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  • Textbook
  • © 2016

Computerphysik

Einführung, Beispiele und Anwendungen

Authors:

  • Bietet eine anwendungsorientierte Einführung in die Computerphysik
  • Diskutiert als Projekte Beispiele aus der Physik im Detail
  • Liefert Lesern das nötige Rüstzeug zur selbstständigen Bearbeitung von Problemen
  • Benutzt die gängigen Programmiersprachen C und Python
  • Ergänzt durch Basiswissen zu Linux und Übungsaufgaben

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Table of contents (18 chapters)

  1. Front Matter

    Pages I-XIV
  2. Einleitung

    • Stefan Gerlach
    Pages 1-5
  3. Computergrundlagen

    1. Front Matter

      Pages 7-7
    2. Hard- und Software

      • Stefan Gerlach
      Pages 9-16
    3. Arbeiten mit Linux

      • Stefan Gerlach
      Pages 17-28
  4. Programmieren und Datenverarbeitung

    1. Front Matter

      Pages 29-29
    2. Programmieren in C

      • Stefan Gerlach
      Pages 31-54
    3. Programmieren in Python

      • Stefan Gerlach
      Pages 55-62
    4. Wissenschaftliches Rechnen

      • Stefan Gerlach
      Pages 63-86
    5. Hochleistungsrechnen

      • Stefan Gerlach
      Pages 87-99
  5. Numerische Methoden

    1. Front Matter

      Pages 101-101
    2. Zahlendarstellung und numerische Fehler

      • Stefan Gerlach
      Pages 103-108
    3. Numerische Standardverfahren

      • Stefan Gerlach
      Pages 109-132
    4. Lineare Algebra

      • Stefan Gerlach
      Pages 141-150
    5. Zufallszahlen

      • Stefan Gerlach
      Pages 151-159
  6. Computerphysik-Projekte

    1. Front Matter

      Pages 161-161
    2. Der Oszillator

      • Stefan Gerlach
      Pages 163-177
    3. Nichtlineare Dynamik

      • Stefan Gerlach
      Pages 179-193
    4. Randwertprobleme

      • Stefan Gerlach
      Pages 195-207

About this book

Dieses Lehrbuch bietet dem Leser eine aktuelle Einführung in das Lösen von physikalischen Problemen mit dem Computer. Es werden die Grundlagen der Computernutzung, der Programmierung sowie der wichtigsten numerischen Methoden besprochen und anhand vieler Beispiele und Übungsaufgaben mit zunehmendem Bezug zur Physik verdeutlicht. Die Nutzung des Betriebssystems Linux und die Programmierung in C und Python bilden dabei den Schwerpunkt.

Der wichtigste Teil des Buches sind die Projekte, in denen die zuvor besprochenen Grundlagen auf unterschiedliche Probleme der Physik angewendet werden. Die Projekte umfassen viele wichtige Beispiele aus der Computerphysik (u.a. den Oszillator und Anfangswertprobleme) und diskutieren deren Anwendungen im Detail. Der Leser erhält damit das nötige Rüstzeug, um selbstständig physikalische Probleme mit Hilfe des Computers zu lösen. Zahlreiche Übungsaufgaben helfen dabei.

Reviews

“Ein ausgezeichnetes Buch um sowohl Grundprinzipien von Programmieren an sich kennen zu lernen (Arbeiten mit Linux, Programmiersprache Python und C, Paralleles Rechnen, etc...) als auch die numerischen Methoden mit physikalischen Beispielen zu vertiefen. Gut geeignet als Ergänzung zum Besuch einer Lehrveranstaltung zum Thema Computerphysik.”
Besonders hervorzuheben: “Die gute Kombination aus Grundtechniken (Linux, Programmiersprachen) und numerischen Methoden mit physikalischer Anwendung macht dieses Buch gerade für Studierende interessant, die eine Computerphysik Lehrveranstaltung besuchen, jedoch nicht über ausreichend Programmierkenntnis verfügen ...” (Dipl.-Ing. BSc Gerhard Dorn, Institut für Theoretische Physik, TU Graz)

Authors and Affiliations

  • Fachbereich Physik, Universität Konstanz, Konstanz, Germany

    Stefan Gerlach

About the author

Stefan Gerlach hat an der TU Berlin studiert und seine Diplom- und Doktorarbeit am Max-Born-Institut in Berlin geschrieben. Seit 2006 ist er Mitarbeiter in der Theoretischen Physik an der Universität Konstanz und in der Lehre, der Forschung und der IT-Administration tätig. Sein Forschungsschwerpunkt sind Computersimulationen zur Untersuchung der ultraschnellen Magnetisierungsdynamik.

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