider

    Undervisningsperioden består av 13 uker (pluss 2 uker til eksamensavvikling).

    • Forelesninger: 2 x 2 timer x 13 uker = 52 timer.
    • Plenumsgjennomgang: 1 x 2 timer x 13 uker = 26 timer.
    • Regneøvelser: 2-4 timer x 13 uker = 26-52 timer.
  • Opptakskrav
    Realfag