Programmeren voor Natuur- en sterrenkunde

Programming for Physics and Astronomy

Studiewijzer 2017/2018

Globale inhoud

Computers zijn onmisbaar in de huidige natuurkunde. Veel natuurkundige problemen zijn niet exact op te lossen. De oplossingen van deze problemen worden door middel computationele methoden benaderd. Zo kunnen problemen die samengevat kunnen worden door (een set van) differentiaal-vergelijkingen benaderd worden door tijd en ruimte te discretiseren. Problemen waar de onderliggende kans-verdelingen van de elementaire interacties bekend van zijn kunnen gesimuleerd worden door gebruik te maken van zogenaamde 'Monte-Carlo' methoden. Op deze manier kan het (statistische) gedrag van het ensemble voorspeld en bestudeerd worden. Computers worden ook gebruikt bij het verwerken van (vaak grote hoeveelheden) gegevens afkomstig van experimenten. De ruwe gegevens moeten vaak eerst gereduceerd worden tot verdelingen en variabelen die verder verwerkt kunnen worden. Vervolgens kunnen modellen 'gefit' worden aan de (verwerkte) gegevens om zodoende deze te toetsen en vrije parameters te bepalen.

In dit laptopcollege zal je een aantal problemen uit de klassieke en moderne natuurkunde aanpakken met numerieke en Monte-Carlo methoden en je zal gegevens van een experiment verwerken en bestuderen.

Studiemateriaal

Syllabus

• http://numnat.mprog.nl

Practicummateriaal

• http://numnat.mprog.nl

Overig

• Papers.

Leerdoelen

Aan het eind van het vak kan de student

• gestelde natuurkundige problemen omzetten in correcte computercode
• een aantal standaard technieken voor het oplossen van niet-lineaire en differentiaal vergelijkingen toepassen
• uitleggen wat de gevolgen zijn voor nauwkeurigheid en oplosbaarheid van het discretiseren van een probleem
• Monte-Carlo simulatie methoden toepassen voor een aantal problemen
• ruwe data van een experiment verwerken en er een simpel model aan fitten
• de resultaten van zijn/haar programma's grafisch weergeven
• geselecteerde code bibliotheken gebruiken in de programma's

Onderwijsvormen

• Laptopcollege
• (Computer)practicum

Computerprakticum met aanwezigheidsplicht.

Verdeling leeractiviteiten

Aanwezigheid

Aanwezigheidseisen opleiding (OER-B):

• Van elke student wordt actieve deelname verwacht aan het onderwijsonderdeel waarvoor hij staat ingeschreven. Een student die de eerste twee werkcolleges van een lesblok geen gebruik maakt van de werkcolleges, zal administratief uit de werkcollegegroep verwijderd worden. Een verzoek opnieuw ingeschreven te worden bij de werkcolleges kan ingediend worden bij de opleidingscoördinator.
• Als een student door overmacht niet aanwezig kan zijn bij een verplicht onderdeel van het onderdeel, dient hij dit zo snel mogelijk schriftelijk te melden bij de betreffende docent. De docent kan, eventueel na overleg met de studieadviseur, besluiten om de student een vervangende opdracht op te leggen.
• Het is niet toegestaan om verplichte onderdelen van een onderdeel te missen als er geen sprake is van overmacht.
• Bij kwalitatief of kwantitatief onvoldoende deelname, kan de examinator de student uitsluiten van verdere deelname aan het onderdeel of een gedeelte daarvan. Voorwaarden voor voldoende deelname worden van te voren vastgelegd in de studiewijzer.
• Ter uitbreiding van de bovenstaande regels geldt in het eerste semester van het eerste jaar dat een student bij minimaal 80% van de werkcolleges aanwezig dient te zijn. Bovendien moet worden deelgenomen aan eventuele tussentoetsen en verplicht gesteld huiswerk. Als niet aan deze verplichting is voldaan, wordt de student uitgesloten voor de herkansing van het bijbehorende vak. Studenten in het Dubbele Bachelor programma Wis- en Natuurkunde zijn vrijgesteld van deze plicht.

Aanvullende eisen voor dit vak:

Aanwezigheid is verplicht. Er kan 2 keer te laat gekomen worden.

Als de oefeningen af en ingeleverd zijn vervalt de aanwezigheidsplicht.

Toetsing

De oefeningen zijn in 4 blokken verdeeld, elk blok telt voor 25% van het eindcijfer. De blokken zijn : 1) hoofdstukken 3 t/m 6, 2) hoofdstukken 7 en 8, 3) hoofdstuk 9 en 4) hoofdstuk 10/vrije opdracht.

Inzage toetsing

De manier van inzage wordt via de webpagina van het vak gecommuniceerd.

Opdrachten

Onderstaande opdrachten komen aan bod in deze cursus:

•    Naam opdracht 1 : beschrijving 2
•    Naam opdracht 2 : beschrijving 1
•    ....

Fraude en plagiaat

Dit vak hanteert de algemene 'Fraude- en plagiaatregeling' van de UvA. Hier wordt nauwkeurig op gecontroleerd. Bij verdenking van fraude of plagiaat wordt de examencommissie van de opleiding ingeschakeld. Zie de Fraude- en plagiaatregeling van de UvA: www.uva.nl/plagiaat

Weekplanning

Rooster

Het rooster van dit vak is in te zien op DataNose.

Aanvullende informatie

Aanbevolen voorkennis: eerste jaar colleges natuurkunde, Programmeren in Python.

Contactinformatie

Coördinator

• dr. R. Bruijn