FPF:UFPF101 Computational simulations of p - Course Information
UFPF101 Computational simulations of physical processes
Faculty of Philosophy and Science in OpavaSummer 2019
- Extent and Intensity
- 0/0. 0 credit(s). Type of Completion: -.
- Guaranteed by
- Centrum interdisciplinárních studií – Faculty of Philosophy and Science in Opava
- Course Enrolment Limitations
- The course is also offered to the students of the fields other than those the course is directly associated with.
- fields of study / plans the course is directly associated with
- Computational Physics (programme FPF, N1701 Fyz)
- Course objectives
- The course is part of the final exam for Master's degree in Computer Physics, specialization: Simulations of Physical Processes.
- Syllabus (in Czech)
- Základy kvantové fyziky: Vlnově-částicový dualismus, postuláty, Schrödingerova rovnice, volná částice, relace neurčitosti, princip korespondence, jednoduché aplikace (částice v nekonečně hluboké potenciálové jámě, krabici; jáma konečné hloubky, potenciálový val), tunelový jev, lineární harmonický oscilátor, moment hybnosti, atom vodíku, spin, Mendělejevova periodická tabulka.
Základy termodynamiky a statistické fyziky: Základní pojmy, I. věta termodynamická, II. věta termodynamická (vratné a nevratné procesy, tepelné stroje, entropie, absolutní termodynamická teplota), III. věta termodynamická, molekulární teorie (vztah makro- a mikroskopických veličin, Maxwellovo rozdělení, srážky molekul, střední volná dráha, vysvětlení tření, difuse apod., ekvipartiční teorém), Fázové přechody, Kvantový popis systému identických částic. Základy statistické fyziky: postuláty, pravděpodobnost a entropie, soubor mikrokanonický, kanonický a grandkanonický, rozdělení Fermiho-Diracovo, Bose-Einsteinovo, fotonové a Maxwellovo-Boltzmannovo, matice hustoty.
Kinetická teorie a její aplikace na dynamiku polutantů: Kinetická teorie termálních viskózních newtonovských tekutin, Navierových-Stokesových a Fourierových rovnic pro popis transportních jevů v tekutinách, environmentální aplikace, modelování evoluce polutantů v přiblížení testovacích částic tracer particles.
Počítačové metody kvantové teorie atomů a molekul: Mnohočásticová vlnová funkce, diagramatické mnohočásticové techniky, teorie symetrie, teorie grup, spektra molekul, výběrová pravidla, fyzika pevných látek, supravodivost.
Základy experimentální částicové a jaderné fyziky: Jaderná a částicová fyzika. Historie, vlastnosti a složení jader, radioaktivita, jaderné reakce, struktura a interakce částic, srážky a rozpady, urychlovače, detektory, počítačová simulace experimentu.
Moderní informatické metody v astrofyzice: Pohyb v poli centrální síly, simulace vzniku a vývoje hvězd, simulace kolabujících objektů, řešení strukturních rovnic a výpočty vlastností neutronových hvězd a bílých trpaslíků, optické efekty v poli kompaktních objektů.
Úvod do deterministického chaosu: Dynamické systémy ve fyzice, úvod do Hamiltonova formalismu, numerické metody řešení diferenciálních rovnic, regulární a chaotické trajektorie, zobrazování chaosu, lineární systémy s poruchou.
Symbolické výpočty: Prostředí programu Mathematica (notebook), Wolfram Language, matematické funkce, manipulace s výrazy, matice a lineární algebra, řešení algebraických rovnic, kalkulus, diferenciální rovnice.
Výpočty pomocí grafických karet: Úvod do paralelních výpočtů, CUDA a OpenCL, vlákny a pamětí na grafických kartách, koncepce a optimalizace algoritmů, reprezentace čísel, aplikační modely v praxi, grafických karet v softwaru Mathematica.
Paralelní výpočty: Výpočtová paradigmata, architektury, současný stav, základní pojmy, základy MPI, design paralelního programu, komunikace v MPI, aplikace paralelních algoritmů, paralelní metody zpracování dat.
- Základy kvantové fyziky: Vlnově-částicový dualismus, postuláty, Schrödingerova rovnice, volná částice, relace neurčitosti, princip korespondence, jednoduché aplikace (částice v nekonečně hluboké potenciálové jámě, krabici; jáma konečné hloubky, potenciálový val), tunelový jev, lineární harmonický oscilátor, moment hybnosti, atom vodíku, spin, Mendělejevova periodická tabulka.
- Language of instruction
- Czech
- Further comments (probably available only in Czech)
- The course can also be completed outside the examination period.
- Teacher's information
- Satisfactory presentation and attestation of mastery of the curriculum during the final state examination.
- Enrolment Statistics (Summer 2019, recent)
- Permalink: https://is.slu.cz/course/fpf/summer2019/UFPF101