Computational Physics

Problem Solving with Python

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Author: Rubin H. Landau,Manuel J. Páez,Cristian C. Bordeianu

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 3527413154

Category: Science

Page: 644

View: 7692

The use of computation and simulation has become an essential part of the scientific process. Being able to transform a theory into an algorithm requires significant theoretical insight, detailed physical and mathematical understanding, and a working level of competency in programming. This upper-division text provides an unusually broad survey of the topics of modern computational physics from a multidisciplinary, computational science point of view. Its philosophy is rooted in learning by doing (assisted by many model programs), with new scientific materials as well as with the Python programming language. Python has become very popular, particularly for physics education and large scientific projects. It is probably the easiest programming language to learn for beginners, yet is also used for mainstream scientific computing, and has packages for excellent graphics and even symbolic manipulations. The text is designed for an upper-level undergraduate or beginning graduate course and provides the reader with the essential knowledge to understand computational tools and mathematical methods well enough to be successful. As part of the teaching of using computers to solve scientific problems, the reader is encouraged to work through a sample problem stated at the beginning of each chapter or unit, which involves studying the text, writing, debugging and running programs, visualizing the results, and the expressing in words what has been done and what can be concluded. Then there are exercises and problems at the end of each chapter for the reader to work on their own (with model programs given for that purpose). The text could be used for a one-semester course on scientific computing. The relevant topics for that are covered in the first third of the book. The latter two-thirds of the text includes more physics and can be used for a two-semester course in computational physics, covering nonlinear ODEs, Chaotic Scattering, Fourier Analysis, Wavelet Analysis, Nonlinear Maps, Chaotic systems, Fractals and Parallel Computing. The e-book extends the paper version by including many codes, visualizations and applets, as well as links to video lectures. * A table at the beginning of each chapter indicates video lectures, slides, applets and animations. * Applets illustrate the results to be expected for projects in the book, and to help understand some abstract concepts (e.g. Chaotic Scattering) * The eBook's figures, equations, sections, chapters, index, table of contents, code listings, glossary, animations and executable codes (both Applets and Python programs) are linked, much like in a Web document. * Some equations are linked to their xml forms (which can be imported into Maple or Mathematica for manipulation). * The e-book will link to video-based lecture modules, held by principal author Professor Rubin Landau, that cover most every topic in the book.

Einführung in Python

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Author: Mark Lutz,David Ascher,Dinu C. Gherman

Publisher: O'Reilly Germany

ISBN: 3897214881

Category: Python (Computer program language)

Page: 624

View: 6072

Physik per Computer

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Author: Wolfgang Kinzel,Georg Reents

Publisher: Springer

ISBN: 9783827400208

Category: Mathematical physics

Page: 317

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Das Gebiet Computational Physics gewinnt zunehmend an Bedeutung - auch im Physikstudium. Anhand von vierzig Beispielen aus verschiedenen Bereichen der Physik zeigen die Autoren, wie physikalische Modelle numerisch untersucht werden kAnnen. Schritt fA1/4r Schritt werden Algorithmen formuliert und Programme entwickelt, um mit ihrer Hilfe das jeweilige physikalische Problem zu "verstehen" und zu lAsen. Die Autoren behandeln Modelle aus der klassischen Physik und aus der aktuellen physikalischen Forschung; als Programmiersprachen verwenden sie Mathematica A(R) und C. Die beiliegende Diskette enthAlt alle Programme - fA1/4r den PC unter DOS auch als ausfA1/4hrbaren Code.

Computational Problems for Physics

With Guided Solutions Using Python

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Author: Rubin H. Landau,Manuel José Páez

Publisher: CRC Press

ISBN: 1351784021

Category: Science

Page: 390

View: 4164

Our future scientists and professionals must be conversant in computational techniques. In order to facilitate integration of computer methods into existing physics courses, this textbook offers a large number of worked examples and problems with fully guided solutions in Python as well as other languages (Mathematica, Java, C, Fortran, and Maple). It’s also intended as a self-study guide for learning how to use computer methods in physics. The authors include an introductory chapter on numerical tools and indication of computational and physics difficulty level for each problem. Readers also benefit from the following features: • Detailed explanations and solutions in various coding languages. • Problems are ranked based on computational and physics difficulty. • Basics of numerical methods covered in an introductory chapter. • Programming guidance via flowcharts and pseudocode. Rubin Landau is a Distinguished Professor Emeritus in the Department of Physics at Oregon State University in Corvallis and a Fellow of the American Physical Society (Division of Computational Physics). Manuel Jose Paez-Mejia is a Professor of Physics at Universidad de Antioquia in Medellín, Colombia.

Die drei Sonnen

Roman

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Author: Cixin Liu

Publisher: Heyne Verlag

ISBN: 3641173078

Category: Fiction

Page: 592

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Die Science-Fiction-Sensation aus China China, Ende der 1960er-Jahre: Während im ganzen Land die Kulturrevolution tobt, beginnt eine kleine Gruppe von Astrophysikern, Politkommissaren und Ingenieuren ein streng geheimes Forschungsprojekt. Ihre Aufgabe: Signale ins All zu senden und noch vor allen anderen Nationen Kontakt mit Außerirdischen aufzunehmen. Fünfzig Jahre später wird diese Vision Wirklichkeit – auf eine so erschreckende, umwälzende und globale Weise, dass dieser Kontakt das Schicksal der Menschheit für immer verändern wird.

Solving PDEs in Python

The FEniCS Tutorial I

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Author: Hans Petter Langtangen,Anders Logg

Publisher: Springer

ISBN: 3319524623

Category: Computers

Page: 146

View: 2599

This book offers a concise and gentle introduction to finite element programming in Python based on the popular FEniCS software library. Using a series of examples, including the Poisson equation, the equations of linear elasticity, the incompressible Navier–Stokes equations, and systems of nonlinear advection–diffusion–reaction equations, it guides readers through the essential steps to quickly solving a PDE in FEniCS, such as how to define a finite variational problem, how to set boundary conditions, how to solve linear and nonlinear systems, and how to visualize solutions and structure finite element Python programs. This book is open access under a CC BY license.

Simulation physikalischer Systeme

Computational Physics mit MATLAB

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Author: Wolfgang Schweizer

Publisher: Walter de Gruyter GmbH & Co KG

ISBN: 3110461862

Category: Computers

Page: 291

View: 708

The textbook explains the simple application of MATLAB and Simulink to simulate and better understand physical systems. It combines models from the fields of theoretical mechanics, relativity theory, electrodynamics, and quantum mechanics.

Programmieren lernen mit Python

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Author: Allen B. Downey

Publisher: O'Reilly Germany

ISBN: 3868999477

Category: Computers

Page: 312

View: 2572

Python ist eine moderne, interpretierte, interaktive und objektorientierte Skriptsprache, vielseitig einsetzbar und sehr beliebt. Mit mathematischen Vorkenntnissen ist Python leicht erlernbar und daher die ideale Sprache für den Einstieg in die Welt des Programmierens. Das Buch führt Sie Schritt für Schritt durch die Sprache, beginnend mit grundlegenden Programmierkonzepten, über Funktionen, Syntax und Semantik, Rekursion und Datenstrukturen bis hin zum objektorientierten Design. Jenseits reiner Theorie: Jedes Kapitel enthält passende Übungen und Fallstudien, kurze Verständnistests und kleinere Projekte, an denen Sie die neu erlernten Programmierkonzepte gleich ausprobieren und festigen können. Auf diese Weise können Sie das Gelernte direkt anwenden und die jeweiligen Programmierkonzepte nachvollziehen. Lernen Sie Debugging-Techniken kennen: Am Ende jedes Kapitels finden Sie einen Abschnitt zum Thema Debugging, der Techniken zum Aufspüren und Vermeiden von Bugs sowie Warnungen vor entsprechenden Stolpersteinen in Python enthält. Starten Sie durch: Beginnen Sie mit den Grundlagen der Programmierung und den verschiedenen Programmierkonzepten, und lernen Sie, wie ein Informatiker zu programmieren.

Python kurz & gut

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Author: Mark Lutz

Publisher: O'Reilly Germany

ISBN: 3955617718

Category: Computers

Page: 280

View: 7916

Die objektorientierte Sprache Python eignet sich hervorragend zum Schreiben von Skripten, Programmen und Prototypen. Sie ist frei verfügbar, leicht zu lernen und zwischen allen wichtigen Plattformen portabel, einschließlich Linux, Unix, Windows und Mac OS. Damit Sie im Programmieralltag immer den Überblick behalten, sind die verschiedenen Sprachmerkmale und Elemente in Python – kurz & gut übersichtlich zusammengestellt. Für Auflage 5 wurde die Referenz komplett überarbeitet, erweitert und auf den neuesten Stand gebracht, so dass sie die beiden aktuellen Versionen 2.7 und 3.4 berücksichtigt. Python – kurz & gut behandelt unter anderem: Eingebaute Typen wie Zahlen, Listen, Dictionarys u.v.a.; nweisungen und Syntax für Entwicklung und Ausführung von Objekten; Die objektorientierten Entwicklungstools in Python; Eingebaute Funktionen, Ausnahmen und Attribute; pezielle Methoden zur Operatorenüberladung; Weithin benutzte Standardbibliotheksmodule und Erweiterungen; Kommandozeilenoptionen und Entwicklungswerkzeuge. Mark Lutz stieg 1992 in die Python-Szene ein und ist seitdem als aktiver Pythonista bekannt. Er gibt Kurse, hat zahlreiche Bücher geschrieben und mehrere Python-Systeme programmiert.

Datenanalyse mit Python

Auswertung von Daten mit Pandas, NumPy und IPython

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Author: Wes McKinney

Publisher: O'Reilly

ISBN: 3960102143

Category: Computers

Page: 542

View: 7746

Erfahren Sie alles über das Manipulieren, Bereinigen, Verarbeiten und Aufbereiten von Datensätzen mit Python: Aktualisiert auf Python 3.6, zeigt Ihnen dieses konsequent praxisbezogene Buch anhand konkreter Fallbeispiele, wie Sie eine Vielzahl von typischen Datenanalyse-Problemen effektiv lösen. Gleichzeitig lernen Sie die neuesten Versionen von pandas, NumPy, IPython und Jupyter kennen.Geschrieben von Wes McKinney, dem Begründer des pandas-Projekts, bietet Datenanalyse mit Python einen praktischen Einstieg in die Data-Science-Tools von Python. Das Buch eignet sich sowohl für Datenanalysten, für die Python Neuland ist, als auch für Python-Programmierer, die sich in Data Science und Scientific Computing einarbeiten wollen. Daten und zugehöriges Material des Buchs sind auf GitHub verfügbar.Aus dem Inhalt:Nutzen Sie die IPython-Shell und Jupyter Notebook für das explorative ComputingLernen Sie Grundfunktionen und fortgeschrittene Features von NumPy kennenSetzen Sie die Datenanalyse-Tools der pandasBibliothek einVerwenden Sie flexible Werkzeuge zum Laden, Bereinigen, Transformieren, Zusammenführen und Umformen von DatenErstellen Sie interformative Visualisierungen mit matplotlibWenden Sie die GroupBy-Mechanismen von pandas an, um Datensätzen zurechtzuschneiden, umzugestalten und zusammenzufassenAnalysieren und manipulieren Sie verschiedenste Zeitreihen-DatenFür diese aktualisierte 2. Auflage wurde der gesamte Code an Python 3.6 und die neuesten Versionen der pandas-Bibliothek angepasst. Neu in dieser Auflage: Informationen zu fortgeschrittenen pandas-Tools sowie eine kurze Einführung in statsmodels und scikit-learn.

Konkrete Mathematik (nicht nur) für Informatiker

Mit vielen Grafiken und Algorithmen in Python

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Author: Edmund Weitz

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3658215658

Category: Mathematics

Page: 942

View: 8430

Das etwas andere Mathe-Lehrbuch: Mathematik, die Informatiker (und nicht nur die!) wirklich brauchen, und die direkt am Computer umgesetzt wird in Form von kleinen Algorithmen, numerischen "Experimenten" und interaktiven Visualisierungen. Man lernt, wie man dem Computer das Rechnen überlässt, während man selbst den mathematischen Überblick behält, typische Fehler vermeidet und die Ergebnisse richtig interpretiert. (Und nebenbei lernt man noch die beliebte Programmiersprache Python sowie den Umgang mit einem Computeralgebrasystem.) Gleichzeitig wird die Mathematik aber nicht zur "Hilfswissenschaft" degradiert. Der Autor motiviert und begründet im "Plauderton" und mit konkreten Beispielen und Knobelaufgaben (und manchmal auch mit kleinen philosophischen und historischen Exkursen), um so den Leser zum Mitmachen und Mitdenken aufzufordern. Im Idealfall hat man am Ende nicht nur etwas gelernt, sondern verspürt Lust auf mehr - und sieht die Mathematik danach vielleicht mit anderen Augen. Mit informatik-spezifischen Anwendungen unter anderem aus der Kryptographie, der Kodierungs- und Komplexitätstheorie sowie der Computergrafik. Unterstützt durch viele farbige Grafiken, etwa 1000 Aufgaben mit Lösungen und nicht zuletzt Hunderte von Videos, in denen man sich das Gelesene vom Autor noch mal "persönlich" erklären lassen kann.

Introduction to Modeling and Simulation with MATLAB® and Python

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Author: Steven I. Gordon,Brian Guilfoos

Publisher: CRC Press

ISBN: 1498773907

Category: Computers

Page: 192

View: 3682

Introduction to Modeling and Simulation with MATLAB and Python is intended for students and professionals in science, social science, and engineering that wish to learn the principles of computer modeling, as well as basic programming skills. The book content focuses on meeting a set of basic modeling and simulation competencies that were developed as part of several National Science Foundation grants. Even though computer science students are much more expert programmers, they are not often given the opportunity to see how those skills are being applied to solve complex science and engineering problems and may also not be aware of the libraries used by scientists to create those models. The book interleaves chapters on modeling concepts and related exercises with programming concepts and exercises. The authors start with an introduction to modeling and its importance to current practices in the sciences and engineering. They introduce each of the programming environments and the syntax used to represent variables and compute mathematical equations and functions. As students gain more programming expertise, the authors return to modeling concepts, providing starting code for a variety of exercises where students add additional code to solve the problem and provide an analysis of the outcomes. In this way, the book builds both modeling and programming expertise with a "just-in-time" approach so that by the end of the book, students can take on relatively simple modeling example on their own. Each chapter is supplemented with references to additional reading, tutorials, and exercises that guide students to additional help and allows them to practice both their programming and analytical modeling skills. In addition, each of the programming related chapters is divided into two parts – one for MATLAB and one for Python. In these chapters, the authors also refer to additional online tutorials that students can use if they are having difficulty with any of the topics. The book culminates with a set of final project exercise suggestions that incorporate both the modeling and programming skills provided in the rest of the volume. Those projects could be undertaken by individuals or small groups of students. The companion website at http://www.intromodeling.com provides updates to instructions when there are substantial changes in software versions, as well as electronic copies of exercises and the related code. The website also offers a space where people can suggest additional projects they are willing to share as well as comments on the existing projects and exercises throughout the book. Solutions and lecture notes will also be available for qualifying instructors.

Python kinderleicht!

Einfach programmieren lernen – nicht nur für Kids

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Author: Jason Briggs

Publisher: dpunkt.verlag

ISBN: 3864919053

Category: Computers

Page: 326

View: 5147

Python ist eine leistungsfähige, moderne Programmiersprache. Sie ist einfach zu erlernen und macht Spaß in der Anwendung – mit diesem Buch umso mehr! »Python kinderleicht" macht die Sprache lebendig und zeigt Dir (und Deinen Eltern) die Welt der Programmierung. Jason R. Briggs führt Dich Schritt für Schritt durch die Grundlagen von Python. Du experimentierst mit einzigartigen (und oft urkomischen) Beispielprogrammen, bei denen es um gefräßige Monster, Geheimagenten oder diebische Raben geht. Neue Begriffe werden erklärt, der Programmcode ist farbig dargestellt, strukturiert und mit Erklärungen versehen. Witzige Abbildungen erhöhen den Lernspaß. Jedes Kapitel endet mit Programmier-Rätseln, an denen Du das Gelernte üben und Dein Verständnis vertiefen kannst. Am Ende des Buches wirst Du zwei komplette Spiele programmiert haben: einen Klon des berühmten »Pong" und »Herr Strichmann rennt zum Ausgang" – ein Plattformspiel mit Sprüngen, Animation und vielem mehr. Indem Du Seite für Seite neue Programmierabenteuer bestehst, wirst Du immer mehr zum erfahrenen Python-Programmierer. - Du lernst grundlegende Datenstrukturen wie Listen, Tupel und Maps kennen. - Du erfährst, wie man mit Funktionen und Modulen den Programmcode organisieren und wiederverwenden kann. - Du wirst mit Kontrollstrukturen wie Schleifen und bedingten Anweisungen vertraut und lernst, mit Objekten und Methoden umzugehen. - Du zeichnest Formen mit dem Python-Modul Turtle und erstellst Spiele, Animationen und andere grafische Wunder mit tkinter. Und: »Python kinderleicht" macht auch für Erwachsene das Programmierenlernen zum Kinderspiel! Alle Programme findest Du auch zum Herunterladen auf der Website!

LaTeX

Basissystem, Layout, Formelsatz

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Author: Klaus Braune,Joachim Lammarsch,Marion Lammarsch

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540345841

Category: Computers

Page: 640

View: 9176

Seit vielen Jahren spielen TeX und LaTeX eine wichtige Rolle bei der Erstellung hochwertiger Textausgabe; dabei ist LaTeX der vom Anwender verwendete Textformatierer, während TeX im Hintergrund nahezu unbemerkt den von LaTeX aufbereiteten Text in Stil, Qualität und Präzision eines Schriftsetzers setzt. Ferner gibt es eine große Anzahl weiterer Produkte im Umfeld von TeX und LaTeX, wie Bildschirm- oder Druckertreiber, Tools zur Erstellung von Grafiken, HTML- oder PDF-Seiten sowie zur Erzeugung von Schriften, die von einem großen Anwenderkreis eingesetzt werden. Das vorliegende Buch gibt eine umfassende Darstellung der grundlegenden Befehle und Anwendungen von LaTeX; dabei werden insbesondere die Varianten von LaTeX für die wichtigsten europäischen Sprachen berücksichtigt. Die Gestaltungsmöglichkeiten von LaTeX werden anhand detaillierter Beispiele vorgestellt. Ferner wird die Installation von LaTeX und das effiziente Arbeiten mit diesem System eingehend erläutert.

Computational Physics

Mit Beispielen in Fortran und Matlab

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Author: Michael Bestehorn

Publisher: Walter de Gruyter GmbH & Co KG

ISBN: 3110373041

Category: Science

Page: 331

View: 683

Drawing on examples from various areas of physics, this textbook introduces the reader to computer-based physics using Fortran. It elucidates a broad palette of topics, including fundamental phenomena in classical mechanics and dynamic systems, effects in field theories and macroscopic structure formation, Monte Carlo methods in statistical physics, and hydrodynamics.

Numerische Simulation in der Moleküldynamik

Numerik, Algorithmen, Parallelisierung, Anwendungen

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Author: Michael Griebel,Stephan Knapek,Gerhard Zumbusch,Attila Caglar

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 364218779X

Category: Mathematics

Page: 480

View: 4286

Das Buch behandelt Methoden des wissenschaftlichen Rechnens in der Moleküldynamik, einem Bereich, der in vielen Anwendungen der Chemie, der Biowissenschaften, der Materialwissenschaften, insbesondere der Nanotechnologie, sowie der Astrophysik eine wichtige Rolle spielt. Es führt in die wichtigsten Simulationstechniken zur numerischen Behandlung der Newtonschen Bewegungsgleichungen ein. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der schnellen Auswertung kurz- und langreichweitiger Kräfte mittels Linked Cell-, P$/\3$M-, Baum- und Multipol-Verfahren, sowie deren paralleler Implementierung und Lastbalancierung auf Rechensystemen mit verteiltem Speicher. Die einzelnen Kapitel beinhalten darüberhinaus detailierte Hinweise, um die Verfahren Schritt für Schritt in ein Programmpaket umzusetzen. In zahlreichen farbigen Abbildungen werden Simulationsergebnisse für eine Reihe von Anwendungen präsentiert.

Nichtlineare Finite-Elemente-Analyse von Festkörpern und Strukturen

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Author: René de Borst,Mike A. Crisfield,Joris J. C. Remmers,Clemens V. Verhoosel

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 3527678026

Category: Technology & Engineering

Page: 587

View: 9962

Echte Ingenieursprobleme sind intrinsisch nichtlinear. Kennnisse der nichtlinearen Finiten-Elemente-Analyse sind für Maschinenbauer, Bauingenieure und Werkstofftechniker daher unabdingbar. Mit ihrer Hilfe lassen sich mechanische Festigkeitsberechnungen durchführen, zeit- und kostenintensive Tests bei der Produktentwicklung werden so reduziert. Didaktisch schlüssig vom Modell und dessen theoretischer Durchdringung bis zum Algorithmus und dessen praktischer Implementierung bietet dieses Buch eine Einführung in die nichtlineare Finite-Elemente-Analyse ? leicht zugänglich, kompakt und auf die technische Ausrichtung fokussiert: - mathematische und kontinuumsmechanische Grundlagen, Lösungstechniken für nichtlineare Probleme in der statischen und dynamischen Analyse - erste Einblicke in geometrische Nichtlinearitäten - Schädigung, Plastizität und zeitabhängige Nichtlinearitäten - Plastizität von Balken, Bögen und Schalen - elastische und elastoplastische Finite-Elemente-Analyse großer Dehnungen - Einführung in moderne Diskretisierungskonzepte Hilfreich fürs Bestehen von Prüfungen sind die Beispiele im frei erhältlichen Finite-Elemente-Code auf Python?-Basis. Das dazugehörige Hintergrundwissen macht den User mit den Möglichkeiten und Grenzen moderner Finite-Elemente-Software vertraut. Der ideale Einstieg in die nichtlineare Finite-Elemente-Analyse für Studenten und Praktiker ? mit so viel Mathematik wie nötig und so vielen realen Ingenieursproblemen wie möglich. Mit Beispielen im Finite-Elemente-Code auf Python?-Basis unter: www.wiley-vch.de

Computational Physics, Problem Solving

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Author: CTI Reviews

Publisher: Cram101 Textbook Reviews

ISBN: 1497016177

Category: Education

Page: 55

View: 4745

Facts101 is your complete guide to Computational Physics, Problem Solving. In this book, you will learn topics such as as those in your book plus much more. With key features such as key terms, people and places, Facts101 gives you all the information you need to prepare for your next exam. Our practice tests are specific to the textbook and we have designed tools to make the most of your limited study time.

Versionskontrolle mit Git

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Author: Jon Loeliger

Publisher: O'Reilly Germany

ISBN: 389721945X

Category:

Page: 338

View: 5964

Git wurde von keinem Geringeren als Linus Torvalds ins Leben gerufen. Sein Ziel: die Zusammenarbeit der in aller Welt verteilten Entwickler des Linux-Kernels zu optimieren. Mittlerweile hat das enorm schnelle und flexible System eine groe Fangemeinde gewonnen. Viele Entwickler ziehen es zentralisierten Systemen vor, und zahlreiche bekannte Entwicklungsprojekte sind schon auf Git umgestiegen. Verstandliche Einfuhrung: Wer Git einsetzen und dabei grotmoglichen Nutzen aus seinen vielseitigen Funktionen ziehen mochte, findet in diesem Buch einen idealen Begleiter. Versionskontrolle mit Git fuhrt grundlich und gut verstandlich in die leistungsstarke Open Source-Software ein und demonstriert ihre vielfaltigen Einsatzmoglichkeiten. Auf dieser Basis kann der Leser Git schon nach kurzer Zeit produktiv nutzen und optimal auf die Besonderheiten seines Projekts abstimmen. Insider-Tipps aus erster Hand: Jon Loeliger, der selbst zum Git-Entwicklerteam gehort, lasst den Leser tief ins Innere des Systems blicken, so dass er ein umfassendes Verstandnis seiner internen Datenstrukturen und Aktionen erlangt. Neben alltaglicheren Szenarios behandelt Loeliger auch fortgeschrittene Themen wie die Verwendung von Hooks zum Automatisieren von Schritten, das Kombinieren von mehreren Projekten und Repositories zu einem Superprojekt sowie die Arbeit mit Subversion-Repositories in Git-Projekten.