10346 Videregående Kontinuumsfysik

2023/2024

Kursusinformation
Advanced Continuum Physics
Engelsk
5
Kandidat
Kurset udbydes som enkeltfag
F2A (man 13-17)
Campus Lyngby
Den ugentlige firetimers blok vil bestå i en blanding af forelæsninger, opgaveregning og computerøvelser. Centralt i kurset er to større hjemmeopgaver, hvis bedømmelse indgår i den endelige karakter. Opgaverne er nye fra år til år, og hver opgave fokuserer på et udvalgt problem af aktuel forskningsinteresse.
13-uger
F2A
Mundtlig eksamen og bedømmelse af opgave(r)
Helhedsvurdering, hvor eksamen vægtes 50% og de to hjemmeopgaver vægtes 25% hver.
Uden hjælpemidler
7-trins skala , intern bedømmelse
01001 .01002 .02002 .10033 .10034 , især kernestof i klassisk fysik og matematik, dvs. kendskab til mekanik, termodynamik, elektromagnetisme, vektoranalyse og almindelige samt differentialligninger.
Henrik Bruus , Lyngby Campus, Bygning 309, Tlf. (+45) 4525 3307 , bruus@fysik.dtu.dk
10 Institut for Fysik
I studieplanlæggeren
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 i 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 udledning og anvendelse af Cauchy ligningen og Hookes lov.
  • Forklare udledning og anvendelse af Euler, Bernoulli, Navier-Stokes og kontinuitets-ligningen for usammentrykkelige væskestrømninger.
  • Beskrive strømninger ved lavt Reynoldstal.
  • Udlede bølgeligningen og dispersionsrelationen for lineære overflade- og lydbølger i fluid- og elastodynamiske systemer
  • Anvende lineær stabilitetsteori og forklare Rayleigh-Plateau instabiliteten.
  • Forklare og anvende Prandtls grænselagsligninger.
  • Anvende dimensionsanalyse til overslagsberegninger i kontinuumsfysikken.
  • Udføre analytiske beregninger på udvalgte modeller fra kontinuumsfysikken.
  • Anvende vektor- og tensoranalyse med indeksnotation på modeller i kontinuumsfysikken.
Kursusindhold
Introduktion af felter for hastighed og tryk i fluider. Hydrostatiske problemer med særlig fokus på overfladespænding. Deformation og spænding i elastiske stoffer. Ligningerne for lineær elasticitetsteori. Bøjning og knækning. Ideale, usammentrykkelige væskers bevægelse (Eulers ligning). Viskositet, Navier-Stokes ligning og Grænselag. Overfladebølger og lydbølger i fluid- og elastodynamiske materialer. Indeksnotation i vektor- og tensor analyse.
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.
Sidst opdateret
04. maj, 2023