Computerphysik

Physikalische Aufgaben mit dem Computer zu lösen ist eine zunehmend wichtige Kompetenz. Dieses Lehrbuch führt Sie durch alle erforderlichen Schritte, beginnend bei den Grundlagen von Computern über die Programmierung und Datenverarbeitung hin zu den numerischen Methoden bis zu konkreten physikbezogenen Projekten.



Besonderheiten:



Mit diesem Buch wird das Grundwissen für eine wissenschaftliche Arbeit gelegt, denn Begrifflichkeiten wie Datenkompetenz und Forschungsdatenmanagement inklusive Open Science und Gute wissenschaftliche Praxis sind längst nicht mehr aus der Wissenschaft wegzudenken. Kapitelweise wird das Erlernte mit vielen Beispielen, Übungen mit Lösungen, digitalen Karteikarten sowie Online-Programmcodes verdeutlicht und vertieft. In Projekten werden die zuvor besprochenen Grundlagen auf unterschiedliche Aufgaben der Physik angewandt.



Der Inhalt:



1. Einleitung .- 2. Hard- und Software .- 3. Datenspeicherung .- 4. Arbeiten mit Linux .- 5. Programmieren in C .- 6. Programmieren in Python .- 7. Wissenschaftliches Rechnen .- 8. Arbeiten mit Daten .- 9. Hochleistungsrechner .- 10. Zahlendarstellung und Numerische Fehler .- 11. Numerische Standardverfahren .- 12. Numerik von gewöhnlichen Differenzialgleichungen .- 13. Verfahren der linearen Algebra .- 14. Zufallszahlen .- 15. Der Oszillator .- 16. Nichtlineare Dynamik .- 17. Randwertprobleme .- 18. Anfangswertprobleme .- 19. Eigenwertprobleme .- 20. Daten- und Signalanalyse .- 21. Stochastische Methoden



Neuerungen:



In der dritten Auflage wurden zwei neue Kapitel zu Datenspeicherung und Datenverarbeitung ergänzt. Alle Kapitel sind aktualisiert und teilweise erweitert worden sowie kapitelweise Flashcards und Jupyter Notebooks als neue elektronische Materialien eingeführt.



Die Zielgruppe:



Dieses Buch ist in erster Linie gedacht für Bachelorstudierende der Physik, aber auch anderer naturwissenschaftlicher Fächer sowie deren Lehrende.



Vorkenntnisse:



Vorkenntnisse über Computer setzt dieses Buch nicht voraus, genauso wenig welche in Linux, C, Python oder Git. Nur in den angewandten Projekten wird auf Wissen aus den Grundvorlesungen der Physik zurückgegriffen.