http://www.namaraujo.net

NunoAraújoCentrodeFísicaTeóricaeComputacional,UniversidadedeLisboa,Portugal

FísicaComputacional(LF)ModelaçãoemFísicaeEngenharia(MIEF)

AprenderFísicaComputacionaldáTrabalho

Masvaleapena!

Importância

Importância

Teoria,experiência,simulação

TeoriaTeoria ExperiênciaExperiência

SimulaçãoSimulação

NaturezaNatureza

AguidetoMonteCarloSimulationsinStatisticalPhysics,D.P.LandauandK.Binder,CambridgeUniversityPress

Trêstiposdeproblemasresistênciadoar

Trêstiposdeproblemasproblemasdemuitoscorpos

M.V.Carneiro,N.A.M.Araújo,T.Pähtz,andH.J.Herrmann.Phys.Rev.Lett.111,058001(2013)HansJ.Herrmannetal.

KantawongVuttivorakulchai

http://grainslab.weebly.com/

Trêstiposdeproblemasproblemasestocásticos

SimulaçãonuméricaVantagens

• ligar/desligarinterações

• testardiferentesregiõesdoespaçodeparâmetros(“caro”experimentalmente)

• simularsistemasquenãoqueremos/podemostestarexperimentalmente:

• bombasnucleares

• origemdouniverso

• propagaçãodedoenças

• abordarsistemasparaosquaissótemosumadescriçãomecanicista.

SunwayTaihuLight(China):93PFLOPS93x1015operações/segundo

SimulaçãonuméricaDesafios

• recursoslimitados(tempo/velocidadedoCPU;memória;…)

1cm3≈0.06molesdeH2O≈1022moléculas

• efeitosdetamanho

• precisão(errosdearredondamentoetruncagem)

1023equaçõesdomovimento

1023bytesdeinformação(105EB=1011TB)

esferasesemrotação!!!

Facebook:105TB=0.1EBGoogle:106x1TB=1EB

1fsem105s≈27horas

10-3sem1012dias

SimulaçãonuméricaDesafios

SimulaçãonuméricaEstratégia

• começarcomumproblemasimples

• compararcomresultadosanalíticos

• aumentaracomplexidade

• usarsempreaintuiçãofísica

• compararcomresultadosexperimentais

• avaliaraexequibilidadedoprojeto(tempo,recursos,…)

SimulaçãonuméricaEstratégia

Disciplina

• 14aulasteóricas(110min)+13/14aulaspráticas(110min)

• Aulaspráticas:

• 1+12trabalhosqueincluemprogramação

• Frequênciaobrigatória:mínimode10aulas.

• Relatóriosentreguespore-mailparafiscompfcul@gmail.com

• Datalimite:duassemanasdepoisdotrabalho

• Formatopdf(usaromodelodisponibilizadonomoodle)

• Incluirficheirocpp(nãoincluirexecutável)

• Avaliação:

• 6relatóriosdostrabalhospráticos[0–8valores]

• médiasobreos6relatórios

• teste1[31/10/2019]eteste2[Primeiradatadeexame][0–12valores]

• Notamínimanostestes:6valores

Disciplina

1.IntroduçãoàFísicaComputacional

2.Geradordenúmerosaleatórios

3.Modelosestocásticos

4.MonteCarlo

5.DinâmicaMolecular

7.Equaçõesdiferenciaisparciais

8.Simulaçãodefluídos

Bibliografia

J.M.Thijssen.ComputationalPhysics.CambridgeUniversityPress,UnitedKingdom,1999.

D.C.Rapaport.Theartofmoleculardynamicssimulations.CambridgeUniversityPress,UnitedKingdom,2004.

D.FrenkelandB.Smit.Understandingmolecularsimulations.AcademicPress,UnitedStates,2002.

H.J.Herrmann.LectureNotes:IntroductiontoComputationalPhysics.ETHZurich,Switzerland,2009.

D.P.LandauandK.Binder.AguidetoMonteCarlosimulationsinStatisticalPhysics.CambridgeUniversityPress,UnitedKingdom,2013.

S.Succi.TheLatticeBoltzmannEquation:ForFluidDynamicsandBeyond.OxfordUniversityPress,UnitedKingdom,2001.

D.E.Knuth.Theartofcomputerprogramming(volumes1-4a).AddisonWesley,Boston,2011.

W.H.Press,S.A.Teukolsky,W.Vetterling,andB.P.Flannery.NumericalRecipesinC++.CambridgeUniversityPress,UnitedKingdom,2005.

C++tutorial.http://www.cplusplus.com/doc/tutorial/