FF502: Fysik og matematik: Den matematiske modellerede videnskab (20 ECTS)

STADS: 07005441

Niveau
Bachelorkursus

Undervisningsperiode
Kurset begynder i efterårssemesteret og fortsætter i forårssemesteret.
1.-3. kvartal

Ansvarlige undervisere
Email: mlomholt@memphys.sdu.dk
Email: paolo.sibani@sdu.dk
Email: agata@imada.sdu.dk
Email: btoft@imada.sdu.dk

Yderligere undervisere
steen@sdu.dk
vvp@sdu.dk
svt@sdu.dk

Skemaoplysninger
Vis hele skemaet
Vis personligt skema for dette kursus.

Kommentar:
Ubegrænset deltagerantal. 1.+2.+3. kvartal. Matematikdelen af kurset undervises sammen med MM529

Undervisere i Matematikdelen:
Agata Przybyszewska, agata@imada.sdu.dk
Bjarne Toft, btoft@imada.sdu.dk

Undervisere i Fysik delen:
Michael Andersen Lomholt, mlomholt@memphys.sdu.dk
Paolo Sibani, paolo.sibani@ifk.sdu.dk

Indgangskrav:
Ingen

Faglige forudsætninger:
Ingen

Kursusintroduktion
Kursets overordnet  formål er at bygge bro mellem grundlæggende matematiske emner og teknikker og deres anvendelser   indenfor  naturvidenskab, herunder især fysik.
I kursets fysikdel vil de studerende lære at anvende fysiske love til at opstille matematiske modeller, at løse disse modeller samt at evaluere resultaternes fysiske relevans  under hensyntagen til modellernes begrænsninger. De vil endvidere udføre eksperimenter som illustrere teorien og lære at behandle og fortolke resultaterne.

Kursets  matematiske del  vil træne de studerende i at behandle  naturvidenskabelige modeller ved at identificere og  bruge relevante  matematiske metoder,  herunder  matematisk symbolsprog og logisk argumentation.

Forventet læringsudbytte
Efter kursets afslutning forventes den studerende at kunne:

• Modellere et antal fysiske problemstillinger vha fysiske love.
• Anvende metoder og resultater inden for differential- og integralregning til at analysere og forklare opførslen af modellerne.
• Formulere og gennemføre ræsonnementer i et korrekt matematisk symbolsprog i forbindelse med givne matematiske problemstillinger inden for kursets pensum.
• Modellere og analysere relevante  eksperimenter med diskrete udfaldsrum ved brug af basale sandsynlighedsteoretiske  metoder.
• Løse givne matematiske problemer inden for kursets pensum.

Emneoversigt
Emnesoversigt i fysikdelen:
• Anvendelse af Newtons love til simple problemstillinger, som kan formuleres som enkeltpartikeldynamik.
• Bevarelseslove for  energi, impuls og impulsmoment.
• Ladet partikel i et magnetfelt: Lorentz kraft og massespektrometri.
• Kontinuerte massefordelinger, faste legemer, rotation og vibration.
• Lyd og lys.
• Væskedynamik.
• Termodynamikkens love, termodynamiske potentialer og termodynamikkens anvendelser til udvalgte problemstillinger
• Diffusion i et kraftfelt med anvendelse på elektorforese.

Eksperimenter i fysikdelen:
Der er fire laboratorieøvelser som understøtter og illustrerer det teoretiske pensum. Øvelserne handler om  roterende legemer, den svingende streng, ideelle gasser og diffusion.

Emneoversigt i matematikdelen:
• Kombinatorik og diskret sandsynlighedsteori.
• Funktionsbegrebet.
• Differentiation og integration af funktioner af en og flere variable.
• Differentialligninger.
• Vektorregning, kurve- og fladeintegraler.
• Gauss’, Greens og Stokes’ sætninger fra vektorregning.

Litteratur

• Richard Wolfson: Essential University Physics, 2nd edition.(specialudgave –kan kun købes i boghandlen).
• R.A. Adams: Calculus I, a complete course, 7th edition, Pearson/Addison-Wesley, Toronto, 2010.

Kursets hjemmeside
Dette kursus benytter e-learn (blackboard).

Forudsætningsprøver
Ingen

Eksamen- og censurform:

1. Aflevering af matematiske obligatoriske opgaver. Bestået/ikke bestået med intern bedømmelse ved underviser, omfang 3 ECTS (07005492)
2. Aflevering af obligatoriske opgaver inden for fysik. Bestået/ikke bestået med intern bedømmelse ved underviser, omfang 1 ECTS (07005482) 
3. Laboratorieøvelser. Bestået/ikke bestået med intern bedømmelse ved underviser, omfang 2 ECTS (07005432)
4. Projektopgave inden for matematik. Bedømmes efter 7-trinsskalaen med intern bedømmelse, omfang 3 ECTS (07005472)
5. Projektopgave inden for fysik. Bedømmes efter 7-trinsskalaen med intern bedømmelse, omfang 3 ECTS (07005462)
6. Skriftlig eksamen inden for matematik. Bedømmes efter 7-trinsskalaen med intern bedømmelse, omfang 4 ECTS (07005452)
7. Skriftlig eksamen inden for fysik. Bedømmes efter 7-trinsskalaen med intern bedømmelse, omfang 4 ECTS (07005442)

Kurset beståes på det vægtede gennemsnit af projekt og den skriftlige eksamen og beståede laboratorieøvelser og obligatoriske opgaver. Kurset er ikke bestået hvis karakter -3 er opnået i mindst en af prøverne.

Reeksamen efter 4. kvartal

Vejledende timetal
På naturvidenskab er undervisningen tilrettelagt efter trefasemodellen dvs. intro, trænings- og studiefasen.
Introfase: 80 timer
Træningsfase: 100 timer, heraf:
 - Eksaminatorie: 80 timer
 - Laboratorieøvelser: 20 timer

Aktiviteter i studiefasen Studiefase: 30 timer

Sprog
Dette kursus undervises på dansk eller engelsk, afhængigt af underviseren. Dog altid på Engelsk ved deltagelse af internationale studerende.

Kursustilmelding
Se tilmeldingsfrister.

Pris for åben uddannelse
Se priser for enkeltkurser.

Denne kursusbeskrivelse var gyldig fra 1. september 2012 til 31. august 2013.