Fysik for Sundhedsteknologi-ingeniører ST4 2011: Biomekanik

Du er nu på hjemmesiden for biomekanik for sundhedsteknologi-ingeniører. Den anden del af kurset om elektrodynamik vil Johannes Struijk varetage.

Introduktion

Den første del af ’Fysik for Sundhedsteknologi-ingeniører’ omhandler Biomekanik. I den næste del af kurset vil Hans Struijk gennemgå elektromagnetisme. Som sundhedsteknologi-ingeniører skal du kunne forså og designe apparatur og systemer til sundhedssektoren. Til dette kræves en bred forståelse af fysik. Dette kursus er det første af tre kurser der skal give det fornødne indblik i fysikken for at kunne identificere de relevante fysiske koncepter i sundhedsvidenskabelige og behandle dem konstruktivt.

Vi skal starte med at opsummere den klassiske mekanik som Newton formulerede den, og som mange af jer kender og elsker fra gymnasiet. Her ser vi groft sagt på hvordan ydre kræfter får et objekt til at bevæge sig. Vi skal ligeledes se på energibetragtninger for mekaniske systemer. Her vil koncepter blive introduceret, som danner fundament for energibetragtninger i fysik generelt, og vil altså blive benyttet i elektrodynamikken, termodynamikken, etc. senere. Efter den klassiske Newton mekanik skal vi se nærmere på hvordan ydre kræfter giver anledning til indre kræfter i objekter, og hvordan objekterne deformeres og måske ødelægges af ydre kræfter. Det kender I sikkert ikke fra gymnasiet. Kurset danner fundamentet for forståelse af biomekaniske problemstillinger i specielt i relation til genoptræning, mekaniske proteser og Human performance (som det hedder på nydansk).

Tilsigtede læringsmål

Efter kurset skal I kunne anvende de rette teorier til at analysere en given biomekanisk problemstilling og forudsige udfaldet af en mekanisk opstilling.

Undervisning og lærings aktiviteter

Der er afsat 15 undervisningsgange til kurset, 8 gange til Biomekanik og Biomaterialer og 7 gange til elektromagnetisme. Undervisningen vil bestå af:

1) Forelæsning med slides og alt det dyre dér. Det er hensigten med forelæsningerne at introducere de helt centrale emner i kurset og skabe en kontekst mellem Biomekanikken og resten af fysikkens verdensbillede og de sundhedsteknologiske anvendelser. Forelæsningerne vil ikke nødvendigvis dække hele pensum.

2) Opgaveregning. I skal regne opgaver i grupperne. Her skal I bruge den præsenterede teori til at analysere tænkte problemstillinger.

3) Forsøg. Til de fleste undervisningsgange vil jeg medbringe en forsøgsopstilling. I skal udføre forsøget i grupperne på skift og analysere for at se om fysikkens love passer med virkeligheden, eller om vi har brug for at formulere ny fysik.

4)  Selvstudie. Med dette forhadte ord menes at I skal forberede jer til undervisningen, ved at læse pensum og regne de opgaver I ikke nåede i undervisningen. Nogen af jer vil have brug for at læse pensum mange gange og gennemgå eksempler og opgaver mange gange for at forstå det. Som professor Jens Martin Knudsen sagde: ’Det er hjemme ved den grønne skrivebordslampe man lærer fysik’.

Evaluering

Fysik for Sundhedsteknologi-ingeniører evalueres ved en skriftlig eksamen. Her skal I kunne vise at I har forstået de centrale begreber i biomekanik og kan anvende dem til at beskrive og analysere et biomekanik problem

Kursus oversigt

Vær opmærksom på at jeg kan finde på at ændre i slides og opgaver lige inden forelæsningen.

 
Lektion
Litteratur Slides Opgaver Svar
1
Kinematik
SJ: Kap 2 + 4
Slides1
7th ed: 2.11, 2.44, 4.27, 4.36
8th ed: 2.16, 2.57, 4.32, 4.47 
svar1
2
Newtons love
SJ: Kap 5-6
slides2
7th ed.: 5.9, 5.38, 6.17
8th ed.: 5.13, 5.46, 6.20
point opgave
afleveres senest mandag kl 10.
svar2
3
Energibevarelse
SJ: Kap 7+8
slides3

7th ed: 7.2,39,51, 8.5,17,27,34

8th ed: 7.4,47,50, 8.6,22,29,38

En lille partikel ligger på toppen af en stor kugle med radius r og en meget stor masse. Kuglen befinder sig på Jorden overflade.  Partiklen udsættes for en perturbation og begynder at bevæge sig ned ad kuglen. Ved hvilken vinkel forlader partiklen kuglens overflade?

svar3
4
Impulsbevarelse
SJ: Kap 9
Slide4
7th ed. 9,2   9,26   9,36   ugeopgave:9,43
8th ed. 9,5   9,32   9,76   ugeopgave:9,47
Svar4
5
Impulsmomentbevarelse
SJ: Kap10+11
Slide5
Vis at de to nederste ligninger i tabel 10.1 passer
7ed:  10.14 + 10.21 + 10.29 + 11. 25 + 11.36
8th ed: 10.17 + 10,27 + 10,35 + 11,29 + NA
svar5
6

Statik og Stress
Beer: Kap 1.1-3+5-7+11-12

Slide 6
Opgaver
Ugeopgaven
svar6
7

Stress og Strain
Beer: 2.1-2.14, 2.17-18

Slide7
Opgaver
Ugeopgave:
opgave 1 i dette eksamenssæt
svar7
8

Torsion og Pure Bending

Beer: 3.1-3.7 og 4.1-4.6, 4.12

Slide8
Ingen ugeopgave, men MASSER af almindelige regneøvelser.
svar8

Litteratur

Serway og Jewett's : Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics (7th edition), SJ

Mechanics of Materials (4th Edition) Authors: Ferdinand P. Beer; E Russel Johnston; John T DeWolf.

Ordliste

Evaluering

Kurset bedømmes ved en individuel skriftlig eller mundtlig prøve. Der opnås bedømmelsen "bestået" eller "ikke bestået".

Her er reeksamen fra 2010 svar til section 2

Her er den ordinære eksamen fra 2010

 Her er de eksaminer fra biomateriale delen. I skal ikke lade jer afskrække af at de er svære og at der er nogle opgaver I ikke kan regne. Pensum har været anderledes tidligere. Nummereringen passer ikke med kronologien af eksaminerne. Eksamen 1, Eksamen 2, Eksamen 3, Eksamen 4. Her er lidt ekstraopgaver til de lyse nætter.

Og her 2007s ordinære eksamen og tilhørende løsninger.

2007 extra eksamen

Ordinær eksamen august 2008 og tilhørende løsaninger
Extra eksamen januar 2009 og tilhørende løsninger

Back to Main page