Počítačová fyzika II (FSI-T2F)

Akademický rok 1999/2000
Garant: doc. RNDr. Miroslav Doložílek, CSc.  
Garantující pracoviště: ÚFI všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: čeština
Cíle předmětu:
Cílem kursu je prohloubit dovednosti ve využití počítačů v každodenní
práci inženýra. Po absolvování kursu je student schopen efektivně využít
personální počítač pro řešení výpočetních úloh do technických předmětů
a vyhodnocení a presentaci výsledků měření. Důraz je kladen na samostatnou
práci studentů a poznání specifik jednotlivých programovacích prostředí.
Výstupy studia a kompetence:
Prostřednictvím řešení fyzikálních úloh, počítačového modelování
fyzikálních jevů a vyhodnocení výsledků experimentu v programovacích
prostředích Famulus, MahtCad, případně dalších dle obsahu závěrečného
projektu, získá student představu a zkušenosti s využitím jednotlivých
programovacích prostředí pro řešení výpočetních inženýrských úloh.
Prerekvizity:
 
Obsah předmětu (anotace):
Obsahem kursu je samostatné řešení úloh z různých oblastí fyziky
s využitím personálního počítače. Výběr úloh je proveden tak, aby
rozšířil znalosti použití numerických metod pro technické výpočty
a modelování fyzikálních dějů, získané v kursu Počítačová fyzika I (t1f).
Jako programovací prostředí je standardně používán Famulus a MathCad,
pro řešení samostatných projektů pak Mathematica, Maple, Pascal,
případně další programovací prostředí.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínkou udělení klasifikovaného zápočtu je vyřešení všech zadaných
příkladů ( 2 až 3 příklady ke každé lekci) a vypracování samostatného
závěrečnoho projektu. Téma projektu je zadáno na začátku semestru po
vzájemné dohodě. Výsledky řešení zadaných příkladů budou předány
v elektronické formě, výsledky řešení projektu budou specifikovány
v zadání projektu. Při udělení zápočtu musí student prokázat porozumění
a zdůvodnit použitý způsob řešení. O výsledcích projektu přednese referát.
Přítomnost na cvičení je povinná.
Klasifikace je dána především úrovní zpracování samostatného projektu:
řešení příkladů v zimním semestru (t1f) 20%
řešení příkladů v letním semestru 20%
samostatný projekt 60%
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  14 × 1 hod. nepovinná                  
    Cvičení na počítači  14 × 1 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška Obsahem přednášky je uvedení do problematiky, řešené ve cvičení. Důraz
je kladen na
- fyzikální podstatu řešených příkladů
- obecnější souvislosti použitých numerických metod a algoritmů
- způsob práce, specifiky a omezení jednotlivých programovacích
prostředí.
    Cvičení na počítači 1. Spřažené harmonické oscilátory. Numerické řešení systému
diferenciálních rovnic.
2. Chaotický pohyb dynamických systémů. Jednoduchá jednorozměrná mapa
a její obecné vlastnosti. Chaotické chování v klasické mechanice.
3. Náhodná čísla. Generátory pseudonáhodných čísel a jejich testování
(rovnoměrnost, periodičnost). Transformace rozdělení. Náhodná
procházka.
4. Fourierův rozvoj periodické funkce. Rychlá Fourierova transformace.
Filtrace šumového signálu.
5. Chyby numerických výpočtů. Korektnost a podmíněnost úlohy.
Stabilita řešení.
6. Závěrečný projekt.
Ke každému tématu obdrží student písemné zadání úloh se stručným návodem
k řešení doplněné zpravidla počítačovým programem.
Literatura - základní:
1. Wieder, S.: Introduction to MathCad for Scientists and Engineer. McGraw-Hill, Inc. New York, 1992.
2. Gould, H. - Tobochnik, J.: An Introduction to Computer Simulation Methods. Part 1 and 2. Adison-Wesley Publishing Company, 1995.
3. Zimmerman, R.L. - Olness F.I.: Mathematica for Physics. Addison-Wesley Publishing Company, 1989.
Literatura - doporučená:
1. Dudek, P.: MathCad - příručka pro uživatele. Grada,a.s., Praha 1992.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Fyzikální inženýrství -- kl 2 Povinný 1 2 L