Física Computacional

Imagem d@ António Rodrigues Tomé [Ficheiro Local]
António Rodrigues Tomé
Código:
14929
Ano:
3
Semestre:
S2
Créditos ECTS:
6
Carga Horária:
TP(60H)
Área Científica:
Física
Objectivos de Aprendizagem:
Familiarizar os alunos com os recursos e práticas atualmente utilizados na abordagem computacional de problemas científicos.
No final da frequência desta UC o aluno deve demonstrar ser capaz de:
- identificar problemas passíveis de resolução computacional e escolher formulações numéricas apropriadas a essa resolução;
- implementar abordagens computacionais a problemas científicos em ambientes modernos, incluindo sistemas multi processador, agregados de computadores e sistemas distribuídos (cloud computing), usando linguagens compiladas como C++ ou interpretadas como python e octave.
- utilizar sistemas distribuídos de gestão de versões em projetos individuais e colaborativos.
Conteúdos programáticos:
1. Linguagens de programação e ambientes computacionais interativos modernos.
2. Tipos de sistemas multi-processadores e recursos para o seu aproveitamento em cálculo científico.
3. Utilização de sistemas distribuídos de gestão de versões.
4. Equações diferenciais ordinárias e evolução de sistemas de corpos materiais. Métodos de Runge-Kutta. Movimento de projéteis com resistência atmosférica, sistemas gravitacionais de muitos corpos, sistemas de osciladores acoplados.
5. Equações às derivadas parciais e dinâmica de campos clássicos. Métodos de Gauss, método dos volumes finitos e das diferenças finitas, métodos espectrais: equação de Poisson, equação da difusão, equação de onda, equação de Schrodinger, elasticidade e dinâmica de fluidos.
6. Métodos de Monte-Carlo. Modelo de Ising, propagação da luz em meios túrbidos.
Bibliografia principal:
G. Wilson, et al (2014). Best Practices for Scientific Computing, PLoS Biol 12(1)
S Sirca, M Horvat (2012). Computational Methods for Physicists, Springer-Verlag
W Gropp, E Lusk, A Skjellum (2015). Using MPI: Portable Parallel Programming with the Message-Passing Interface, MIT Press
B Chapman, G Jost, R Pas (2007). Using OpenMP: Portable Shared Memory Parallel Programming, MIT Press
J Pitt-Francis, J Whiteley (2012). Guide to Scientific Computing in C++, Springer-Verlag
J Eaton et al (2019). GNU Octave 5th Edition (https://octave.org/octave.pdf)
Python Software Foundation (2019). The Python Tutorial (https://docs.python.org/3/tutorial/index.html)
R. Landau (2007). Computational Physics, Whiley-VCH
H. Gould,J. Tobochnick (2006). Introduction to Computer Simulation Methods in Physics, Addison Wesley.
T. Pang (2006). An Introduction to Computational Physics, Cambridge: Cambridge University Press.
Língua:
Português