파이썬으로 코딩하는 물리

파이썬으로 코딩하는 물리

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Description
물리학은 자연에서 일어나는 현상을 논리적으로 이해하고, 이 현상을 설명하는 보편적인 법칙을 찾는 기초과학의 한 분야이다. 물리학에서 지금까지 발견한 물리 법칙들은 짧은 문장과 단순한 수학 방정식으로 표현될 수 있다. 이러한 이유로 다른 학문과 다르게 암기의 고통이 없으며, 이해와 통찰의 학문으로 자리매김하고 있다. 하지만 많은 사람이 물리는 재미없고 어려우며 방정식 풀이나 수학적 계산에 능숙해야만 잘 할 수 있는 것으로 오해하고 있다. 필자도 학교에서 학생들이 물리 법칙이나 원리는 어렴풋이 이해하면서도 물리 문제 풀기를 어려워하거나 물리적인 원리를 자신 있게 설명하지 못하는 경우를 많이 경험했다. 이 학생들이 물리 법칙과 그에 따른 방정식을 모르는 것은 결코 아니다. 다만, 이를 실제 물리 문제를 해결하거나 혹은 물리 현상을 재현할 때 어떻게 적용해야 하는지를 어려워 하는 것이다. 필자는 이 책을 통해 물리 문제의 풀이와 물리 현상의 재현을 위한 컴퓨터 코딩을 소개하여 물리 법칙에 대한 보다 깊은 이해를 돕고자 한다.

저자

송오영

저자:송오영
1998서울대학교전기공학부학사
2000서울대학교전기컴퓨터공학부석사
2004서울대학교전기컴퓨터공학부박사
2006~현세종대학교디지털콘텐츠학과및소프트웨어학과교수
2012~TheVisualComputer저널의AssociateEditor
2014~한국컴퓨터그래픽스학회학술이사
2004서울대학교자동화연구소선임연구원
2013미국어도비시스템즈방문교수

목차

CHAPTER1물리학과물리코딩

1.1물리코딩시작하기

1.2뉴턴의운동법칙

1.2.1뉴턴의제1법칙:관성의법칙

1.2.2뉴턴의제2법칙:가속도의법칙

1.2.3뉴턴의제3법칙:작용반작용의법칙

1.3벡터(Vector)

1.3.1스칼라와벡터

1.3.2좌표계

1.3.3위치벡터

1.3.4벡터연산

1.3.5벡터와벡터표현을위한코딩

1.4물리량과단위

?Exercise


CHAPTER2물체의운동

2.1변위,속도,가속도

2.2입자운동

2.2.1등속운동

2.2.2등가속운동

2.2.3포물체운동

2.2.4포물체운동의응용:불꽃놀이

2.2.5주기적으로진동하는운동(단순조화운동)

2.2.6원운동

2.2.7속도장내에서입자운동

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CHAPTER3힘

3.1힘과운동

3.2만유인력

3.3공기저항력

3.3.1마그누스효과

3.4마찰력

3.5용수철힘과물체운동

3.6부력

?Exercise


CHAPTER4수치적분

4.1변위,속도,가속도의수치적관계

4.2오일러방법

4.3오일러-크로머방법

4.4룽게-쿠타방법

?Exercise


CHAPTER5일과에너지

5.1에너지보존법칙

5.1.1일과힘의관계

5.2역학적에너지

5.3퍼텐셜에너지와보존력

5.4역학적에너지보존과뉴턴의제2법칙

5.5컴퓨터시뮬레이션에서에너지보존법칙의역할

?Exercise


CHAPTER6충돌

6.1운동량과충격량

6.2충돌검출

6.3마찰

?Exercise


CHAPTER7회전운동

7.1각운동학

7.2회전운동에너지와회전관성

7.3돌림힘

7.4각운동량

7.5각운동량의변화를고려한충돌

?Exercise


CHAPTER8유체역학

8.1SPH(SmoothedParticleHydrodynamics)

8.1.1SPH를위한유체지배방정식

8.1.2SPH물리량과힘의계산

8.2LBM(LatticeBoltzmannMethod)

8.2.12차원LBM모델(D2Q9)

8.2.2병진과정

8.2.3충돌과정

8.2.4LBM의경계면처리

?Exercise


APPENDIX

1.Python및VPython설치방법

2.trinket.io에서VPython사용법

3.Jupyternotebook에서VPython사용법