Physik mit Python

Simulationen, Visualisierungen und Animationen von Anfang an

Oliver Natt

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Paperback

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German

Springer Spektrum
28 November 2022

Classical mechanics; Mathematical physics

Dieses Lehrbuch führt Sie anhand von physikalischen Fragestellungen aus der Mechanik in die Programmiersprache Python ein. Neben der reinen Simulation von physikalischen Systemen wird besonderes Augenmerk auf die Visualisierung von Ergebnissen und das Erstellen von Animationen gelegt. Mit zahlreichen Beispielen und Übungsaufgaben ermöglicht dieses Buch so den praktischen Einstieg in das wissenschaftliche Rechnen.

Sie lernen Kurvenanpassungen durchzuführen sowie lineare und nicht-lineare Gleichungssysteme zu lösen, die bei der Behandlung von statischen Problemen auftreten. Auch die Lösung von Differentialgleichungen, die dynamische Systeme beschreiben, sowie Themen wie Fourier-Transformationen und Eigenwertprobleme kommen nicht zu kurz. Mithilfe der in diesem Buch vorgestellten Simulationsbeispiele vertiefen Sie darüber hinaus Ihr Verständnis der zugrundeliegenden Physik, indem Sie die physikalischen Gesetze algorithmisch umsetzen und physikalische Aufgaben simulieren, die weitaus komplexer sind als die üblichen mit Papier und Bleistift lösbaren Aufgaben.

Alle im Buch vorgestellten Programme, die fertigen Animationen sowie die Lösungen zu den Übungsaufgaben werden online bereitgestellt.

Die vorliegende zweite Auflage enthält zahlreiche Ergänzungen, Korrekturen und Anpassungen an die aktuellen Versionen von Python, NumPy, SciPy und Matplotlib. Darüber hinaus erwartet Sie ein zusätzliches Kapitel über objektorientierte Programmiermethoden.

Ob Sie also Physik oder eine Ingenieurwissenschaft mit hohem physikalischem Anteil studieren, oder ob Sie unterrichten und Ihre Lehre durch Simulationen und Animationen anreichern möchten – dieses Buch ist dabei Ihr optimaler Begleiter!

By: Oliver Natt
Imprint: Springer Spektrum
Country of Publication: Germany
Edition: 2. Aufl. 2022
Dimensions: Height: 235mm, Width: 155mm,
Weight: 664g
ISBN: 9783662664537
ISBN 10: 3662664534
Pages: 423
Publication Date: 28 November 2022
Audience: Professional and scholarly , Undergraduate
Format: Paperback
Publisher's Status: Active

Einleitung.- Einführung in Python.- NumPy und Matplotlib.- Physikalische Größen und Messungen.- Kinematik des Massenpunkts.- Statik von Massenpunkten.- Dynamik des Massenpunkts.- Mehrteilchensysteme und Erhaltungssätze.- Zwangsbedingungen.- Schwingungen.- Wellen.- Grafische Benutzeroberflächen.- Objektorientierte Simulationen.- Ausblick.

Oliver Natt ist seit 2012 als Professor für Physik an der Technischen Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm tätig. Unter anderem vertritt er im dortigen Studiengang Angewandte Mathematik und Physik neben der theoretischen Physik auch das Lehrgebiet Modellierung und Simulation mit einem Seminar, aus dem die Idee für dieses Buch hervorgegangen ist.