Inhalt

• Einleitung
  • Was heißt ``Physik auf dem Computer''
  • Ein erstes Beispiel: Harmonischer Oszillator
    • Physikalische Problemformulierung
    • Gesetze und Modelle in der Physik
    • Mathematische Umformulierung, Entdimensionalisierung
    • Analytische Lösung
    • Numerische Lösung
    • Computerformulierung
  • Werkzeuge oder ``Es geht auch einfacher''
  • Ein zweites Beispiel: elektrischer Schwingkreis
  • Literatur
  
  
• Grundlagen von C++
  • Geschichte der Programmierung mit C++
  • Programmierstil
    • Kommentare
    • Klarheit
    • Einfachheit
  • Sprachkonstrukte
  • Datentypen, Variablen, Konstanten
    • Darstellung von Zahlen
    • Grundlegende Datentypen und Deklaration
    • Variablenattribute
    • Lebensdauer und Lage der Variablen im Systemspeicher
    • Felder
  • Kontrollstrukturen
    • if-Anweisung
    • Ternärer ?:-Operator
    • (do) while-Schleifen
    • for-Schleifen
    • break und continue
    • goto-Anweisung, Labels
    • switch-Anweisung
  • Funktionen und Operatoren
    • Funktionen ohne Argumente oder Rückgabewert, void
    • Bibliotheken
    • Operatoren
    • inline Funktionen
    • Defaultargumente
    • Überladen von Funktionen
  • Zeiger, Zeiger-Feld-Dualität, und Referenzen
    • Zeiger
    • Zeiger-Feld-Dualität
    • Feldvariablenübergabe an Funktionen, dynamische Speicherverwaltung
    • Referenzen
    • typedef
  • Bezugsrahmen von Bezeichnern
  • Klassen
    • Datenelemente
    • Elementfunktionen
    • Konstruktion von Objekten
    • Kopieren und Zuweisung von Objekten
    • Zugriffsprivilegien: private, public
  • Ein- und Ausgabe
    • Elementfunktionen der iostreams
    • Formatierung
    • Dateien (Files)
  • Dynamische Speicherverwaltung
  • Organisation in Implementierungs- und Header-Dateien
  • Weiterführende Literatur
  
  
• Physikalische Modellbildung: Gezupfte Saite
  • Erstes Modell: Oszillatorgleichung
  • Zweites Modell: Wellengleichung
    • Herleitung der Wellengleichung
    • Lösung der Wellengleichung (nach d'Alembert)
    • Simulation einer Saite (Karplus-Strong-Algorithmus)
  
  
• Numerisches Differenzieren und Integrieren
  • Differenzieren
    • Die erste Ableitung
    • Die zweite Ableitung
    • Numerische Probleme
  • Integration
    • Die Mittelpunktsregel
    • Die Trapezregel
    • Die Simpsonregel
    • Variablen Substitution
  • Gauß - Quadratur
    • Vorbemerkungen
    • Lineare Näherung : L=2
    • Quadratische Näherung
    • Beliebige Stützstellen
    • Orthogonale Polynome
    • Weiterführende Literatur
  
  
• Gewöhnliche Differentialgleichungen
  • Anfangswertprobleme
    • Die Trommelfellgleichung
    • Das ebene mathematische Pendel
  • Allgemeine Form der Beispiele
  • Numerische Lösungsverfahren
    • Euler-Verfahren
    • Potenzreihenentwicklung
    • Verlet-Methode
    • Runge-Kutta-Verfahren
    • Mehrschrittverfahren(Adams-Bashforth)
    • Implizite Verfahren
    • Prädiktor-Korrektor-Verfahren
  • Himmelsmechanik
    • Erde und Jupiter
    • Das Drei-Körper-Problem
    • Perihelbewegung des Merkurs
    • Starre Körper
  • Molekulardynamik
    • Das Heliumatom
    • Optimierung
    • Weitere Vielteilchensysteme