Computerphysik und numerische Methoden (PW-CPNM)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Computational Physics and Numerical Methods)

Lehrveranstaltungen:

• • Computerphysik und numerische Methoden
    (Hauptseminar, 2 SWS, Michael Schmiedeberg, Mo, 14:15 - 16:00, HE; HYBRID: Vorlesung in Präsenz, Teilaufzeichnungen und Fragemöglichkeiten online verfügbar, Übungen überwiegend online (Details auf StudOn))
  • Übungen zur Computerphysik und numerischen Methoden
    (Übung, 3 SWS, Michael Schmiedeberg, Mo, 10:00 - 12:00, CIP-Pool in der Physik; Di, 8:00 - 10:00, CIP-Pool in der Physik; Do, 14:00 - 16:00, CIP-Pool in der Physik; Vorwiegend ONLINE: Zoom-Meetings, Betreuung nach Absprache per Zoom oder (falls gewünscht und möglich) in Präsenz (Details siehe StudOn))

Inhalt:

• Integration gewöhnlicher und partieller Differentialgleichungen

• Molekulardynamik, Finite-Elemente-Methode

• Lösung linearer Gleichungssysteme, Methode der konjugierten Gradienten

• Lineare Regression

• Zufallszahlen, Monte-Carlo-Integration und Markov-Chain-Monte-Carlo

• Schnelle Fourier-Transformation
  

Lernziele und Kompetenzen:

Die Studierenden

• wählen geeignete numerische Methoden aus und wenden sie an, um Problemstellungen aus der Mechanik, Elektrodynamik, Quantenmechanik und aus der Statistischen Physik zu lösen

• schätzen die Genauigkeit numerischer Lösungen ab und identifizieren Fehlerquellen

• erschließen praktische Programmiererfahrung im wissenschaftlichen Rechnen für Studium und Forschung
  

Literatur:

William H. Press et al., Numerical Recipes in C, Cambridge University Press, 1992
Paul L. DeVries, A First Course in Computational Physics, John Wiley & Sons, 1993

Bemerkung:

May be applied to specialisation 'Theoretical physics' or 'Condensed Matter Physics' in the physics master program starting winter term 2018/19.
Masterstudierende können Prüfungen in deutscher Sprache nur mit Genehmigung des Prüfungsausschussvorsitzenden ablegen.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:
Das Modul ist im Kontext der folgenden Studienfächer/Vertiefungsrichtungen verwendbar:

1. Data Science (Master of Science)
   (Po-Vers. 2021w | Gesamtkonto | Anwendungsfach | Physics | Computerphysik und numerische Methoden)
2. Materialphysik (Bachelor of Science): ab 4. Semester
   (Po-Vers. 2009 | NatFak | Materialphysik (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Gesamtkonto | Computerphysik und numerische Methoden)
3. Materialphysik (Bachelor of Science): ab 4. Semester
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Materialphysik (Bachelor of Science) | Computerphysik und numerische Methoden)
4. Physics (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015s | NatFak | Physics (Master of Science) | Gesamtkonto | Physics elective courses | Computerphysik und numerische Methoden)
5. Physics (Master of Science)
   (Po-Vers. 2018w | NatFak | Physics (Master of Science) | Gesamtkonto | Physics elective courses | Computerphysik und numerische Methoden)
6. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2007 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | alte Prüfungsordnungen | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Computerphysik und numerische Methoden)
7. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Module des 3. bis 6. Fachsemesters | Physikalische Wahlfächer | Computerphysik und numerische Methoden)
8. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2018w | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Computerphysik und numerische Methoden)
9. Physik (Bachelor of Science)
   (Po-Vers. 2020w | NatFak | Physik (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Computerphysik und numerische Methoden)
10. Physik (Master of Science)
    (Po-Vers. 2010 | NatFak | Physik (Master of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Computerphysik und numerische Methoden)
11. Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2007 | NatFak | Elitestudiengang Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Computerphysik und numerische Methoden)
12. Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2010 | NatFak | Elitestudiengang Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Computerphysik und numerische Methoden)
13. Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2018w | NatFak | Elitestudiengang Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Computerphysik und numerische Methoden)
14. Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science)
    (Po-Vers. 2020w | NatFak | Elitestudiengang Physik mit integriertem Doktorandenkolleg (Bachelor of Science) | Gesamtkonto | Physikalische Wahlfächer | Computerphysik und numerische Methoden)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Klausur zu Computerphysik (Prüfungsnummer: 70801)

(englischer Titel: Examination (Klausur) on Computational Physics)

Prüfungsleistung, Klausur, Dauer (in Minuten): 90, benotet, 5 ECTS

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Erstablegung: WS 2021/2022, 1. Wdh.: WS 2021/2022 (nur für Wiederholer)

1. Prüfer:

Michael Schmiedeberg

Termin: 22.02.2022, 10:15 Uhr, Ort: Erlangen, Staudtstr. 5, HG