Mekanik F & Kf vt 1998, datorlaborationer

Ansvarig lärare:

Datorlaborationerna utgör ett sjävständigt arbete med en mer realistisk mekanikuppgift. Arbetet består i dels att formulera och precisera uppgiften, dels att på lämpligt sätt lösa den och presentera resultaten i form av en vetenskaplig rapport. I arbetet ingår användande av (t.ex.) MATLAB för numerisk lösning/simulering av rörelseekvationer. Det går naturligtvis bra att använda något annat program också om man skulle föredra det.

Arbetet försiggår i grupper om två. Det är lämpligt att ni som arbetar tillsammans deltar i samma smågrupp. En teckningslista hänger i trapphuset till 13 februari. Uppgifternas nummer hänvisar till Arne Kihlberg, "Open-Ended Problems and Computer Simulations in Newtonian Mechanics" (säljes av DC). Välj en uppgift som ni tycker verkar intressant! Uppgifterna finns också här. Om man har andra idéer om projekt än de föreslagna, kan man prata med Mats eller Martin för att få dem godkända.

Börja med att strukturera problemet. Identifiera olika delproblem, och skissera vilken metod ni skall använda när ni analyserar/löser problemet. Denna inledande analys bör efter matematisk formulering leda fram till någon rörelseekvation, samt en plan för hur den skall användas - vilka aspekter av beteendet är man intresserad av, vilka parametrar är relevanta osv. Vid detta stadium i arbetet skall metoden och de ekvationer ni har presenteras för er smågruppshandledare, som så småningom godkänner att ni fortsätter arbetet med simuleringar.

Det kommer att finnas några ytterligare tre schemalagda tillfällen till handledning i det här projektet. De äger rum i datorsalen, FL21, det första tisdag 24 februari kl. 15-17. De övriga under vecka 2 resp. 3 i läsperiod 4 (exakta tider bestäms när schemat kommer). Preliminära tider:

Man kan då ta upp problem både med uppgiftens formulering, lösning och numeriska behandling. Assistenterna som hjälper till då är

För den som känner sig osäker på MATLAB finns det en utmärkt introduktionshandledning av Anders Westerberg [.ps.gz] [.pdf], som går igenom enkla exempel på differentialekvationer i Newtonsk mekanik.

Arbetet och resultaten redovisas i form av en teknisk rapport. Det innebär som vanligt att rapporten skall innhålla ett Abstract, en beskrivning och analys av problemställningen och av metoden och arbetsgången, en presentation av resultaten samt en sammanfattning. Exakt hur detta struktureras kan man bäst avgöra själv. Grafisk presentation bör vara klar och lättläst. Sista inlämningsdatum för rapporter är 3 april. Rapporterna lämnas i en liten låda utanför mitt rum (O7114). Där kan man också hämta dem efter granskning.

De granskade rapporterna finns att hämta från tisdag 5 maj.

När man använder dator för att lösa mekanikuppgifter är det viktigt att tänka på en del saker:

• Är det någon poäng alls att använda dator för att lösa det här problemet/delproblemet? Dvs. om det går att lösa utan att använda numeriska metoder, ger en numerisk lösning troligen inte någon bättre förståelse än en analytisk.

• När man väl sätter sig vid datorn bör man ha förberett sig så pass att man har en ekvation att stoppa in. Det är inte stor mening att försöka använda datorn för att lösa ett problem innan man vet vad man vill att den skall göra.

• Ofta är man intresserad av olika aspekter av ett problem: Det kvalitativa uppförandet, samt beroendet av olika parametrar. Vad gäller det kvalitativa uppförandet, vilken (grafisk) framställning visar bäst det man vill se? Underskatta inte värdet av fasdiagram, och lär er läsa dem! Vad gäller beroendet på parametrar, så är det ofta så, att de konstanter som ingår i en ekvation har en viss dimension, medan det man stoppar in i datorn är ett tal. Alla parametrar kanske inte är intressanta att variera, utan det gäller att identifiera de kombinationer som verkligen ingår i rörelseekvationen och påverkar systemets beteende.

• Använd er intuition, och jämför de resultat, kvantitativa så väl som kvalitativa, med vad ni hade föreställt er skulle hända. Är det modellbyggnaden eller den intuitiva förståelsen som behöver modifieras?

Mekanik del A hos Mats Nordahl