Embed Size (px)
Citation preview
Universidad de Oviedo
Grado en Física
Introducción a la Física Computacional
Curso 2015-16
NOMBRE Introducción a la Física Computacional
CÓDIGO GFISICO1-1-004
TITULACIÓN Física CENTRO Facultad de Ciencias
TIPO Básica Nº TOTAL DE CRÉDITOS 6
PERIODO Anual IDIOMAEspañol
COORDINADORTELÉFONO /EMAIL UBICACIÓN
Julio Manuel Fernández Díaz985-103298/[email protected]
Facultad de CienciasDespacho 84
PROFESORADO TELÉFONO /EMAIL UBICACIÓN
Julio Manuel Fernández Díaz985-103298/[email protected]
Facultad de Ciencias Despacho 84
M. Rosario Díaz [email protected]
Facultad de CienciasDespacho 77
Javier Fernández Menéndez [email protected]
Isidro González Caballero [email protected] Facultad de Geologicas Despacho 6-8
Facultad de Geologicas Despacho 6-8
Requisitos
Los Grados en Física y Matemáticas están diseñados para estudiantes con capacidad para el razonamiento abstracto y la resolución de problemas, además del imprescindible hábito de trabajo.
No es necesario tener conocimientos específicos de informática para poder abordar esta asignatura de primer curso. Sin embargo, sí es recomendable estar acostumbrado a trabajar con un ordenador.
Contexto
Hacia 1960 a las dos divisiones metodológicas de la Física:• teórica,• experimental,
se ha añadido la Física computacional, convirtiendo los ordenadores en laboratorios virtuales, que nos permiten realizar experimentos virtuales, alguno de los cuales es imposible realizar aquí en la Tierra en estos momentos.
La presente asignatura se enmarca dentro de esta “nueva” parte de la Física, con un carácter introductorio.
Objetivos generales
Se pretende que:
• los alumnos aprendan distintas herramientas informáticas en el contexto de la Física;
• adquieran los fundamentos teóricos y prácticos básicos, para poder cursar posteriores estudios de programación.
Se abordará la resolución con el ordenador de problemas de Física y Matemáticas que se le plantean en el resto de asignaturas de primer curso.
Objetivos concretos
Adquisición de habilidades como:
- Desarrollar la capacidad de crear un modelo computacional de un problemas físico, e implementarlo en el ordenador.
- Diseñar algoritmos eficientes para la resolución de problemas. - Realizar programas básicos en un lenguaje relevante para el cálculo
científico.- Manejar con soltura un paquete de cálculo simbólico y de
visualización gráfica.- Saber utilizar distintas herramientas informáticas en el contexto de
la Física.
Contenido
Tema 1. Introducción
Tema 2. Hoja de cálculo
Tema 3. Introducción al programa de cálculo simbólico Maxima
Tema 4. Python como lenguaje algorítmico
Tema 5. Módulos para cálculo científico en Python
Tema 6. Aplicaciones en Física
Tema 1. Introducción
Estructura de un ordenador
Sistemas operativos
Representación de la información
Modelos físico-matemáticos
Tema 2. Hoja de cálculo
Manejo básico de celdas
Representaciones gráficas
Aplicación al análisis de datos experimentales
Tema 3. Introducción al programa de cálculo simbólico Maxima
Aplicaciones en Algebra Lineal y Cálculo Diferencial e Integral
Tema 4. Python como lenguaje algorítmico
Variables y tipos de datos. Operadores
Estructuras de control de flujo: condicionales y bucles
Entrada y salida de datos
Funciones y módulos
Tema 5. Módulos para cálculo científico en Python
Representaciones gráficas en 2D y 3D
Cálculo numérico y en Física: numpy y scipy
Comparación entre Python y Octave (Matlab)
Tema 6. Aplicaciones en Física
Ajuste de funciones relacionando teoría y experimentos
Integración de las ecuaciones de movimiento
Cálculo de magnitudes relacionadas con distribuciones de materia
Método de Montecarlo
Otras aplicaciones
Metodología y plan de trabajo
Hay tres tipos de actividades formativas:
Clases expositivas: Realizadas en grupo y dedicadas al desarrollo de algunos contenidos teóricos del programa de la asignatura.
Clases prácticas de aula: Realizadas en grupo y dedicadas al desarrollo de algunos contenidos teórico-prácticos del programa de la asignatura, a la aclaración de dudas sobre teoría y problemas de la asignatura. Deben ser eminentemente participativas.
Clases prácticas de laboratorio:
Impartidas en grupos reducidos, tienen lugar en las salas de informática del centro, siendo su carácter práctico, con participación activa.
Los estudiantes que no consigan completar las actividades propuestas en cada sesión, deberán finalizarlas como parte del trabajo no presencial correspondiente.
En estas clases se propondrán también distintas actividades de Trabajo en Grupo. Dichos trabajos se presentarán de forma oral y escrita en las clases prácticas de aula.
Volumen de trabajo estimado para el estudiante
MODALIDADES Horas % Totales
Presencial
Prácticas de aula de informática 69 46
60%Prácticas de aula 13 9Clases expositivas 3 2Sesiones de evaluación 5 3
No presencialTrabajo en Grupo 12 8
40%Trabajo Individual 48 32
Total 150
Plan de Trabajo Orientativo
TRABAJO PRESENCIAL
TRABAJO NOPRESENCIAL
Temas
Ho
ras
tota
les
Cla
se E
xpos
itiva
Prá
ctic
as d
e au
la
Prá
ctic
as d
e a
ula
de
info
rmát
ica
Ses
ione
s de
Eva
luac
ión
To
tal
Tra
bajo
en
grup
o
Tra
bajo
aut
ónom
o
To
tal
Tema 1. Introducción 14 1,5 3 4,5 * 9 0 5 5Tema 2. Hoja de cálculo 11,5 0 0 4,5 * 4,5 0 7 7
Tema 3. Maxima 11,5 0 0 4,5 * 4,5 0 7 7
Tema 4. Python como lenguaje algorítmico 25,5 1,5 4 12 * 17,5 1 7 8Tema 5. Módulos para cálculo científico en Python 29,5 0 3 16,5 * 19,5 1 9 10Tema 6. Aplicaciones en Física 53 0 3 27 * 30 10 13 23
Pruebas escritas 5 0 0 0 5 5 0 0 0
Total 150 3 13 69 5 90 12 48 60
* Parte de la evaluación continua de los diferentes temas está contenida en clases PA y PL durante el curso. Otra parte de la evaluación se realiza en una SE al final del curso.
Evaluación del aprendizaje de los estudiantes
En todos los casos, para aprobar la asignatura, el estudiante deberá obtener una calificación final superior igual a cinco.
Existen tres tipos de evaluación:
• Evaluación ordinaria para estudiantes a tiempo completo.• Evaluación ordinaria para estudiantes a tiempo parcial.• Evaluación extraordinaria para todos los estudiantes.
Evaluación ordinaria para estudiantes a tiempo completo.
1. Asistencia y participación en las actividades presenciales:
Se valorará positivamente la participación activa del alumno en todas las actividades presenciales. La valoración máxima de 1 punto sobre 10 se obtendrá habiendo superado un 75% de asistencia con aprovechamiento. Entre el 50% y 75% de asistencia la valoración será proporcional entre 0,5 y 0,75 puntos. Por debajo del 50% la puntuación es 0.
2. Prueba escrita teórica y práctica:
Dentro de las clases PA se incluye una prueba objetiva (2 horas en total, dividida en dos partes de 1 hora) sobre los Temas 1 y 4, después de impartidos. Su valoración máxima es del 2 puntos sobre 10.
3. Prueba práctica de ordenador:
Se realizarán dos pruebas prácticas en el ordenador, una al final del primer semestre del Tema 4 y otra al final del segundo semestre de los Temas 5 y 6, cuya valoración máxima total es de 4 puntos sobre 10
4. Trabajo en grupo:
Cerca del final de curso, pero con tiempo suficiente para que los estudiantes los presenten, se propondrán trabajos relacionados con el Tema 6. Se realizarán en grupos de dos (preferentemente) y deberán presentarse en papel y también oralmente usando un ordenador. Su valoración máxima es del 3 puntos sobre 10.
Los alumnos que no hayan superado el cinco o deseen subir nota deberán presentarse a la sesión de evaluación final en la que se incluyen las pruebas 2 y 3 de los puntos anteriores (con un máximo de 6 puntos). Esa puntuación se sumará a las obtenidas en los puntos 1 y 4 anteriores. En el caso de los estudiantes que se presenten para subir nota, la valoración de esta prueba final solamente sustituirá a la previa si es superior.
Los alumnos que hayan obtenido sobresaliente y deseen una matrícula de honor deberán presentarse a la sesión de evaluación final en la que se incluyen las pruebas 2 y 3 de los puntos anteriores. Esta prueba final servirá entonces para determinar (teniendo en cuenta el número de posibles matrículas de honor en función del número de estudiantes totales matriculados) quiénes de los presentados tienen matrícula de honor.
Evaluación ordinaria para estudiantes a tiempo parcial.
Los estudiantes cuya modalidad de docencia sea a tiempo parcial deberán realizar en la sesión de evaluación final un examen que constará de dos partes:
La primera parte incluirá los puntos 2 y 3 descritos en el apartado anterior, obteniendo por tanto como máximo una nota de 6.
La segunda parte constará de una prueba práctica relacionada con el tema 6 (que sustituye al trabajo en grupo, punto 4 anterior), obteniendo en esta parte como máximo una nota de 4.
Evaluación extraordinaria para todos los estudiantes.
La sesión de evaluación extraordinaria constará de dos partes:
En la primera parte los estudiantes realizarán un examen que incluirá los puntos 2 y 3, de la evaluación ordinaria, obteniendo por tanto como máximo una nota de 6.
La segunda parte constará de una prueba práctica relacionada con el tema 6 (que sustituye al trabajo en grupo, punto 4 anterior), obteniendo en esta parte como máximo una nota de 4.
Recursos, bibliografía y documentación complementaria
Se utilizarán las distintas herramientas que ofrece el Campus Virtual de la Universidad de Oviedo. Tanto los guiones como los ejercicios de aplicación propuestos a lo largo del curso, estarán a disposición de los alumnos en dicha plataforma.
Bibliografía básica
1. L. Joyanes Aguilar, Fundamentos de programación. Algoritmos, estructura de datos y objetos, Mc Graw Hill.
2. A. Marzal, I. Gracia, Introducción a la programación con Python, http://marmota.act.uji.es/mtp/pdf/python.pdf.
3. J. Kiusalaas, Numerical Methods in Engineering with Python (chapter 1), CUP.
4. H. Gould, J. Tobochnik, An Introduction to Computer Simulation Methods, Addison-Wesley.
5. A. B. Downey, Aprenda a pensar como un programador (con Python), Green Tea Press, En Internet en:
http://www.xplora.org/downloads/Knoppix/books/Open_Book_Project/thinkCSpy_ES.pdf
Bibliografía complementaria
1. Alberto Prieto Espinosa, Introducción a la informática, Mc Graw Hill.
2. John W. Eaton, GNU Octave Manual.3. Luis Joyanes, Fundamentos de programación, libro de
problemas, Mc Graw Hill.4. H.P. Langtangen, A Primer on Scientific Programming
with Python, Springer.5. H.P. Langtangen, Python Scripting for Computational
Sicence, Springer.
En Internet
1. http://www.google.es es una referencia obligada para búsquedas.
2. http://www.openoffice.o r g para el Open Calc.3. http://www.python.org en todo lo referente a Python.4. http://maxima.sourceforge.net/es/ en lo referente a
Maxima.
Por otro lado en algunas partes del curso los profesores de la asignatura proporcionarán algunos apuntes a los estudiantes.
