Численные методы – это просто удел тех, кто забыл формулы? — физика

Ну вот честно, народ. Иногда кажется, что численные методы — это такой костыль для тех, кто в универе по физмату не смог в аналитику. Ну типа, зачем заморачиваться с выводами, если можно просто взять и посчитать? Понятное дело, что в реальной физике без них никуда, когда аналитическое решение найти невозможно. Но вот это вот постоянное «а давайте аппроксимируем» или «возьмем другую сетку»… такое чувство, что мы теряем саму суть математики, ее элегантность

Школа нас учит формулам, университет — их понимать и выводить. А численные методы? Они как бы говорят: «А зачем? Компьютер все сделает». Это же не значит, что мы должны совсем перестать думать, просто использовать готовые инструменты?

А вы как думаете? Численные методы — это шаг вперед для науки или путь к деградации фундаментальных знаний?

Подробнее

Сортировка выбором в Python? Почему так тормозит?!

Примерно месяц назад начал писать небольшой скрипт для учебного проекта по физмату. Задача — отсортировать массив данных. Решил использовать сортировку выбором, ну типа просто и понятно. Реализовал как по учебнику. Замерил — результат такой: на 1000 элементов работает за 0.1 секунды, на 5000 уже 2.5 секунды. Это что, нормально вообще? По ттх у сортировки выбором O(n^2), но я думал, на современном железе и с Python это не будет так критично.

Пробовал оптимизировать — ну типа, не находил минимум каждый раз, а накапливал индекс. Не помогло! Есть подозрение, что дело в самой реализации, или Python тут виноват. Может, кто сталкивался? Как вообще такие вещи в универе решают, если на обычных алгоритмах проект крякнет?

Подробнее

Химическая кинетика — полный провал!

Ребята, я в отчаянии. Вообще не идет эта еб@ная химическая кинетика. На универской физхимии уже третий модуль, а я до сих пор не могу нормально решить задачи на порядок реакции и константу скорости. Теорию вроде читал, даже интегралы по математике решаю нормально, но как дело доходит до практического применения — все, мозг отключается.

Пробовал решать типовые задачи из методички, смотрел видосы на ютубе — ноль эффекта. Все эти экспоненты, логарифмы, дифференциальные уравнения... В школе такого не было, ох уж этот физмат. Может, есть какие-то лайфхаки, как это всё уложить в голове? Может, какой-то определенный подход к решению задач? Буду рад любому совету, ибо скоро коллоквиум, а там полный швах.

Подробнее

Программный симулятор электрических цепей LTspice: достойный инструмент для старта

Решил поделиться впечатлениями от использования LTspice, широко известного симулятора электрических цепей. За свою практику я повидал немало подобных программ, но эта, скажу я вам, заслуживает внимания, особенно для студентов, только начинающих погружение в мир физики и электроники. Университетские стены часто ограничивают доступ к реальному оборудованию, поэтому качественный софт становится настоящей палочкой-выручалочкой. LTspice, к счастью, обладает сразу несколькими неоспоримыми преимуществами.

Во-первых, это абсолютно бесплатный продукт от Analog Devices. Да, вы не ослышались, никаких скрытых платежей или ограничений функционала для образовательных целей. Во-вторых, благодаря своей относительной простоте он не требует героических усилий для освоения, хотя, конечно, для глубокого понимания всех нюансов придется разобраться с основами математики, что неизбежно при изучении физмат направлений. Интуитивно понятный интерфейс позволяет быстро создавать схемы, выбирать компоненты из обширной библиотеки и запускать симуляцию. Кривые напряжений и токов отображаются наглядно что облегчает анализ поведения схемы. Конечно, для сложных промышленных задач существуют более мощные и дорогие пакеты, но для учебных лабораторий и самостоятельного изучения — это отличный вариант. Мне особенно понравилось, как легко было моделировать переходные процессы и анализировать АЧХ.

Если говорить о минусах, то, пожалуй, библиотека компонентов могла бы быть и пошире, хотя основные элементы присутствуют. Также, по опыту скажу, иногда возникают сложности с моделированием некоторых специализированных микросхем, но это скорее исключение, чем правило. В целом, я бы рекомендовал LTspice всем, кто изучает схемотехнику, от старших классов школы до студентов младших курсов университета. Это действительно рабочий инструмент, который поможет укрепить теоретические знания и получить практические навыки.

Подробнее

Тот самый момент, когда понял, что геометрия — это вовсе не про черчение...

Блин, народ, вот честно, я до сих пор иногда вздрагиваю, вспоминая первый курс университета. Мы тогда проходили какую-то дикую линейную алгебру, и я, как абсолютный гуманитарий (ну, так мне казалось, хех), просто не мог в это въехать. Все эти матрицы, векторы, пространства... Мозг кипел. Особенно когда преподаватель затирал про то, как это все в физике применяется. Для меня тогда физика и математика были, ну, типа, двумя параллельными мирами, никак не пересекающимися. А тут оказалось, что они намертво связаны.

И вот была одна конкретная задача. Помню, мы разбирали, как найти расстояние от точки до плоскости в трёхмерном пространстве. Мне казалось, что это какая-то дикая абстракция, что-то, что никогда в реальной жизни не пригодится. Я тупил страшно. Пытался рисовать в тетрадке, но трёхмерное пространство на двухмерном листе — это тот еще квест. Казалось, что это какая-то чисто школьная заморочка, которую для галочки дают.

Но потом, когда начали разбирать разные физические модели, например, как рассчитывать силы взаимодействия или поля, я вдруг понял. Вот это самое расстояние до плоскости — оно там встречается постоянно! Это не просто какая-то формула из учебника, это инструмент для описания реальных процессов. Типа, как рассчитать, с какой силой объект будет притягиваться к поверхности, или как моделировать распространение волны. Это было откровение. Прямо как будто кто-то лампочку над головой включил.

Короче, с тех пор я смотрю на эти, казалось бы, сухие математические конструкции совсем иначе. Это не просто набор правил и символов, это язык, на котором написана вся Вселенная. И даже если ты не собираешься становиться учёным-физмат, понимание этих основ открывает кучу дверей. Ну, по крайней мере, так мне кажется ;)

Подробнее

А подскажите, какая разница между численным и аналитическим решением? — калининград

Всем привет! Я тут первый курс универа, и мы начали проходить матан и всякое моделирование. Нам сказали, что есть два типа решений: одни типа точные (аналитические), а другие — приближенные (численные). Мне вот совсем непонятно, в чем главная фишка и когда что лучше использовать. Это типа как в школе, когда там формулы были, а тут надо считать что-то на компе?

Сорян если тупой вопрос, я только начал разбираться в этом физмате. А это нормально что я пока путаюсь в терминах? Что посоветуете почитать, чтобы прямо понять разницу? Спасибо!

Подробнее

ЧТО ЭТО ЗА ФИГНЯ С ВЕКТОРАМИ?! — калининград

Серьезно, я уже второй день убиваю на эту тему. Задача из учебника по линейной алгебре для университета, а я чувствую себя полным нулем. Мне нужно доказать, что сумма векторов, лежащих на одной прямой, тоже лежит на этой прямой. Казалось бы, проще простого, но почему-то ответы не совпадают. Я уже и через базис пытался, и через координаты, и даже через определение коллинеарности – ноль реакции. Какие-то странные коэффициенты получаются, которые никак не хотят быть одинаковыми. Может, я что-то фундаментальное в понимании векторов упустил? Это же основа физмат, как такое возможно? Помогите, народ, сил больше нет!

Подробнее

Ну, как тут выживать, или Гайд по выживанию в мире физмата

Привет, физмат-энтузиасты и просто заблудшие души! Решил тут накидать вам годных советов, как не сойти с ума, когда тебя со всех сторон атакуют формулами, законами и всякими этими непонятными штуками. А то иногда чувствуешь себя так, будто пытаешься жонглировать горящими бензопилами, ахах).

  • Относитесь к математике как к лучшему другу. Серьезно, она ваш главный союзник в этом деле. Без нее физика – это просто набор красивых слов, а с ней – мощный инструмент. Ну, или хотя бы терпите друг друга, это тоже вариант.
  • Не бойтесь задавать вопросы. Даже самые, казалось бы, глупые. Скорее всего, кто-то еще думает над тем же, но боится спросить. А препод (или более опытный товарищ) будет рад помочь, потому что это база, а не какая-то там высшая математика.
  • Практика, практика, и еще раз практика. Никто не станет Шерлоком Холмсом, просто читая про дедукцию. С задачами та же история. Берите любую, что подвернется под руку, и решайте. Если не получается – ну и ладно, попробуйте еще раз позже.
  • Ищите информацию везде! Не только в учебниках. Книги, статьи, видео на YouTube (да, там тоже бывают сокровища!), даже старые университетские конспекты – все в ход. Иногда какая-то мелочь, услышанная или увиденная в неожиданном месте, вдруг заставит сложный закон работать как часы
  • Не забывайте про сон и отдых. А то мозг превратится в суп из констант и интегралов. Ну и как потом решать задачи, если даже на кофеин уже никакой реакции? Так что, ребята, помните: голова должна быть ясной, а не забитой уравнениями.

Короче, главное – не сдаваться и получать удовольствие от процесса. Ну, или хотя бы от того, что вы что-то там поняли. Это уже половина победы, имхо. Дерзайте!

Подробнее

Ребят, что за дичь творится с интегралами?!

Помню еще, когда в школе на физмате интегралы брались как нечто само собой разумеющееся, а теперь в университете вообще голову сломать можно. Готовлюсь к экзамену по высшей математике, и вот застрял на какой-то банальной, казалось бы, задаче на интегрирование по частям. Перерыл все конспекты, пересмотрел кучу примеров в интернете, но все равно получается какой-то бред, а не ответ. Может, я просто забыл что-то фундаментальное из курса физики, связанное с этим? Или это просто мозг уже не тот, что в юности?

Подскажите, пожалуйста, какие-нибудь нетривиальные подходы или, может, неочевидные моменты, которые я упускаю. Любой совет будет воспринят как спасительная соломинка.

Подробнее

Таки все-таки – почему же я стал гуманитарием?

Вот сижу я, значит, и думаю. Университет, вся эта вот фигня с матаном. Преподы, которые говорят на другом языке. Ну, типа, «предел функции», «производная», «интеграл». Серьезно, это что, заклинания какие-то? Я родом из детства, где математика была – столбик, сложение, вычитание. Ну, может, таблица умножения, если очень повезет.

Помню, как нас в школе пытались запихнуть в эти рамки. Физмат класс, ага. Я был в шоке. Вроде бы, все просто – цифры, формулы. Но как только дело доходило до чего-то более сложного, чем два плюс два, мой мозг начинал плавиться. Преподавательница по физике, дама с очень строгим взглядом, однажды нарисовала на доске какую-то дикую схему. Ну, типа, законы Ньютона, все дела. А я смотрю и думаю: «А где тут человек? Где эмоции? Где смысл жизни?»

Короче, меня это всё так достало. Я понял, что мой талант – это не в этих вот абстракциях. Моя стихия – слова, истории, человеческие драмы. А вся эта математика, физика… Ну, кому-то же надо этим заниматься, верно? Пусть копаются. Я лучше книжку почитаю. Или фильм посмотрю. Или просто пойду, поем. Это куда понятнее, чем эти ваши дифференциальные уравнения!

И вот, я здесь. В мире, где главное – это смысл, а не доказательство теорем. И знаете что? Мне нравится. А вам – удачи с этим вашим физматом. Я пас

Подробнее