FU:TFNPF0002 Num. modelování ve fyzice I - Informace o předmětu
TFNPF0002 Numerické modelování ve fyzice I
Fyzikální ústav v Opavěléto 2022
- Rozsah
- 4/2/0. 8 kr. Ukončení: zk.
- Vyučující
- doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D. (přednášející)
doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D. (cvičící) - Garance
- doc. RNDr. Jan Schee, Ph.D.
Fyzikální ústav v Opavě - Rozvrh
- Út 8:05–9:40 B1, Út 16:25–18:00 SM-UF
- Rozvrh seminárních/paralelních skupin:
- Předpoklady
- (FAKULTA(FU) && TYP_STUDIA(N))
- Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
- Mateřské obory/plány
- Počítačová fyzika (program FU, TFYZNM)
- Cíle předmětu
- Předmět umožňuje studentům seznámit se se základy numerického modelování fyzikálních procesů ve fyzice. Kromě obecného výkladu jsou zde zmíněny konkrétní aplikace, kde převažují aplikace astrofyzikální.
- Výstupy z učení
- Po absolovování kurzu bude student schopen:
- samostatně matematicky formulovat fyzikální problém,
- provést diskretizaci problému,
- zvolením vhodné numerické metody problém řešit spolu s odhadem chyby,
- presentaci výsledků formou tabulek a grafů vhodně zvolených fyzikálních veličin popisujících stav řešení problému - Osnova
- Hlavní témata předmětu jsou:
• Reprezentace fyzikálních veličin - skaláry, vektory matice jako pole. Diskretizace problému. Celá čísla, čísla s plovoucí desetinnou čárkou. Chyby: roundoff, truncation. Aritmetika v prostoru čísel s konečnou přesností a přenos chyb.
• Kinematika: generování tabulek a grafů popisující stav částic – polohy a rychlosti.
• Kinematika: částice uvězněná v krychli (odraz od stěn), vzájemně interagující částice v krychli (Brownův pohyb), vývoj částic rozdělení podle rychlosti.
• Dynamika: pohybové rovnice a jejich numerická integrace, Eulerova metoda a metoda Runge-Kutta.
• Dynamika: Částice na pružině (1-D pohyb), pohyb planety a Rutherfordův rozptyl.
• Dynamika: více-částicové systémy, pohyb v rovině (2D) a v prostoru (3D)
• Dynamika: systém neinteragujících částic ve vzájemně se pohybujících centrálních polích.
• Dynamika: model kulové hvězdokupy, systém vzájemně gravitačně interagujících částic.
• Dynamika: Adaptivní krok pro metody Runge-Kutta, pohyb testovacích částic v elektromagnetickém poli, relativistický pohyb.
• Gravitační čočky: konstrukce světelných únikových kuželů a siluety černé díry, Carterova rovnice, okrajové podmínky.
- Hlavní témata předmětu jsou:
- Literatura
- doporučená literatura
- PRESS, William H. Numerical recipes: the art of scientific computing. 3rd ed. New York: Cambridge University Press, 2007. ISBN 978-0-521-88068-8. info
- Misner, C. W., Thorne, K. S., Wheeler, J. A. Gravitation, Freeman, San Francisco, 1973 (2017)
- P. Schneider, J. Ehlers and E. E. Falco. Gravitational lenses. Springer, 1999. info
- RYBICKI G. B., LIGHTMAN A. P. Radiative Processes in Astrophysics. Wiley-VCH, Weinheim, 2004. ISBN 978-0-471-82759-7. info
- Výukové metody
- Přednášky. Cvičení. Práce na zadaném projektu.
- Metody hodnocení
- ústní zkouška, obhajoba závěrečného projektu
- Další komentáře
- Předmět je vyučován každoročně.
- Statistika zápisu (léto 2022, nejnovější)
- Permalink: https://is.slu.cz/predmet/fu/leto2022/TFNPF0002