Métodos Computacionais em Física

Informações gerais

• Curso: Física
• Período: 2013/1
• Professor: Marcelo Chiapparini
• Horário: 3ª e 5ª T3-T4-T5
• Sala: 3026D

Apresentação

Olá! obrigado pelo interesse na disciplina eletiva Métodos Computacionais em Física. Esclareço que este não é uma disciplina de programação e sim de métodos numéricos. Nela são apresentadas algumas das técnicas de cálculo numérico mais utilizadas em Física. Muitas outras técnicas ficaram de fora, claro, a disciplina deve ser finito no tempo! mas a ementa faz um bom apanhado (outras técnicas excluídas virão compor um eventual MCF II no futuro.) A disciplina está baseado na ref. [1].

A disciplina tem uma forte componente prática; os conceitos são ilustrados através de programas no momento da apresentação, e com problemas deixados para os estudantes.

A linguagem de programação escolhida é o GNU Octave. O Octave é uma linguagem de programação interpretada de alto nível, desenvolvida para cálculo numérico. O Octave é livre, intuitivo e tem facilidades gráficas, utilizando o Gnuplot. Por isso é uma boa escolha para este tipo de curso, embora os algoritmos apresentados posam ser implementados em qualquer outra linguagem de programação. Para facilitar o trabalho com o Octave, utilizaremos a interface gráfica QtOctave. Tanto o Octave quanto o QtOctave estão presentes em todas as distribuições de Linux. Também existem versões para Windows.

A disciplina está destinada a aqueles estudantes que gostam de programar (quesito fundamental!) e que desejam adquirir independência na pesquisa, através da capacidade de resolver numericamente, por si próprios, os problemas físicos que posam aparecer durante sua vida profissional. A disciplina tem uma carga horária de 6h semanais e rende 4 créditos. A avaliação é feita através da apresentação de um seminário por parte dos alunos.

Lista de emails

Para participar da lista de emails da disciplina, por favor solicitem o cadastro correspondente para acessar à página http://groups.google.com/group/mcf-ifuerj. A inscrição será feita pelo professor. Por isso todos deverão fornecer um email de contato durante a assinatura da lista de presença.

Material da disciplina

Clique nos links para obter o arquivo correspondente:

• Ementa da disciplina
• Notas de aula:
  • Notas de aula 1: Preliminares
  • Notas de aula 2: Equações diferenciais ordinárias I
  • Notas de aula 3: Equações diferenciais ordinárias II
  • Notas de aula 4: Sistemas de equações lineares
  • Notas de aula 5: Análise de dados
  • Notas de aula 6: Quadratura
• Listas de problemas:
  • Lista 1.1: Elementos de Octave
  • Lista 1.2: Programas e funções
  • Lista 1.3: Erros numéricos
  • Lista 2.1: Movimento de um projétil
  • Lista 2.2: Pêndulo simples
  • Lista 3.1: Órbitas de cometas
  • Lista 3.2: Métodos de Runge-Kutta
  • Lista 3.3: Método de Runge-Kutta adaptativo
  • Lista 3.4: Caos
  • Lista 4.1: Sistemas de equações lineares
  • Lista 4.2: Osciladores harmônicos acoplados
  • Lista 4.3: Sistema de equações não-lineares
  • Lista 5.1: Ajuste de curvas (arquivos Barrow.txt e Mauna.txt do p.5.1.12)
  • Lista 5.2: Transformada de Fourier
  • Lista 5.3: Modos normais
  • Lista 6.1: Integração de Romberg
  • Lista 6.2: Quadratura Gaussiana

Os códigos dos programas utilizados en sala de aula e a documentação do GNU Octave encontram-se na página de arquivos da disciplina.

Bibliografia

O material do curso será aquele ministrado em sala de aula. Estudantes curiosas(os) e motivadas(os) podem (devem!) complementar-lo consultando estes outros livros:

1. A. Garcia, Numerical Methods for Physics, 2º edition, Prentice-Hall 2000.
2. Tao Pang, An Introduction to Computational Physics, 2º edition, Cambridge University Press, 2006.