Στο μάθημα αυτό θα αναλυθεί ένα ευρύ φάσμα υπολογιστικών  προβλημάτων της Φυσικής. Θα μελετήσουμε αλγόριθμους σε προβλήματα της Φυσικής, τα οποία θα κυμαίνονται από Κλασσική Μηχανική,  Ηλεκτροστατική και Φυσική Περιβάλλοντος έως Στατιστική Φυσική και Κβαντικά Συστήματα. Πρότερη εμπειρία σε MATLAB και γλώσσες προγραμματισμού όπως η C ή C++ κρίνονται χρήσιμες, αν και θα δοθεί μια σύντομη επισκόπηση βασικών εντολών προγραμματισμού στην αρχή του μαθήματος. Τα παραδείγματα του μαθήματος θα είναι σε MATLAB.

Εισαγωγή στην υπολογιστική Φυσική. Η εμφάνιση των σύγχρονων υπολογιστών. Εισαγωγή στον προγραμματισμό και στις τεχνικές για την οπτικοποίηση δεδομένων

Περιβαλλοντικές συνέπειες από την παραγωγή και χρήση της ενέργειας. Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και οι τεχνολογίες. Υπολογιστική Εφαρμογή Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας.

Υπολογισμός του Αιολικού Δυναμικού μιας περιοχής. Ανάλυση του Αιολικού Δυναμικού με την χρήση της κατανομής Weibull. Επίδραση της τιμής των παραμέτρων (C, k) της κατανομής "Weibull" και του ύψους μελέτης στον καθορισμό των χαρακτηριστικών της ταχύτητας του ανέμου. Υπολογισμός του Αιολικού Δυναμικού με τη χρήση αριθμητικών μοντέλων. Μέση τιμή-διακυμάνσεις ταχύτητας ανέμου. Επίδραση του ύψους στο διαθέσιμο ολικό Δυναμικό μιας περιοχής.

Υπολογισμός της ηλιακής ενέργειας μιας περιοχής. Μοντέλα υπολογισμού της ηλιακής ακτινοβολίας. Βάσεις δεδομένων ηλιακής ακτινοβολίας.

Τυχαία συστήματα και στοχαστικές μέθοδοι: τυχαίοι περίπατοι και διάχυση, ανάπτυξη συσσωμάτων, ολοκλήρωση Monte Carlo. Ο αλγόριθμος Metropolis.

Κβαντικά συστήματα: η χρονοεξαρτώμενη και ανεξάρτητη εξίσωση του Schrödinger, μέθοδος μεταβολών και πίνακες

Υπολογιστικές μέθοδοι εξίσωσης κίνησης. Αρχές και χρήση της μεθόδου Μοριακής Δυναμικής. Επίδραση φυσικών ιδιοτήτων της ύλης (θερμοκρασίας, πίεσης) σε ατομιστικούς υπολογισμούς. Επίδραση τάσης, παραμόρφωσης.

Δυναμικά ατομικής αλληλεπίδρασης. Δυναμικά ατομικής αλληλεπίδρασης σε σχέση με τα διάφορα είδη ατομικών δεσμών. Δυναμικά μεταλλικής αλληλεπίδρασης. Δυναμικά για ημιαγωγικές ενώσεις. Δυναμικά αλληλεπίδρασης μορίων και υδρογονανθράκων. Δυναμικά ιοντικών κρυστάλλων.

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΣΥΓΓΡΑΜΜΑΤΑ

• 1. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ, ΑΝΔΡΙΩΤΗΣ Ν. ΑΝΤΩΝΗΣ, 2016, ΑΝΔΡΙΩΤΗΣ Ν. ΑΝΤΩΝΗΣ, ISBN: 9789609378895