FISICA COMPUTACIONAL

FISICA COMPUTACIONAL

GRADO EN FISICA

1. Datos de la asignatura

(Fecha última modificación: 21-07-17 21:38)
Código
100838
Plan
ECTS
4.50
Carácter
OBLIGATORIA
Curso
4
Periodicidad
Primer Semestre
Áreas
ELECTROMAGNETISMO
ELECTRÓNICA
FÍSICA APLICADA
FÍSICA ATÓMICA, MOLECULAR Y NUCLEAR
Departamentos
Física Aplicada
Física Fundamental
Plataforma Virtual

Campus Virtual de la Universidad de Salamanca

Datos del profesorado

Profesor
Luis López Díaz
Grupo/s
1
Departamento
Física Aplicada
Área
Electromagnetismo
Centro
Fac. Ciencias
Despacho
Edificio Trilingüe (Fac. Físicas), 2º piso, despacho nº7 (T3308)
Horario de tutorías

Lunes a miércoles de 17,00 a 19,00  (profesor Jesús Enrique Velázquez Pérez)

Lunes, martes y miércoles de 15:00 a 17,00 (profesor Luis López Díaz)

Lunes a miércoles de 17,00 a 19,00 (profesor Antonio González Sánchez), profesor coordinador

Lunes a Miércoles de 11:30 a 13:30 (profesor David Rodríguez Entem)

URL Web
http://campus.usal.es/~fisapli/
E-mail
lld@usal.es
Teléfono
923-294500, ext.6324
Profesor
Antonio González Sánchez
Grupo/s
1
Departamento
Física Aplicada
Área
Física Aplicada
Centro
Fac. Ciencias
Despacho
Edificio Trilingüe, 3318
Horario de tutorías

Lunes a miércoles de 17,00 a 19,00  (profesor Jesús Enrique Velázquez Pérez)

Lunes, martes y miércoles de 15:00 a 17,00 (profesor Luis López Díaz)

Lunes a miércoles de 17,00 a 19,00 (profesor Antonio González Sánchez), profesor coordinador

Lunes a Miércoles de 11:30 a 13:30 (profesor David Rodríguez Entem)

URL Web
http://campus.usal.es/gtfe
E-mail
ags@usal.es
Teléfono
923-294500, Ext. 6336
Profesor
David Rodríguez Entem
Grupo/s
1
Departamento
Física Fundamental
Área
Física Atómica, Molecular y Nuclear
Centro
Fac. Ciencias
Despacho
P3336 (Ed. Trilingüe)
Horario de tutorías

Lunes a miércoles de 17,00 a 19,00  (profesor Jesús Enrique Velázquez Pérez)

Lunes, martes y miércoles de 15:00 a 17,00 (profesor Luis López Díaz)

Lunes a miércoles de 17,00 a 19,00 (profesor Antonio González Sánchez), profesor coordinador

Lunes a Miércoles de 11:30 a 13:30 (profesor David Rodríguez Entem)

URL Web
-
E-mail
entem@usal.es
Teléfono
923 29 4500 Ext. 6123
Profesor
Jesús Enrique Velázquez Pérez
Grupo/s
1
Departamento
Física Aplicada
Área
Electrónica
Centro
Fac. Ciencias
Despacho
T2101 (Trilingüe)
Horario de tutorías

Lunes a miércoles de 17,00 a 19,00  (profesor Jesús Enrique Velázquez Pérez)

Lunes, martes y miércoles de 15:00 a 17,00 (profesor Luis López Díaz)

Lunes a miércoles de 17,00 a 19,00 (profesor Antonio González Sánchez), profesor coordinador

Lunes a Miércoles de 11:30 a 13:30 (profesor David Rodríguez Entem)

URL Web
-
E-mail
js@usal.es
Teléfono
Ext. 6331

2. Sentido de la materia en el plan de estudios

Bloque formativo al que pertenece la materia.

La asignatura forma parte del módulo “Técnicas Informáticas y Métodos Numéricos en Física” que está constituido por un total de 3 asignaturas: Técnicas informáticas en Física, Métodos Numéricos y Física Computacional.

Papel de la asignatura.

La asignatura pertenece a un módulo de formación básica, representando una continuación de lo estudiado en la asignatura Métodos Numéricos en Física teniendo un carácter más aplicado que ésta y en ella los estudiantes aprenden a:

  • Usar herramientas informáticas en el contexto de la matemática aplicada.
  • Usar conceptos de análisis numérico de aplicación en física computacional.
  • Desarrollar la capacidad de modelizar un problema físico e implementar el modelo en el ordenador.

Tener criterios para valorar y comparar distintos métodos en función de los problemas bajo estudio, su coste operativo y la presencia de errores numéricos y problemas de estabilidad del código en tiempo de ejecución.

Perfil profesional.

Al ser una asignatura de carácter básico, es fundamental en cualquier perfil vinculado al Grado en Física.

3. Recomendaciones previas

Se recomienda haber cursado y superado las otras asignaturas del módulo y las asignaturas básicas que constituyen el cuerpo central de la Física, así como la asignatura de Métodos Numéricos.

4. Objetivo de la asignatura

  • Aprender a implementar códigos fuente que resuelvan numéricamente problemas físicos básicos mediante programación numérica en lenguaje Fortran 95.
  • Adquirir experiencia en el uso de herramientas de cálculo simbólico (MathematicaTM) para resolver problemas en Física.
  • Aprender a aplicar métodos numéricos para la resolución de ecuaciones en derivadas parciales que describen fenómenos físicos.
  • Aprender e implementar métodos de simulación en Física
  • Desarrollar la capacidad de modelizar computacionalmente un problema físico sencillo e implementar el modelo en el ordenador.

5. Contenidos

Teoría.

TEMA 1.- Problemas de valores propios

  • Autovalores de una matriz.
  • Diagonalización de una matriz.
  • Implementaciones prácticas.
  • Librería LAPACK.

TEMA 2.- Ecuaciones en derivadas parciales

  • Tipos de ecuaciones.
  • Métodos numéricos de resolución.
  • Ecuaciones de tipo elíptico: Ecuaciones de Laplace y Poisson.
  • Ecuaciones de tipo hiperbólico: Ecuación de ondas.
  • Ecuaciones de tipo parabólico: Ecuación de difusión.
  • Implementaciones prácticas.

TEMA 3.- Métodos de simulación en Física

  • Generación de números aleatorios y de funciones de distribución aleatorias.
  • Métodos estocásticos. Integrales multidimensionales.
  • Métodos de Monte Carlo.
  • Dinámica molecular.
  • Implementación de un código fuente de simulación de un problema físico.

TEMA 4. Modelización de datos y técnicas de Fourier

  • Técnicas estadísticas básicas. Estadística Inferencial.
  • Modelización de datos.
  • Transformada de Fourier: Algoritmos DFT y FFT.
  • Implementaciones prácticas.

6. Competencias a adquirir

Básicas / Generales.

CB5: Haber desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores en Física con un alto grado de autonomía.

CG2: Incrementar la capacidad de organización y planificación con el objeto de resolver con éxito el problema analizado.

CG4: Ser capaz de plantear y resolver problemas físicos obteniendo una descripción no sólo cualitativa sino también cuantitativa y con el grado de precisión que sea requerido del fenómeno físico en cuestión.

CG5: Aprender de manera autónoma nuevos conocimientos y técnicas.

Específicas.

CE3: Saber formular las relaciones funcionales y cuantitativas de la Física en lenguaje matemático y aplicar dichos conocimientos a la resolución explícita de problemas de particular interés.

CE5: Comprender y dominar el uso de los métodos matemáticos y numéricos más comúnmente utilizados.

CE8: Ser capaz de trabajar en un grupo interdisciplinario, de presentar mediante medios escritos y orales su propia investigación o resultados de búsqueda bibliográficos tanto a profesionales como a público en general.

7. Metodologías

Clases magistrales de teoría

Exposición, por parte del profesor, del contenido teórico de la asignatura

Clases prácticas

Los estudiantes aplicarán los métodos expuestos en teoría a la resolución de problemas concretos, incluyendo casos de interés en Física.

8. Previsión de Técnicas (Estrategias) Docentes

9. Recursos

Libros de consulta para el alumno.

  • Computational physics. J. M. Thijssen. Cambridge University Press, 1999. ISBN: 0521573041.
  • Computational Physics. N. J. Giordano, H. Nakanishi. Prentice Hall, 2005. ISBN: 0131469908.
  • Análisis numérico: las matemáticas del cálculo científico. D. Kincaid, V. Cheney. Ed. Addison-Wesley Iberoamericana, 1994. ISBN: 0201601303.
  • Computational Physics: Problem solving with computers. R. H. Landau, M.J. Paez, C. C. Bordeianu. John Wiley VCH, 2007. ISBN: 9783527406265.

Otras referencias bibliográficas, electrónicas o cualquier otro tipo de recurso.

  • Numerical Recipes: The Art of Scientific Computing. W. H. Press, S. A. Teukolsky, W. T. Vetterling, B. P. Flannery. Cambridge University Press, 2007. ISBN: 0521880688.
  • http://www.netlib.org

10. Evaluación

Consideraciones generales.

La evaluación pretende medir el grado de adquisición de las competencias propias de la asignatura, las cuales aparecen reflejadas en el apartado 6.

Dicha evaluación tendrá una parte de evaluación continua que se basará en la realización de diversos ejercicios por parte de los estudiantes. La resolución de dichos ejercicios requerirá el desarrollo de un código fuente que haga uso de las técnicas numéricas explicadas en las sesiones teóricas. Esta fase de evaluación continua se extenderá durante el periodo de impartición de la asignatura.

Por último se realizará una evaluación final. La nota final resultará de agregar las calificaciones de la evaluación continua y de la evaluación final, ambas debidamente ponderadas.

Para que la evaluación de la asignatura pueda considerarse superada la calificación alcanzada en la prueba final debe ser de como mínimo de un 30% de su nota máxima, todo ello sin perjuicio de la necesidad de alcanzar una nota final agregada de 5 sobre 10 para que la asignatura se pueda considerar aprobada.

Criterios de evaluación.

Se valorará el grado de comprensión de las distintas técnicas numéricas, su correcta implementación en las aplicaciones desarrolladas, la claridad y versatilidad del código fuente y la precisión en los resultados obtenidos.

Para los estudiantes que no realicen la evaluación final la calificación será "No presentado".

Instrumentos de evaluación.

Evaluación continua: en cada uno de los temas (ver apartado 5. Contenidos) se realizará una evaluación que podrá consistir en una o varias entregas de programas o en la realización de una prueba presencial en horario de clase.

Evaluación final: podrá consistir en la entrega de un trabajo o en una prueba de carácter presencial y consistirá en la resolución, en un tiempo limitado, de un problema basado en alguno de los métodos explicados a lo largo de la asignatura.

El peso de la evaluación continua es de un 60% de la nota final. El peso de la prueba final será de 40% de la nota final.

Recomendaciones para la evaluación.

Para la adquisición de las competencias previstas se recomienda la asistencia y participación activa en las sesiones teóricas y prácticas.

Recomendaciones para la recuperación.

Para la recuperación se llevará a cabo una evaluación final de similares características a la de la primera convocatoria. No hay posibilidad de recuperar ni mejorar la calificación obtenida en la evaluación continua. Las condiciones para superar la asignatura son las mismas que en la primera convocatoria.

11. Organización docente semanal