Overordnede kursusmål:

Formålet er at bibringe den studerende en grundlæggende forståelse af fysikken for rumligt udstrakte systemer bestående af faste stoffer, væsker og gasser. Kurset kan betragtes som en naturlig afrunding af den klassiske mekanik (og termodynamik/statistiske mekanik) og kan danne baggrund for specialiserede studier indenfor elasticitetslære, hydrodynamik, mikrofluidik, biofysik og komplekse systemer.

Læringsmål:

En studerende, der fuldt ud har opfyldt kursets mål, vil kunne:

• Forklare teorien for hydrostatisk ligevægt, herunder tryk, opdrift, stabilitet af et flydende objekt, hydrostatiske former og overfladespænding.
• Forklare begreberne deformation og spænding i elastiske stoffer og redegøre for udledningen af Cauchys ligevægtsligning og Hookes lov.
• Forklare udledningen af Eulers ligning, Navier-Stokes ligning og kontinuitetsligningen for usammentrykkelige væskestrømninger.
• Forstå og anvende Bernoullis ligning og ligningerne for potentialstrømning
• Udlede dispersionsrelationen for lineære overfladebølger i hydrodynamikken.
• Forklare begreberne hvirvelstyrke og cirkulation og beskrive vigtige hvirvel-modeller.
• Anvende lineær stabilitetsteori og forklare Rayleigh-Plateau instabiliteten.
• Anvende dimensionsanalyse til overslagsberegninger i kontinuumsfysikken.
• Udføre analytiske beregninger på udvalgte modeller fra kontinuumsfysikken.
• Anvende numeriske metoder til løsning af sædvanlige, lineære og ikke-lineære differentialligninger i fluidmekanik og elasticitetsteori.
• Forklare antagelserne, der ligger til grund for Prandtls grænselagsligninger.
• Beskrive strømninger ved lavt Reynoldstal og betydningen af "the scallop theorem".

Kursusindhold:

Introduktion af felter for hastighed og tryk. Hydrostatiske problemer med særlig fokus på overfladespænding. Deformation og spænding i elastiske stoffer. Ideale, usammentrykkelige væskers bevægelse (Eulers ligning). Viskositet og Navier-Stokes ligning. Potentialstrømning og overfladebølger. Grænselag. Hvirvler. Hydrodynamiske instabiliteter.

Litteraturhenvisninger:

Benny Lautrup: Physics of Continuous Matter: Exotic and Everyday Phenomena in the Macroscopic World, Second Edition, CRC Press, Taylor and Francis Group, 2011,
ISBN: 9781420077001

Bemærkninger:

Kontinuumsfysik (10346) og Teoretisk Mikrofluidik (10337) kan følges uafhængigt og overlap gælder kun introduktionen af de grundlæggende fluiddynamiske ligninger.

Kursusansvarlig:

Tomas Bohr , Bygning 309, Tlf. (+45) 4525 3310 , Tomas.Bohr@fysik.dtu.dk
Anders Peter Andersen , Lyngby Campus, Bygning 309, Tlf. (+45) 4525 3312 , aanders@fysik.dtu.dk