Detail předmětu
Počítačová fyzika II
FSI-T2F Ak. rok: 2024/2025 Zimní semestr
Obsahem kursu je samostatné řešení úloh z různých oblastí fyziky s využitím osobního počítače. Výběr úloh je proveden tak, aby rozšířil znalosti použití numerických metod pro technické výpočty a modelování fyzikálních dějů, získané v kurzu Počítačová fyzika I (t1f).
Jako programovací prostředí je standardně používán MathCad a MatLab, pro řešení samostatných projektů pak Maple, C, Visual Basic a případně další programovací prostředí.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
3
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Vstupní znalosti
Programování maker pro MS Excel v prostředí Visual Basic. Základy práce v prostředí MATLAB a Mathcad. Fourierovy řady, rozvoj funkce. Řešení soustavy diferenciálních rovnic.
Pravidla hodnocení a ukončení předmětu
Podmínkou udělení klasifikovaného zápočtu je vyřešení všech zadaných příkladů a vypracování samostatného závěrečnoho projektu. Téma projektu je zadáno v průběhu semestru po vzájemné dohodě. Výsledky řešení zadaných příkladů budou předány v elektronické formě. Předání výsledků řešení projektu je specifikováno v zadání projektu. Při udělení zápočtu musí student prokázat porozumění a zdůvodnit použitý způsob řešení. O výsledcích projektu přednese referát.
Klasifikace je dána především úrovní zpracování samostatného projektu:
řešení příkladů 30% ,
samostatný projekt 70% .
Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky.
Učební cíle
Cílem kurzu je prohloubit dovednosti ve využití počítačů v každodenní práci inženýra. Po absolvování kurzu je student schopen efektivně využít osobní počítač pro řešení výpočetních úloh do technických předmětů a vyhodnocení a prezentaci výsledků měření. Důraz je kladen na samostatnou práci studentů a poznání specifik jednotlivých programovacích prostředí.
Prostřednictvím řešení fyzikálních úloh, počítačového modelování fyzikálních jevů a vyhodnocení výsledků experimentu v programovacích prostředích MahtCad, MatLab případně dalších dle obsahu závěrečného projektu, získá student představu a zkušenosti s využitím jednotlivých programovacích prostředí pro řešení výpočetních inženýrských úloh.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B-FIN-P: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, bakalářský, volitelný
Program BIT: Informační technologie, bakalářský
specializace BITP: Informační technologie, volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
13 hod., nepovinná
Osnova
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 s počítačovou podporou
13 hod., povinná
Osnova
Spřažené harmonické oscilátory. Numerické řešení systému diferenciálních rovnic.
Chaotický pohyb dynamických systémů. Jednoduchá jednorozměrná mapa a její obecné vlastnosti.
Chaotické chování v klasické mechanice.
Náhodná čísla. Generátory pseudonáhodných čísel a jejich testování(rovnoměrnost, periodičnost). Transformace rozdělení. Náhodná procházka.
Fourierův rozvoj periodické funkce. Rychlá Fourierova transformace.
Frekvenční analýza reálného zvukového signálu, časová okna. Filtrace šumového signálu.
Chyby numerických výpočtů. Korektnost a podmíněnost úlohy. Stabilita řešení.
Závěrečný projekt.
Ke každému tématu obdrží student písemné zadání úloh se stručným návodem k řešení doplněné zpravidla počítačovým programem.