Serwisy internetowe Uniwersytetu Warszawskiego | USOSownia - uniwersyteckie forum USOSoweNie jesteś zalogowany | zaloguj się
katalog przedmiotów - pomoc

Symulacje komputerowe w fizyce z przykładami

Informacje ogólne

Kod przedmiotu: 1101-5Eko11 Kod Erasmus / ISCED: 13.205 / (brak danych)
Nazwa przedmiotu: Symulacje komputerowe w fizyce z przykładami
Jednostka: Wydział Fizyki
Grupy: Fizyka, II stopień; przedmioty sp. "Metody fizyki w ekonomii (ekonofizyka)"
Przedmioty do wyboru dla doktorantów;
Punkty ECTS i inne: 3.00
zobacz reguły punktacji
Język prowadzenia: polski
Założenia (opisowo):

Od uczestników wykłady wymagane są przede wszystkim elementarne informacje dotyczące rachunku prawdopodobieństwa i statystyki matematycznej a także mechaniki klasycznej.

Tryb prowadzenia:

lektura monograficzna
w sali

Skrócony opis:

Celem zajęć jest analiza wybranych zagadnień fizyki materii skondensowanej oraz fizyki statystycznej za pomocą symulacji typu statystycznego (metody Monte Carlo) oraz typu deterministycznego (dynamika molekularna).

Pełny opis:

Celem zajęć jest analiza wybranych zagadnień fizyki materii skondensowanej za pomocą symulacji typu statystycznego (metody Monte Carlo) oraz typu deterministycznego (dynamika molekularna). Ogólnie biorąc, zajęcia budują pomost pomiędzy fizyką a symulacjami numerycznymi. Przykładowe, własne oprogramowanie jest dostępne bezpośrednio u wykładowcy.

Program:

Wykład obejmuje zastosowanie wybranych metod numerycznych i algorytmów w fizyce materii skondensowanej.

Wybrane tematy z fizyki materii skondensowanej:

1. Elementy fizyki statystycznej i termodynamiki małych układów.

2. Transport jonowy, dyfuzja i relaksacja.

3. Dynamiczne własności polimerów.

4. Układy nieuporządkowane: stopy, szkła spinowe.

5. Elementy fizyki przejść fazowych w układach magnetycznych. Turbulencja w hydrodynamice - elementy.

6. Zagadnienia niecałkowalne w mechanice nieliniowej.

7. Relacje: mechanika - fizyka statystyczna / termodynamika.

Cześć A: Zastosowanie metod Monte Carlo w fizyce materii skondensowanej:

A1. Statyczne metody Monte Carlo.

A2. Dynamiczna metoda Monte Carlo: równanie ewolucji typu master ? kinetyczny model Isinga-Kawasaki.

A3. Technika grupy renormalizacji w metodach Monte Carlo.

A4. Metoda Monte Carlo typu "path probability".

A5. Kwantowe metody Monte Carlo.

A6. Automaty komórkowe Wolframa w fizyce ośrodków ciągłych.

Cześć B: Zastosowanie metod dynamiki molekularnej w fizyce materii skondensowanej:

B1. Wybrane metody numerycznego rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych.

B2. Wybrane metody numerycznego rozwiązywania równań różniczkowych cząstkowych,

głównie zachowawczych, w zastosowaniu do fizyki ośrodków ciągłych.

B3. Rozwiązywanie numeryczne wybranych zagadnień własnych w mechanice kwantowej.

Zajęcia sugerowane do zaliczenia przed wykładem:

Programowanie, Analiza matematyczna, Mechanika klasyczna, Fizyka statystyczna, Termodynamika (od roku 2002/2003 Termodynamika fenomenologiczna i Mechanika statystyczna).

Zajęcia wymagane do zaliczenia przed wykładem:

Metody numeryczne.

Forma zaliczenia:

Egzamin lub praca przejściowa.

Literatura:

[1] D. Potter, Metody obliczeniowe fizyki.

[2] T. Peng, An Introduction to Computational Physics, Cambridge Univ., Cambridge 1997 (transl. to Polish exists).

[3] S.E. Koonin, Computational physics.

[4] D.P. Landau, K. Binder, A Guide to Monte Carlo Simulations in Statistical Physics, Cambridge Univ. , Cambridge 2000.

[5] Monte Carlo methods in statistical physics, Topics in Current Physics t. VII, red. K. Binder.

[6] Applications of the Monte Carlo methods in statistical physics, Topics in Current Physics, vol 36, red. K. Binder.

[7] R.W. Hockney, J.W. Eastwood, Computer simulation using particles.

[8] A. Björck, G. Dahlquist, Metody numeryczne.

[9] A. Krupowicz, Metody numeryczne zagadnień początkowych równań różniczkowych zwyczajnych.

[10] D. C. Rapaport, The art of molecular dynamics simulation, Cambridge University Press 1998.

[11] R. Kutner, Elementy mechaniki numerycznej, z oprogramowaniem komputerowym.

[12] R. Kutner, Elementy fizyki statystycznej w programach komputerowych. Cz.I.Podstawy probabilistyczne.

[13] J. Ginter, R. Kutner, Komputerem w kosmos, WSiP, Warszawa 1990.

[14] Fizyka i astronomia dla liceum ogólnokształcacego, liceum profilowanego i technikum. Kształcenie ogólne w zakresie podstawowym (wraz z oprogramowanien na CD), Nowa Era, Warszawa 2005.

Efekty kształcenia:

Po zaliczeniu przedmiotu student uzyskuje następujące efekty w zakresie kształcenia.

WIEDZA

1) Zna najważniejsze metody statystycznej symulacji komputerowej układów fizycznych, przede wszystkim podstawowe metody typu Monte Carlo bazujące na łańcuchu i procesie Markowa.

2) Zna podstawowe podstawowe metody typu `ab initio' symulacji o charakterze deterministycznym układów fizycznych metodami dynamiki molekularnej.

UMIEJĘTNOŚCI

1) Umie formułować i reprezentować postawione problemy w postaci algorytmicznej.

2) Umie samodzielnie projektować i realizować symulacje efektów, zjawisk i procesów fizycznych o charakterze statycznym i dynamicznym.

3) Umie analizować i wizualizować (nawet na bieżąco w czasie rzeczywistym) wyniki uzyskane w ramach symulacji komputerowych. Umie je reprezentować w różnych skalach.

POSTAWY

1) Docenia wagę dogłębnego i wszechstronnego zrozumienia problemu przy wyciąganiu wniosków i podejmowaniu decyzji.

To wszystko odpowiada następującym efektom w zakresie kształcenia (patrz Informator o studiach pod adresem http://www.fuw.edu.pl/ ):

1) wiedzy: KW01 - KW06,

2) umiejętności: KU05 - KU09,

3) kompetencji: K04, K05.

PRZEWIDYWANY NAKŁAD PRACY STUDENTA:

- uczestnictwo w zajęciach (wykład 15h+ćwicz. 15h): 30h - 1.0 ECTS,

- przygotowanie do zajęć i rozw. zadań domowych: 30h - 1.0 ECTS,

- przygotowanie do egzaminu: 25h - 1.0 ECTS.

Metody i kryteria oceniania:

Zaliczenie przedmiotu może nastąpić dwoma metodami:

1) wykonanie (w uzgodnieniu z wykładowcą) własnego projektu w postaci symulacji komputerowej wybranego zjawiska lub procesu fizycznego,

2) metodą tradycyjną w postaci rozmowy.

Obie metody wymagają obecności na zajęciach i aktywnego w nich uczestnictwa.

Praktyki zawodowe:

Brak

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2016/17" (zakończony)

Okres: 2016-10-01 - 2017-01-27
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Wykład, 30 godzin, 15 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Ryszard Kutner
Prowadzący grup: Ryszard Kutner
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin

Zajęcia w cyklu "Semestr zimowy 2017/18" (w trakcie)

Okres: 2017-10-01 - 2018-01-26
Wybrany podział planu:


powiększ
zobacz plan zajęć
Typ zajęć: Wykład, 30 godzin, 15 miejsc więcej informacji
Koordynatorzy: Ryszard Kutner
Prowadzący grup: Ryszard Kutner
Lista studentów: (nie masz dostępu)
Zaliczenie: Egzamin
Opisy przedmiotów w USOS i USOSweb są chronione prawem autorskim.
Właścicielem praw autorskich jest Uniwersytet Warszawski.