FYS101 Mekanikk

Fagstoffet gjennomgås tematisk på forelesninger, 4 timer pr uke.

Studentene arbeider med temaene på øvelser og i organiserte kollokvier i 4 timer pr uke, foruten selvstudium og fri kollokvering. Forventet arbeidsinnsats er 250 timer fordelt med 17 timer pr uke i 15 uker.

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.
• Relativitet: Fysiske lover i treghets-systemer, samtidighet, lengdekontraksjon og tidsdilatasjon. Lorentztransformasjoner. Relativistisk bevegelsesmengde, energi og arbeid. Ekvivalensprinsippet. Dopplereffekten for elektromagnetiske bølger.
• Gravitasjon: Newtons gravitasjonslov, potensiell energi i tyngdefelt, satelitt- og planetbevegelse. Keplers lover.

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 generelle 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.