Вычислительная физика (Практикум на ЭВМ)

Дисциплина относится к обязательным дисциплинам базовой части учебного плана по направлению подготовки: 03.03.02 Физика, направленность (профиль): Фундаментальная физика (ФГОС 3++).

Основное содержание дисциплины

Предмет вычислительной физики. Элементы численных методов: вычисление определенных интегралов, решение трансцендентных уравнений, задачи линейной алгебры, задача Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Компьютерное моделирование в физике: численный эксперимент в задачах механики, электричества и статистической физики (задача преследования, движение в центральном поле, негармонические колебания, фазовые портреты, визуализация полей системы электрических зарядов, кинематическая модель газа и др.).

Трудоемкость дисциплины:  108 объем в часах,  3 в зачетных единицах.

Итоговый контроль - зачет.

ПЛАН КУРСА

Б1.О.06.02   Вычислительная физика (Практикум на ЭВМ)

108 часов 3 зач. ед.   68 час. аудиторные занятия, 40 час СРС

План

Тема 0. Основы деятельности в сети Интернет

Глобальная сеть Интернет

Браузеры. Просмотр веб-страниц.

ИНТЕРНЕТ. Часть 1 (архитектура, история, организация, доступ, подключение)

ИНТЕРНЕТ. Часть 2 (основные ресурсы)

ИНТЕРНЕТ. Часть 3 (протокол TCP-IP, имена в Интернете, система адресации, домены, числовые адреса, браузеры, протокол HTTP)

ИНТЕРНЕТ. Часть 4 (поиск информации, разработка web-приложений, HTML, VRML, CGI, Java)

Текстовые процессоры  Word. LaTeX.

Элементарные расчеты в электронных таблицах MS Excel,  OpenOffice Calc и LibreOffice Calc.

Тема 1. Введение в среду программирования Maxima и Maple

1. Интерфейс. Основные команды.

2. Решение простых задач. Вычисления. Построение графиков.

3. Моделирование движения тела, брошенного под углом к горизонту (вблизи поверхности Земли, без учета сопротивления среды).

Тема 2. Введение в теорию погрешностей.

1. Погрешности измерений и их классификация.

2. Погрешности вычислений и их определение.

Тема 3. Основы численных методов.

1. Численное решение алгебраических уравнений.

2. Численное решение систем алгебраических уравнений.

3. Численное дифференцирование.

4. Численное интегрирование.

5. Моделирование движения тела, брошенного под углом к горизонту (вблизи поверхности Земли,  с учетом сопротивления среды).

6. Моделирование движения тела, брошенного под углом к горизонту (не вблизи поверхности Земли,  с учетом сопротивления среды).

7. Моделирование силовых линий электрического поля.

8. Моделирование колебаний маятника на пружине и на нити.

Тема 4.  Метод Монте-Карло.

1. Понятие случайной величины. Дискретные и непрерывные случайные величины.

2. Вероятность и ее вычисление.

3. Законы распределение случайной величины.

Тема 5.  Метод перколяции.

1. Перколяция или задача о протекании.

2. Две постановки задачи.

3. Перколяция и метод Монте Карло.

4. Порог протекания. 

5. Задачи на применение метода перколяции.

Ссылки на источники

Видеолекции

https://mipt.ru/education/chair/computational_physics/uchebnye-kursy/vychislitelnaya-matematika/videolektsii/

ЭБС "Университетская Библиотека Онлайн"

Чичкарев, Е. А. Компьютерная математика с Maxima : [16+] / Е. А. Чичкарев. – 2-е изд., испр. – Москва : Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ», 2016. – 459 с. : граф. – Режим доступа: по подписке. – URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=428974

Губина, Т. Н. Решение дифференциальных уравнений в системе компьютерной математики Maxima : учебное пособие / Т. Н. Губина, Е. В. Андропова ; Федеральное агентство по образованию, Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина, Центр свободного программного обеспечения. – Елец : Елецкий государственный университет им. И. А. Бунина, 2009. – 99 с. – Режим доступа: по подписке. – URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=272098

Губина, Т. Н. Учебно-методическое пособие по дисциплине «Компьютерное моделирование» : учебное пособие / Т. Н. Губина, И. Н. Тарова ; Министерство образования Российской Федерации, Елецкий государственный университет им. И.А. Бунина. – Елец : Елецкий государственный университет им. И. А. Бунина, 2004. – 155 с. – Режим доступа: по подписке. – URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=272142 

https://maxima.sourceforge.io/ru/   Система компьютерной алгебры Maxima