Fysik och mekanik

Mål

Kursen behandlar två grundläggande delar av fysiken: klassisk mekanik och elektromagnetism. Kursen syftar till att ge kunskaper inom dessa områden samt förmåga att använda kunskapen till att lösa problem inom området, till viss experimentell färdighet och till att animera fysikaliska förlopp.

Efter genomgången kurs ska studenten:

• känna till och kunna använda de grundläggande begreppen, huvudidéerna och teorierna inom området, samt resultat och konsekvenser av dessa
• kunna tillämpa teorierna genom att lösa problem inom området och därvid välja lämpliga metoder och bedöma rimligheten av erhållna resultat
• kunna utföra modellering av ett mekaniskt och/eller elektromagnetiskt scenario i form av en animering eller ett enkelt spel som presenteras i ett grafiskt gränssnitt
• kunna utföra enkla mätningar av betydelse inom mekaniken och med hjälp av experimentell problemlösning själv kunna ta fram en fysikalisk formel

Innehåll

• Modelltänkande:Modellskapandets komponenter, idealisering, formalisering, beräkning och tolkning, robusthet. Experimentell problemlösning. Hypotes, dimensionsanalys, mätning, och rimlighetsbedömningar/feluppskattning.
• Partikelmekanik:Kinematik, läge, tid, hastighet, acceleration, vinkelläge, vinkelhastighet, vinkelacceleration, rörelseekvationerna och relativ rörelse. Kinetik, massa, rörelsemängd, kraft, impuls, rörelsemängdsmoment, kraftmoment och Newtons kraftlagar. Arbete, kinetisk energi, effekt, konservativ kraft, potentiell energi och bevarande av mekanisk energi.
• Partikelsystemmekanik och stelkroppsdynamik:Masscentrum, total rörelsemängd, rörelsemängdens bevarande, totalt rörelsemängdsmoment, rörelsemängdsmomentets bevarande, partikelsystems kinetiska energi och tröghetsmoment.
• Statisk jämvikt
• Mekanisk svängningsrörelse:Amplitud, frekvens, periodtid, vinkelfrekvens och fas. Harmonisk svängning, harmonisk oscillator, enkel resp. fysikalisk pendel.
• Elektrostatik:Laddningar, Coulombs lag, elektrisk spänning, elektriska fält, energi.
• Elektrodynamik samt elektromagnetiska fält och vågor:Likström, växelström, Ohms lag, serie- och parallellkoppling, effekt, Lorentz kraft, magnetism, induktion, elektromagnetiska fält och vågor.