Physik lernen mit Excel und Visual Basic

Anwendungen auf Teilchen, Wellen, Felder und Zufallsprozesse
 
 
Springer Spektrum (Verlag)
  • erschienen am 10. Oktober 2018
 
  • Buch
  • |
  • Softcover
  • |
  • XIII, 461 Seiten
978-3-662-57512-3 (ISBN)
 
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.
1. Aufl. 2018
  • Deutsch
  • Heidelberg
  • |
  • Deutschland
Springer Berlin
  • 398 s/w Abbildungen
  • |
  • 398 schwarz-weiße Abbildungen, Bibliographie
  • Höhe: 233 mm
  • |
  • Breite: 154 mm
  • |
  • Dicke: 35 mm
  • 737 gr
978-3-662-57512-3 (9783662575123)
10.1007/978-3-662-57513-0
weitere Ausgaben werden ermittelt
Dieter Mergel studierte Physik in Göttingen, promovierte an der TU Clausthal im Bereich Festkörperphysik und arbeitete 11 Jahre in den Philips-Forschungslaboratorien Hamburg/Aachen über automatische Spracherkennung und optische Datenspeicherung. Seit 1993 ist er Professor für Technische Physik an der Universität Duisburg-Essen, wo er auf dem Gebiet der Festkörperschichten forscht und u.a. Vorlesungen für Lehramtsstudenten hält und Excel-Kurse anbietet.
1 Einleitung.- 2 Eindimensionale Schwingungen.- 3 Bewegungen in einer Ebene.- 4 Schrödinger-Gleichung.- 5 Partielle Differentialgleichungen.- 6 Elektrische und magnetische Felder.- 7 Variationsrechnung.- 8 Geometrische Optik mit dem Fermat'schen Prinzip.- 9 Modellverteilungen durch Simulation physikalischer Prozesse.- 10 Stochastische Bewegung.- 11 Monte-Carlo-Verfahren.- 12 Wellenoptik.- 13 Statistische Mechanik.- 14 Mathematische Ergänzungen.- 15 Schlussbetrachtungen.- Literaturverzeichnis.- Index.
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.

Der Autor
Dieter Mergel studierte Physik in Göttingen, promovierte an der TU Clausthal im Bereich Festkörperphysik und arbeitete 11 Jahre in den Philips-Forschungslaboratorien Hamburg/Aachen über automatische Spracherkennung und optische Datenspeicherung. Seit 1993 ist er Professor für Technische Physik an der Universität Duisburg-Essen, wo er auf dem Gebiet der Festkörperschichten forscht und u.a. Vorlesungen für Lehramtsstudenten hält und Excel-Kurse anbietet.

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