Computational Physics I - NEVF526

• Title: Počítačová fyzika I
• Guaranteed by: Department of Surface and Plasma Science (32-KFPP)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2021
• Semester: winter
• E-Credits: 6
• Hours per week, examination: winter s.:2/2, C [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech, English
• Teaching methods: full-time
• Guarantor: doc. RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.; RNDr. Ivan Barvík, Ph.D.
• Teacher(s): RNDr. Ivan Barvík, Ph.D.; prof. RNDr. Rudolf Hrach, DrSc.
• Is interchangeable with: NEVF520

Annotation

English

Main directions of classical computational physics. Basic techniques of computer modelling - Monte Carlo method, molecular dynamics method, fluid modelling, hybrid modelling. Application of computer modelling in physics.

Last update: T_KEVF (16.05.2005)

Czech

Přehled hlavních směrů klasické počítačové fyziky. Základní techniky počítačového modelování - metoda Monte Carlo, metoda molekulární dynamiky, spojité modelování, hybridní modelování. Použití počítačového modelování ve fyzice.

Last update: T_KEVF (16.05.2005)

Course completion requirements

Zápočet se uděluje za vypracování zápočtového programu/projektu, jehož zadání je stanoveno po osobní konzultaci s vyučujícím. Charakter zápočtu umožňuje jeho opakování.

Last update: Pavlů Jiří, doc. RNDr., Ph.D. (14.06.2019)

Literature

English

Haile J.M.: Molecular Dynamics Simulation, J. Wiley Inc., New York 1992.

Rapaport D.C.: The Art of Molecular Dynamics Simulation, Cambridge University Press,

Cambridge 1995.

Hockney R.W., Eastwood J.W.: Computer Simulation Using Particles, Taylor and

Francis, New York 1988.

Demnath L., Bhatta D.: Integral Transforms and Their Applications, Taylor and Francis, New

York 2007.

Hrach R.: Počítačová fyzika I, II, PF UJEP, Ústí nad Labem 2003.

Last update: T_KEVF (05.05.2010)

Syllabus

English

1. Main directions of computational physics
Hardware and software. Structured programming. Object oriented programming.

2. Computer modelling
Relation reality - model. Principles of mathematical and computer modelling.

3. Monte Carlo method
Basic techniques, generation of random numbers, transformation of random quantities. Application of Monte Carlo method in mathematics. Application of Monte Carlo in physics, transport problem. Other problems.

4. Molecular dynamics method
Basic techniques, working area, boundary conditions, force calculation, equations of motion. Problems. PIC method, techniques PIC-NGP and PIC-CIC. Modern efficient algorithms for the force calculations.

5. Hybrid particle modelling

6. Basic principles of fluid modelling
Application of fluid modelling in physics.

7. Hybrid modelling
Combination of fluid and particle modelling. Application in physics.

Last update: T_KEVF (16.05.2005)

Czech

1. Přehled hlavních směrů klasické počítačové fyziky
Hardwarové a softwarové předpoklady. Strukturované programování. Objektově orientované programování.

2. Počítačové modelování
Vztah fyzikální jev - model. Princip matematického a počítačového modelování.

3. Metoda Monte Carlo
Základní techniky, generování náhodných čísel, transformace náhodných veličin. Použití metody Monte Carlo v matematice. Použití metody Monte Carlo ve fyzice, transportní problém. Přirozené a umělé obraty v metodě Monte Carlo. Další fyzikální problémy.

4. Metoda molekulární dynamiky
Základní techniky, pracovní oblast a okrajové

podmínky, silové působení, pohybové rovnice. Problémy. Metoda PIC, technika PIC-NGP a PIC-CIC.

Moderní efektivní algoritmy na výpočet silového působení nabitých částic.

5. Hybridní částicové modelování

6. Základní principy spojitého počítačového modelování
Použití spojitého modelování ve fyzice.

7. Hybridní modelování
Kombinace spojitého a částicového modelování. Použití ve fyzice.

Last update: T_KEVF (16.05.2005)