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Hochschullehrbuch der Physik für Studenten im 2. Studienabschnitt, bei dem beispielhaft Aufgaben aus der klassischen Mechanik mithilfe der Programmiersprache C++ gelöst werden.

Aus dem Inhalt:

Vorwort / I C++. 1 / 1 Eine Tour durch C++. 3 / 1.1 Einleitung. 3 / 1.2 Standardein- und -ausgabe. 4 / 1.3 Fehlerbehandlung durch Exceptions. 7 / 1.4 STL-Container und Iteratoren 10 / 1.5 Teilaufgaben mit Funktionen lösen. 14 / 1.6 A-Funktionen 19 / 1.7 Rechnen mit komplexen Zahlen. 30 / 1.8 Benutzerdefinierte Literale. 32 / 1.9 Statische Variablen und Funktionen. 34 / 1.10 Präprozessor-Anweisungen. 44 / 1.11 Schreiben und Lesen von Daten in Dateien 47 / 1.12 Aufzählungen 51 / 1.13 Zeichenketten in C++. 51 / 1.14 Übungsaufgaben 60 / 2 Klassen in C++ 61 / 2.1 Einleitung. 61 / 2.2 Einfache Klassen 62 / 2.3 Klassentemplates. 87 / 2.4 Vererbung.102 / 2.5 Programmieren mit Komponenten. 111 / 2.6 Schnittstellen für Klassen mithilfe von Templates definieren 119 / 2.7 Eigene Werkzeuge bauen 128 / 2.8 Übungsaufgaben.143 / 3 Tabellen und Views.145 / 3.1 Einleitung. 145 / 3.2 Eine Klasse für Zahlentabellen.145 / 3.3 Eine Klasse für Sichten auf Tabellen 152 / 3.4 Erstellen von Views auf Zahlentabellen.157 / 3.5 Beispiele. 159 / 3.6 Beispiele aus der Physik.166 / 3.7 Übungsaufgaben.176 / 4 Klassen zur Modellierung von physikalischen Systemen. 177 / 4.1 Einleitung.177 / 4.2 Eine Basisklasse für Computermodelle.178 / 4.3 Eine Komponente zur Speicherung von Rechenergebnissen.180 / 4.4 Beispiele.183 / 4.5 Übungsaufgaben.193 / II Schnittstellen zur GNU Scientific Library.195 / 5 Die Vektor-Klasse.197 / 5.1 Einleitung.197 / 5.2 Vom gsl-Programm zur Klasse.198 / 5.3 Entwurf.200 / 5.4 Kommunikation zwischen gsl und Komponenten.201 / 5.5 Komponente zum Lesen und Schreiben von Vektoren.204 / 5.6 Komponente zum Rechnen mit Vektoren .206 / 5.7 Schnittstellen zur stl.211 / 5.8 Minima und Maxima. 212 / 5.9 Eigenschaften von Vektoren 1.213 / 5.10BLAS-Schnittstelle .214 / 5.11 Sicht auf einen Vektor.216 / 5.12 Die Vektor-Klasse. 217 / 5.13 Beispiele.222 / 5.14 Übungsaufgaben.240 / 6 Die Matrix-Klasse.243 / 6.1 Einleitung. 243 / 6.2 Ein C-ähnliches Beispiel. 244 / 6.3 Basisfunktionalität. 246 / 6.4 Rechnen mit Matrizen .249 / 6.5 Minimales und maximales Element einer Matrix .252 / 6.6 Austausch von Reihen und Spalten. 254 / 6.7 Sichten und Kopien von Reihen und Spalten. 255 / 6.8 Schnittstelle zur BLAS. 258 / 6.9 Eigenschaften von Matrizen 262 / 6.10 Die Matrix-Klasse. 263 / 6.11 Beispiele.268 / 6.12 Übungsaufgaben.283 / 7 Lösung von linearen Gleichungssystemen. 285 / 7.1 Einleitung. 285 / 7.2 LU-Zerlegung mit der GNU Scientific Library. 287 / 7.3 Entwurf einer C++-Klasse. 289 / 7.4 Beispielanwendungen. 295 / 7.5 Beispiele aus der Physik. 300 / 7.6 Übungsaufgaben .319 / 8 Nullstellenberechnung reeller Funktionen. 321 / 8.1 Einleitung.321 / 8.2 Zwei Beispielprogramme 322 / 8.3 Eine Klasse für das Bisektionsverfahren .327 / 8.4 Eine Klasse für das Newton-Verfahren 331 / 8.5 Beispiele .335 / 8.6 Übungsaufgaben. 340 / 9 Numerische Integration .341 / 9.1 Einleitung. 341 / 9.2 Numerische Integration mit der GNU Scientific Library. 342 / 9.3 Klassen als Schnittstellen zur GNU Scientific Library. 346 / 9.4 Berechnung von Beispielintegralen. 353 / 9.5 Beispiele aus der Physik. 358 / 9.6 Übungsaufgaben. 375 / 10 Anfangswertprobleme für gewöhnliche Differenzialgleichungen 377 / 10.1 Einleitung.377 / 10.2 Ein gsl-Programm zur numerischen Lösung einer Differenzialgleichung.379 / 10.3 Die Schnittstelle zur GNU Scientific Library. 382 / 10.4 Beispiele.386 / 10.5 Beispiele aus der Physik.389 / 10.6 Übungsaufgaben.411 / 11 Interpolation.413 / 11.1 Einleitung .413 / 11.2 Interpolation mit der GNU Scientific Library.414 / 11.3 Die Schnittstelle zur GNU Scientific Library.416 / 11.4 Beispiele. 420 / 11.5 Übungsaufgaben.423 // III Klassische Mechanik mit C++.425 / 12 Eindimensionale Bewegungen.427 / 12.1 Geradlinige Bewegung mit konstanter äußerer Kraft und Gleitreibung 427 / 12.2 Teilchen bewegt sich unter dem Einfluss einer ortsabhängigen Kraft 434 / 12.3 Teilchen bewegt sich unter dem Einfluss einer zeitabhängigen Kraft.440 / 12.4 Übungsaufgaben. 446 / 13 Bewegung in einem Medium mit Reibung .449 / 13.1 Bewegung mit Reibung nach Stokes.449 / 13.2 Bewegung mit Reibung nach Newton 456 / 13.3 Übungsaufgaben. 464 / 14 Schwingungen .467 / 14.1 Harmonische Schwingung. 467 / 14.2 Schwingung in vertikaler Richtung eines Systems aus zwei Massen 475 / 14.3 Harmonische Schwingungen mit Dämpfung. 482 / 14.4 Übungsaufgaben. 496 / Literaturverzeichnis.499 / Index. 501