Laaja matematiikka ja fysiikka I: Dynaamiset ilmiöt (5 op)

Tavoitteet

Kurssi antaa hyvän kokonaiskuvan modernista fysiikasta ja sen merkityksestä tekniikan sovellusten kehittymisessä sekä laajentaa osallistujien matematiikan osaamista. Kurssilla menestynyt opiskelija saavuttaa tietämystä, joka voi auttaa maisteriohjelmiin pyrkimistä.

Suoritettuaan tämän opintojakson opiskelija:
• pystyy hahmottamaan aineen ja energian luonnontieteellisen kehityshistorian
• on saanut kokonaiskuvan kurssiin kuuluvista insinööritieteiden kannalta merkittävistä matematiikan osa-alueista ja matemaattisista menetelmistä
• osaa selittää modernin fysiikan (kvanttifysiikan) perusilmiöt ja ymmärtää niiden merkityksen nykyaikaisissa sovelluskohteissa ja teknisten laitteiden toiminnassa
• kykenee analysoimaan ja ratkaisemaan opintojakson fysiikkaan liittyviä ongelmia matemaattisesti
• hallitsee opintojaksolla käytettävät tietokoneohjelmat
• ymmärtää fysiikan ja matematiikan sovelluksiin liittyviä tieteellisiä ja teknisiä artikkeleja

Sisältö

• Kompleksiluvut
• Differentiaaliyhtälöt ja niiden käyttö ilmiöiden mallintamisessa
• Usean muuttujan funktiot, vektorit ja matriisit
• Kvanttifysiikka ja sen merkitys aineen ja energian fysikaalisiin malleihin
• Kvanttifysiikan merkitys teknologian kehittymisessä

Arviointiasteikko

0-5

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1)

Opiskelija:
• ymmärtää modernin fysiikan (kvanttifysiikan) perusilmiöt
• osaa ratkaista opintojakson matematiikkaan liittyviä perustehtäviä
• osaa selittää ja esittää opintojaksolla työstettyjen fysikaalisten ongelmien matemaattisia ratkaisuja

Arviointikriteerit, hyvä (3)

Lisäksi opiskelija:
• osaa analysoida modernin fysiikan teknisten sovellusten toimintaa ja tähän liittyvien fysikaalisten lainalaisuuksien ja matemaattisten menetelmien keskinäisiä yhteyksiä
• osaa soveltaa oppimiaan matemaattisia menetelmiä

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

Hyvien tietojen lisäksi opiskelija:
• ymmärtää erinomaisesti opintojaksolla tarkasteltuja fysikaalisia ilmiöitä ja niiden sovelluksia
• hallitsee erinomaisesti opintojakson matemaattiset menetelmät
• osaa soveltaa saavuttamaansa tietämystä ja oppimiaan menetelmiä erilaisiin tilanteisiin
• ymmärtää kurssin aihepiiriin liittyviä tieteellisiä ja teknisiä artikkeleja

Arviointikriteeri, hyväksytty/hylätty

Opiskelija:
• ymmärtää modernin fysiikan (kvanttifysiikan) perusilmiöt
• osaa ratkaista opintojakson matematiikkaan liittyviä perustehtäviä
• osaa selittää ja esittää opintojaksolla työstettyjen fysikaalisten ongelmien matemaattisia ratkaisuja

Esitietovaatimukset

Kurssista hyötyvät eniten opiskelijat, jotka hallitsevat klassisen fysiikan (mekaniikka, sähköoppi ja magnetismi, aaltoliikeoppi) perusteet sekä omaavat hyvät matemaattiset perustaidot.