Książka prezentuje algorytmy umożliwiające komputerowe symulowanie rozmaitych procesów fizycznych. Po przedstawieniu metody różnicowej rozwiązywania zwyczajnych równań różniczkowych, Autor pokazuje, w jaki sposób zastosować ją przy rozwiązywaniu konkretnych problemów fizycznych.

Opisano między innymi:

Symulowanie zjawisk mechaniki klasycznej w oparciu o prawa dynamiki Newtona
Rozwiązanie numeryczne równania falowego
Symulacje dynamiki cieczy nieściśliwej
Rozwiązanie numeryczne równania Schrödingera
"Symulacje komputerowe w fizyce" to książka, którą powinni zainteresować się nie tylko fizycy: niektóre przedstawione tu algorytmy znajdują zastosowanie w aplikacjach CAD/CAM, a nawet przy tworzeniu gier komputerowych.

Wstęp (7)
Rozdział 1. Schematy różnicowe rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych (11)
1.1. Równania różniczkowe zwyczajne i różnice skończone (12)
1.2. Równania różniczkowe zwyczajne i rachunek całkowy (13)
1.2.1. Schemat różnicowy Eulera (14)
1.2.2. Rozwiązanie równania rozpadu promieniotwórczego (16)
1.2.3. Metoda skokowa z wstępnymi obliczeniami Eulera (19)
1.2.4. Wahadło matematyczne (24)
1.2.5. Punkt materialny przymocowany do sprężyny (32)
1.3. Dokładniejsze metody wyznaczania rozwiązań równań różniczkowych (38)
1.3.1. Metoda punktu środkowego (ang. MidPoint) drugiego rzędu (38)
1.3.2. Metoda Rungego-Kutty czwartego rzędu (41)
1.4. Zestawienie poznanych schematów rozwiązywania równań różniczkowych zwyczajnych (43)
1.5. Podsumowanie (43)
Rozdział 2. Dynamika według sir Isaaca Newtona (45)
2.1. Rachunek wektorowy (45)
2.1.1. Klasa Wektor (46)
2.1.2. Operacje na wektorach (47)
2.1.3. Rachunek wektorowy - podsumowanie (52)
2.2. Zasady dynamiki Newtona (53)
2.2.1. Pierwsza zasada dynamiki Newtona (53)
2.2.2. Druga zasada dynamiki Newtona (54)
2.2.3. Trzecia zasada dynamiki Newtona (54)
2.3. Model fizyczny dynamiki układów punktów materialnych (54)
2.3.1. Elementy składowe modelu (55)
2.4. Punkt materialny (58)
2.4.1. Przechowywanie danych. Lista jednokierunkowa (58)
2.4.2. Równania ruchu pojedynczego punktu materialnego (61)
2.5. Kolizje (65)
2.5.1. Prosta metoda wykrywania kolizji punkt-ściana (65)
2.5.2. Nieruchoma sfera kolizji (67)
2.6. Oddziaływania między punktami materialnymi (75)
2.6.1. Prawo powszechnego ciążenia (75)
2.6.2. Oddziaływanie sprężyste pary punktów (77)
2.7. Konstruowanie obiektów złożonych (81)
2.7.1. Model dwuwymiarowego sznura (81)
2.7.2. Symulacja trójwymiarowych tkanin (84)
2.7.3. Konstrukcja bryły sztywnej (85)
2.7.4. Konstrukcja modelu poruszającej się postaci (87)
2.8. Podsumowanie (90)
Rozdział 3. Rozwiązanie numeryczne równania falowego (91)
3.1. Co to jest fala? (91)
3.2. Klasyczne równanie falowe (92)
3.3. Równanie falowe w jednym wymiarze (92)
3.3.1. Podział równania falowego na układ dwóch sprzężonych równań różniczkowych pierwszego rzędu (93)
3.3.2. Siatka różnicowa Eulera w jednym wymiarze (94)
3.3.3. Rozwiązanie algorytmiczne układu równań sprzężonych (94)
3.3.4. Algorytm programu realizującego równanie falowe 1D (96)
3.3.5. Efekty działania przedstawionego algorytmu (101)
3.4. Równanie falowe w dwóch i więcej wymiarach przestrzennych (106)
3.4.1. Siatka różnicowa Eulera w dwóch wymiarach (106)
3.4.2. Realizacja symulacji równania falowego w dwóch wymiarach (110)
3.5. Podsumowanie (113)
Rozdział 4. Symulacje cieczy nieściśliwej (117)
4.1. Równanie Naviera-Stokesa dla cieczy nieściśliwej (117)
4.1.1. Warunek nieściśliwości cieczy (118)
4.1.2. Pola wektorowe (119)
4.1.3. Analiza równania Naviera-Stokesa (121)
4.2. Rozwiązanie uproszczone równań NS (124)
4.2.1. Równanie płytkiej wody (124)
4.2.2. Warunek zachowania masy (125)
4.2.3. Końcowa postać równania dla płytkiej wody (126)
4.2.4. Przybliżenie dyskretne (126)
4.2.5. Efekty działania (130)
4.3. Pełne rozwiązanie równań NS dla cieczy nieściśliwej (132)
4.3.1. Reprezentacja cieczy (133)
4.3.2. Schematy różnicowe dla równania NS (139)
4.3.3. Warunki brzegowe (148)
4.3.4. Algorytm programu (152)
4.3.5. Wizualizacja rezultatów obliczeń (165)
4.4. Podsumowanie (169)
Rozdział 5. Równanie Schrödingera (171)
5.1. Funkcja falowa - wektor stanu układu kwantowego (171)
5.2. Ewolucja w czasie stanu układu kwantowego (172)
5.3. Dyskretna postać operatora ewolucji w czasie (173)
5.4. Schemat rozwiązania różnicowego (174)
5.5. Stan początkowy układu (175)
5.6. Implementacja (175)
5.6.1. Algorytm programu (176)
5.6.2. Konstrukcja stanu początkowego (176)
5.6.3. Pętla obliczeniowa (178)
5.7. Rezultaty (180)
5.8. Podsumowanie (181)
Bibliografia (183)
Skorowidz (189)