Mekanikk FYS MEK 1110

Transkript

1 Mekanikk FYS MEK 1110 Andreas Görgen Fysisk Institutt, UiO FYS-MEK

2 oversikt generelle opplysninger om kurset analytiske og numeriske metoder læringsmål lærebok forelesninger gruppeundervisning snuble- og gruble grupper kommunikasjonsplattform: piazza obligatoriske innleveringer eksamen forelesningsplan obligatorisk oppmøte i dag kryss av navn og signer oppmøtelisten! (ellers kan du miste plassen) hvis du ikke står på listen: skriv navn ditt på baksiden Stor pågang på kurset vi ønsker å ta opp så mange som mulig vi kan ikke garantere at alle som er på ventelisten kommer inn Fra torsdag, 19.jan. er forelesning i Store Fysiske Auditorium (Fysikkbygningen) FYS-MEK

3 Om meg: eksperimentell kjernefysiker utdannet i Tyskland jobbet i USA, Frankrike og siden 2010 ved UiO forker ved CERN og mange andre steder verden rundt leder syklotron-labben ved UiO liker å undervise Om deg: Jeg ønsker å lære mer om din bakgrunn forkunnskaper og ferdigheter fra andre kurs og VGS hjelper meg for å tilrettelegge kurset vennligst fyll ut spørsmålsskjema! FYS-MEK

4 FYS-MEK 1110 kurset består av: Forelesninger forklaringer, fordypning, eksempler, eksperimenter, diskusjons-spørsmål Lærebok selvstudium, etterarbeid, forberedelse Gruppetimer diskusjon, oppgaver, trening: hvordan løse problemer i tillegg til vanlig gruppetime: snuble-gruppe: ekstra hjelp for de som sliter med faget gruble-gruppe: for de som ønsker ekstra utfordringer Obligatoriske innleveringer øvelse, tilbakemelding til deg og meg Eksamen tilbakemelding til deg, til meg, og til UiO Det er mye informasjon om kurset på kurs- og semestersiden: FYS-MEK

5 Klassisk mekanikk = Newtonske Mekanikk Isaac Newton ( ) kunne løse nesten alle problemer vi møter i dette kurset. Han introduserte infinitesimalregning for å beskrive mekanikk (samtidlig og uavhengig av Gottfried Wilhelm Leibnitz). eksempel: en masse svinger på en fjær. For å beskrive bevegelsen må vi løse en differensialligning. Det kan vi (eller Newton) gjøre analytisk. Hvis vi tar hensyn til luftmotstand blir differensialligningen for komplisert for å løse analytisk, men vi kan løse problemet numerisk. Integrert tilnærming: Vi bruker både analytiske og numeriske metoder for å studere bevegelser. Numeriske metoder skal bli like naturlige for dere som bruk av en kalkulator. Vi bruker Python og / eller Matlab om i dette kurset. Dette er viktig på eksamen. FYS-MEK

6 Hvorfor både analytiske og numeriske metoder? Eksakt løsning ved hjelp av derivasjon, integrasjon, differensialligninger... Matematikk og analytiske metoder er viktige hjelpemidler i fysikk/realfag. Mekanikk er en fin måte for å lære analytiske ferdigheter som kreves senere. Men... verden har forandret seg: Datamaskiner gir oss mange muligheter å løser problemer i fysikk. Vi kan differensiere, integrere, løse differensialligninger numerisk. Numeriske metoder er et nyttig pedagogisk verktøy for a forstå fysikk: Det gir deg muligheten til å oppdage og forstå fysiske prosesser. Vi kan analysere realistiske problemstillinger. (Analytiske metoder krever ofte tilnærminger.) Det gir deg en relevant kompetanse for studium og arbeidsliv. (Mekanikk er en fin måte for å lære slike ferdigheter.) Bruk metode som er best tilpasset problemet. Så enkelt som mulig. Tilnærming presisjon. Vår måte å undervise fysikk ved å bruke både analytiske og numeriske metoder er anerkjent: Center for Computing in Science Education (CCSE) senter for fremragende utdanning siden 2017 FYS-MEK

7 Læringsmål: Du finner detaljerte læringsmål på kurssidene. Du kan selv velge hvordan du vil tilegne deg disse. Jeg anbefaler vårt tilbud: forelesninger, lærebok, gruppetimer, oppgaver. Lærebok: Anders Malthe-Sørenssen Elementary mechanics Utviklet ved Fysisk institutt for FYS-MEK kurset Integrasjon av analytiske og numeriske metoder Generelle løsningsmetoder og kraftmodeller Eksempler Oppgaver: små oppgaver for å trene spesifikke løsningsmetoder store prosjektoppgaver Du kan godt velge et annet læreverk, men du må dekke opp alle læringsmålene. Integrert tilnærming er unikt det er vanskelig med et annet læreverk. FYS-MEK

8 Lærebok: Anders Malthe-Sørenssen Elementary Mechanics using Python/Matlab Springer Undergraduate Lecture Notes in Physics (2015) 2 versjoner: Python og Matlab. du må velge selv hvilket programmeringsspråk du foretrekker. selges ved Akademika gratis tilgjengelig som e-book via biblioteket ISBN: (print) (ebook) ISBN (print) (ebook) nærmest identisk med kompendiet «Introduction to mechanics» som vi har brukt i tidligere år og som kan brukes istedenfor boken. FYS-MEK

9 inneholder 2 ekstra kapitler: 17: Fictive forces 18: Theory of special relativity del av pensum 16 kapitler FYS-MEK1110/v17/materiale/ch17_18.pdf del av pensum som ikke dekkes av boken eller kompendiet: Statikk og elastisitetsteori Hugh D. Young, Roger A. Freedman University Physics with Modern Physics kap. 11 pedagogisk lærebok ingen numeriske metoder brukes også i FYS FYS-MEK

10 Hvordan lære fysikk? Det er du som skal lære! Vi gir undervisning for a hjelpe deg til å lære. Å lære fysikk krever arbeidsinnsats. Vi kan ikke lære for deg, men vi kan tilrettelegge for din læring. Tilrettelegging gjennom forelesninger, grupper og oppgaver. Du lærer ikke mye av å se meg gjøre oppgaver. Du må gjøre oppgavene selv. Derfor har vi gruppetimer og obliger. Å løse oppgaver gir deg tilbakemelding om din forståelse. Hvis du ikke klarer oppgavene, gå tilbake til læreboken. Test din forståelse - ikke kikk på løsningsforslag fra andre. Du lærer svært mye av å diskutere oppgavene med andre. Du må derfor finne deg en god gruppe å arbeide i. Det finnes mange steder hvor man kan jobbe i grupper. Vi tillater fellesinnlevering av obliger for inntil 3 studenter. Alle må aktivt bidra til besvarelsen. FYS-MEK

11 Forelesninger: Mandag 14-16, Torsdag 8-10, StoreFy, Fysikkbygningen Oversikt og fordypning Eksempler Eksperimenter Prosjekter (case studies) Diskusjons-spørsmål Du lærer mer hvis du leser på forhand. Det kreves etterarbeid. Det er flere eksempler og detaljer i læreboken enn vi kan gå gjennom i forelesningen. Test forståelsen: prøv deg på oppgaver! Forelesningsstoff blir også diskutert i gruppetimen. Jeg bruker både projektor og tavle/smartboard. Jeg leger ut forelesningene på semestersiden: FYS-MEK

12 Klikker -spørsmål svare på spørsmål på forelesningen aktiv læringsform gir bedre utbytte og læring for deg du lærer å tenke og anvende fysikken mulighet for å diskutere gjør undervisningen morsommere Peer instruction for very large groups web-basert, krever ingen installasjon svare på spørsmål med smartphone, tablet, laptop... FYS-MEK

13 Gruppeundervisning: To timer i uken Gruppetimene er som en skoletime. Kom presis og følg instruksjonene fra læreren. Gruppe 1 FAM fredag Ø257 Kristian Bjørke Gruppe 2 FAM fredag Ø257 Martin Bråtelund Gruppe 3 FAM fredag Ø394 Johanne Villadsen Gruppe 4 MIT fredag Ø394 Hans Mathias Mamen Vege Gruppe 5 MENA fredag Ø394 Anders Johansson Gruppe 6 MENA fredag Ø443 Cecilie Glittum Gruppe 7 GEO torsdag Ø443 Dejan Gujic Gruppe 8 KJM torsdag Ø358 Dejan Gujic Gruppe 9 FAM onsdag Ø394 Kristian Bjørke Gruppe 10 LEP torsdag Ø394 Martin Bråtelund Gruppetimen skulle ikke kolliderer med andre undervisning. Hvis det har skjedd: Ta kontakt med studieadministrasjonen for å bytte. Gruppeundervisning begynner på onsdag, 25.januar. FYS-MEK

14 Gruppeundervisning: Diskusjon av forelesningsstoffet, ukesoppgaver og obliger. Still spørsmål! (Det er ingen dumme spørsmål.) Gruppelæreren er treneren din. Hovedsakelig arbeid med ukesoppgaver: Kortere oppgaver for å trene på spesifikke problemstillinger. Regne gjennom oppgaver i smågrupper. Diskuter og forklar oppgaver og løsninger til hverandre. I gruppetimen kan du lære svært mye. Du får mer utbytte hvis du ser på oppgavene på forhånd. Optimal forberedelse for å løse obliger (store prosjektoppgaver). Hvis du klarer oppgaver i gruppetimen så klarer du også obligene. Aktiv deltagelse på gruppene gir bedre eksamensresultat. Vi forventer aktiv deltakelse Gruppeoppgaver er relevant for eksamen. noen gruppeoppgaver kommer i midtveiseksamen FYS-MEK

15 Snuble Gruppe tirsdag 16:15 18:00 på læringssenter Origo for studenter som sliter med faget og mangler forkunnskaper fokus på det grunnleggende enklere oppgaver repetisjon av matematikk: integrasjon, differensialligninger, vektorregning... enkle programmeringsøvelser ekstra sjanse for å stille spørsmål og diskutere med lærer og medstudenter sjanse for å treffe andre i samme situasjon for å danne kollokviegrupper begynner allerede i morgen, tirsdag, 17.jan. Gruble Gruppe mandag 16:15 18:00 på Ø443 for studenter som ønsker ekstra utfordringer jobbe med mer krevende oppgaver og større prosjekter går utover pensum sjanse for å treffe samarbeidspartnere med like interesser begynner på mandag, 30.jan. FYS-MEK

16 Programmering: De fleste har forkunnskap fra MAT-INF 1100 og INF 1100 Alle burde har noe forkunnskap, f.eks. MAT-INF1100L eller GEO-KJM 1040 Hvis du har liten eller ingen forkunnskap i programmering: Jobb med kapittel 2 i læreboken. Gjør oppgaver til kapittel 2. Ressurser på semestersiden: Kompendium fra tidligere forkurs Installasjonsveiledning Python eller Matlab? Du må velge selv. Python og Matlab er veldig like. Python er gratis (open source). Matlab krever en lisens, men UiO har campus lisens. På UiO maskiner har du tilgang til både Python og Matlab. FYS-MEK

17 Obligatiske innleveringsoppgaver: Obligene er vanligvis case-basert prosjekter som du løser skritt på skritt med både analytiske og numeriske metoder. Numeriske metoder er en vesentlig del av kurset Vanskelig å teste i eksamen, derfor er oppgavene obligatorisk Oppgavetekst og innleveringsfrist på semestersiden: Du må fa godkjent 5 obliger av 6 mulige. Du må selv passe på at du far tilstrekkelig antall godkjent. Det er lov å samarbeide: mulig å levere fellesbesvarelse for inntil 3 studenter det forutsetter at alle bidra til besvarelsen i sin helhet hvis du har samarbeidet med noen men leverer individuell, må du nevne hvem du har samarbeidet med. Oppgavene leveres på mandager før kl. 14 kun elektronisk på Devilry: FYS-MEK

18 Obligatiske innleveringsoppgaver (2): Tilbakemelding og kommentarer via Devilry Det er mulig å levere underkjente obliger på nytt. Det forutsetter at du gjorde en ordentlig forsøk første gang. Du får instruksjoner og ny frist i Devilry. Hvis du er syk kan du søke om utsettelse til studieadministrasjonen med legeattest. Hvis du tar emnet om igjen og du har godkjent obliger fra tidligere semester trenger du ikke levere på nytt. Vi tar fusk meget alvorlig! Du kan bli bedt om å redegjøre muntlig for innholdet i din besvarelse. Besvarelser må ikke offentliggjøres eller deles med andre. Du plikter å gjøre deg kjent med reglementet for fusk. Innleveringsfrist til den første obligen er mandag 6. februar. FYS-MEK

19 Obligatiske innleveringsoppgaver (3): Oppgaven skal leveres som én fil og i pdf-format. Det er lov å skanne inn håndskrevne ark så lenge disse er lesbare. Oppgaven skal inneholde navn, kurs og oblignummer. Kode kan leveres som egen Python eller Matlab fil. All diskusjon og all besvarelse av oppgaven skal inn i pdf hovedfilen. Vi skal kunne se at du har skjønt stoffet. I Besvarelsen skal du forklare hva du gjør, føre oppgavene på en oversiktlig måte, inkludere alle relevante plott og figurer med riktige akser og enheter, kommentere og tolke alle resultater du produserer. Mange velger å skrive besvarelsen i latex bra trening for å lære seg latex tid for å jobbe med fysikken tid for å redigere dokumentet latex eksempel: FYS-MEK

20 Piazza: Forum på nett still spørsmål på Piazza svar fra medstudenter rediger svaret FYS-MEK wiki svar fra meg og gruppelærerne mer effektiv enn eposter til meg alle kan dra nytte av det støtter kode og matematisk tekst (LaTeX) finn medstudenter for å jobbe med FYS-MEK

21 Forelesnings- og semesterplan: struktur av kurset ukesoppgaver obligatorisk innlevering frister Små justeringer i planen i løpet av semesteret er mulig. FYS-MEK

22 Eksamen: Midttermin eksamen: onsdag, 22. mars 3 timers skriftlig eksamen inneholder noen gruppeoppgaver Avsluttende eksamen: tirsdag, 6. juni 4 timers skriftlig eksamen Karakter: 30 % 70 % Forståelses- og diskusjons-spørsmål kortere regneoppgaver (som i gruppetimen) større prosjektoppgaver (som en oblig) Programmering (med pen og papir) Hvis du gjør gruppeoppgaver og obligene bør du stå på eksamen. Du vil ha dårlig tid på eksamen. Det kreves gode regneferdigheter på eksamen. Du bør ha regnet mange oppgaver. Prøv deg på tidligere eksamensoppgaver : ikke kikk på løsningsforslag FYS-MEK

23 Kurs evaluering Underveis: Spørsmålskjema Sluttevaluering: Dialogmøte med: Studentrepresentanter Gruppelærer Foreleser Fagutvalget FYS-MEK

24 Frammøteliste? Spørsmålskjema? FYS-MEK