Pla docent de l'assignatura

 

 

Tanca imatge de maquetació

 

Imprimeix

 

Dades generals

 

Nom de l'assignatura: Física Computacional

Codi de l'assignatura: 360594

Curs acadèmic: 2021-2022

Coordinació: Bruno Julia Diaz

Departament: Departament de Física Quàntica i Astrofísica

crèdits: 6

Programa únic: S

 

 

Hores estimades de dedicació

Hores totals 150

 

Activitats presencials i/o no presencials

67

(El grau de presencialitat de les activitats docents i avaluatives es pot veure modificat en funció de les restriccions derivades de la crisi sanitària. Si fos el cas, qualsevol modificació serà oportunament informada a l'alumnat a través dels canals habituals.)

 

-  Teoria

Presencial i no presencial

 

30

 

-  Teoricopràctica

Presencial i no presencial

 

15

 

-  Pràctiques d'ordinadors

Presencial i no presencial

 

22

Aprenentatge autònom

83

 

 

Recomanacions

 

Es recomana haver superat les assignatures següents:
360577, Mètodes Matemàtics per a la Física I
360570, Càlcul de Diverses Variables
360564, Fonaments d’Ones, Fluids i Termodinàmica
360563, Fonaments de Mecànica
360573, Mecànica
360565, Fonaments d’Electromagnetisme i Òptica
360578, Mètodes Matemàtics per a la Física II
360568, Àlgebra Lineal i Geometria
360572, Informàtica
360569, Càlcul d’una Variable
360571, Equacions Diferencials i Càlcul Vectorial
360575, Electromagnetisme

 

 

Competències que es desenvolupen

 

   -

Capacitat creativa.

(Avaluació: la qualificació d’aquesta competència és la mitjana de les obtingudes en els informes de pràctiques de l’assignatura.)

   -

Destreses informàtiques: ser capaç d'utilitzar i de programar un ordinador per resoldre problemes relacionats amb la física.

(Avaluació: la qualificació d’aquesta competència és la mateixa que la qualificació final de l’assignatura.)

Objectius d'aprenentatge

 

Referits a coneixements

L’objectiu general de l’assignatura és adquirir destresa en l’ús d’eines computacionals per solucionar problemes concrets i senzills de diferents camps de la física.
 
Alguns objectius concrets són:
• Adquirir coneixements bàsics en l’ús d’un sistema operatiu i d’un llenguatge de programació.
• Comprendre la naturalesa de les aproximacions computacionals i numèriques a problemes no solubles analíticament.
• Saber estimar el grau de precisió numèrica adequat per resoldre cada problema.

 

 

Blocs temàtics

 

1. Sistemes operatius i llenguatges de programació

1.1. El sistema operatiu UNIX-LINUX

Compilador, objecte, biblioteques i executables

1.2. El llenguatge Fortran

Programes, subrutines, funcions i blocs de dades. Constants, variables, matrius, vectors i operacions aritmètiques. Expressions relacionals i seqüències de control. Unitats d’entrada i sortida: formats

1.3. Eines de visualització i de generació de documents científics

Representadors gràfics (gnuplot) i processadors de textos (LaTeX, Libre Office)

2. Interpolació i arrels de funcions

2.1. Interpolació. Polinomis de Lagrange

2.2. Algorismes per trobar zeros de funcions

Mètode de la bisecció. Mètode de la falsa posició. Mètode de Newton-Raphson. Mètode de la secant

3. Integració numèrica

3.1. Integrals simples

3.2. Trapezis i correccions

3.3. Simpson

3.4. Mètode de Romberg

3.5. Quadratures de Gauss-Legendre

3.6. Mètodes adaptatius

3.7. Integrals dobles

4. Números aleatoris i integració de Montecarlo

4.1. Variables aleatòries. Distribucions de probabilitat

4.2. Generadors de números aleatoris, sorteig de variables aleatòries

4.3. Integració de Montecarlo

5. Equacions diferencials ordinàries

5.1. Exemples d’equacions i sistemes d’equacions en la física

5.2. Mètodes d’Euler i de Runge-Kutta

5.3. Mètodes de diferències finites

5.4. Trajectòries de partícules clàssiques

6. Equacions diferencials en derivades parcials

6.1. Equacions diferencials en derivades parcials més freqüents en la física

6.2. Classificació de les equacions en derivades parcials

6.3. Algorismes d’integració per diferències finites

6.4. Exemples: equació de Laplace, ones en una corda, difusió de la calor

 

 

Metodologia i activitats formatives

 

L’assignatura s’estructura en tres tipus d’activitats:

• Classes de teoria: s’hi expliquen els fonaments de física i de càlcul numèric (una hora per sessió, dues sessions per setmana).

• Classes de teoria/problemes: s’hi expliquen les pràctiques concretes, així com els mètodes informàtics específics (una sessió, una hora per setmana).

• Pràctiques: sessions de dues hores de treball guiat pel professor. Es requereix l’entrega de fitxers generats durant la sessió de manera autònoma. 
 

 

 

Avaluació acreditativa dels aprenentatges

 

L’avaluació de l’assignatura es basa en els informes de pràctiques i en un examen final.

Per superar l’assignatura, s’han de complir els requisits següents:

  • Assistir a les classes de teoria/problemes.
  • Assistir a les sessions de pràctiques.
  • Entregar els resultats de les pràctiques en els terminis indicats durant el curs.
  • Obtenir una qualificació mitjana superior a 3,5 sobre 10 en l’avaluació de les pràctiques.
  • Obtenir una qualificació superior a 3,5 sobre 10 en l’examen final.


L’examen final es fa en la data fixada pel Consell d’Estudis. Consta de dues parts, entre les quals es fa una pausa d’entre 15 i 30 minuts.
  • Part teòrica: 1,5 h, 40 % de la nota de l’examen. Es basa en qüestions sobre les classes de teoria i les pràctiques. Té lloc a l’aula indicada al calendari d’exàmens. No s’hi pot portar cap material.
  • Part pràctica: 3 h, 60 % de la nota de l’examen. Té lloc a les aules d’informàtica, i consisteix a escriure programes que resolguin els problemes que es proposen. S’hi poden tenir llibres i apunts.


Si se superen els requisits indicats, la qualificació final és la mitjana de la qualificació dels informes de les pràctiques (50 %) i la de l’examen final (50 %). 

La participació i l’actitud a les classes pot repercutir en l’avaluació de l’assignatura. 

 

Reavaluació

Consisteix en la repetició de l’examen final, que es fa en la data fixada pel Consell d’Estudis. Per superar l’assignatura, cal que es compleixin tots els requisits indicats en l’avaluació continuada. La qualificació nova substitueix l’antiga de l’examen final. Si es compleixen els requisits, la qualificació final és la mitjana entre la qualificació de les pràctiques que s’havia obtingut (50 %) i la nova qualificació en l’examen (50 %).

 

Avaluació única

A principi de curs, i seguint els terminis i procediments que marca la regulació de la Facultat de Física, es pot fer una avaluació única. En aquest cas, per superar l’assignatura, s’han de complir els requisits següents:

  • Assistir a les classes de teoria/problemes.
  • Assistir a les sessions de pràctiques, entregant els resultats en els terminis indicats.
  • Obtenir una qualificació superior a 5 sobre 10 en cada pràctica. 


L’examen final es fa en la data fixada pel Consell d’Estudis. Consta de dues parts, entre les quals es fa una pausa d’entre 15 i 30 minuts.
  • Part teòrica: 1,5 h, 40 % de la nota de l’examen. Es basa en qüestions sobre les classes de teoria i les pràctiques. Té lloc a l’aula indicada al calendari d’exàmens. No s’hi pot portar cap material.
  • Part pràctica: 3 h, 60 % de la nota de l’examen. Té lloc a les aules d’informàtica, i consisteix a escriure programes que resolguin els problemes que es proposen. S’hi poden tenir llibres i apunts.


Si se superen els requisits indicats, la qualificació final és l’obtinguda en l’examen final.

 

Reavaluació

Consisteix en la repetició de l’examen final, que es fa en la data fixada pel Consell d’Estudis. Per superar l’assignatura, cal que es compleixin tots els requisits indicats en l’avaluació única. La qualificació nova substitueix l’antiga de l’examen final.