KOMPUTASI GEOFISIKA
KOMPUTASI GEOFISIKA
Sks: 4 (3-1) Program Studi : Strata 1 (S1) Teknik Geofisika
Mata Kuliah : Komputasi Geofisika
Semester: V_Wajib
Kode: TGS 333
Dosen: Dr. Nazli Ismail, Dr.rer.nat Muksin
Capaian Pembelajaran Program Studi (PLO)
Menguasai prinsip dan aplikasi Teknik Geofisika Teknik Geofisika komputasi (1). Mampu menuliskan dan melakukan kompilasi program dengan menggunakan salah satu bahasa pemograman seperti
Fortran 90 atau Matlab untuk perhitungan komputasi dan numerik dalam Teknik Geofisika. (2). Memahami konsep dan mampu menuliskan program untuk iterasi aljabar linier seperti dekomposisi matrik LU,
Capaian PembelajaranMata Kuliah (CLO)
Eigenvalues, Norms, metode Jacobi, Gauss-Seidel. (3). Memahami konsep dan mampu menuliskan program untuk mencari akar-akar persamaan, optimisasi, dan kurva fitting.
(4). Memahami konsep dan mampu menuliskan program untuk persamaan beda hingga. (5). Memahami konsep dan mampu menuliskan program untuk perhitunganFastFourierTransform (FFT). (6). Mampu membuat program (coding) untuk mempresentasikan hasil-hasil komputasi dan numerik dalam Teknik Geofisika
secara visual grafis dan animasi sederhana. Mata kuliah Komputasi geofisikamengajarkan konsep-konsep dasar komputasi dan numerik dengan menggunakan salah satu bahasa pemograman seperti Fortran 90 atau Matlab. Materi yang diajarkan dalam mata kuliah Komputasi geofisikaterdiri dari dua bagian. Pada bagian pertama mahasiswa diajarkan dasar-dasar bahasa pemograman (Fortran 90 atau Matlab) yang meliputi variablesanddeclarations, konstruksi programcontrol, prosedur-prosedurdan struktur program dan subprogram, program intrinsic, file-file eksternal dan format output, serta allocatable, assumed-shape, dan automatic arrays. Pada bagian
Deskripsi Mata Kuliah kedua, mahasiswa diajarkan teknik penulisan bahasa pemrograman dan kompilasi program untuk beberapa contoh perhitungan sederhana seperti iterasi aljabar linier,dekomposisi matrik LU, Eigenvalues, Norms, metode Jacobi, Gauss-Seidel. Pada mata kuliah ini juga diajarkan cara membuat program untuk mencari akar-akar persamaan, optimisasi, kurva fitting, persamaan beda hingga dan FastFourierTransform (FFT).Berdasarkan teknik-teknik komputasi dan numerik tersebut, mahasiswa juga diajarkan konsep-konsep dan teknik penulisan (coding) untuk pemrograman visual grafis dan animasi hasil perhitungan.
(1). Metcalf, M. and Reid, J., 2002. FORTRAN 90/95. Second edition, Oxford University Press. (2). Chapman, S.2004. FORTRAN 90/95 for Scientists and Engineers, McGraw Hill.
Daftar Pustaka Utama
(3). Giordano, N.J.,1997. Computational physics, Prentice-Hall, Upper Saddle River NJ. (4). Garcia, A.L., 2000. Numerical methods for physics, 2nd edition,Prentice-Hall, UpperSaddle River NJ (5). Klein, A. and Godunov, A. 2006. Introductory Computational Physics. Cambridge University Press
Mata Kuliah Syarat
Pengantar TIK
Kriteria Penilaian
Penilaian Acuan Patokan Kompetensi Sedang
Item Penilaian
Tugas: 30% ; Quis: 10%; UTS: 25%; UAS: 35%
Minggu Kemampuan Akhir Yang
Bahan Kajian
Waktu
Kreteria Penilaian Bobot Nilai
Ke- Diharapkan
(Indikator) (%) (1)
(Materi Pelajaran)
Strategi Pembelajaran
1 - Mampu menjelaskan tentang
Pendahuluan
Model : TBL
Tes tertulis: -
fungsi komputasi dan numerik
Penjelasan tentang kontrak
Metode : diskusi kelompok,
Ketrampilan:
dalam penyelesaian masalah-
kuliah
presentasi, latihan
mengungkapkan mengungkapkan
pendapat secara Geofisika.
- Komputasi dan numerik
Pendekatan: Ketrampilan
terbuka, kemampuan -
dalam Teknik Geofisika
proses; Sekenario:
Mampu menyebutkan beberapa
- Bahasa-bahasa pemograman
menyampaikan teori
diskusi,
bahasa pemograman yang
kemampuan menulis. digunakan dalam Teknik Geofisika
Dasar-dasar pemograman
perkuliahan
Afektif: tepat waktu, komputasi.
Fortran 90
tanggung jawab, -
- FORTRAN 90
Mampu menuliskan dan kompilasi
kerjasama program sederhana dalam bahasa
- Compiler
- Format coding
FORTRAN 90.
2 - Mampu membedakan jenis
Tes tertulis: - bilangan integer, real, dan
Jenis-jenis variabel dan
Model : TBL
Ketrampilan: kompleks
declaration
Metode : diskusi kelompok,
- mengungkapkan Mampu menjelaskan jenis - Integers Pendekatan: Ketrampilan
Floatingpointnumbers
presentasi, latihan
pendapat secara logicalvariables
terbuka, kemampuan -
Bilangan kompleks
proses; Sekenario:
Mampu menjelaskan variabel
diskusi, kemampuan character dan characterstring
Logical variables
menyampaikan teori
Characters dan
Afektif: tepat waktu, arrays, parameter dan
perkuliahan
menulis
- Mampu menjelaskan bentuk
characterstrings
kerjasama -
tanggung jawab, kindtypeparameter
Arrays
Kosntanta (parameter)
Mampu menuliskan deklerasi
dan kindtypeparameter
untuk berbagai jenis variabel.
Praktikum 1 Modul: membuat program
Model:PBL
sederhana menggunakan
Ketrampilan:membuat
bahasa Fortran
program sederhana
3 - Mampu menuliskan program
Tes tertulis: - dengan statement if
Kontruksi programcontrol
Model : TBL
Ketrampilan: -
Pencabangan dengan
Metode : diskusi kelompok,
mengungkapkan bentuk logicalexpression.
Mampu membedakan berbagai
statement if
presentasi, latihan.
pendapat, diskusi, dan -
Kontruksi pilihan case
Pendekatan: Ketrampilan
Mampu menuliskan perintah untuk
kemampuan menulis pilihan case.
Loop
proses; Sekenario:
Afektif: tepat waktu, -
Statement “do”
menyampaikan teori
tanggung jawab, do dan goto.
Mampu menuliskan perintah loop
Statement “goto”
perkuliahan
kerjasama
4 - Mampumenjelaskan bentuk-bentuk
Tes tertulis: - program, sub-program, subroutine,
Program dan sub-program
Model : TBL
Ketrampilan: dan functions.
- Subroutine
Metode : diskusi kelompok,
mengungkapkan -
- Function
presentasi, latihan
pendapat secara program subroutine.
Mampu membuat dan memanggil
- Commonblocks
Pendekatan: Ketrampilan
terbuka, kemampuan -
- Modules
proses; Sekenario:
Mampu membuat dan memanggil
menyampaikan teori
diskusi,
Kemampuan menulis -
program function.
perkuliahan
Mampu membuat variabel global Afektif: tepat waktu, menggunakan commonblocks.
tanggung jawab,
- Mampu membuat modules kerjasama
5 - Mampu menjelaskan berbagai
Tes tertulis: - fungsi intrinsic.
Intrinsic procedures
Model : TBL
Ketrampilan: -
Fungsi matematika
Metode : diskusi kelompok,
Mampu menggunakan berbagai
mengungkapkan fungsi matematika
Fungsi type conversion
presentasi
pendapat secara -
Fungsi manipulasi bit
Pendekatan: Ketrampilan
Mampu mengubah data
terbuka, kemampuan menggunakan fungsi-fungsi
Fungsi character and
proses; Sekenario:
string
menyampaikan teori
diskusi
Afektif: tepat waktu, -
konversi
Fungsi vector, matrix, dan
perkuliahan
Mampu menyebutkan berbagai
tanggung jawab, fungsi manipulasi bit
array
kerjasama -
Subroutine untuk
Mampu menyebutkan beberapa
Program timing
fungsi untuk character dan string -
Mampu menggunakan fungsi untuk
Praktikum 2
vektor, matriks, dan array.
Modul: membuat program
- Mampu menggunakan subroutine
Ketrampilan:membuat program timing untuk
sederhana menggunakan
program sederhana meringankan program-program
bahasa Fortran (membuat
6 - Mampu membuat program untuk
Tes tertulis: - membuka file-file eksternal
File-file eksternal dan
Model : TBL
Ketrampilan: -
format output
Metode : diskusi kelompok,
Mampu membuat perintah untuk
mengungkapkan mengubah format output
- Openfiles
presentasi, latihan
- Formatstatements
Pendekatan: Ketrampilan
pendapat secara
proses; Sekenario:
terbuka, kemampuan
menyampaikan teori
diskusi, kemampuan
Afektif: tepat waktu, tanggung jawab, kerjasama
Praktikum 3
Modul: membuat program sederhana menggunakan
Ketrampilan:membuat
bahasa Fortran (membuka
program sederhana
file)
7 - Mampu menggunakan perintah
Tes tertulis: - allocatablearray, assumed-shape
Allocatable, assumed-shape,
Model : TBL
Ketrampilan: array, danautomatic arrays untuk
dan automatic arrays
Metode : diskusi kelompok,
mengungkapkan mengubah ukuran matriks
- Allocatable,
presentasi, latihan
- assumed-shape,
Pendekatan: Ketrampilan
pendapat secara
- automatic arrays
proses; Sekenario:
terbuka, kemampuan
menyampaikan teori
diskusi, kemampuan
perkuliahan
menulis Afektif: tepat waktu, tanggung jawab, menulis Afektif: tepat waktu, tanggung jawab,
8 Mampu menjelaskan,menuliskan
25 program, dan menghitung
Ujian Tengah Semester
Model : PBL
Tes tertulis:
Semua materi yang telah
Metode : ujian tertulis
menghitung,
diberikan
Pendekatan: Ketrampilan
menjelaksan, dan
proses
menulis program untuk
Sekenario: memberikan
konsep-konsep yang
soal soal essay dan praktek
telah diajarkan sebelumnya
9 - Mampumenjelaskan jenis dan sifat
Tes tertulis: - matrik
Matrik
Model : TBL
Ketrampilan: -
- Matrik
Metode : diskusi kelompok,
Mampu melakukan operasi dalam
mengungkapkan matrik
- Sifat, jenis dan operasi
presentasi
- pendapat secara Mampu melakukan pemograman - Pemograman dengan proses; Sekenario: terbuka, kemampuan untuk matrik
matrik
Pendekatan: Ketrampilan
matrik
menyampaikan teori
diskusi
- Mampu melakukan operasi matriks
Afektif: tepat waktu, dalam bahasa pemograman
- Operasi matrik dalam
perkuliahan
pemograman
tanggung jawab,
kerjasama
Modul: membuat program sederhana menggunakan
Praktikum 4
bahasa Fortran (matrik)
10 - Mampu menuliskan algoritma
Tes tertulis: - untuk menyelesaikan sistem linear
Penyelesaian sistem linear
Model : TBL
Ketrampilan: -
- Eliminasi Gauss
Metode : diskusi kelompok,
mengungkapkan linear dengan eliminasi Gauss
Mampu menyelesaikan sistem
- Dekomposisi matrik LU
presentasi
pendapat secara -
- Matrik invers
Pendekatan: Ketrampilan
Mampu menyelesaikan persoalan
terbuka, kemampuan eleminasi Gauss dengan
- Determinan
proses; Sekenario:
- Sistem tridiagonal
menyampaikan teori
diskusi
Afektif: tepat waktu, -
dekomposisi matrik LU
persamaan linear
perkuliahan
Mampu menuliskan algoritma
tanggung jawab, untuk matrik invers dan
- Interpolasi spline
kerjasama determinan -
Mampu menuliskan program sistem tridiagonal untuk penyelesaian persamaan linear
- Mampu menuliskan program untuk solusi persamaan linear dengan interpolasi spline
11 - Mampu menyelesaikan persamaan
Tes tertulis: - linear dengan metode-metode
Metode-metode iteratif
Model : TBL
Ketrampilan: iteratif
-Metode Jacobi
Metode : diskusi kelompok,
- Metode Gauss-Seidel
presentasi
mengungkapkan
- Mampu menuliskan algoritma
pendapat secara untuk metode Jacobi
- MetodeSuccessiveover-
Pendekatan: Ketrampilan
terbuka, kemampuan - Mampu menuliskan algoritma untuk
relaxation
proses; Sekenario:
Metode conjugategradient
menyampaikan teori
diskusi
Afektif: tepat waktu, - Mampu menuliskan algoritma untuk
metode Gauss-Seidel
perkuliahan
tanggung jawab, metode Successiveover-relaxation
kerjasama - Mampu menuliskan algoritma untuk
Praktikum 5
Modul: membuat program
metode conjugategradient
sederhana menggunakan
bahasa Fortran (metode iteratif)
12 - Mampu menjelaskan
Tes tertulis: - permasalahan-permasalahan
Eigensystems
Model : TBL
Ketrampilan: eigenvalue.
permasalahan-
Metode : diskusi kelompok,
mengungkapkan -
permasalahan eigenvalue
presentasi
Mampu menuliskan algoritma
pendapat secara penyelesaian secara langsung
Metode Jacobi
Pendekatan: Ketrampilan
terbuka, kemampuan permasalahan eigenvalue dengan
Metode Householder
proses; Sekenario:
untuk tridiagonalisasi
menyampaikan teori
diskusi
Afektif: tepat waktu, -
menggunakan metode rotasi Jacobi
Diagonalisasi dari matrik
perkuliahan
Mampu menuliskan algoritma
tanggung jawab, penyelesaian secara langsung
tridiagonal
kerjasama permasalahan eigenvalue dengan
Metode power
Aplikasi untuk osilator
menggunakan metode Householder
harmonik 1D
Praktikum 6 Modul: membuat program sederhana menggunakan bahasa Fortran
13 - Mampumenyelesaikan perhitungan
Tes tertulis: - untuk mencari akar-akar
Perhitungan akar-akar
Model : TBL
Ketrampilan: persamaan
persamaan
Metode : diskusi kelompok,
mengungkapkan -
Metode iteratif
presentasi
Mampu menuliskan algoritma
pendapat secara untuk perhitungan akar-akar
Metode bisection
Pendekatan: Ketrampilan
terbuka, kemampuan persamaan
Metode Newton-Raphson
proses; Sekenario:
Metode Secant
menyampaikan teori
Afektif: tepat waktu, tanggung jawab,
Praktikum 7
kerjasama
Modul: membuat program sederhana menggunakan bahasa Fortran
14 - Mampu menjelaskan konsep
Tes tertulis: - persamaan diferensi yang
Persamaan Beda Hingga
Model : TBL
Ketrampilan: digunakan dalam metode
- Persamaan diferensial biasa
Metode : diskusi kelompok,
- Metode beda hingga
presentasi
mengungkapkan
- Mampu menuliskan algoritma
pendapat secara untuk metode beda hingga
- Pengembangan algoritma
Pendekatan: Ketrampilan
terbuka, kemampuan -
Euler (metode order tinggi)
proses; Sekenario:
Mampu menuliskan algoritma
- Metode predictor-corector
menyampaikan teori
diskusi
Afektif: tepat waktu, -
untuk metode order tinggi
perkuliahan
Mampu menuliskan algoritma tanggung jawab, untuk metode predictor-corector.
Praktikum 8
kerjasama
Modul: membuat program sederhana menggunakan bahasa Fortran
15 - Mampu menuliskan algoritma
Tes tertulis: - untuk perhitungan
Fast Fourier Transform
Model : TBL
Ketrampilan: FastFourierTransform (FFT).
- Transformasi Fourier dari
Metode : diskusi kelompok,
mengungkapkan -
discrete time series
presentasi
pendapat secara untuk visualisasi perhitungan Fast
Mampu menuliskan algoritma
- Perhitungan bagian real dan
Pendekatan: Ketrampilan
terbuka, kemampuan Fourier Transform
imajiner transformasi
proses; Sekenario:
Fourier
menyampaikan teori
diskusi
- Perhitungan power spectrum
perkuliahan
Afektif: tepat waktu,
tanggung jawab, kerjasama
Praktikum 9 Modul: membuat program