Physik auf dem Computer SS 2014

Übersicht

Typ

Vorlesung (3 SWS) und Übungen (2 SWS)

Dozenten

JP Dr. Axel Arnold und Dr. Olaf Lenz

Sprache

Deutsch

Zeit und Ort

jeden Mittwoch 9:45-11:15, Pfaffenwaldring 57, HS 57.05

jeden zweiten Freitag 9:45-11:15, Pfaffenwaldring 57, HS 57.06.

Vorlesungstermine Freitag: 11.4., 25.4. 9.5., 23.5., 6.6. (fällt aus!), 20.6., 4.7., 18.7.

Vorlesung

• Das Skript der Vorlesung findet sich hier (3.32 MB). Es mag sein, dass im Verlauf des Semesters noch kleinere Änderungen am Skript passieren.
• Die Quellen des Skripts finden sich auch auf GitHub. Ich wäre sehr dankbar, Patches für Tipp- und andere Fehler zu bekommen! Ansonsten ist das Skript CC-by-sa-lizensiert.
• Die Tutorials aus der Python-Vorlesung sind hier:
  • PythonTutorial.ipynb (33 KB) (nbviewer)
  • NumPyTutorial.ipynb (120 KB) (nbviewer)

Klausur

• Es wird nur abgefragt, was auch in der Vorlesung dran gekommen ist. Das ist nicht alles, was im Skript steht.
• Zur Klausur sollten folgenden Dinge mitgebracht werden:
  • Stifte
  • Lichtbildausweis
  • nicht-programmierbarer und nicht-kommunikationsfähiger Taschenrechner
  • ein beidseitig DIN-A4-Blatt mit Formeln etc. Ein Vorschlag ist hier (419 KB) und hier (13 KB) das LaTeX zum Anpassen (Fix vom 6. 8.).
• Klausur 2013: [ohne Musterlösungen, diese folgen später] (366 KB)
• Probeklausur 2013: [ohne Musterlösungen] (313 KB) [mit Musterlösungen] (373 KB)
• Klausuren SS 2012 (teilweise andere Schwerpunkte!)
  • Probeklausur 2012: [ohne Musterlösungen] (312 KB) [mit Musterlösungen] (386 KB)
  • Klausur 2012: [ohne Musterlösungen] (317 KB) [mit Musterlösungen] (388 KB)

Übungen

Wer sich noch nicht für die Übungen angemeldet hat, aber gerne teilnehmen möchte, schreibt bitte eine Email an Olaf Lenz mit dem Namen, der Email-Adresse, und der Matrikelnummer.

Tutoren und Übungszeiten

• Dienstag, 9:45-11:15 Johannes Zeman
• Mittwoch, 15:45-17:15 Tobias Richter
• Freitag, 11:30-13:00 Shervin Rafatnia

Wenn Ihr Fragen zu den Übungen habt wendet Euch an Eure Übungsleiter. Bei allgemeinen Fragen zu den Übungen wendet Euch an Olaf Lenz.

Worksheets

Worksheet 3: Taylor Series and Interpolating Polynomials

• Deadline
  • Wednesday, 30 April 2014, 10:00 for the tutorial on Friday
  • Friday, 2 May 2014, 10:00 for the tutorials on Tuesday and Wednesday
• Worksheet 3 (243 KB)
• ws3.py (1 KB)
• ws3.ipynb (293 KB) (nbviewer)

Worksheet 2: Gauss Elimination

• Deadline
  • Wednesday, 23 April 2014, 10:00 for the tutorial on Friday
  • Friday, 25 April 2014, 10:00 for the tutorials on Tuesday and Wednesday
• Worksheet 2 (207 KB)
• gauss.py (2 KB)
• gauss.ipynb (7 KB) (nbviewer)

Worksheet 1: Python and NumPy

• Deadline
  • Wednesday, 16 April 2014, 10:00 for the tutorial on Friday
  • Friday, 18 April 2014, 10:00 for the tutorials on Tuesday and Wednesday
• Worksheet 1 (255 KB)
• pendulum.py (1 KB)
• pendulum.ipynb (107 KB) (nbviewer)

Allgemeine Bemerkungen

• Die Übungen finden im CIP-Pool am ICP (Allmandring 3, 1. Stock) statt.
• Um zur Prüfung zugelassen zu werden, sind insgesamt 50% der Punkte aus den Übungen notwendig.
• Die Übungen sollen i. d. R. in Gruppen von zwei oder drei Leuten bearbeitet werden.
• Wir gehen davon aus, dass die Übungen im CIP-Pool bearbeitet werden. Dieser ist mit Hilfe des Logins und Passworts jederzeit zugänglich (außer nachts und am Wochenende). Die Belegungszeiten des CIP-Pools können hier abgelesen werden.
• Trotzdem werden wir versuchen, alle dafür benötigten Materialien hier auf der Homepage bereitzustellen. Wer also selbst ein Unix/Linux-Betriebssystem zu Hause installiert hat, kann die Übungen im Prinzip auch dort erledigen. Das bedeutet aber ausdrücklich nicht, dass Ihr die Übungen dann alleine macht!
• Wer möchte, kann Linux übrigens auch auf dem eigenen Computer ausprobieren und dann auch installieren (ohne deswegen Windows löschen zu müssen). Tipps dazu gibt es weiter unten.

Documentation

Linux

• Linux Cheat Sheet (2.27 MB) (source (42 KB)) - the most important linux commands on a single page
• A good and freely available book about using Linux: Introduction to Linux by M. Garrels
• Short introduction to shell scripting (bash)
• A more detailed introduction to bash scripting

Python

• Use the existing documentation of Python itself! To get help on the command print, use

 pydoc print

• Or use the Web browser to read it. Start

 pydoc -p 4242

and visit the page http://localhost:4242

• http://python.org/doc/ - the official Python documentation (including tutorials etc.)
• Byte_of_Python.pdf (546 KB) - the free eBook "A byte of Python" [1], also available in German[2]

NumPy

• first of all, try to use

 pydoc numpy

• http://numpy.scipy.org/ - the homepage of NumPy contains a lot of documentation
• Script of the lecture "Physik auf dem Computer" (german) (3.24 MB) - Numerics in Python, using Numpy

GNU/Linux auf dem eigenen Rechner

Wer ein Unix-Betriebssystem auf dem eigenen Computer ausprobieren will, der hat verschiedene Möglichkeiten.

• Die Übungsleiter können Euch dabei - in begrenztem Umfang - weiterhelfen.
• Die verschiedenen unten vorgestellten Distributionen bieten alle sogenannte "Live-CDs" an. Diese kann man einfach in den eigenen Rechner einlegen und den Rechner neu starten. Er lädt dann das Betriebssystem, ohne dabei die Festplatte zu verändern! Das ist also völlig ohne Risiko.
• Wer GNU/Linux auf dem eigenen Rechner installieren möchte, kann das problemlos tun, ohne dabei Windows löschen zu müssen. Es muss lediglich Platz auf der Festplatte frei sein. Auch dazu können die LiveCDs verwendet werden.

Die folgenden Distributionen können wir empfehlen:

• Ubuntu - Gilt als sehr benutzerfreundliche Distribution, ist einfach zu installieren. Verwendet den GNOME-Desktop (Grafische Benutzeroberfläche).
• Kubuntu - Dasselbe wie Ubuntu, aber mit dem KDE-Desktop.
• Xubuntu - Ubuntu mit XFCE-Desktop. Weniger bunt und animiert, aber dafür auch auf langsamen Netbooks recht flott.
• OpenSuse - Benutzerfreundliche Linuxdistribution. Stammt ursprünglich aus Deutschland, deswegen in Deutschland relativ weit verbreitet. Bietet wahlweise KDE oder GNOME (oder auch andere Alternativen).