reklama - zainteresowany?

Symulacje komputerowe w fizyce. Wydanie II - Helion

Symulacje komputerowe w fizyce. Wydanie II
Autor: Maciej Matyka
ISBN: 978-83-283-5496-8
stron: 368, Format: 158x235, okładka: miękka
Data wydania: 2020-12-22
Księgarnia: Helion

Cena książki: 47,40 zł (poprzednio: 79,00 zł)
Oszczędzasz: 40% (-31,60 zł)

Dodaj do koszyka Symulacje komputerowe w fizyce. Wydanie II

Tagi: C++ - Programowanie | Książki okołoszkolne | Wydawnictwo Naukowe Helion

Symulacje komputerowe - od podstaw!

  • Poznaj metody numeryczne
  • Naucz siÄ™ stosować je w praktyce
  • Odkryj Ĺ›wiat symulacji komputerowych

Ostatnie kilkadziesiÄ…t lat to okres burzliwego rozwoju technologii informatycznych i ciÄ…gĹ‚ego zwiÄ™kszania moĹĽliwoĹ›ci komputerów dostÄ™pnych dla coraz to szerszych rzesz uĹĽytkowników. Z zaawansowanych narzÄ™dzi graficznych i symulacyjnych mogÄ… obecnie korzystać juĹĽ nie tylko profesjonaliĹ›ci zatrudnieni w duĹĽych korporacjach dysponujÄ…cych ogromnymi zasobami finansowymi, lecz równieĹĽ pasjonaci, programiĹ›ci i graficy pracujÄ…cy dla niewielkich firm, które tworzÄ… animacje komputerowe na uĹĽytek przemysĹ‚u czy branĹĽy rozrywkowej.

Realistyczne, uniwersalne i interaktywne efekty moĹĽna tu uzyskać tylko w jeden sposób: wykorzystujÄ…c fizyczne metody symulacji ruchu, do tego zaĹ› niezbÄ™dna jest odpowiednia wiedza. Drugie wydanie ksiÄ…ĹĽki Symulacje komputerowe w fizyce wprowadzi CiÄ™ w podstawy metod numerycznych oraz przedstawi ich zastosowanie w praktyce. Dowiesz siÄ™, jak przeprowadzać symulacje prostych i bardziej zĹ‚oĹĽonych zjawisk fizycznych, rozwiÄ…zywać równanie falowe oraz symulować zachowanie cieczy nieĹ›ciĹ›liwych i gazów, a nawet wkroczysz w tajemniczy Ĺ›wiat fizyki kwantowej. Symulacja flagi trzepoczÄ…cej na wietrze, miÄ™kkiej piĹ‚ki odbijajÄ…cej siÄ™ od powierzchni czy oporu, który powietrze stawia jadÄ…cemu samochodowi? Przekonasz siÄ™, ĹĽe to nic trudnego!

KsiÄ…ĹĽka jest przeznaczona zarówno dla studentów, jak i uczniów starszych klas szkóĹ‚ Ĺ›rednich, dla których moĹĽe stanowić wstÄ™p do praktycznego programowania symulacji i modelowania fizycznego w animacji komputerowej. Pozycja szczególnie zainteresuje studentów oraz kadrÄ™ dydaktycznÄ… kierunków Ĺ›cisĹ‚ych, na przykĹ‚ad wykĹ‚adowców modelowania komputerowego czy fizyki komputerowej, dla których moĹĽe być punktem wyjĹ›cia do dalszego zgĹ‚Ä™biania przedstawionych modeli. Do ksiÄ…ĹĽki doĹ‚Ä…czony jest zbiór napisanych w jÄ™zykach C++, OpenGL oraz HTML5 programów, które ilustrujÄ… sposób przeprowadzania opisanych symulacji.

  • Symulacje zjawisk mechaniki klasycznej
  • Dynamika ciaĹ‚ miÄ™kkich w czasie rzeczywistym
  • RozwiÄ…zanie numeryczne równania falowego
  • Symulacje dynamiki pĹ‚ynów (CFD)
  • RozwiÄ…zanie numeryczne równania SchrOdingera

Poznaj metody numeryczne od podszewki!

Dodaj do koszyka Symulacje komputerowe w fizyce. Wydanie II

Dodaj do koszyka Symulacje komputerowe w fizyce. Wydanie II

Spis treści

Symulacje komputerowe w fizyce. Wydanie II -- spis tre¶ci

 

Wstęp 7

 

Rozdział 1. Schematy różnicowe rozwi±zywania równań różniczkowych zwyczajnych 11

  • 1.1. Równania różniczkowe zwyczajne i różnice skończone 11
  • 1.2. Równania różniczkowe zwyczajne i rachunek całkowy 13
    • 1.2.1. Schemat różnicowy Eulera 13
    • 1.2.2. Rozwi±zanie równania rozpadu promieniotwórczego 16
    • 1.2.3. Metoda skokowa z wstępnymi obliczeniami Eulera 19
    • 1.2.4. Wahadło matematyczne 24
    • 1.2.5. Punkt materialny przymocowany do sprężyny 33
  • 1.3. Dokładniejsze metody wyznaczania rozwi±zań równań różniczkowych 39
    • 1.3.1. Metoda punktu ¶rodkowego drugiego rzędu 40
    • 1.3.2. Metoda Rungego-Kutty czwartego rzędu 42
  • 1.4. Zestawienie poznanych schematów rozwi±zywania równań różniczkowych zwyczajnych 44
  • 1.5. Podsumowanie 46

Rozdział 2. Dynamika według sir Isaaca Newtona 47

  • 2.1. Rachunek wektorowy 47
    • 2.1.1. Klasa Wektor 48
    • 2.1.2. Operacje na wektorach 49
    • 2.1.3. Rachunek wektorowy - podsumowanie 55
  • 2.2. Zasady dynamiki Newtona 56
    • 2.2.1. Pierwsza zasada dynamiki Newtona 56
    • 2.2.2. Druga zasada dynamiki Newtona 56
    • 2.2.3. Trzecia zasada dynamiki Newtona 56
  • 2.3. Model fizyczny dynamiki układów punktów materialnych 57
    • 2.3.1. Elementy składowe modelu 57
  • 2.4. Punkt materialny 60
    • 2.4.1. Przechowywanie danych. Lista jednokierunkowa 60
    • 2.4.2. Równania ruchu pojedynczego punktu materialnego 64
  • 2.5. Kolizje 68
    • 2.5.1. Prosta metoda wykrywania kolizji punkt - ¶ciana 68
    • 2.5.2. Nieruchoma sfera kolizji 70
  • 2.6. Oddziaływania między punktami materialnymi 79
    • 2.6.1. Prawo powszechnego ci±żenia 80
    • 2.6.2. Oddziaływanie sprężyste pary punktów 83
  • 2.7. Konstruowanie obiektów złożonych 86
    • 2.7.1. Model dwuwymiarowego sznura 86
    • 2.7.2. Symulacja trójwymiarowych tkanin 89
    • 2.7.3. Konstrukcja bryły sztywnej 90
    • 2.7.4. Konstrukcja modelu poruszaj±cej się postaci 93
  • 2.8. Obiekty złożone z "mię¶niami" 95
    • 2.8.1. Więzy odległo¶ci 99
  • 2.9. Ciała miękkie 103
    • 2.9.1. Symulacja flagi 103
    • 2.9.2. Szczypta historii 106
    • 2.9.3. Model fizyczny ciał miękkich 107
    • 2.9.4. Ci¶nienie i równanie stanu gazu doskonałego 109
    • 2.9.5. Objęto¶ć zamkniętej bryły 110
    • 2.9.6. Algorytm symulacji ciała miękkiego 113
    • 2.9.7. Kod Ľródłowy symulacji ciał miękkich - HTML5 116
    • 2.9.8. Przykłady symulacji 127
    • 2.9.9. Wzajemne kolizje 128
    • 2.9.10. Zmienny krok czasowy symulacji 132
    • 2.9.11. Perspektywy ciał miękkich 133
  • 2.10. Podsumowanie 135

Rozdział 3. Rozwi±zanie numeryczne równania falowego 137

  • 3.1. Co to jest fala? 137
  • 3.2. Klasyczne równanie falowe 138
  • 3.3. Równanie falowe w jednym wymiarze 138
    • 3.3.1. Podział równania falowego na układ dwóch sprzężonych równań różniczkowych pierwszego rzędu 139
    • 3.3.2. Siatka różnicowa Eulera w jednym wymiarze 139
    • 3.3.3. Rozwi±zanie algorytmiczne układu równań sprzężonych 140
    • 3.3.4. Algorytm programu realizuj±cego równanie falowe 1D 141
    • 3.3.5. Efekty działania przedstawionego algorytmu 147
  • 3.4. Równanie falowe w dwóch i więcej wymiarach przestrzennych 152
    • 3.4.1. Siatka różnicowa Eulera w dwóch wymiarach 153
    • 3.4.2. Realizacja symulacji równania falowego w dwóch wymiarach 157
  • 3.5. Podsumowanie 164

Rozdział 4. Symulacje cieczy nie¶ci¶liwej 165

  • 4.1. Równanie Naviera-Stokesa dla cieczy nie¶ci¶liwej 165
    • 4.1.1. Warunek nie¶ci¶liwo¶ci cieczy 166
    • 4.1.2. Pola wektorowe 167
    • 4.1.3. Analiza równania Naviera-Stokesa 169
  • 4.2. Rozwi±zanie uproszczone równań NS 172
    • 4.2.1. Równanie płytkiej wody 172
    • 4.2.2. Warunek zachowania masy 173
    • 4.2.3. Końcowa postać równania dla płytkiej wody 174
    • 4.2.4. Przybliżenie dyskretne 175
    • 4.2.5. Efekty działania 178
  • 4.3. Pełne rozwi±zanie równań NS dla cieczy nie¶ci¶liwej 180
    • 4.3.1. Reprezentacja cieczy 181
    • 4.3.2. Schematy różnicowe dla równania NS 187
    • 4.3.3. Warunki brzegowe 197
    • 4.3.4. Algorytm programu 201
    • 4.3.5. Wizualizacja rezultatów obliczeń 215
  • 4.4. Ogólnie o schematach różnicowych 219
  • 4.5. Metoda gazu sieciowego Boltzmanna 220
    • 4.5.1. LBM a gaz sieciowy LGA 221
    • 4.5.2. Funkcja rozkładu 222
    • 4.5.3. Model dwuwymiarowy (D2Q9) 223
    • 4.5.4. Prędko¶ć, gęsto¶ć, ci¶nienie 225
    • 4.5.5. Równanie transportu Boltzmanna 226
    • 4.5.6. Algorytm 230
    • 4.5.7. Implementacja LBM w języku C/C++ 232
    • 4.5.8. Przepływ wielofazowy 262
    • 4.5.9. Model trójwymiarowy (D3Q15) 267
    • 4.5.10. Przepływ przez o¶rodki porowate 271
    • 4.5.11. Jednostki fizyczne w LBM 291
    • 4.5.12. Metoda wielorelaksacyjna LBM-MRT 296
    • 4.5.13. Metoda LBM dla tau = 1 300
    • 4.5.14. Przepływ z powierzchni± swobodn± 311
  • 4.6. Podsumowanie 313

Rozdział 5. Równanie Schrödingera 315

  • 5.1. Funkcja falowa - wektor stanu układu kwantowego 315
  • 5.2. Ewolucja w czasie stanu układu kwantowego 316
  • 5.3. Dyskretna postać operatora ewolucji w czasie 317
  • 5.4. Schemat rozwi±zania różnicowego 318
  • 5.5. Stan pocz±tkowy układu 319
  • 5.6. Implementacja 319
    • 5.6.1. Algorytm programu 320
    • 5.6.2. Konstrukcja stanu pocz±tkowego 320
    • 5.6.3. Pętla obliczeniowa 322
  • 5.7. Rezultaty 324
  • 5.8. Podsumowanie 326

Dodatek A. Materiały doł±czone do ksi±żki 327

Bibliografia 351

Skorowidz 364

Dodaj do koszyka Symulacje komputerowe w fizyce. Wydanie II

Code, Publish & WebDesing by CATALIST.com.pl



(c) 2005-2021 CATALIST agencja interaktywna, znaki firmowe naleĹĽÄ… do wydawnictwa Helion S.A.