Počítačová fyzika (FSI-0PF)

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 poznat možnosti využití počítačů v každodenní práci
inženýra. Po absolvování kursu je student schopen využít personální
počítač pro řešení výpočetních úloh do technických předmětů a vyhodnocení
a presentaci výsledků laboratorních měření. Zdůrazněna je samostatná
práci studentů a poznání specifik jednotlivých programových prostředí.
Výstupy studia a kompetence:
Prostřednictvím řešení fyzikálních úloh, počítačového modelování
fyzikálních jevů a vyhodnocení výsledků experimentu v programovacích
prostředích Excel, Famulus a MahtCad 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 fyzikys využitím personálního počítače. Výběr úloh je proveden tak, abyrozšířil znalosti použití numerických metod pro technické výpočtya modelování fyzikálních dějů, získané v kursu Počítačová fyzika (3pf volitelný předmět v zimním semestru). Jako programovací prostředí je standardně používán Famulus a MathCad, pro řešení závěrečného projektupak Mathematica, Maple, Pascal, případně další programová prostředí.
Metody vyučování:
 
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínkou udělení zápočtu je vyřešení všech zadaných příkladů ( 2 až 3
příklady ke každé lekci) a vypracování samostatného závěrečného 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.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
 
Typ (způsob) výuky:
    Cvičení na počítači  14 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Cvičení na počítači 1. Spřažené harmonické oscilátory. Numerické řešení systému
diferenciálních rovnic.
2. Chaotický pohyb dynamických systémů. Jednoduchá jednorozměrná mapa.
Perioda zdvojení. Obecné vlastnosti jednorozměrných map. 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.
Literatura - základní:
1. Wieder, S.: Introduction to MathCad for Scientists and Engineers. 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, 1995.
Literatura - doporučená:
1. Šleger,V. - Vrecion,P.: MathCad7. Haar International, Praha 1998.
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2301-5 prezenční studium Strojírenství a ostatní kovodělná výroba -- zá 0 Zájmový kurs 1 2 L
M2301-5 prezenční studium Matematické inženýrství -- zá 0 Zájmový kurs 1 2 L
M2301-5 prezenční studium Fyzikální inženýrství -- zá 0 Zájmový kurs 1 2 L