Základy počítačové fyziky I - NEVF141

• Anglický název: Fundamentals of Computational Physics I
• Zajišťuje: Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2021
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 7
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/2, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• Virtuální mobilita / počet míst: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html
• Garant: doc. RNDr. Radek Plašil, Ph.D.; RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D.

Anotace

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D. (15.01.2019)

Přednáška seznamuje studenty se základními numerickými metodami, jejich implementací na počítači a aplikací na modelování fyzikálních problémů.

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (28.01.2019)

The lecture introduces the basic numerical methods, their computer implementation, and application to modeling of physical problems.

Podmínky zakončení předmětu

Poslední úprava: prof. RNDr. Rudolf Hrach, DrSc. (15.10.2017)

Pro udělení klasifikovaného zápočtu je třeba osobně prezentovat dva počítačové modely dle zadání na cvičeních. V průběhu diskuse o modelech bude ověřena znalost látky dle sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

Literatura

Poslední úprava: T_KEVF (09.05.2005)

Press W.H. et al.: Numerical Recipes in FORTRAN (Pascal, C) Cambridge University Press, Cambridge 1992.

Hrach R.: Numerické metody ve fyzikální elektronice I skripta MFF UK, SPN, Praha 1981.

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

Metody výuky

Poslední úprava: RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (06.10.2020)

Výuka v ZS 2020 probíhá formou on-line přednášek. Více informací viz https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html

Sylabus

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Jiří Pavlů, Ph.D. (14.01.2019)

1. Základy počítačové fyziky:
Reprezentace čísel ve výpočetní technice, provádění příkazů, chyby výpočtů. Programovací jazyky, strukturované programování.

2. Základy numerických metod v počítačové fyzice:
Interpolace, aproximace, nacházení kořenů rovnic, hledání minim, derivace, integrace (Richardsonova extrapolace, Rombergova metoda). Řešení soustav lineárních rovnic. Řešení obyčejných diferenciálních rovnic. Řešení soustav lineárních rovnic, iterační metody.

3. Počítačové modelování:
Formulace modelů počítačové fyziky. Metoda molekulární dynamiky - princip metody, pohybové rovnice, pohyb ve vnějším magnetickém poli, implementace algoritmů řešení problému mnoha těles. 

Stochastické metody v počítačové fyzice. Náhodná čísla, transformace náhodných veličin. Použití metod Monte Carlo pro řešení fyzikálních problémů. Spojité modelování. Hybridní modelování.

angličtina

Poslední úprava: RNDr. Štěpán Roučka, Ph.D. (28.01.2019)

1. Principles of computational physics:
Computer representation of numbers, command execution, computation errors. Programming languages, structured programming.

2. Basic numerical methods in computational physics:
Interpolation, approximation, root finding, minimization, differentiation, integration (Richardson extrapolation, Romberg method). Solving systems of linear equations. Solving ordinary differential equations.

3. Computer modelling:
Computer modeling of physical systems. Molecular dynamics method - principles, equations of motion, motion in external magnetic field, algorithms for solution of many-body problems.Stochastic methods of computational physics. Random numbers, transformation of random variables. Solution of physical problems using the Monte Carlo method. Continuous modeling. Hybrid modeling.