NFYB10004U  Indledende mekanik og relativitetsteori (Mek1)

Årgang 2017/2018
Engelsk titel

Introduction to Mechanics and Relativity Theory (Mek1)

Uddannelse

Bacheloruddannelsen i de fysiske fag
Bacheloruddannelsen i naturvidenskab og it
Bacheloruddannelsen i matematik

Kursusindhold

Kurset indeholder en indledning til den klassiske mekanik samt til den specielle relativitetsteori.

Mekanikken omhandler sammenhængen mellem kræfter og bevægelse. I dette indledende kursus behandles grundlæggende begreber fra mekanikken med anvendelse på legemer, der kan opfattes som punktformede. Emnerækken inkluderer kraft- og impulsbegreberne, Newtons love, arbejde og energi. Relativitetsteorien er nødvendig for beskrivelse af bevægelser med hastigheder, der nærmer sig lysets. Her bryder den klassiske forestilling om tid og rum sammen og afløses af Einsteins specielle relativitetsteori.
I kurset udledes det nye rumtidsbegreb og den deraf afledte relativistiske mekanik. Kurset består af en teoretisk og en eksperimentel del.

Den teoretiske del har følgende overskrifter:

  • Enheder, fysiske størrelser og vektorer
  • Bevægelse, hastighed og acceleration
  • Newtons love og anvendelse heraf
  • Arbejde og kinetisk energi
  • Potentiel energi og energibevarelse
  • Impulbegrebet
  • Det Newtonske og det specielle relativitetsprincip
  • Galilei-transformationen og Lorentz-transformationen
  • Relativistisk kinematik herunder Lorentz-forkortning og tidsforlængelse
  • Rumtiden og fire-vektorer
  • Relativistisk mekanik

 

Den eksperimentelle del er forbundet med den teoretiske del og består af en række laboratorieøvelser.

Målbeskrivelser

Færdigheder
Kurset tilsigter at bringe deltagerne i stand til at:

  • anvende grundlæggende metoder og resultater til løsning af problemer inden for den klassiske mekanik og den specielle relativitetsteori;
  • benytte matematisk terminologi og symbolsprog i løsning af sådanne opgaver;
  • identificere de fysiske kræfter - herunder reaktionskræfter - der virker på et legeme;
  • relatere de fysiske kræfter, der påvirker et legeme, til legemets bevægelse;
  • anvende bevarelsessætninger (energi og impuls) i mekaniske problemstillinger;
  • anvende Galilei- og Lorentz-transformationen til beskrivelse af forskellige iagttageres målinger;
  • anvende fundamentale relativistiske effekter - tidsforlængelse, længdeforkortning, masse/energi-ækvivalens - i analyse af problemstillinger inden for relativitetsteorien;
  • udføre og beskrive eksperimentelle undersøgelser af simple fænomener inden for mekanikken*);
  • anvende informationsteknologiske værktøjer til simulering af mekaniske systemer og præsentation af videnskabelige resultater*);

*) prøves i den eksperimentelle del

Viden
Viden om grundlæggende begreber fra den klassiske mekanik for punktformede legemer: Kraft- og impulsbegreberne, Newtons love, arbejde og energi og bevarelsessætninger. Viden om at den klassiske fysiks opfattelse af rum og tid ikke i overensstemmelse med, at lyshastigheden er den samme for enhver iagttager, men må erstattes af et nyt rumtidsbegreb indeholdt Einsteins specielle relativitetsteori.

Kompetencer
Identificere og løse problemstillinger inden for den klassiske mekanink for punktformede legemer og inden for den specielle relativitetsteori.

Nedenstående er et eksempel på forventet undervisningsmateriale. Se Absalon for endelig kursuslitteratur og udgave.

 

  • Young and Freedman, "University Physics", Pearson.
  • Adgangskode til Mastering Physics (leveres sammen med bogen af Young and Freedman)
  • Mogens Dam, "Introduktion til den specielle relativitetsteori", forelæsningsnote (sælges ved forelæsningerne)
Forelæsninger, regneøvelser og laboratorieøvelser
Point
7,5 ECTS
Prøveform
Løbende bedømmelse
Løbende evaluering med 18 elektroniske afleveringer (tæller 22% af samlede karakter) og to skriftlige prøver (hver prøve tæller 39% af samlede karakter).
Krav til indstilling til eksamen

Deltagelse i den eksperimentelle del er obligatorisk, og optegnelser i den førte logbog skal godkendes.

Hjælpemidler
Alle hjælpemidler tilladt
Bedømmelsesform
7-trins skala
Censurform
Ingen ekstern censur
Flere interne bedømmere
Reeksamen

4 timers skriftlig prøve med alle hjælpemidler.
Der kan ikke ses bort fra krav om eksperimentel deltagelse. Studerende der ikke opfylder kravet skal derfor følge kurset igen det kommende studieår. Hvis den studerende har deltaget, men ikke fået godkendt logbøger, vil der dog være mulighed for at aflevere nye logbøger senest 2 uger før reeksamen.
 

Kriterier for bedømmelse

se målbeskrivelse

  • Kategori
  • Timer
  • Forelæsninger
  • 42
  • Teoretiske øvelser
  • 32
  • Praktiske øvelser
  • 36
  • Eksamen
  • 4
  • Forberedelse
  • 92
  • I alt
  • 206