計算物理学
計算物理学I（物理）、物理生命シミュレーションII（物理生命）
|
|
授業テーマ
|
物理の基礎方程式を解き現象の理解と予測。
|
|
授業のねらい・到達目標
|
物理学の基礎方程式は主に微分方程式によって与えられているが非線形性や複雑な相互作用により解の予測は容易ではない。本講義では基礎方程式の解を数値計算によって求め物理現象の理解を深めることを目的とする。また論理を独自に基礎から組み立てて目的に達するためのプロセスを実習する。
|
|
授業の方法
|
解説資料を授業時間内にファイルで配布する。各テーマごとの課題をプログラム作成し計算し結果の解釈とグラフ表示する。最も簡単なプログラム言語の一つであるVpythonを用いたプログラミングによるシミュレーションを行う。
|
|
事前学習・授業計画コメント
|
授業中に課題が終了できない場合は、授業外でもパソコンを使って計算する。
|
|
授業計画
|
|
1
|
数、関数の復習とPythonの使い方。
|
|
2
|
可視化。計算結果をグラフで表示する。
|
|
3
|
方程式の正規化。物理パラメータの組み合わせにより解くべき方程式を無次元化する。
|
|
4
|
線形方程式と境界値問題。波動と重ね合わせの原理の理解。
|
|
5
|
非線形方程式１。１変数の微分方程式の積分方法。
|
|
6
|
非線形方程式２。多変数微分方程式の数値計算。
|
|
7
|
ニュートンの運動方程式。運動方程式に適合した数値解法。
|
|
8
|
太陽系１。ケプラーの法則について。
|
|
9
|
太陽系２。小惑星の運動。
|
|
10
|
分子動力学法１。
|
|
11
|
分子動力学法２。
|
|
12
|
ランダム過程１。原子核崩壊とポアソン過程。
|
|
13
|
ランダム過程２。拡散方程式。
|
|
14
|
ランダム過程３。ブラウン運動。
|
|
15
|
レポート課題の解説。
|
|
その他
|
|
参考書
|
大西楢平(著者代表）
『計算物理の世界 （情報フロンティアシリーズ第21巻）』
共立出版
1998年
ハーベイ•ゴールド、ジャン•トボチク（石川•宮島訳）
『計算物理学入門』
ピアソン•エデュケーション
2000年
上坂吉則
『Vpython プログラミング入門』
牧野書店
2011年
|
|
成績評価の方法
及び基準
|
平常点(20%)
、
レポート(80%)
コメント[出題した課題のレポートを逐次提出すること。]
|
|
オフィスアワー
|
本館２階講師室。
|
|