Είσοδος

Προγραμματισμός με Εφαρμογές στην Επιστήμη του Μηχανικού

Γενικά στοιχεία

 

 
Περιγραφή

Εγγραφή Φοιτητών στις Πτυχιακές Εξετάσεις Ιουνίου 2017

Παρακαλούμε τους επί πτυχίω φοιτητές που επιθυμούν να συμμετάσχουν στις εξετάσεις της Παρασκευής 9 Ιουνίου 2017 να εγγραφούν στη σχετική ομάδα  μέχρι την Τετάρτη 7 Ιουνίου 2017. Η εγγραφή είναι υποχρεωτική λόγω του περιορισμένου αριθμού των διαθέσιμων υπολογιστών και πρέπει να γίνει κατανομή σε τμήματα.

Για το λόγο αυτό ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα (αγνοήστε αυτά που έχετε ήδη κάνει):

  1. Ενεργοποιείστε το λογαριασμό σας στο σύστημα το πολυτεχνείου. Θα πρέπει ο χρήστης geXXXXX που αντιστοιχεί στον αριθμό μητρώου σας να είναι ενεργός. Σε αντίθετη περίπτωση είναι ΑΔΥΝΑΤΟΝ να λάβετε μέρος στις εξετάσεις.
  2. Εγγραφείτε ως χρήστες στο μάθημα "Προγραμματισμός με Εφαρμογές στην Επιστήμη του Μηχανικού" στο δικτυακό τόπο mycourses.ntua.gr 
  3. Στη σελίδα του μαθήματος επιλέξτε Εργαλεία -> Ομάδες και γραφτείτε στην  ομάδα  των Εξετάσεων Ιουνίου 2017.

 

Παρακαλούμε τους φοιτητές που δεν σκοπεύουν να συμμετέχουν να μη γραφτούν ή αν αλλάξουν γνώμη να ακυρώσουν την εγγραφή τους.

 

Καταληκτική προθεσμία εγγραφής στις εξετάσεις είναι η Τετάρτη 7/6/2017 και ώρα 14.00


Την ίδια ημέρα το απόγευμα θα ανακοινωθούν οι αίθουσες και οι ώρες της εξέτασης οι οποίες θα καταμοιραστούν ανάλογα με τη χωρητικότητα τους. Η Εξέταση θα διεξαχθεί στο κτίριο του Κέντρου Υπολογιστών ΕΜΠ. 

 

“I don't know what the language of the year 2000 will look like, but I know it will be called Fortran.” —Tony Hoare, winner of the 1980 Turing Award, in 1982.

 

Είναι γεγονός ότι η ολοένα και μεγαλύτερη πoλυπλοκότητα των προβλημάτων που αντιμετωπίζονται στην σύγχρονη έρευνα και τεχνολογία τόσο στην Επιστήμη του Μηχανικού και στη Φυσική χρειάζεται την ανάπτυξη και εφαρμογή σύγχρονων υπολογιστικών μεθόδων.

 

Ο σκοπός του μαθήματος είναι η ανάπτυξη υπολογιστικού κώδικα για την επίλυση προβλημάτων στη Μηχανική και τη Φυσική τόσο σε μικροσκοπικό επίπεδο όσο και στο συνεχές μέσο. Με τη χρήση υπολογιστικών μεθόδων ανάλυσης και προσομοίωσης μελετώνται βασικά φαινόμενα που απαντώνται στις επιστημονικές περιοχές της Υπολογιστικής Μηχανικής, Φυσικής, Εφαρμοσμένων Μαθηματικών, Βιολογίας. Οι εφαρμογές καλύπτουν ένα μεγάλο εύρος από τις παραπάνω περιοχές έτσι ώστε ο φοιτητής να κατανοήσει καλύτερα τη δομή και τη συμπεριφορά των παραπάνω προβλημάτων και να αποκτήσει το απαραίτητο υπόβαθρο και την εμπειρία για την αντιμετώπιση προχωρημένων προβλημάτων από τις παραπάνω περιοχές.

Περιεχόμενα

 

Οι επιμέρους θεματικές περιοχές του περιεχομένου του μαθήματος επιλέχθηκαν σύμφωνα με το τυπικό και ουσιαστικό βιογραφικό το οποίο προσδιορίζει την φύση και τους στόχους που έρχεται να εκπληρώσει το μάθημα και σε συνάρτηση με το πρόγραμμα σπουδών της Σχολής με έμφαση την ενίσχυση του χαρακτήρα της Επιστήμης του Μηχανικού (Engineering Science). Προς την παραπάνω κατεύθυνση το περιεχόμενο του μαθήματος είναι το παρακάτω.

 Λειτουργικό σύστημα (ΛΣ): Εισαγωγή στο ΛΣ Unix. Βασικές εντολές συστήματος, redirection, piping, φίλτρα. Εντολές επεξεργασίας αρχείων κειμένου ASCII. Βασικός προγραμματισμός φλοιού. Επεξεργαστής κειμένου για προγραμματισμό. Πρόγραμμα απεικόνισης δεδομένων και συναρτήσεων στο επίπεδο και στο χώρο. Γλώσσα προγραμματισμού:

Η γλώσσα προγραμματισμού Fortran. Δομή προγράμματος, τύποι μεταβλητών, διαχείριση μνήμης. Εντολές ελέγχου και μορφοποίησης. Συναρτήσεις και υπορουτίνες. Μεταγλωττιστής, μεταγλωττισμός και βελτιστοποίση. Μέτρηση επιδόσεων, διόρθωση λαθών κώδικα.

Υπολογισμός και απεικόνιση τροχιών σωματιδίων σε 2 και 3 διαστάσεις: Προγραμματισμός κινηματικής σωματιδίου σε 2 και 3 διαστάσεις. Ανάλυση των δεδομένων και απεικόνιση τροχιάς. Έλεγχος ακρίβειας αποτελεσμάτων, διατηρούμενες ποσότητες.

Υπολογισμός και απεικόνιση της κίνησης σωματιδίου υπό την επίδραση δύναμης. Επίλυση των εξισώσεων κίνησης Νεύτωνα: Μέθοδοι χρονικής ολοκλήρωση Euler, Verlet, Euler Verlet. Επίλυση απλών προβλημάτων στη μία διάσταση: αρμονικός ταλαντωτής σε βαρυτικό πεδίο. Μελέτη ακρίβειας και ευστάθειας λύσεων.

Υπολογισμός τροχιών, λύσεων ισορροπίας και ταλαντωτικών λύσεων σε απλά προβλήματα συναγωγής και  νευρο-διέγερσης: Χρονική Ολοκλήρωση συστημάτων συνηθων διαφορικών εξισώσεων.  Διαγράμματα φάσης. Προβλήματα συναγωγής και οι εξισώσεις Lorentz. Το απλοποιημένο μοντέλο νευροδιέγερσης Fitzhugh. Αποτελέσματα προσομοίωσης. Σταθερά σημεία, ταλαντωτικές λύσεις, χαοτικοί ελκυστές.

H λογιστική εξίσωση (συνεχής και διακριτή μορφή): Προγραμματισμός τροχιάς λογιστικής εξίσωσης και απεικόνιση. Μη γραμμικές ταλαντώσεις/ Εύρεση σταθερών σημείων απεικόνισης Poincare και υπολογισμός ευστάθειας. Η μέθοδος Newton-Raphson. Κατασκευή του διαγράμματος διακλάδωσης (bifurcation). Διπλασιασμός περιόδου (Period doubling).  Χαοτική δυναμική.

Επίλυση της εξίσωσης διάχυσης/μεταφοράς θερμότητας με ή χωρίς όρο πηγής: Επίλυση της εξίσωσης διάχυσης στο χρόνο σε μία διάσταση. Σχήμα Euler σε μερικές διαφορικές εξισώσεις πραβολικού τύπου. Διακριτοποίηση του συστήματος με τη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών. Αριθμός Courant. Επίλυση της εξίσωσης διάχυσης με όρο πηγής σε μία διάσταση.

 

 (δείτε και το map.ntua.gr

  •  Τμήμα Α' (Α-Λ) Δευτέρα 14:45-18:30 (ΔΕΠΥ Α', 1ος όροφος)
  • Τμήμα Β' (Μ-Ω) Πέμπτη 08:45-12:30 (ΔΕΠΥ Α' , 1ος όροφος)

Για ακόμα περισσότερες πληροφορίες επισκεφτείτε την ιστοσελίδα του Β' τμήματος   www.physics.ntua.gr/~konstant/ProgMech




Βιβλιογραφία


Βασική Βιβλιογραφία



Βιβλιογραφία για υπολογιστές

FORTRAN

 


Unix - GNU/Linux

  • Running Linux, By Matt Welsh, Matthias Kalle Dalheimer, and Lar Kaufman, ed. O'Reilly.
  • Linux in a Nutshell, By Ellen Siever, Stephen Spainhour, Stephen Figgins and Jessica P. Hekman , ed. O'Reilly.


Εξάσκηση στο σπίτι:

Για να δουλέψετε στο σπίτι χρειάζεστε:
  • Ένα λειτουργικό σύστημα τύπου GNU/Linux και τα βασικά εργαλεία του.
  • Ένα μεταγλωττιστή (compiler) για τη γλώσσα Fortran. Ο μεταγλωττιστής gfortran διατίθεται ελεύθερα υπό άδεια ελεύθερου λογισμικού.
  • Ένα προηγμένο πρόγραμμα επεξεργασίας κειμένου κατάλληλο για προγραματιστές, όπως ο Emacs.
  • Ένα καλό πρόγραμμα, κατάλληλο για ανάλυση δεδομένων, για να κάνετε γραφικές παραστάσεις όπως το gnuplot.
  • Το φλοιό tcsh.
  • Τα προγράμματα gawk, grep, sort, cat, head, tail,less. Βεβαιωθείτε ότι είναι στη διάθεσή σας.
Μερικές από τις επιλογές που έχετε για να έχετε πρόσβαση στο παραπάνω λογισμικό είναι:
  • Να συνδεθείτε στο cloudfront του κέντρου υπολογιστών του ΕΜΠ με τον κωδικό σας (θα πρέπει να έχετε Java > 1.6 ενεργή στον browser που χρησιμοποιείτε. Δεν τρέχει στο firefox 3.6 στο Linux, επιλέξτε firefox μικρότερο 3.5.5 αλλά μεγαλύτερο από 3.0). Για να μεταφέρετε αρχεία από και προς τον υπολογιστή σας, θα βρείτε οδηγίες εδώ. Χρειάζεται ενεργή σύνδεση στο δίκτυο.
  • Nα διαλέξτε μία από τις πολλές διανομές Linux και να την εγκαταστήσετε στον υπολογιστή σας, λ.χ. Ubuntu ή τη Fedora. Δε χρειάζεται δίκτυο και είναι πολύ καλή εξάσκηση για σας να το προσπαθήσετε. Ένας παλιός υπολογιστής μπορεί να "αναστηθεί" με το xubuntu! Ορισμένα πακέτα μπορεί να λείπουν. Στο Ubuntu λ.χ. δώστε την εντολή
    sudo apt-get install tcsh emacs gnuplot-gtk gnuplot-doc gfortran gawk gawk-doc binutils  manpages-dev coreutils
  • Να bootάρετε τον υπολογιστή σας με ένα από τα πολλά Live USB/CDs/DVDs με κάποια εκδοχή του Linux (Λ.χ. το Ubuntu προσθέτοντας τα πακέτα που αναφέρονται παραπάνω). Μια καλή και πιο "γεμάτη" επιλογή είναι το Live DVD Knoppix. Θα το βρείτε και στον ftp server του ΕΜΠ. Δε χρειάζεται δίκτυο εκτός αν πρέπει να εγκαταστήσετε τα πακέτα.
  • Να εγκαταστήστε το Cygwin μέσα στα Windows και αποκτήστε πρόσβαση σε όλα τα χρήσιμα εργαλεία του GNU/Linux. Να επιλέξετε πλήρη εγκατάσταση. Θα το βρείτε στον ftp server του ΕΜΠ. Δεν προκαλεί καμμία μεταβολή στο λειτουργικό σας και μπορείτε να δουλεύετε ενώ τρέχετε και τις άλλες σας εφαρμογές στα Windows. Δε χρειάζεται δίκτυο αλλά δε βοηθάει στην απεξάρτηση από τα MS Windows....



Διδάσκοντες

Τμήμα Α' (Α-Κ), Διδάσκων:
        Κωνσταντίνος Σιέττος
        e-mail:ksiet@mail.ntua.gr
        Internet: http://users.ntua.gr/ksiet

         Γραφείο: Κτ. Αντοχής Υλικών, Τομ. Μηχανικής τηλ:2107723950

Τμήμα Β' (Λ-Ω), Διδάσκων:
        Κωνσταντίνος Αναγνωστόπουλος
        e-mail:konstant@mail.ntua.gr
        Internet:www.physics.ntua.gr/~konstant/
        Γραφείο: 104, 1ος όροφος, Κτ. Φυσικής τηλ:2107721641

 



Συγχρηματοδότηση
από την Ε.Ε.