Fizyka dla informatyków cz.2

brak

przedmiot obligatoryjny

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli (45h):

Wykład: 15h

Laboratorium: 30h

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta (75h):

Nauka do egzaminu: 30h

Przygotowanie do ćwiczeń (zadania domowe): 45h

Łącznie 120h (4 ECTS)

W1. Student zna numeryczne metody rozwiązywania równania Newtona (K_W01)

W2. Student rozumie znaczenie idealizacji (K_W01, K_W02)

W3. Student zna podstawy fizyki klasycznej i docenia wagę symulacji i modelowania numerycznego (K_W02)

U1. Student umie rozwiązywać proste problemy fizyczne metodami analitycznymi (K_U01, K_U03)

U2. Student umie rozwiązywać problemy wymagające symulacji lub modelowania korzystając z metod numerycznych (K_U01, K_U03, K_U06)

K1: Student jest świadomy ograniczonego zakresu kursu i tym samym wiedzy, którą posiadł na kursie (K_K01)

- wykład

- ćwiczenia rachunkowe + projekty

- opis
- wykład informacyjny (konwencjonalny)
- wykład konwersatoryjny
- wykład problemowy

Celem zajęć jest przeprowadzenia studenta przez kilka zagadnień fizyki klasycznej zgodnie ze schematem:

- postawienie problemu i przedstawienie kryjącej się za nim idei fizycznej

- równanie

- rozwiązanie analityczne dla prostych przypadków

- metoda numeryczna rozwiązywania równania w ogólnym przypadku

- pokaz doświadczeń + konkurs na porównanie zgodności wyników eksperymentalnych z obliczonymi numerycznie i analitycznie

Kontekstem dla wykładu są gry oparte na fizyce (czyli niemal wszystkie współczesne).

Zagadnienia wykładu:

I. Punkt materialny

1. Idea punktu materialnego

2. Równania ruchu p.m.

3. Równania różniczkowe zwyczajne (ODE)

4. Numeryczne metody rozwiązywania ODE: Euler, Mid-Point

5. Rozwiązania analityczne dla:

- spadek swobodny

- rzut ukośny

- oscylator harmoniczny tłumiony

6. Prezentacja symulacji numerycznych i ocena zgodności dla różnych parametrów (np. krok czasowy)

- zagadnienia rozwiązane analitycznie

+ Układ Słoneczny

II. Zbiór punktów materialnych z oddziaływaniami sprężystymi (ciało miękkie)

1. Siły działające w układzie z.p.m.

2. Symulacja układu (galaretka vs. tkanina)

3. Periodyczne warunki brzegowe

4. Podział na komórki

------------

Zagadnienia na ćwiczenia:

I. Analityczne całkowanie równań Newtona

1. Równanie Newtona

2. Ruch jednostajny prostoliniowy

3. Spadek swobodny

4. Rzut pionowy

5. Rzut ukośny

6. Sprawdzian

II. Numeryczne całkowanie równań Newtona (laptopy, język C)

1. Wyprowadzenie metod Eulera, Verleta i prędkościowego Verleta

2. Symulowane układy:

3. Ruch jednostajny prostoliniowy

4. Spadek swobodny

5. Rzut ukośny

6. Oscylator

7. Oscylator tłumiony

8. Sprawdzian

III. Ciało miękkie i inne zbiory oddziałujących punktów materialnych

1. Dopasowywanie długości kroku w trakcie symulacji (Euler, RK4F5)

2. Symulowane układy:

- Zagadnienie trzech ciał (Ziemia-Księżyc-pocisk)

- Zbiór oscylatorów sprzężonych

M. Matyka Symulacje komputerowe w fizyce, Helion 2002

W.H. Press, S.A. Teukolsky, W.T. Vetterling, B.P. Flannery Numerical Recipes in C++. Second Edition, Cambridge University Press 2002

T. Pang Metody obliczeniowe w fizyce. Fizyka i komputery, Wydawnictwo Naukowe PWN 2001

D. Potter Metody obliczeniowe fizyki, PWN 1977

J. Matulewski, T. Dziubak, M. Sylwestrzak, R. Płoszajczak GFN, Wydawnictwo Naukowe PWN 2010

Egzamin pisemny weryfikuje efekty: W1-W3

Kolokwia weryfikują efekty: W1-W3, U1-U2

Wykład: na podstawie egzaminu

50-60% - ocena: 3

60-70% - ocena: 3+

70-80% - ocena: 4

80-90% - ocena: 4+

90-100% - ocena 5

Ćwiczenia: zaliczenie na ocenę na podstawie kolokwium oraz nadesłanych projektów zaliczeniowych

50-60% - ocena: 3

60-70% - ocena: 3+

70-80% - ocena: 4

80-90% - ocena: 4+

90-100% - ocena 5