física computacional (lf) modelação em física e engenharia
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http://www.namaraujo.net
NunoAraújoCentrodeFísicaTeóricaeComputacional,UniversidadedeLisboa,Portugal
FísicaComputacional(LF)ModelaçãoemFísicaeEngenharia(MIEF)
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AprenderFísicaComputacionaldáTrabalho
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Masvaleapena!
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Importância
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Importância
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Teoria,experiência,simulação
TeoriaTeoria ExperiênciaExperiência
SimulaçãoSimulação
NaturezaNatureza
AguidetoMonteCarloSimulationsinStatisticalPhysics,D.P.LandauandK.Binder,CambridgeUniversityPress
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Trêstiposdeproblemasresistênciadoar
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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/
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Trêstiposdeproblemasproblemasestocásticos
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SimulaçãonuméricaVantagens
• ligar/desligarinterações
• testardiferentesregiõesdoespaçodeparâmetros(“caro”experimentalmente)
• simularsistemasquenãoqueremos/podemostestarexperimentalmente:
• bombasnucleares
• origemdouniverso
• propagaçãodedoenças
• abordarsistemasparaosquaissótemosumadescriçãomecanicista.
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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
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SimulaçãonuméricaDesafios
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SimulaçãonuméricaEstratégia
• começarcomumproblemasimples
• compararcomresultadosanalíticos
• aumentaracomplexidade
• usarsempreaintuiçãofísica
• compararcomresultadosexperimentais
• avaliaraexequibilidadedoprojeto(tempo,recursos,…)
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SimulaçãonuméricaEstratégia
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Disciplina
• 14aulasteóricas(110min)+13/14aulaspráticas(110min)
• Aulaspráticas:
• 1+12trabalhosqueincluemprogramação
• Frequênciaobrigatória:mínimode10aulas.
• Relató[email protected]
• Datalimite:duassemanasdepoisdotrabalho
• Formatopdf(usaromodelodisponibilizadonomoodle)
• Incluirficheirocpp(nãoincluirexecutável)
• Avaliação:
• 6relatóriosdostrabalhospráticos[0–8valores]
• médiasobreos6relatórios
• teste1[31/10/2019]eteste2[Primeiradatadeexame][0–12valores]
• Notamínimanostestes:6valores
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Disciplina
1.IntroduçãoàFísicaComputacional
2.Geradordenúmerosaleatórios
3.Modelosestocásticos
4.MonteCarlo
5.DinâmicaMolecular
7.Equaçõesdiferenciaisparciais
8.Simulaçãodefluídos
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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/