Поиск по базе сайта:
Програма предмет Комп’ютери у фізичних дослідженнях icon

Програма предмет Комп’ютери у фізичних дослідженнях




Скачати 95.87 Kb.
НазваПрограма предмет Комп’ютери у фізичних дослідженнях
Дата конвертації21.05.2013
Розмір95.87 Kb.
ТипПрограма



РОБОЧА НАВЧАЛЬНА ПРОГРАМА


Предмет Комп’ютери у фізичних дослідженнях

Спеціальність


Форма навчання Денна

Семестр 9


ВИТЯГ З НАВЧАЛЬНОГО ПЛАНУ


№ семестру

К-ть ауд.год.

У тому числі

Консуль-тації

КР

Заліки

Іспити

Л.

П.

ЛР.

9




18

-

36

-

-

2

-


Самостійна робота 34 год.

АНОТАЦІЯ



Зміст дисципліни.

Фізика та електронно-обчислювальні машини. Комп’ютерне моделювання та комп’ютерні експерименти. Основні види комп’ютерних експериментів та їх плануван­ня.

Чисельні методи розв’язку диференційних рівнянь та їх систем (короткий огляд). Задача Кеплера. Коливання. Хвильові явища. Фізичні задачі, які описуються диференційними рівняннями у часткових похідних.

Метод молекулярної динаміки. Суть методу. Потенціали взаємодії. Розрахунок фізичних величин, кореляційні функції.

Метод Монте-Карло. Суть методу. Випадкові величини, події та процеси. Застосування методу Монте-Карло для розв’язання різних фізичних задач.

Броунівська динаміка. Задача перколяції. Фрактали, клітинкові автомати.


^

1. МЕТА І ЗАВДАННЯ ДИСЦИПЛІНИ. ЇЇ МІСЦЕ В НАВЧАЛЬНОМУ

ПРОЦЕСІ.

1.1. Мета викладання предмету


Метою викладання даної дисципліни є одержання студентами знань і навичок, які потрібні майбутньому науковцю для моделювання фізичних явищ та проведення досліджень з використанням ЕОМ. Одним із основних завдань курсу є поглиблення розуміння суті досліджуваних фізичних явищ через створення алгоритмів розв’язку відповідних задач.

^

1.2. Завдання викладання предмету



Після вивчення даної дисципліни

студенти повинні знати:

  • теоретичні основи досліджуваних фізичних явищ та процесів;

  • теоретичні основи чисельних методів та алгоритмів, що використовуються для розв’язання даних задач.

студенти повинні вміти:

  • створювати базові алгоритми моделювання досліджуваних фізичних явищ та процесів;

  • вносити зміни в ці алгоритми для вирішення різних модельних задач, що ґрунтуються на досліджуваному фізичному явищі;

  • реалізовувати ці алгоритми з використанням раніше вивчених мов програмування.



^

Тематичний план дисципліни:


п/п

Тема

Кількість годин


Усього

Лекції

Л. З.

С. Р.

1.

Використання комп’ютерів у фізиці. Комп’ютерні експерименти.




2

2

2

2.

^ Чисельні методи розв’язку диференційних рівнянь та їх систем. Задача Кеплера. Коливання. Хвильові явища.




2

6

6

3.

^ Фізичні задачі, які описуються диференційними рівняннями у часткових похідних.




2

4

4

4.

^ Метод молекулярної динаміки.




4

6

6

5.

Метод Монте-Карло.




4

4

6

6.

Броунівська динаміка.




2

4

4

7.

^ Задача перколяції. Фрактали. Клітинкові автомати.




2

10

6




Всього




18

36

34



^

2. ЗМIСТ ДИСЦИПЛIНИ.

2.1. Лекційні заняття.




п/п

Назва лекційних тем, їх зміст

Об’єм в годинах

1.

^ Використання комп’ютерів у фізиці. Комп’ютерні експерименти. Використання ЕОМ у фізиці: виконання числових функцій, здійснення аналітичних перетворень, автоматизація експерименту, комп’ютерне моделювання (комп’ютерні експерименти). Місце і роль комп’ютерних експериментів. Типи комп’ютерних експериментів.


2

2.

^ Чисельні методи розв’язку диференційних рівнянь та їх систем. Задача Кеплера. Коливання. Хвильові явища. Метод Ейлера. Модифікований метод Ейлера. Алгоритм Верле. Метод Рунге-Кутта.

Рух тіла у центральному полі (задача Кеплера). Коливання. Хвильові явища.



2

3.

^ Фізичні задачі, які описуються диференційними рівняннями у часткових похідних. Задача теплопровідності. Поле стаціонарних зарядів. Рівняння Пуасона і і Лапласа.



2

4.

^ Метод молекулярної динаміки. Суть методу. Потенціал Ленарда-Джонса. Алгоритми числового розв’язку рівнянь руху. Початкові та граничні умови. Потенціали взаємодії. Розрахунок фізичних величин. Часові кореляційні функції. Автокореляційна функція швидкостей. Формула Ейнштейна.


4

6.

^ Метод Монте-Карло. Суть методу. Алгоритм Метрополіса. Випадкові величини, події та процеси. Застосування методу Монте-Карло для розв’язання різних фізичних задач.


4

8.

^ Броунівська динаміка. Рівняння Ланжевена та його використання для моделювання руху частинок у твердих середовищах.


2

9.

Задача перколяції. Фрактали. Клітинкові автомати. ????


2




Всього

18



^

2.2. Лабораторні заняття





№ п/п

Тема заняття, його зміст


Об’єм в годинах

1

2

3

1.

Вступне заняття. Включення машини. Вхiд в мережу. Створення необхідних каталогів. Огляд робіт з курсу. Правила техніки безпеки в комп’ютерній лабораторії.

2

2.

Рух тіла у центральному полі (задача Кеплера).

2

3.

Моделювання руху маятника.

2

4.

Моделювання поширення хвиль у середовищі.

2

5.

Задача теплопровідності. Поле стаціонарних зарядів

4

6.

Метод молекулярної динаміки.

4

7.

Обчислення фізичних величин та кореляційних функцій.

2

8.

Обчислення багатомірних інтегралів методом Монте-Карло

2

9.

Моделювання руху зарядженої частинки в середовищі.

2

10.

Броунівська динаміка.

4

11.

Задача перколяції.

4

12.

Фрактали.

2

13.

Клітинкові автомати.

2

14.

Захист лабораторних робіт та здача заліку.

2




Всього

36



^

4. НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНI МАТЕРІАЛИ ПО ДИСЦИПЛІНІ


  1. Хеерман Д. В. Методы компьютерного эксперимента в теоретической физике. – М.: Наука, 1990. – 175 с.

  2. Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. – М.: Мир, 1990.Т.1. – 349 с. Т.2. – 400 с.

  3. И.М.Соболь Численные методы Монте-Карло. – М.: Наука, 1973.

  4. Методы Монте-Карло в статистической физике. / Под. ред. М.Колоса. – М.: Мир, 1984.

  5. Базаров И.П., Геворкян Э.В., Николаев П.И. Неравновесная термодинамика и физическая кинетика. – М.: МГУ, 1990.

  6. Лагарьков А.Н., Сергеев В.М. Метод молекулярной динамики в статистической физике // УФК. – 1978. – Т.125, №3. – С.409-448.

  7. Ястребов П.И., Кацкельсон Основы одноелектронной теории твердого тела. – М.: Наука, 1981. – 320 с.

  8. Ашкрофт Н., Мермин Н. Физика твердого тела. – М.: Мир, 1979.Т.1. – 412 с. Т.2. – 422 с.
^

5. ФОРМИ ТА ЗАСОБИ ПОТОЧНОГО І ПІДСУМКОВОГО КОНТРОЛЮ



Поточний контроль знань студентів здійснюється шляхом усного та письмового контролю за матеріалами лекцій. Кожна лабораторна робота розпочинається з аналізу знання студентом методики її виконання. До кожної лабораторної роботи, користуючись матеріалами лекцій та навчально-методичними матеріалами по дисципліні, в рамках самостійної роботи студент зобов’язаний розробити алгоритм виконання даної роботи. Підсумковим контролем знань є залік.

^

6. ПИТАННЯ ГАРАНТОВАНОГО РІВНЯ ЗНАНЬ.





  1. Використання ЕОМ у фізиці. Типи комп’ютерних експериментів.

  2. Чисельні методи розв’язання диференційних рівнянь.

  3. Чисельні методи розв’язання диференційних рівнянь у часткових похідних.

  4. Суть методу молекулярної динаміки та його реалізація для системи частинок.

  5. Кореляційні функції. Обрахунок фізичних величин.

  6. Суть методу Монте-Карло та розв’язання типових задач з його використанням.

  7. Інші методи комп’ютерного моделювання.



Програму склав

професор кафедри радіофізики,

доктор фізико-математичних наук І.М.Болеста



Схожі:




База даних захищена авторським правом ©lib.exdat.com
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації