FY546: Videregående mekanik og relativitetsteori

Studerende, der følger kurset, forventes at have kendskab til indholdet af FY529.

• Give kompetence til at håndtere komplekse problemer og selvstændigt at kunne indgå i fagligt og tværfagligt samarbejde og identificere egne læringsbehov og strukturere egen læring.
• Give færdigheder i at anvende fysiske metoder og matematiske redskaber til at opstille og vurdere fysiske modeller.
• Give viden om og forståelse af diskrete partikler og kontinuerte stoffers fysiske opførsel.

Anvendelser:

Studiet af klassisk mekanik i almindelighed, og fluiddynamik i særdeleshed, er kritisk for vores evne til bæredygtigt at udnytte Jordens energiressourcer ved hjælp af fx. hydroelektriske dæmninger og vindmøller. I disse to tilfælde kan vi betragte hhv. vand og luft som maskinens drivvæske og væskens bevægelse (og derfor den udvundne energi) er styret af Navier-Stokes-ligningen som er et primært fokus i kursets anden del.

For at opnå kursets formål er det læringsmålet for kurset, at den studerende demonstrerer evnen til at:

• Anvende den matematiske formalisme i klassisk-, relativistisk- og fluid mekanik til at opstille og løse modeller for fysiske problemstillinger. Kursets tema er således anvendelsen af Newtons bevægelseslove under mere generelle omstændigheder end punktmekanikken.

• Speciel relativitetsteori: Michelsons eksperiment, Lorentz transformationerne, relativistisk kinematik og dynamik.
• Konservative kraftfelter: Keplers love, solsystemet, Rutherford spredning og elementer af atomfysik.
• Accelererede koordinatsystemer: fiktive kræfter og Foucault pendulet.
• Lagrange mekanik: Lagrange og Hamiltons ligninger
• Partikler og stive legemer: Energi, impuls, inertimoment og angulært moment under generel bevægelse.
• Fluid mekanik: Deformation af faste stoffer, lyd i gas, væsker og gasser, Navier-Stokes ligning for ideelle og viskøse fluider.

J.M. Knudsen and P.H. Hjorth: Elements of Newtonian Mechanics, Springer.
B. Lautrup: Physics of Continuous Matter, Second Edition: Exotic and Everyday Phenomena in the Macro-scopic World, CRC Press

Se itslearning for pensumlister og yderligere litteraturhenvisninger.

På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.

• Introfase: 54 timer
• Træningsfase: 36 timer, heraf eksaminatorie 36 timer

Undervisningsformen er forelæsninger og regneøvelser (eksaminatorietimer). Til regneøvelserne skal de studerende løse opgaver der træner dem i at anvende den lærte teori på konkrete fysiske problemer indenfor kursets emner. Endvidere er der mulighed for en række valgfri afleveringsopgaver. Hver uges forelæsninger vil blive fulgt op af regnetimer.