FYSS6355 Jatkuvan aineen ilmiöt (3–12 op)

Avaa opintojakson esite Sisussa
Opinnon taso:
Syventävät opinnot
Arviointiasteikko:
0-5
Suorituskieli:
englanti, suomi
Vastuuorganisaatio:
Fysiikan laitos
Opetussuunnitelmakaudet:
2024-2025, 2025-2026, 2026-2027, 2027-2028

Kuvaus

  • Jatkuvan aineen fysiikkaan liittyvää matematiikkaa
  • Virtausmekaniikkaa
  • Lämmönsiirtoilmiöitä
  • Johdatus elastisuuteen ja plastisuuteen
  • Kokeita ja numeriikkaa jatkuvan aineen ongelmiin liittyen

Ks. myös arviointikohteiden sisältökuvaukset.

Osaamistavoitteet

Kurssin jälkeen opiskelija
  • tunnistaa ja osaa luokitella jatkuvan aineen perusilmiöt
  • osaa soveltaa jatkuvan aineen ilmiöihin liittyviä perusteorioita fenomenologisen lähestymistavan kautta
  • osaa ratkaista ja mallintaa jatkuvaan aineeseen liittyviä käytännön ilmiöitä

Moduuli 1: Matemaattisia esitietoja

Moduulin suoritettuaan opiskelija tuntee matemaattiset perusmenetelmät, joita tarvitaan jatkuvan aineen fysiikassa.

Moduuli 2: Virtausmekaniikka

Moduulin suoritettuaan opiskelija

  • osaa käyttää vektori- ja tensorialgebraa virtausmekaniikkaan liittyvien ongelmien ratkaisemisessa.
  • erottaa toisistaan erilaiset nesteet ja osaa luokitella virtaustilanteita.
  • osaa valita, muodostaa ja johtaa virtaustilanteita kuvaavia yhtälöitä ja funktioita ja ratkaista yksinkertaisia tilanteita.
  • osaa soveltaa kitkattomien tasovirtausten teoriaa yksinkertaisiin ongelmiin.

Moduuli 3: Lämmönsiirto

Moduulin suoritettuaan opiskelija

  • muistaa ja osaa vertailla lämmönsiirtotapoja sekä selostaa niiden fysikaaliset perusteet.
  • osaa päätellä relevantit lämmönjohtumiseen liittyvät ilmiöt annetussa tilanteessa
  • osaa selittää kuinka lämpöyhtälöä ja Fourierin lakia voidaan käyttää lämpötilajakauman ja lämpövoiden laskemiseen.
  • osaa johtaa lämpöyhtälön energian säilymislain ja differentiaalisen tarkastelutilavuuden pohjalta.
  • osaa laskea säteilystä johtuvan lämmönvaihdon kahden tai useamman pinnan välillä.

Moduuli 4: Elastisuus ja plastisuus

Moduulin suoritettuaan opiskelija

  • tuntee elastisuuden ja plastisuuden fysikaalisen perustan.
  • tuntee ilmiöitä, jotka ovat tärkeitä kokeiden ja sovellusten kannalta.
  • osaa ratkaista yksinkertaisia elastisuusongelmia rajoitetuissa geometrioissa.

Moduuli 5: Kokeita ja numeriikkaa

Moduulin suoritettuaan opiskelija osaa suorittaa jatkuvan aineen käyttäytymiseen liittyviä kokeita ja analysoida niiden tuloksia. Opiskelija on hankkinut asiantuntemusta jatkuvan aineen fysiikkaan liittyvistä mittausmenetelmistä ja -laitteista.


Oppimateriaalit

Ks. arviointikohteet.

Suoritustavat

Tapa 1

Arviointiperusteet:
Kokonaispistemäärä arvioinnin kohteista.
Opetusajankohta:
Periodi 1, Periodi 2
Matemaattisia esitietoja on kaikille pakollinen osio. Muut osiot ovat valinnaisia.
Valitaan epäluku osaa
Suoritustapojen osat
x

Matemaattisia esitietoja (1 op)

Tyyppi:
Osallistuminen opetukseen
Arviointiasteikko:
Hyväksytty - hylätty
Suorituskieli:
englanti, suomi

Opetus

x

Virtausmekaniikka (5 op)

Tyyppi:
Osallistuminen opetukseen
Arviointiasteikko:
0-5
Arviointiperusteet:
<p>Kirjallinen koe</p>
Suorituskieli:
englanti, suomi
Kirjallisuus:
  • White – Fluid mechanics

Opetus

x

Lämmönsiirto (2 op)

Tyyppi:
Osallistuminen opetukseen
Arviointiasteikko:
0-5
Arviointiperusteet:
<p>Kirjallinen koe</p>
Suorituskieli:
englanti, suomi
Kirjallisuus:
  • • F.P. Incropera et al., Principles of Heat and Mass Transfer (7th ed., international student version), ISBN: 978-0-470-64615-1
  • • J.H. Lienhard IV and J.H. Lienhard V, A Heat Transfer Textbook (5th ed., Phlogiston Press, 2020). Available: http://ahtt.mit.edu.

Opetus

x

Elastisuus ja plastisuus (2 op)

Tyyppi:
Osallistuminen opetukseen
Arviointiasteikko:
0-5
Arviointiperusteet:
<p>Laskuharjoituspisteet ja arviointikeskustelu</p>
Suorituskieli:
englanti, suomi
Kirjallisuus:
  • N. S. Ottosen and M. Ristinmaa: The Mechanics of Constitutive Modeling (Elsevier 2005)
  • L. D. Landau and E. M. Lifshitz: Theory of Elasticity (Pergamon Press 1959)

Opetus

x

Kokeita ja numeriikkaa (2 op)

Tyyppi:
Osallistuminen opetukseen
Arviointiasteikko:
Hyväksytty - hylätty
Arviointiperusteet:
<p>Työraportit</p>
Suorituskieli:
englanti, suomi
Työskentelytavat:

Laboratoriotyöskentely

Oppimateriaalit:

Lab instructions handed out at the beginning of the module. 

Opetus