KURSPLAN

Mekanik II Ry 7,5 Högskolepoäng

Mechanics II Space
Grundnivå, F0055T
Version
Kursplan gäller: Höst 2018 Lp 1 - Tillsvidare
Vald version visar för vilken termin och läsperiod som denna kursplanen gäller för. Senaste version visas först.

Kursplanen fastställd
av HUL Mats Näsström 2017-02-14

Reviderad
av Mats Näsström 2018-02-15

Utbildningsnivå
Grundnivå
Fördjupningskod
G2F
Betygskala
G U 3 4 5
Ämne
Fysik
Ämnesgrupp (SCB)
Fysik
Ingår i huvudområde
Teknisk fysik och elektroteknik

Behörighet

Grundläggande behörighet samt Mekanik motsvarande innehållet i kurserna F0004T och F0006T. Baskurser i matematik för civilingenjörer (t ex M0029M, M0030M, M0031M, M0032M) d v s grundläggande kurser i differentialkalkyl, linjär algebra, analys, ordinära differentialekvationer.


Urval

Urvalet grundas på 1-165 högskolepoäng.



Mål/Förväntat studieresultat

Innehållet i kursen är en direkt fortsättning på tidigare mekanik och syftar till att studenten ytterligare ska bredda och fördjupa sina kunskaper i klassisk mekanik, vilket också blir en bas för vidare studier i fysik och rymdteknik som t.ex. för bandynamik och attityddynamik av rymdfarkoster. Studenten ska kunna tillämpa delar av denna kunskap för analys av mer tekniskt komplicerade problem. 

Efter genomgång kurs ska du:

1. Kunskap och förståelse

·         Ha kunskap om villkoren för kroppars jämvikt i tre dimensioner.

·         Kunna definiera och formulera grundläggande begrepp och lagar inom tredimensionell klassisk partikel- och stelkroppsdynamik vilket bl.a. inkluderar relativ rörelse i roterande, translaterande och accelererande koordinatsystem, centralkraftsrörelse, Newtons lagar, rörelsemängdsmoment, momentekvationer, tröghetstensorn, momentfri stelkroppsrotation, kinetisk energi, parametrisering av stelkroppsrotation, eulervinklar, huvudaxelrotationsvektor, något om Euler-parametrar samt Eulers ekvationer för gyroskopisk rörelse för t.ex. attitydkontroll.

·         Förstå vad tröghetskrafter är och redogöra för när sådana uppkommer.

·         Kunna redogöra för dämpade, tvungna och kopplade svängningar samt känna till vad resonans innebär och vilka konsekvenser det kan få, speciellt för tillämpningar som tex vibrationer i satelliter.

·         Ha kunskap om analytisk mekanik som en alternativ metod till Newtons lagar och kunna redogöra för begrepp som exempelvis tvångsvillkor, frihetsgrader, fasrum verkningsintegral, generaliserade koordinater, generaliserade rörelsemängder och Lagrangefunktionen. 

2. Färdighet och förmåga

·         Kunna bestämma villkoren för kroppars jämvikt i tre dimensioner.

·         Visat god förmåga att tillämpa de metoder som finns för att analysera och lösa problemställningar för kroppars rörelse i tre dimensioner dvs kinematik och kinetik.

·         Kunna beskriva rörelse och göra beräkningar utifrån roterande koordinatsystem.

·         Kunna beräkna krafter som uppstår i enkla roterande mekaniska system p.g.a. dynamisk obalans.

·         Kunna lösa problem med centralrörelse tex planet, partikel- och satellitbanor.

·         Ha visat förmåga att kunna använda av Newtons lagar, rörelsemängdsmoment, tröghetstensorn och Eulers ekvationer för gyroskopisk rörelse i problemlösning.

·         Kunna analysera dämpade, tvungna och även kopplade svängningar.

·         Kunna lösa problem med användande av analytisk mekanik som en alternativ metod till Newtons lagar dvs kunna använda mekanikens variationsprinciper, formulera teoretiska modeller med lagrangefunktionen och lösa Euler-Lagranges ekvationer för olika mekaniska system och med flera generaliserade koordinater.

·         Kunna använda metoder för kinematik och kinetik hos system av partiklar i tillämpningar som tex massflöde och för raketframdrivning.

·         Ha visat förmåga att lösa mer komplexa dynamikproblem relaterade till rymdteknik genom att använda datorbaserade hjälpmedel för design, visualisering och numerisk lösning (t.ex. COMSOL Multiphysics alternativt Matlab).

·         Visa förmåga till muntlig och/eller skriftlig redovisning.  

3. Värderingsförmåga och förhållningssätt

·         Träna praktisk problemlösning.

·         Med ett naturvetenskapligt förhållningssätt, kunna utvärdera om resultat och beräkningar är rimliga och kunna anknyta till ingenjörsmässiga/rymdtekniska tillämpningar.

·         Få insikt i tillämpningar av mekanik inom rymdteknik och ingenjörsarbete.


Kursinnehåll

Jämvikt i tre dimensioner, fackverk
Sned central stöt
Kinematik och kinetik i tre dimensioner
Rotation kring fix punkt
Relativ rörelse, rörelse relativt roterande koordinatsystem
Planparallell rörelse
Allmänna rörelselagar
Analytisk mekanik, Euler-Lagranges ekvationer, invarianter och rörelsekonstanter
Centralkraftsrörelse tex planet, partikel- och satellitbanor
Dynamiska obalanskrafter
Svängningsrörelse: fri, dämpad och påtvingad, vibrationer i mekaniska system, satelliter och vibrationer
Huvudaxelrotationsvektor, Introduktion till  Euler-parametrar (kvaternioner), Tröghetstensorn, Eulers ekvationer för stela kroppen, momentfri stelkroppsrotation, roterande rymdfarkoster, Gyrorörelse
Raketframdrivning (propulsion)

Dynamikmodellering och design med datorhjälpmedel

Genomförande

Undervisningen utgörs av föreläsningar och lektioner. Dessutom ingår en obligatorisk laboration om gyroskopisk rörelse samt presentation av inlämningsuppgifter/datoruppgift.


Examination

Skriftlig tentamen med differentierade sifferbetyg. Dessutom krävs godkänd redovisning av datorlaborationer/laborationer och inlämningsuppgifter. Alternativa examinationsformer kan förekomma


Övrigt

Kursen kan inte ingå i examen tillsammans med F0008T, Mekanik II.


Examinator
Nils Almqvist

Litteratur. Gäller från Höst 2018 Lp 1 (Kan ändras fram till 10 veckor innan studiestart)
Gäller från Vår 2018 Lp 3 (Kan ändras fram till 10 veckor innan studiestart)
Gäller från Höst 2017 Lp 1 (Kan ändras fram till 10 veckor innan studiestart)
Meriam-Kraige: Engineering Mechanics, Dynamics,8th edition (ISBN 9781119044819) eller motsvarande.
Kompletterande kursmaterial som finns i kursrummet i Canvas (webbaserad läroplattform) eller finns tillgängligt på internet.

Kursgivare
Institutionen för teknikvetenskap och matematik

Prov
ProvnrTypHpBetyg
0001Tentamen6.5TG G U 3 4 5
0002Laborationer/datorlaborationer/inlämningsuppgifter1.0TG U G#

Studiehandledning
Studiehandledning finns i lärplattformen Canvas före kursstart. Du som är ny student hittar all information du behöver på www.ltu.se/nystudent. Du som redan studerar vid Luleå tekniska universitet hittar information om kursstart via schema på studentwebben alternativt via kursrummet i lärplattformen. Du når lärplattformen via Mitt LTU.