Course syllabus

Kurs-PM

FFM333 FFM333 Mekanik lp3 VT23 (7,5 hp)

Kursen ges av institutionen för Mikroteknologi och nanovetenskap

 

Kontaktuppgifter

Listning av

examinator Serguei Cherednichenko, serguei@chalmers.se

föreläsare Serguei Cherednichenko, serguei@chalmers.se

Övningslärare Hjalmar Andersson, hjalmar.andersson@chalmers.se

 

Kursens syfte

Kursen har tre huvudsyften: Ge en god förståelse för mekanikens grundbegrepp, som utgör en nödvändig bas för alla vidare fysikstudier. Ge vana i att översätta ett fysikaliskt problem till en matematisk modell, och att analysera denna genom att tillämpa kunskaper från matematikkursen. Ge träning i att presentera sina beräkningar och resonemang i tal och skrift på ett strukturerat och lättförståeligt sätt.

Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

• Uppskatta rollen av mekaniken i naturvetenskap
• Tillämpa linjär algebra och trigonometri för att kunna analysera stelkroppsekvivalenta system av krafter och vridmoment.
• Analysera situationer med statiskt bestämd jämvikt.
• Använda friktionskraftens speciella egenskaper i fall av jämvikt, gränsfall av jämvikt eller rörelse.
• Räkna masscentrum av sammansatta kroppar.
• Använda de vanligaste koordinatsystemen för att beskriva partikelrörelse.
• Analysera och förutse partikelsystem i rörelse och tillämpa konserveringslagar: energi, rörelsemängd, rörelsemängdsmoment.
• Analysera enkla exemplar av stel kroppens dynamik.
• Tillämpa sina kunskaper från matematikkursen om dämpad/odämpad fri/tvungen svängningsrörelse på olika exempel.

Innehåll

• Introduktion
• Kraftgeometri
• Jämviktslära
• Masscentrum
• Friktion
• Partikelns kinematik
• Partikelns kinetik
• Svängningsrörelse
• Dynamik för partikelsystem
• Grundläggande begrepp om rörelse av stela kroppar i 2 dimensioner

 

Schema

TimeEdit

 

Kurslitteratur

kursbok + räkneuppgifter: Per-Åke Jansson, Ragnar Grahn och Mikael Enelund, Mekanik, Studentlitteratur, Upplaga 4:3 (2021) (finns i Chalmers Store)

Som extra tillval: J.L. Meriam, L.G. Kraige, J.N. Bolton, Meriam’s Engineering Mechanics: Dynamics/Statics, Si-version, 9th edition (eller annat).

 

Kursens upplägg

Kursen kommer att bestå av:

Föreläsningar (vi diskuterar teori, presenterar hur kan kam attackera de typiska fysikaliska problem,   sammanfattar problem som uppstod på duggor, etc.)

Räkneövningar (vi går genom de lättare och svårare räkneuppgifter, ni övar att analysera och räkna själv vissa problem)

Konsultationer (ni får möjlighet att ställa frågor om teori och räkneuppgifter).

Matlabprojekt (efter inledning på problemet och den aktuella numeriska metoden, jobbar ni själva på att lösa uppgiften och skriva en rapport)

Laboration (varje student skall genomföra en laboration i grupp av 2 och lämna in en rapport (en rapport per grupp)).

 

Förändringar sedan förra kurstillfället

Från sista tillfälle tas en uppsats bort och ersätts med en laboration. 

Lärandemål

 

• Uppskatta rollen av mekaniken i naturvetenskap
• Tillämpa linjär algebra och trigonometri för att kunna analysera stelkroppsekvivalenta system av krafter och vridmoment.
• Analysera situationer med statiskt bestämd jämvikt.
• Använda friktionskraftens speciella egenskaper i fall av jämvikt, gränsfall av jämvikt eller rörelse.
• Räkna masscentrum av sammansatta kroppar.
• Använda de vanligaste koordinatsystemen för att beskriva partikelrörelse.
• Analysera och förutse partikelsystem i rörelse och tillämpa konserveringslagar: energi, rörelsemängd, rörelsemängdsmoment.
• Analysera enkla exemplar av stel kroppens dynamik.
• Tillämpa sina kunskaper från matematikkursen om dämpad/odämpad fri/tvungen svängningsrörelse på olika exempel.

 

 

Examination

Samtliga lärandemål ovan examineras kontinuerligt genom tre duggor, en matlabprojekt och en laboration under kursens gång.

Duggor (modul 0121) fokuserar på en del av kursen i taget. Varje dugga ger max 6 poäng (2 poäng per uppgift). För att få max 2 poäng för en viss uppgift, den skall presenteras med en tydlig redovisning, med referenser till de nödvändiga fysikaliska lagar som krävs att motivera valet av lösningen.  

Datum, tid och klassrum för duggor är publicerad i TimeEdit. Under duggor kommer en formelsamling och viss referensmaterial att vara tillgänglig.  En godkänd miniräknare får användas (inga mobiler).

För att bli godkänd på modul 0121 skall man samla ihop minst 9 poäng på de tre duggorna. På slutet av kursen (efter tentaveckan), hålls en kompletterande dugga.

Mer info om Dugga1-3 kommer att finnas i Module-Duggor

Matlabprojekt (Projekt) (0221) och Laboration (0321) är båda obligatoriska och poängsätts. De ger max 6 poäng vardera. För att bli godkänd i Projekt eller Laboration behöver man nå minst 2 poäng i vardera.

Matlabrapport skall lämnas in enligt Canvas/Uppgifter/Matlabprojekt. Rapporten skall innehålla: En sammanfattning av uppgiften, lösningslogik, presentation av algoritmen för den numeriska lösningen, och presentera lösningen. Själva Matlab program skall laddas upp till Canvas (tillsammans med själva rapporten) som en separat fil med alla plottar som presenteras i rapporten. Innan uppladdning av koden kontrollera  noga att det fungerar. Icke fungerande koden godkänns inte och kommer att leda till att projektet godkänns ej. Datum för rapport och kod inlämning står på Canvas.

Mer info om Matlabprojekt kommer att finnas i Module-Matlabprojekt

Laboration (modul 0321) kommer att genomföras i grupp av 2 i LP4 (se TimeEdit). Varje grupp kommer att göra en labb och lämna in (canvas) en grupprapport. Detaljerad beskrivning av laborationen, samt mall för rapporten kommer att publiceras  i Module-Labborationer i slutet på LP3.

Anmälan till dagen/gruppen kommer att öppnas på Canvas vecka 2 i LP3. Varje grupp får bara ett tillfälle att utföra laborationen. En back-up dag reserveras för grupper som drabbas av sjukdom eller andra viktiga oförutsedda händelser och tiden till den dagen kommer att disponeras efter överenskommelse. 

Labbrapport skall lämnas in senast 5 arbetsdagar efter laborationsdagen (se Canvas).

 

Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan

 

Kursens innehåll

Introduktion: Allt.

Kap 1: Allt.

Kap 2: Allt

Kap 3: Allt.

Kap 4: Bara 4.1.

Kap 5: Allt.

Kap 6: Allt.

Kap 7: Allt.

Kap 8: Bara 8.1.

Kap 9: Bara 9.1 (a, b) samt Illustrationsexempel 9.2.1.

Kap 10: Bara 10.2.

Appendix I: Tröghetsmoment.

 

Rekommenderade uppgifter

Basuppgifterna

Försök att lösa/analysera alla basuppgifter från all relevanta kapitel.

Fullständiga lösningar på alla basuppgifter finns på bokens webbplats: https://minbokhylla2.studentlitteratur.se/dill/app/#/tematoc/6273-04_Mekanik

https://loggain.studentlitteratur.se/login.php?redirectUrl=https://minbokhylla2.studentlitteratur.se/demo/6273-04_Mekanik/b001

 

Enklare uppgifter

(markerade med “o” i boken)

Kap 1. (7, 12, 14, 17, 23, 26, 33)

Kap 2. (1, 3, 4, 16, 65)

Kap 3. (1, 5, 7, 11, 12)

Kap 4. (1, 2, 14)

Kap 5. (8, 14, 17, 29, 39, 43, 44)

Kap 6. (2, 3, 4, 16, 21, 33, 62, 81, 106, 109, 118, 120, 125, 137, 155, 167, 173)

Kap 7. (1, 6, 11, 15, 24, 33 )

Kap 8. (1, 2, 3)

Kap 9. (1, 2, 10)

Kap 10. (31, 37, 33, 44)

Svårare uppgifter

Kap 1. (15, 22, 25, 31, 41, 51, 61)

Kap 2. (2, 9, 10, 17, 21, 35, 53, 64)

Kap 3. (10, 13, 14, 16)

Kap 4. (10, 11, 15, 19, 20, 22)

Kap 5. (9, 11, 16, 20, 32, 33, 37, 38, 47, 48)

Kap 6. (18, 19, 20, 23, 28, 30, 31, 34, 35, 37, 39, 41, 76, 82, 91, 92, 93, 94,

97, 112, 126, 127, 128, 130, 131, 138, 148, 151, 152, 166, 169, 172)

Kap 7. (3, 4, 10, 12, 14, 16, 21, 25, 28, 29, 30, 31, 34, 35, 40, 41)

Kap 8. (4, 5, 6, 8, 9, )

Kap 9. (3, 4, 5, 6, 7, 8, 12, 14, 15, 24)

Kap 10. (28, 32, 36, 40, 41, 42, 45, 46 48)