Préliminaires

Physique statistique

La physique statistique est l'outil qui permet de passer d'un modèle microscopique (dans notre cas, un ensemble de sphères dures) à ses propriétés macroscopiques. L'essentiel de ce que vous avez besoin de savoir en physique statistique est résumé dans les notes ci-dessous.

Après avoir lu les notes, déterminez l'effet de la température sur la pression pour un système de sphères dures.

Notes de physique statistique.

Utilisation de la ligne de commande

Pour lancer le programme de dynamique moléculaire, mais aussi traiter les résultats et les organiser dans des répertoires (correspondants aux expériences numériques), vous utiliserez le terminal et son interpréteur, Bash. Ce document résume les commandes servant à se déplacer dans l'arborescence, copier et éditer des fichiers, etc. Bien que le terminal soit moins avenant que les outils habituels (gestionnaire de fichiers, éditeur de texte plus évolué, etc.), il est plus efficace quand il s'agit de traiter un grand nombre de fichiers ou des fichiers de grande taille, situation que vous allez rencontrer.

Ouvrez un terminal, puis allez dans le dossier /var/tp/psa et créez votre répertoire personnel avec les commandes suivantes :

cd /var/tp/psa/
mkdir Karadoc_Perceval
cd Karadoc_Perceval

Quelques remarques :

Analyse de données avec Jupyter

Pour traiter les données exportées par le programme, vous utiliserez Python, et plus particulièrement Jupyter, qui permet d'avoir une interface agréable. Vous avez besoin de deux modules : Numpy pour les opérations sur les tableaux, et Matplotlib pour tracer des courbes.

Vous allez commencer par suivre un tutoriel Jupyter. Pour cela, enregistrez la cible de ce lien dans votre répertoire personnel.

Lancez ensuite Jupyter en entrant la commande suivante dans un terminal :

/anaconda/bin/jupyter-notebook

Jupyter ouvre une fenêtre dans le navigateur. Cette fenêtre n'est en fait qu'une interface vers le programme, qui tourne dans le terminal : fermer cette fenêtre ne ferme pas le programme et, plus important, fermer le terminal ou y interrompre l'exécution de Jupyter rend la fenêtre inutile.

Pour ouvrir le tutoriel, naviguez jusqu'à votre répertoire personnel si vous n'y êtes pas déjà et ouvrez Introduction.ipynb; suivez maintenant ce tutoriel.

Une fois le tutoriel terminé, ne fermez pas Jupyter : vous l'utiliserez dans les exercices qui suivent.

Programme de dynamique moléculaire

Vous allez utiliser un programme de dynamique moléculaire développé par Michael Schindler, qui simule l'évolution d'un système de sphères dures. Ces sphères sont comme des boules de billard : elles avancent en ligne droite entre deux collisions. Il est assez compliqué d'écrire un tel programme qui soit efficace en termes de temps de calcul, et vous vous contenterez d'utiliser ce programme.