13408 - Computational Physics Modulübersicht

Modulnummer: 13408 - Modul nicht mehr im Angebot ab SS 2022
Modultitel:Computational Physics
  Computational Physics
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: jedes Sommersemester
Leistungspunkte: 6
Lernziele:Die Studierenden erlernen die Lösung von Problemstellungen aus der Theoretischen Physik mittels numerischer Methoden. Dabei werden sowohl die physikalische Fragestellung 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, Nichtlinearen Dynamik (Abbildungen).

Numerische Themenkomplexe:
  1. Abbildungen und Iterationen, Fraktale
  2. Eigenwertprobleme, lineare Gleichungssysteme
  3. Gewöhnliche Differentialgleichungen: Explizite und Implizite Methoden, Euler-Verfahren, Runge-Kutta-Verfahren, Anfangswertprobleme
  4. Gewöhnliche Differentialgleichungen, Randwertprobleme, Finite Differenzen
Programmiersprachen:
Fortran, C oder ähnliche Sprachen
Empfohlene Voraussetzungen:Kenntnisse der Theoretischen Physik auf dem Niveau eines Bachelor-Studiengangs.
Von Vorteil sind Programmierkenntnisse in C, C++ oder Fortran.
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. Fletcher, "Computational Techniques for Fluid Dynamics", Vol. I, 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, 30-45 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 Physik B.Sc.: Wahlpflichtmodul im Komplex „Physikalisches Vertiefungsfach“
  • Studiengang Angewandte Mathematik M.Sc.: Wahlpflichtmodul im Komplex „Anwendungen“,  Bereich „Physik“

Das Selbststudium setzt sich zusammen aus:
  • Nacharbeiten der Vorlesung
  • selbstständiges Programmieren, der in der Vorlesung behandelten Algorithmen
  • Lösung der Übungsaufgaben
In begrenztem Umfang kann den Studierenden ein Notebook zur Verfügung gestellt werden.
Ein Account am Rechenzentrum der BTU Cottbus ist 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 (2 SWS)
  • Übung zur Vorlesung (2 SWS)
  • Zugehörige Prüfung
Veranstaltungen im aktuellen Semester:
  • keine Zuordnung vorhanden
Nachfolgemodul/e: Auslaufmodul ab: 21.01.2020