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Dissertação

Computational toolkit for plasma physics education EVALUATED

Detalhes: A tecnologia de computadores actual equipa os computadores portatéis standard com poder computacional equivalente ao de alguns supercomputadores do século passado. A utilização destes avanços tecnológicos pode revelar-se verdadeiramente benéfica para aumentar a qualidade e o alcance do ensino científico. Nós desenvolvemos um conjunto de ferramentas com o objectivo de ser usado num contexto de ensino de física dos plasmas. Com este projecto pretendemos incluir uma componente de simulação numérica em unidades curriculares desta área. As simulações utilizam o código Particle-In-Cell ZPIC e os dados são tratados com notebooks de Python. As ferramentas desenvolvidas foram usadas para reproduzir alguns dos resultados fundamentais de física dos plasmas. Os exemplos recriados incluem ondas de plasma electrónicas e ondas em plasmas magnetizados, cujas relações de dispersão são estudadas e comparadas com as previsões teóricas. Adicionalmente, observamos a propagação destas ondas, atentando especialmente nos pontos de reflexão e na polarização das ondas. Os outros fenómenos reproduzidos são as instabilidades de two-stream e Weibel. As taxas de crescimento destas instabilidades são comparadas com as expectativas teóricas. Para cada fenómeno reproduzido foi criado um notebook com ferramentas de análise de dados específicas e adequadas à visualização das propriedades mais relevantes. Os notebooks exemplificam diferentes aplicações que podem ser dadas às ferramentas desenvolvidas.
Keywords: Ensino de Física dos Plasmas, Simulação, ZPIC, Software Educacional

Discussão: junho 14, 2018, 11:0