Kursöversikt

Hoppa fram till i dag

Kurs-PM

FFY401 Fysik lp4 VT21 (7,5 hp)

Kursen ges av institutionen för Fysik

Kontaktuppgifter

Anders Hellman (anders.hellman@chalmers.se) [examinator/föreläsare]
Serguei Cherednichenko (serguei@chalmers.se) [övningsledare]
Jakub Fojt (jakub.fojt@chalmers.se) [övningsledare]
Christopher Tiburski (tiburski@chalmers.se) [labbhandledare]
Annie Ringwall-Moberg (annie.ringwall-moberg@physics.gu.se) [labbhandledare]

kursrepresentanter

Anton Apelberg (anton00.apelberg@gmail.com)
Murad Huseynli (muradhus9@gmail.com)
Johanna Larnert (johanna.larnert@gmail.com)
Edwin Marjanovic (edwin.marjanovic@gmail.com)
Ebba Ögge (ebba.ogge@hotmail.com)

Kursens syfte

Syftet med kursen är att göra teknologerna förtrogna med begrepp och lagar från fysiken, mer specifikt inom mekanik, vågfysik och modern fysik, samt öva på att matematiskt beskriva och lösa problem från dessa områden.

Moment som ingår i kursen: Kinematik. Krafter. Dynamik. System av partiklar. Rörelseekvationer. Harmonisk svängningsrörelse. Energilagar. Stel kropps rörelse kring fix axel. Impulsmomentlagen. Matematisk beskrivning av allmän vågrörelse. Harmoniska vågor. Superposition. Akustiska vågor: tryck, hastighet, intensitet, reflektion. Elektromagnetiska vågor: interferens, diffraktion, upplösning, reflektion, polarisation. Relativitetsteori. Kvantfysikens grunder: Plancks strålningslag, fotoelektrisk effekt, Comptoneffekt, Schrödingerekvationen, vågfunktioner, operatorer, osäkerhetsrelationen. Kvantmekaniska tillämpningar: partikel i en-, två- och tredimensionella gropar, tunneleffekt, harmoniska oscillatorn, rotation i två och tre dimensioner. Laboration: diffraktionseffekter i enkelspalt, dubbelspalt och gitter

Schema

TimeEdit

Kurslitteratur

Serway & Jewett; Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics, upplaga >3:e. Däremot kommer alla hänvisningar till uppgifter och dylikt vara till upplaga 9.

Som komplement kommer det finns ett kurskompendium (Fysik - ett kurskompendium till FFY401) som beskriver de olika momenten i kursen + övningsuppgifter som .pdf

Kursens upplägg

För att nå läromålen kommer materialet presenteras i form av föreläsningar, storgruppsövningar, räknestugor och laborationer (obligatoriskt moment)

Det preliminära (kan ändras) föreläsningsschemat är;

1:a läsveckan
F1: Vetenskapliga metoden, historik, dimensionsanalys (Kap. 1) samt vågrörelse (Kap 16)
F2: Vågrörelse (Kap 16),  samt ljudvågor (Kap 17)
F3: Superposition och stående vågor (Kap 18)
F4: Ljusvågor (Kap 34)
F5: Optik (Kap 35)

2:a läsveckan
F6: Interferens (Kap 37) och Diffraktion (Kap 38)
F7: Kinematik, konstant acceleration (Kap. 2, 3)
F8: Kaströresle i 2D, cylindriska koordinater, polära koordinater. (Kap. 4, 6.2)

3:e läsveckan
F9: Newtons lagar, krafter. (Kap. 6.4, 4.6, 5, 5.1)
F10: Tröghetssystem, Newtons lagar, krafter, friktion. (Kap 5)
F11: Newtons lagar, Jämvikt (Kap 5 och 12)

4:e läsveckan
F12: Newtons lagar. cirkelrörelser. (Kap 5 och Kap. 6.)
F13: Arbete och energi, potentiell energi (Kap 7 och Kap 8)
F14: Arbete och energi, potentiell energi, rörelsemängd (Kap. 7 och Kap 8 och Kap 9)
F15: Stela kroppens rotation (Kap 10)
F16: Rörelsemängdsmoment (Kap 11)

6:läsveckan
F17: Harmonisk oscillator (Kap 15)
F18: Relativitetsteori (Kap 39)
F19: Fotoner, svartkroppsstrålning, våg/partikel (Kap 40)

7:e läsveckan
F20: Repetition
F21: Repetition

8:e läsveckan
F22: Atomfysik (Kap 42)
F23: Kvantmekanik (Kap 41)
F24: Kvantmekanik (Kap 41)

9:e läsveckan
F25: Kvantmekanik (Kap 41)
F26-F27: Repetition.

Storgruppsövningar:

Övning 1: Ljud - 16.19, 16.44, 17.54, 18.7, (18.9), 18.14
Övning 2: Ljus - 35.31, 35.32, 37.13, (38.13), 38.51.
Övning 3: Krafter - 4.3, 5.17, 5.34, 5.60, 6.35.
Övning 4: Energi och rörelsemängd - 7.6, 8.8, 9.29, Modifierad 9.43, 9.53.
Övning 5: Rotation och harmonisk oscillator - 11.55, Krabbpulsaren, Roterande hjul, 15.15, 15.27, (15.48)
Övning 6: Modern fysik
Övning 7: Modern fysik

Rekommenderade problem: 

Läsvecka 1: Räkneövning 1 (tisdag 23/3)
Kap 1: 1.12
Kap 16: 16.43
Kap 17: 17.45
Läsvecka 2: Räkneövning 2 (tisdag 30/3)
Kap 18: 4, 19, 23, 36, 41
Kap 34-35: 34.5, 34.7, 35.22, 35.27, 35.33, 35.37, 35.45
Kap 37: 1, 21, 23, 36
Kap 38: 6, 33
Läsvecka 4: Räkneövning 3 (tisdag 20/4)
Kap 2: 2.13
Kap 3: 3.27
Kap 4: 4.17
Kap 5: 5.12, 5.15, 5.18, 5.28, 5.33, 5.55, 5.65
Kap 6: 6.1, 6.11
Läsvecka 4 : Räkneövning 4 (tisdag 22/4)
Kap 7: 7.29, 7.44, 7.51
Kap 8: 8.5, 8.23, 8.59
Kap 9: 9.11, 9.31, 9.39, 9.40, 9.41.
Kap 10: 10.3, 10.13, 10.44
Läsvecka 7: Räkneövning 5 (tisdag 11/5)
Kap 11: 11.13, 11.17, 11.33, 11.34, 11.37, 11.53, 11.55
Kap 12: 12.1, 12.3, 12.5
Kap 15: 5, 32
Läsvecka 8: Räkneövning 6 (tisdag 18/5)
Kap 39: 39.1, 39.5, 39.7, 39.14.
Kap 40: 40.7, 40.16, 40.21, 40.29, 40.39, 40.45, 40.55.
Läsvecka 9: Räkneövning 7 (tisdag 25/5)
Kap 42: 42.3, 42.9, 42.25
Kap 41: 41.3, 41.11, 41.19, 41.25, 41.29, 41.31, 41.36, 41.39, 41.49

Labbschemat

Laborationen har dock modifierats pga covid. Notera att vid minsta sjukdomssymptom ska man inte gå till laborationen. Istället kommer vi ha uppsamlingstillfällen i slutet av kursen för de studenter som missat pga sjukdomssymptom.

Mer information angående laborationen samt utförande finns under modulen "Laboration O2". Här hittar ni även labb-PM.

Gruppindelningen kommer ske genom att ni själva anmäler er i valfri grupp här på Canvas. Grupperna kommer att finnas tillgängliga från och med fredagen den 26 mars. Varje grupp kommer att innehålla  4 st studenter så det är först till kvarn som gäller (se laborationsschema nedan).

I labb-PM hittar ni instuderingsfrågorna som ska göras innan laborationsuppgifterna. Efter laborationen kommer analys av resultaten ske off-campus. Svaren till laborationsuppgifterna ska skickas lämnas in via Canvas. Notera att laborationen är ett obligatorskt eximantionsmomnet. Om detta inte genomförs kommer man inte bli godkänd på kursen.

Labbgrupp 1: 26/4 kl 8.00
Labbgrupp 2: 27/4 kl. 8.00
Labbgrupp 3: 27/4 kl. 10.00
Labbgrupp 4: 27/4 kl. 13.15
Labbgrupp 5: 27/4 kl. 15.15
Labbgrupp 6: 28/4 kl. 13.15
Labbgrupp 7: 28/4 kl. 15.15
Labbgrupp 8: 3/5 kl. 13.15
Labbgrupp 9: 3/5 kl. 15.15
Labbgrupp 10: 4/5 kl. 8.00
Labbgrupp 11: 4/5 kl. 10.00
Labbgrupp 12: 4/5 kl. 13.15
Labbgrupp 13: 4/5 kl. 15.15
Labbgrupp 14: 5/5 kl. 8.00
Labbgrupp 15: 5/5 kl. 10.00
Labbgrupp 16: 6/5 kl. 13.15
Labbgrupp 17: 6/5 kl. 15.15
Labbgrupp 18: 7/5 kl 8.00
Labbgrupp 19: 7/5 kl 10.00
Labbgrupp 20: 7/5 kl. 13.15
Labbgrupp 21: 7/5 kl. 15.15
Labbgrupp 22: 17/5 kl 8.00
Labbgrupp 23: 20/5 kl. 8.00
Labbgrupp 24: 20/5 kl. 10.00
Labbgrupp 25: 20/5 kl. 13.15
Labbgrupp 26: 20/5 kl. 15.15
Labbgrupp 27: 21/5 kl. 8.00
Labbgrupp 28: 21/5 kl. 10.00
Labbgrupp 29: 21/5 kl. 13.15
Labbgrupp 30: 21/5 kl. 15.15
Labbgrupp 31:25/5 kl. 8.00
Labbgrupp 32: 25/5 kl. 10.00
Labbgrupp 33: 26/5 kl. 13.15
Labbgrupp 34: 26/5 kl. 15.15
Labbgrupp 35: 27/5 kl. 13.15
Labbgrupp 36: 27/5 kl. 15.15
Labbgrupp 37: 28/5 kl 8.00
Labbgrupp 38: 28/5 kl 10.00

Förändringar sedan förra kurstillfället

P.g.a. coronaviruset kommer kursen laborationerna ske i mundre grupper. Föreläsningar/räkneövningar kommer ske via zoom.  För mer information se (https://www.chalmers.se/sv/nyheter/info/information-till-studenter/Sidor/default.aspx)

Lärandemål

  1. ställa upp de allmänna definitionerna för hastighet och acceleration och tillämpa dessa för rörelse i en, två och tre dimensioner (speciell vikt fästs vid cirkulär centralrörelse).
  2. formulera Newtons lagar och känna till deras begränsningar och använda dem för att lösa enkla problem där de inblandade kropparnas utsträckning försummas och där växelverkan med omgivningen sker genom påverkan av krafter såsom tyngdkraft, normalkraft, spännkraft och friktionskraft.
  3. känna till definitionerna av begreppen rörelsemängd, arbete, kinetisk och potentiell energi.
  4. fomulera lagarna om rörelsemängdens och den mekaniska energins bevarande, känna till deras begränsningar och använda lagarna som verktyg för att lösa enkla mekaniska problem.
  5. känna till definitionerna av begrepp såsom tröghetsmoment, vridande moment och rörelsemängsmoment som är viktiga för att beskriva och räkna på rotationsrörelse hos stela kroppar med utsträckning.
  6. kunna tillämpa dessa begrepp tillsammans med lagarna om rörelsemängdens och den mekaniska energins bevarande för att lösa enkla problem som behandlar stela kroppars statik och dynamik.
  7. formulera de allmänna matematiska uttrycken för fortskridande och stående vågor
  8. redogöra för harmoniska vågor i termer av amplitud, våglängd, period, frekvens, vinkelhastighet, utbredningshastighet, vågtal, fas och faskonstant.
  9. beskriva utbredning av mekaniska/akustiska vågor och räkna på begrepp som intensitet och ljudnivå.
  10. behandla optiska problem (spalter, gitter, tunna skikt, filter) vars lösningar kräver insikt i de grundläggande begreppen interferens, diffraktion, upplösning och polarisation.
  11. kunna förklara speciell relativitetsteori, tillämpa Planck, Wien och Stefan lagar för att lösa enkla problem som behandlar svartkroppsstrålning, beskriva den fotoelektriska effekten och göra enkla energiberäkningar för fotoelektronerna, kunna förklara begreppen partikel/våg dualism, Bohrs modell för väteatomen, tillämpa Schrödinger ekvationen och tolka vågfunktionen på enkla problem, t.ex. partikel i en potentiell brunn.

Examination

Laborationen är ett obligatorisk moment.

Gruppdugga
Vi kommer ha en frivillig dugga (12/5, kl 9-12) som sker via Canvas. Duggan genererar bonuspoäng (maximalt 2p) på den riktiga tentan. För att få tillgodo räkna sig maxpoängen måste man klar 80% på duggan, och 1p om man klarar 60%.

Betygsgränser på tentamen

10 och under 15 poäng ger betyg 3
15 och under 20 poäng ger betyg 4
20 poäng eller över ger betyg 5

Betygsättning av tentamen:

Tentamen innehåller 6 uppgifter.
Varje tal ger max 4 poäng.
Mindre fel eller rätt men ofullständiga lösningar ger 1, 2, 3 poängs avdrag.
Allvarliga och principiella fel ger 4 poängs avdrag.

Hjälpmedel vid deltenta/tentamen

Formelsamling (exempelvis Physics Handbook ) samt en chalmersgodkänd miniräknare. 

Tid och plats för examination (ordinarie tentamenstillfälle):

På grund av Corona kommer tentan ske på distans men vid samma datum/tid. För mer information se (https://www.chalmers.se/sv/nyheter/info/information-till-studenter/Sidor/default.aspx).

Tentan sker den 4/6, kl 8.30-12:30.

Gransking av tenta/omtenta sker genom att besöka TF kansli (origohuset, vån 5) där tentorna finns. Om det skulle vara frågor kring tenta så kan ni skriva till mig (anders.hellman@chalmers.se) så bokar vi en tid för genomgång/diskussion.

Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan

Kurssammanfattning:

Datum Information Sista inlämningsdatum