Physik lernen mit Excel und Visual Basic: Anwendungen auf Teilchen, Wellen, Felder und Zufallsprozesse

Description

In diesem Buch werden mathematisch-physikalische Fragestellungen mit Formelwerken, gewöhnlichen und partiellen Differentialgleichungen, Variationsrechnung und Monte-Carlo-Verfahren behandelt. Der Leser lernt, physikalische Konzepte übersichtlich in Tabellenstrukturen und Makros von Excel und Visual Basic zu übertragen. Der Autor knüpft damit methodisch an den ersten Band „Physik mit Excel und Visual Basic“ an. Eine Entwicklungsumgebung für Visual Basic ist in jeder Version von Excel integriert. Pragmatisch werden in jedem Kapitel zuerst die physikalischen Grundlagen knapp zusammengefasst und nötiges Vorwissen wird klar gekennzeichnet. Anschließend werden konkrete Beispiele aus der entsprechenden Thematik herausgegriffen und die mit MS-Excel und Visual Basic erstellten Lösungen diskutiert. Dabei erklärt der Autor mathematische Kniffe und Besonderheiten und hilft dem Leser dabei, den physikalischen Hintergrund zu verstehen. Die einzelnen Schritte werden gut nachvollziehbar und klar besprochen. Die Rechnungen werden mit grafischer Darstellung veranschaulicht und das Gelernte wird in Dialogen zwischen drei fiktiven Personen, dem pragmatisch an die Lösung herangehenden Alac, dem vorsichtigen und theoretisch interessierten Tim und dem Tutor/der Tutorin noch einmal pointiert besprochen. Dieses Buch eignet sich für Leser, die sich dafür interessieren, wie man physikalische Problemstellungen mit dem Computer löst und zusätzlich eine knappe Darstellung der physikalischen Hintergründe bekommen wollen. Zielgruppen sind: - Studierende mit Hauptfach Physik ab dem ersten Semester - Studierende mit Nebenfach Physik mit Interesse an der Mathematik - Lehramtsstudierende und ausgebildete Mathe-, Physik- und Informatiklehrer , die darin Anregungen für die Einbindung von Computerverfahren im Unterricht finden und - „Physiker im Beruf“, die systematisch Tabellenkalkulation erlernen wollen. Der Erkenntnisgewinn ist für den Leser durch die geschickte Verknüpfung von Physik, Mathematik und Programmierung sehr hoch, gleichzeitig motiviert das Buch dazu, selbständig neue Problemstellungen zu lösen. Der Einstieg in weiterführende Verfahren der Computational Physics wird erleichtert. Front Matter ....Pages I-XIII Einleitung (Dieter Mergel)....Pages 1-12 Eindimensionale Schwingungen (Dieter Mergel)....Pages 13-62 Bewegungen in einer Ebene (Dieter Mergel)....Pages 63-108 Schrödinger-Gleichung (Dieter Mergel)....Pages 109-134 Partielle Differentialgleichungen (Dieter Mergel)....Pages 135-168 Elektrische und magnetische Felder (Dieter Mergel)....Pages 169-203 Variationsrechnung (Dieter Mergel)....Pages 205-226 Geometrische Optik mit dem Fermat’schen Prinzip (Dieter Mergel)....Pages 227-247 Modellverteilungen durch Simulation physikalischer Prozesse (Dieter Mergel)....Pages 249-277 Stochastische Bewegung (Dieter Mergel)....Pages 279-303 Monte-Carlo-Verfahren (Dieter Mergel)....Pages 305-345 Wellenoptik (Dieter Mergel)....Pages 347-377 Statistische Mechanik (Dieter Mergel)....Pages 379-410 Mathematische Ergänzungen (Dieter Mergel)....Pages 411-443 Schlussbetrachtungen (Dieter Mergel)....Pages 445-454 Back Matter ....Pages 455-462