Física Computacional

Esta materia pretende dotar aos alumnos que a cursen das ferramentas numéricas necesarias para resolver problemas que se poidan expor e relacionados coa Física.

Os obxectivos específicos da materia son:
• Coñecemento das bases teóricas que subyacen a calquera software que se poida atopar no futuro para que coñezan os seus rangos de aplicabilidade e limitacións.
• Capacidade de crear as ferramentas informáticas necesarias.

Resultados da aprendizaxe
En canto á materia Física Computacional, o alumno demostrará:
• Familiarizarse cos diferentes tipos de problemas numéricos que poden ser expostos na física e ter as ferramentas básicas para poder abordar o seu estudo con confianza. O coñecemento profundo destas técnicas numéricas permitirá ao alumno que usa paquetes informáticos comerciais comprender o que están a facer os diferentes algoritmos, o seu rango de validez e orixe de posibles erros. Entre estes problemas atópase a resolución de sistemas de ecuacións alxébricas e diferenciais (ordinarias e en derivadas parciais), tratamento de datos, etc.

MÉTODOS NUMÉRICOS BÁSICOS. Raíces numéricas de ecuacións e sistemas de ecuacións. Métodos de eliminación, de Newton-Raphson, outros. Interpolación, diferenciación e integración numérica.

MÉTODOS DE SIMULACIÓN E MODELACIÓN. Procesos estocásticos e xeración de números aleatorios. Método de Monte Carlo.

RESOLUCIÓN NUMÉRICA DE ECUACIÓNS DIFERENCIAIS ORDINARIAS. Método Euler. Método predictor-corrector. Método de Runge-Kutta. Sistemas dinámicos.

RESOLUCIÓN NUMÉRICA DE ECUACIÓNS DIRERENCIALES EN DERIVADAS PARCIAIS. Métodos en diferenzas finitas. Método de elementos finitos.

EXEMPLOS FÍSICOS.

- Numerical Recipes. W.H. Press, B.P. Flannery, S.A. Teukolsky and W.T. Vetterling. Cambridge University Press (1988)

- Computational Techniques for Fluide Dynamics. C.A.J. Fletcher. Springer-Verlag (1991)

- Introducción a la programación con Python 3. Andrés Marzal, Isabel Gracia, Pedro García. Publicacions de la Universitat Jaume I (2014)
[http://repositori.uji.es/xmlui/handle/10234/102653]

- https://www.python.org/

BÁSICAS E XERAIS
CB1 - Que os estudantes demostren posuír e comprender coñecementos nunha área de estudo que parte da base da educación secundaria xeral, e adóitase atopar a un nivel que, aínda que se apoia en libros de texto avanzados, inclúe tamén algúns aspectos que implican coñecementos procedentes da vanguardia do seu campo de estudo.
CB2 - Que os estudantes saiban aplicar os seus coñecementos ao seu traballo ou vocación dunha forma profesional e posúan as competencias que adoitan demostrarse por medio da elaboración e defensa de argumentos e a resolución de problemas dentro da súa área de estudo.
CB3 - Que os estudantes teñan a capacidade de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro da súa área de estudo) para emitir xuízos que inclúan unha reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica ou ética.
CB4 - Que os alumnos poidan transmitir información, ideas, problemas e solucións a un público especializado e non especializado.
CB5 - Que os alumnos desenvolveran as destrezas de aprendizaxe necesarias para emprender estudos con alto nivel de autonomía.
CG2 - Ter a capacidade de reunir e interpretar datos, información e resultados relevantes, obter conclusións e emitir informes razoados en problemas científicos, tecnolóxicos ou doutros ámbitos que requiran o uso de coñecementos da Física.
CG3 - Aplicar tanto os coñecementos teóricos-prácticos adquiridos como a capacidade de análise e de abstracción na definición e formulación de problemas e na procura das súas solucións tanto en contextos académicos como profesionais.

TRANSVERSAIS
CT1 - Adquirir a capacidade de análise e síntese.
CT2 - Ter a capacidade de organización e planificación.
CT3 - Dominar unha lingua estranxeira e traballar nun contexto internacional.
CT4 - Ser capaz de traballar como equipo.
CT5 - Desenvolver o razoamento crítico.
CT6 - Desenvolver creatividade, iniciativa e espírito emprendedor.

ESPECÍFICAS
CE2 - Poder manipular claramente as ordes de magnitude e facer estimacións axeitadas para desenvolver unha percepción clara de situacións que, aínda que son fisicamente diferentes, mostran algunha analoxía, permitindo o uso de solucións coñecidas a novos problemas.
CE5 - Poderá realizar os elementos esenciais dun proceso ou situación e establecer un modelo de traballo dela, así como realizar os enfoques necesarios para reducir o problema a un nivel manexable. El demostrará o pensamento crítico para construír modelos físicos.
CE6 - Comprender e dominar o uso dos métodos matemáticos e numéricos máis comúnmente utilizados en Física.
CE7 - Ser capaz de utilizar ferramentas informáticas e desenvolver programas de software.
CE8 - Ser capaz de manexar, buscar e utilizar bibliografía, así como calquera fonte de información relevante e aplicala a traballos de investigación e desenvolvemento técnico de proxectos.

Compaxinaranse as clases teóricas coas clases prácticas de modo que para cada bloque teórico destinarase un tempo para a realización dos programas oportunos que resolvan problemas que exemplifiquen o tema abordado. Os programas realizados poderán ser presentados e discutidos de forma conxunta en clase.

Como obxectivo fundamental preténdese que os alumnos sexan capaces, ao termo do curso, de abordar calquera problema numérico relacionado coa Física dispondo das ferramentas teóricas mínimas para a súa consecución.

Esta será a nosa metodoloxía, sempre que se manteñan os parámetros tradicionais de matrícula.

En "primeira oportunidade" só será posible superar a materia na modalidade de avaliación continua. Os aspectos a avaliar serán prácticas e programas de cada un dos temas tratados (con respecto a estes traballos, o profesor encargado da asignatura poderá solicitar explicacións adicionais que contribuirán á cualificación dos mesmos). Complementaremos a avaliación mediante controis periódicos liberatorios.

A materia constará de dúas metades e nelas o alumno obterá senllas cualificacións N1 e N2, facéndose finalmente a media (N1+N2)/2 sempre que cada unha delas sexa igual a ou maior que 3 (sobre 10).
Para que o alumno sexa avaliado por esta modalidade deberá asistir a un mínimo do 60% (tanto na primeira como na segunda metade da materia) das clases programadas. Esta porcentaxe poderá reducirse en caso de causa debidamente xustificada.

A avaliación da "segunda oportunidade" consistirá nun exame (peso: 0,2) na data prevista polo decanato máis a presentación e defensa de (peso: 0,8) todos os traballos solicitados ao longo do curso ordinario. A nota final será a media das cualificacións N1 e N2 correspondentes ás dúas partes mencionadas, tendo que ter acadado a lo menos un 3 sobre 10 en cada unha delas.

Para os casos de realización fraudulenta de exercicios ou probas será de aplicación o recollido na "Normativa de avaliación do rendemento académico dos estudantes e de revisión de cualificacións”:

Artigo 16. Realización fraudulenta de exercicios ou probas.
A realización fraudulenta dalgún exercicio ou proba esixida na avaliación dunha materia implicará a cualificación de suspenso na convocatoria correspondente, con independencia do proceso disciplinario que se poida seguir contra o alumno infractor. Considerarse fraudulenta, entre outras, a realización de traballos plaxiados ou obtidos de fontes accesibles ao público sen reelaboración ou reinterpretación e sen citas aos autores e das fontes.

Boa parte dos traballos a presentar serán realizados durante as clases interactivas de laboratorio, de todos os xeitos para un aproveitamento óptimo da materia recoméndase dedicar un certo número de horas adicionais de traballo persoal. O desglose de horas de traballo sería:
Clases interactivas de laboratorio: 42 h (100 % presencialidade)
Estudo autónomo: 30 h
Titorías: 3 h
Traballo autónomo en computador e outras actividades: 37.5 h

Esta é unha materia que non require un esforzo conceptual demasiado grande senón, máis ben, un traballo continuo. Ademais complementa moi ben a outras materias que, dada a súa natureza, precisen con frecuencia de ferramentas numéricas para resolver os problemas que se van expondo.

É aconsellable que os estudantes que se matriculen nesta materia xa cursaran as materias de Métodos Matemáticos I-VI, así como que teñan coñecementos de programación nalgunha linguaxe científica (C, Fortran, Python, Matlab...).

Con carácter xeral, durante a permanencia dos estudantes no Centro deberán respectarse escrupulosamente as medidas de hixiene e protección individual indicadas polas autoridades sanitarias e pola propia Universidade de Santiago de Compostela.

As titorías poderán ser presenciais ou telemáticas. Requerirán de cita previa.