11361 - Computational Physics II - Partielle Differentialgleichungen Modulübersicht

Modulnummer: 11361 - Modul nicht mehr im Angebot ab SS 2022
Modultitel:Computational Physics II - Partielle Differentialgleichungen
  Computational Physics II - Partial Differential Equations
Einrichtung: Fakultät 1 - MINT - Mathematik, Informatik, Physik, Elektro- und Informationstechnik
Verantwortlich:
  • Prof. Dr. rer. nat. habil. Bestehorn, Michael
Lehr- und Prüfungssprache:Deutsch
Dauer:1 Semester
Angebotsturnus: sporadisch nach Ankündigung
Leistungspunkte: 6
Lernziele:Die Studierenden erlernen die Lösung von Problemstellungen aus der Theoretischen Physik mittels numerischer Methoden. Dabei werden physikalische Fragestellungen als auch deren numerische Umsetzung diskutiert.
Zudem werden Individualkompetenzen wie selbständiges Arbeiten, strukturiertes Denken, Abstraktionsvermögen, Kreativität und Frustrationstoleranz gefördert.
Inhalte:Numerische Behandlung von typischen Problemen aus der Mechanik, Quantenmechanik, Elektrodynamik, Hydrodynamik, Nichtlineare Strukturbildung
  1.     Grundlagen partieller Differentialgleichungen
  2.     Laplace Gleichung, Diffusionsgleichung, Ginzburg-Landau Gleichung
  3.     Galerkin Verfahren
  4.     Finite-Differenzen-Verfahren, Finite-Elemente-Verfahren
  5.     Wellen (linear und nichtlinear)
  6.     Strukturbildung
  7.     Volume of Fluid Methode
Programmiersprachen:
Fortran, C oder ähnliche Sprachen
Empfohlene Voraussetzungen:Kenntnisse der Theoretischen Physik auf dem Niveau eines Bachelor-Studienganges, das Modul Computational Physics 13408 ist empfehlenswert, aber nicht Bedingung
Von Vorteil sind Programmierkenntnisse in Fortran, C, C++ .
Zwingende Voraussetzungen:keine
Lehrformen und Arbeitsumfang:
  • Vorlesung / 2 SWS
  • Übung / 2 SWS
  • Selbststudium / 120 Stunden
Unterrichtsmaterialien und Literaturhinweise:
  • W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, B. P. Flannery, "Numerical Recipes", Cambridge University Press (1988)
  • R. H. Landau, M. J. Paez, "Computational Physics - Problem solving with computers", Wiley & Sons, (1997)
  • W. Kinzel, G. Reents, "Physik per Computer", Spektrum (1996)
  • C. A. J. Fletcher, "Computational Techniques for Fluid Dynamics", Vol. 1, Springer-Verlag (2005)
  • J. Argyris, G. Faust, M. Haase, R. Friedrich, "Die Erforschung des Chaos", Springer-Verlag (2010)
  • J. Stoer, R. Bulirsch, "Numerische Mathematik 1", Springer-Verlag (2007)
  • J. Stoer, R. Bulirsch, "Numerische Mathematik 2" Springer-Verlag (2007)
Modulprüfung:Voraussetzung + Modulabschlussprüfung (MAP)
Prüfungsleistung/en für Modulprüfung:

Voraussetzung für die Modulabschlussprüfung:

  • erfolgreiche Bearbeitung von Übungsaufgaben (75% müssen erbracht werden)

Modulabschlussprüfung:

  • mündliche Prüfung, 40 min. (Vortrag, 30 min. gefolgt von einer Fragerunde, ca. 10 min.) mit Schwerpunkt auf einem numerischen Problem
Bewertung der Modulprüfung:Prüfungsleistung - benotet
Teilnehmerbeschränkung:keine
Zuordnung zu Studiengängen:
  • keine Zuordnung vorhanden
Bemerkungen:
  • Studiengang Physik M.Sc.: Wahlpflichtmodul im Komplex „Theoretische Physik“
  • Studiengang Angewandte Mathematik M.Sc.: Wahlpflichtmodul im Komplex „Anwendungen“,  Bereich „Physik“

Das Selbststudium setzt sich zusammen aus
  1. Nacharbeiten der Vorlesung, selbständiges Programmieren der in der Vorlesung behandelten Algorithmen,
  2. Lösung der Übungsaufgaben.
In begrenztem Umfang kann den Studierenden ein Notebook zur Verfügung gestellt werden. Ein Account am Rechenzentrum der BTU ist dabei notwendig. Eigene Notebooks können verwendet werden (die Installation der nötigen Software kann aber nicht garantiert werden).

Bei Bedarf kann das Modul auch in englischer Sprache angeboten werden.
Veranstaltungen zum Modul:
  • Vorlesung Computational Physics II - Partielle Differentialgleichungen
  • Übung Computational Physics II - Partielle Differentialgleichungen
  • Prüfung Computational Physics II - Partielle Differentialgleichungen
Veranstaltungen im aktuellen Semester:
  • keine Zuordnung vorhanden
Nachfolgemodul/e: Auslaufmodul ab: 18.01.2020