Universitą degli Studi dell'Aquila Facoltą di Scienze MM. FF. NN. Corso di Laurea in Fisica (classe L-30)

Scheda dell'insegnamento

Denominazione:	Laboratorio di Fisica Computazionale
Codice:	F1F013
Natura dell'insegnamento:	obbligatorio
Collocazione temporale:	II anno, II semestre
CFU:	9
Tipologia attivitą formativa:	caratterizzante 9 CFU
SSD:	FIS/03
Ore di lezione:	9 esercitazioni di Laboratorio (~54 ore)  ~50 ore di lezioni ed esercitazioni in aula (5T+3E)
Frequenza:	Altamente consigliata, obbligo di riscontri sul 100% dell'attivitą di laboratorio
Lingua insegnamento:	Italiano
Verifica del profitto:	Previste due prove parziali in itinere per esonero da prova scritta Prova di laboratorio + esame orale

Requisiti per seguire il corso
Lo studente deve possedere conoscenze di Analisi Matematica riguardanti il calcolo differenziale ed integrale in una e pił variabili. Deve saper analizzare funzioni di una o piu' variabili, sia per via analitica che geometrica, e saper risolvere sistemi di equazioni lineari e semplici equazioni differenziali ordinarie del primo e secondo ordine. Deve possedere conoscenze di Fisica di base acquisite nei corsi di Meccanica e Termodinamica e di Elettromagnetismo. Deve inoltre avere familiarita' con l'analisi dimensionale e possedere la capacita' di analisi e schematizzazione di un problema fisico. Deve conoscere le modalitą di rappresentazione grafica dei dati sperimentali associati a grandezze fisiche deterministiche e stocastiche. Idealmente dovrebbe aver superato gli esami di Introduzione alla Fisica, Meccanica e Termodinamica, Laboratorio di Meccanica e Termodinamica, Elettromagnetismo, Geometria e Analisi Matematica I e II.

Obiettivi formativi
Il corso intende fornire allo studente le seguenti conoscenze e competenze:
Conoscenze informatiche di base sull'uso di un computer in ambiente unix.
Elementi di programmazione in linguaggi scientifici evoluti (fortran e c).
Elementi di calcolo numerico: algoritmi ed errori.
Capacita' di schematizzare un problema fisico, di pensare un algoritmo e di realizzare un programma di soluzione in un linguaggio di programmazione evoluto.
Utilizzo di librerie scientifiche e di ambienti di lavoro evoluti.
Utilizzo di pacchetti grafici per la realizzazione di grafici scientifici.
Capacitą di descrivere esperienze e risultati scientifici con linguaggio appropriato.

Programma Sintetico (Sillabo)

• Richiami di aritmetica del computer.
  
• Elementi di programmazione e linguaggio Fortran
  
• Soluzione di equazioni non lineari: algoritmi di bisezione, di interpolazione lineare, di Newton, e di iterazione.
• Sistemi di equazioni lineari e non lineari: eliminazione di Gauss, decomposizione LU, metodo di Gauss-Jordan.
  
• Integrazione e derivazione numerica
  
• Soluzione di equazioni differenziali ordinarie: equazioni di evoluzione di popolazioni, l'oscillatore armonico, il pendolo semplice.
• Varabili casuali discrete. Elementi di probabilitą. 
• Elementi di statistica, teoria degli errori statistici e loro analisi computerizzata.
• Metodi di integrazione stocastici: Il metodo Monte Carlo.

Link al Programma Dettagliato

Esempio di Prova Scritta e Modalitą di Valutazione

Modalitą alternative per studenti lavoratori
Gli studenti lavoratori che non possono frequentare le lezioni devono comunicarlo al docente e possono studiare gli argomenti sui libri di testo consigliati. I riscontri di attivitą laboratoriale possono essere prodotte durante sessioni di laboratorio libero concordate con il docente in periodi alternativi. Lo studio individuale, in assenza del beneficio della fruizione della docenza universitaria, potrebbe richiedere un impegno complessivo superiore a quello medio di 25 ore/CFU.

Libri di Testo

• C.F. Gerald and P.O. Wheatley, "Applied Numerical Analysis", 4th edition, Addison-Wesley (1989).
  
• W.H. Press, S.A. Teukolsky, W.T. Vetterling and B.P. Flannery, "Numerical Recipes", 2nd edition, Cambridge University Press (1992).
• M. Metcalf, "Effective Fortran 77", Clarendon Press (Oxford, 1986).
• R. H. Landau and M.J. Paez, "Computational Physics, Problem Solving with computers", Wiley & sons (1997).
• R.M. Feynman, R.B. Leighton and M. Sands, "The Feynman Lectures on Physics" vol 1, Addison-Wesley (1963).

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URL del corso: www.aquila.infn.it/home/cpierleo/LFC/