DEPARTAMENTO DE FÍSICA

 

Física Computacional - F

Ano letivo: 2015-2016
Especificação técnica - ficha curricular

Elementos especificos
código da disciplinaciclo de estudossemestre lectivocréditos ECTSlíngua de ensino
1002874126pt,en


Objectivos formativos
Os objectivos fundamentais desta disciplina são os indicados nos descritores de Dublin. Em particular, pretende-se que o aluno seja capaz de identificar, concretizar e analisar criticamente um conjunto de métodos computacionais para resolver problemas importantes de Física. A estratégia adoptada passa pela exposição teórica de um conjunto alargado de métodos, o trabalho computacional na aula e por um sistema de avaliação assente apenas na realização de pequenos trabalhos de projecto e respectivos relatórios (um projecto final tem tema livre). Estes trabalhos devem permitir que o aluno desenvolva as suas capacidades de investigação e de trabalho individual na resolução de problemas avançados de Física.
Programa genérico mínimo
0- Introdução à Física Computacional.
1- Integração numérica (regras rectangular, do trapézio e de Simpson) e análise de erros. Método de Monte Carlo.
2- Projécteis com resistência do ar (integração de equações diferenciais ? Euler modificado, Runge-Kutta de 2.ª ordem) e o problema de dois corpos da mecânica celeste.
3- Integração do problema de três corpos (um sol e dois planetas, e dois sóis e um planeta) em mecânica celeste. Análise do caos.
4- Equação de Schroedinger (resolução numérica pelo método de Runge-Kutta de 4.ª ordem). Zeros de uma função de uma variável: método da bissecção.
5- Dinâmica molecular clássica: método de Verlet para partículas que interagem segundo um potencial de van der Waals (condições fronteira periódicas). Médias da Física Estatística.
6- Equações de Laplace e de Poisson.
7- Modelo das descargas eléctricas.
8- Agregação de agregados.
9- Extremos de funções. Algoritmos genéticos.
10- Passeantes aleatórios e algoritmo de Metropolis. Modelo de Ising.
Pré-requisitos
Os correntes no 3.º ano (Mecânica, Electromagnetismo, Mecânica Quântica, Física Estatistica)
Competências genéricas a atingir
. Conhecimentos de informática relativos ao âmbito do estudo;
. Competência para resolver problemas;
. Competência em aprendizagem autónoma;
. Adaptabilidade a novas situações;
. Competência em aplicar na prática os conhecimentos teóricos;
. Competência em comunicação oral e escrita;
. Competência em raciocínio crítico;
. Criatividade;
. Iniciativa e espírito empreendedor;
. Preocupação com a qualidade;
(por ordem decrescente de importância)
Horas lectivas semestrais
aulas teóricas30
aulas práticas laboratoriais30
total horas lectivas60

Método de avaliação
Relatório de seminário ou visita de estudo0 %
Resolução de problemas85 %
Trabalho de síntese0 %
Projecto15 %
Trabalho de investigação0 %
Mini testes0 %
Frequência0 %
Exame0 %

Bibliografia de referência
Principalmente:

GOULD E TOBOCHICK, Introduction to Computer Simulation Methods in Physics, Addison Wesley.

Ver também:

HJORTH-JENSEN, M. Computational Physics. http://www.uio.no/studier/emner/matnat/fys/FYS3150/h11/undervisningsmateriale/Lecture%20Notes/lectures2011.pdf

PANG, Tao (2006). An Introduction to Computational Physics. Cambridge: Cambridge University Press.

ALLEN, M. P. and TILDESLEY, D. J. (1989). Computer Simulation of Liquids. Oxford: Clarendon Press.

FRENKEL, Daan and SMIT, Berend (2001). Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications. New York: Academic Press.

PRESS, William [et al.]. Numerical Recipes in F77/F90/C/C++: The Art of Scientific Computing, Cambridge: Cambridge University Press.
Método de ensino
Ensino e aprendizagem prática num Laboratório de Física Computacional.
Recursos específicos utilizados
Laboratório de Computação Avançada