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Veranstaltung 11.6 Computerphysik

Kurzbezeichnung

 

Computerphysik (Computational Physics)

Zusatz

 

 


Art der Veranstaltung

 

Vorlesung (4 SWS) und betreute Übung (2 SWS) in einem

Computerarbeitsraum

 

Leistungspunkte (LP)

 

9

Kurzbeschreibung

Die Lehrveranstaltung dient der Einführung in die praktische Lösung physikalischer Probleme mit dem Computer

 

Voraussetzungen

 

Module 3, 4; Modul 6 wird empfohlen

Prüfungsanforderungen

Stoff der Vorlesung und der Übungsaufgaben

 

Leistungsnachweis

Klausur oder mündliche Prüfung , benotet

 

 

Inhalte/ Ziele

Diese Lehrveranstaltung dient der Einführung in die Lösung physikalischer Probleme mit Hilfe des Computers. Dazu gehören insbesondere die

- Auswertung vorhandener Formeln für spezielle physikalische

Prozesse und die Darstellung der Ergebnisse auf dem Bildschirm

- Lösung von Gleichungen, z. B. Differentialgleichungen und die

Berechnung von Integralen, die in der Physik auftreten

- Simulation von physikalischen Systemen und Prozessen

Das beinhaltet das Erlernen mehrerer Fertigkeiten und Kenntnisse über- Numerische Verfahren, die entweder der Numerischen Mathematik entstammen oder die speziell für das physikalische Problem entworfen wurden: -

- die Aufbereitung des Problems zur praktischen Durchführung am Computer

- die Programmierung und den Test der Programme anhand der

Beispiele ( „learning by doing“, zu Beginn gibt es eine Einführung in die Programmierung während der Übungen)

- Fehlerquellen, die durch die Benutzung des Computers entstehen

können und deren Vermeidung

- die Auswertung und graphische Darstellung der Daten

 

Im Einzelnen werden die folgenden Inhalte behandelt:

Interpolation und Approximation, Numerische Integration, Iterationsverfahren, Nichtlineare Optimierungstechniken, Gewöhnliche Differentialgleichungen, Lineare Gleichungssysteme

und Eigenwertprobleme, Zufallszahlen und Monte-Carlo-Methoden, Molekulardynamik-Simulationen

 

Lehre und Selbststudium:

Begleitend zu der Vorlesung muss eine Nacharbeitung / Überarbeitung anhand von Lehrbüchern der Physik, der Computational Physics und / oder der Numerischen Mathematik erfolgen. Die Übungen müssen zu Hause vorbereitet werden. Die Übungsaufgaben werden deshalb jeweils etwa eine Woche vorher ausgegeben. Ein Teil der Programme wird auf dem Physikserver, auf dem die Übungen stattfinden, zur Verfügung gestellt. Der Server ist für alle Teilnehmer während des ganzen Semesters zugänglich. Die Vorbereitung betrifft bei vorgegebenen Programmen das Überprüfen auf die gewählte Vorgehensweise für das physikalische Problem bzw. das numerische Verfahren, die Technik der Programmierung und die Ein- und Ausgabe des Programms. Zusätzlich muss ein Teil der Programme selbst geschrieben, ergänzt oder abgeändert werden.

 

Anforderungen und Einzelleistungen (Prüfungen)

Die Studierenden nehmen regelmäßig an den Veranstaltungen von 11.6 teil. In den Übungen wird ihre Teilnahme, d.h. regelmäßige Anwesenheit und ihre aktive Mitarbeit kontrolliert. Die Veranstaltung wird mit einer Klausur oder einer mündlichen Prüfung abgeschlossen, die sich auf die Vorlesung und die Übungsaufgaben bezieht.

Wenn die Prüfung bestanden ist, werden 9 LP gutgeschrieben. Die Prüfung wird benotet und geht in die Abschlussnote für den B.Sc. ein.

 

Stellung im Studium/ Angebotsturnus

Es wird empfohlen die Veranstaltung im 4. Semester des Studiums zu beginnen und abzuschließen. Jährlich, jeweils im Sommersemester

 

Lehrende

Die Lehrenden sind die Professor(inn)en der Theoretischen Physik im Wechsel. In den Übungen werden Sie von Tutoren, i.d. Regel erfahrene Studierende oder Assistenten, betreut.

 

Literatur

Die Veranstaltung folgt keinem bestimmten Lehrbuch. Zu Beginn der Veranstaltung wird unterstützende Literatur bekannt gegeben.

Folgende beispielhafte Standardwerke sind zu empfehlen:

Paul L. DeVries, A First Course in Computational Physics, Wiley, 1994

Tao Pang, An Introduction to Computational Physics, Cambridge University Press, 1997

Rubin H. Landau, Manuel J. Paez, Computational Physics, Wiley, 1999

J. M. Thijssen, Computational Physics, Cambridge University Press, 1999

E. W. Schmid, G. Spitz, W. Lösch, Physikalische Simulationen mit dem Personalcomputer, Springer, 1993

S. E. Koonin, D. C. Meredith, Physik auf dem Computer 1 + 2, Oldenburg, 1990

W. H. Press, B. P. Flannery, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, Numerical Recipes, Cambridge University Press, 1992

J. Stoer, R. Bulirsch, Einführung in die Numerische Mathematik I + II, Springer, 1972

 

 



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  • | Letzte Änderung: 06.01.2015
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