Computerphysik

Dieses Lehrbuch bietet dem Leser eine aktuelle Einführung in das Lösen von physikalischen Problemen mit dem Computer. Die Grundlagen der Computernutzung, der Programmierung sowie der wichtigsten numerischen Methoden werden besprochen und anhand vieler Beispiele und Übungsaufgaben mit zunehmendem Bezug zur Physik verdeutlicht. Die Nutzung des Betriebssystems Linux und die Programmierung in C und Python bilden dabei die Schwerpunkte.

Neben einer Vielzahl an kleinen Ergänzungenund Verbesserungen ist die zweite Auflage um ein zusätzliches Projektkapitel zum Thema Daten- und Signalanalyse erweitert, wobei wichtige Themen wie statistische Methoden, Filtermethoden und Bildanalyse behandelt werden.

Dieses Buch ist in erster Linie für Bachelorstudenten der Physik, aber auch anderer naturwissenschaftlicher Fächer gedacht. Es kann aber auch von Lehrern und Dozenten zur eigenen Vorbereitung genutzt werden. Vorkenntnisse auf dem Gebiet setzt dieses Buch nicht voraus. Nur in den Projekten wird auf Wissen aus den Grundvorlesungen der Physik zurückgegriffen.

Einleitung. - Hardware. - Software. - Arbeiten mit Linux. - Programmieren in C. - Programmieren in Python. - Wissenschaftliches Rechnen. - Hochleistungsrechnen. - Zahlendarstellung und numerische Fehler. - Numerische Standardverfahren. - Numerik von gewöhnlichen Differenzialgleichungen. - Verfahren der Linearen Algebra. - Zufallszahlen. - Der Oszillator. Nichtlineare Dynamik. - Randwertprobleme. - Anfangswertprobleme. - Eigenwertprobleme. - Daten- und Signalanalyse. - Stochastische Methoden. Shell-Kommandos unter Linux. Funktionen der C-Standardbibliothek.