SEI/UFU - 4030889 - Ficha de Componente Curricular

Proporcionar aos estudantes uma introdução a métodos computacionais aplicados à resolução de problemas de física. Aprofundar o conhecimento dos estudantes ao tratar de tópicos referentes a outras disciplinas do curso de Física, mas que exigem soluções numéricas através de técnicas de calculo numérico, álgebra linear e estatística. Promover atividades de extensão que visem a integração dos acadêmicos com a comunidade através de práticas relacionadas à Física Computacional e de suas aplicações em ações de divulgação científica, educativas e sociais.

Revisão da linguagem de programação científica. Elaboração, visualização e análise de dados numéricos usando gráficos. Revisão de fundamentos de cálculo numérico. Equações diferenciais ordinárias e problemas do valor inicial. Equações diferenciais e problemas de condição de contorno. Decomposição espectral. Física estatística.

1 Revisão da linguagem de programação científica

2 Elaboração, visualização e análise de dados numéricos usando gráficos

3 Revisão de fundamentos de cálculo numérico

3.1 Integração numérica: regras do trapézio e Simpson

3.2 Diferenciação numérica: diferenças finitas

3.3 Raízes de funções: métodos de Newton e bisseção

4 Equações diferenciais ordinárias e problemas do valor inicial

4.1 Métodos de Euler, Runge-Kutta e Verlet

4.2 Aplicações a problemas físicos. Exemplos: movimento em meios viscosos, força gravitacional, pêndulos, dinâmica populacional, etc.

5 Equações diferenciais e problemas de condição de contorno

5.1 Técnicas de álgebra linear numérica, autovalores e autovetores

5.2 Aplicações a problemas físicos. Exemplos: vibrações da corda, equação de Schrödinger

6 Decomposição espectral

6.1 Transformada de Fourier discreta e FFT

6.2 Aplicações a problemas físicos. Exemplos: análise de sinais, filtros

7 Física estatística

7.1 Variáveis aleatórias

7.2 Aplicações a processos estocásticos

7.3 Método de Monte Carlo

8 Introdução à inteligência artificial (opcional)

9 Introdução à Dinâmica Molecular (opcional)

GOULD, H.; TOBOCHNIK, J.; CHRISTIAN, W. An introduction to computer simulation methods: applications to physical systems. 3rd. ed. San Francisco: Pearson Education, 2007.

LANDAU, R. H.; PÁEZ, M. J.; BORDEIANU, C. C. Computational physics: problem solving with computers. 2nd. ed. Weinheim: John Wiley & Sons, 2007.

LANDAU, R. H.; PÁEZ, M. J.; BORDEIANU, C. C. Computational physics: problem solving with python. 3rd. ed. Weinheim: John Wiley & Sons, 2015.

NAKANISHI, H.; GIORDANO, N. J. Computational physics. 2nd. ed. Upper Saddle River: Pearson Education, 2006.

BUTCHER, J. C. Numerical methods for ordinary differential equations. Chichester: John Wiley & Sons, 2008.

KELLY, L. G. Handbook of numerical methods and applications. Massachusetts: Addison-Wesley, 1967.

MILNE, W. E. Calculo numérico: aproximações, interpolação, diferenças finitas, integração numérica e ajustamento de curvas. São Paulo: Polígono, 1968.

PANG, T. An introduction to computational physics. New York: Cambridge University Press, 2006.

PRESS, William H. et al. Nerical recipes: the art of scientific computing. Cambridge: Cambridge University Press, 1990.

RUGGIERO, M. A. G.; LOPES, V. L. R. Cálculo numérico: aspectos teóricos e computacionais. 2. ed. São Paulo: Makron Books, 2006.

SCHERER, C. Métodos computacionais da física. São Paulo: Editora Livraria da Física, 2010.

THIJSSEN, J. M. Computational physics. United Kingdom: Cambridge University Press, 2007.

Documento assinado eletronicamente por João Carlos de Oliveira Guerra, Coordenador(a), em 17/04/2023, às 15:18, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

Documento assinado eletronicamente por José Maria Villas Boas, Diretor(a), em 18/04/2023, às 16:26, conforme horário oficial de Brasília, com fundamento no art. 6º, § 1º, do Decreto nº 8.539, de 8 de outubro de 2015.

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