Física (plan 2002) 2021-2

Séptimo Semestre, Física Computacional

Propósito del curso: El estudiante aprenderá a implementar soluciones numéricas a diferentes problemas modelo de la física clásica y moderna. Los modelos a tratar llevan al planteamiento y solución de ecuaciones diferenciales y parciales utilizando algoritmos del análisis numérico incluyendo los problemas del valor inicial, valores a la frontera y eigenvalores. El estudiante tendrá la capacidad de interpretar y discutir acerca de las soluciones encontradas mediante el uso de gráficos y tablas que podrá comparar con soluciones analíticas o comportamiento experimental. Tambien se dará una breve introducción a los métodos de simulación en Física.

Perfil de egreso:

Al concluir el curso el estudiante:

· Resolverá de una forma estructurada problemas de la física mediante el uso del análisis numérico.

· Tendrá una formación ique le permitirá el planteamiento y modelación por computadora de problemática teórica relativa a diversos sistemas físicos.

· Realizará en forma efectiva análisis y discusión de las soluciones numéricas que emanen de la implementación de diferentes algoritmos computacionales.

· Será capaz de resolver problematíca teórica en grupos colaborativos, aportando ideas sustentadas en la física computacional.

Dinámica del curso:

El curso está planteado para ser completamente a distancia, por lo que requerirá de que el estudiante cuente de preferencia con computadora y que pueda conectarse a internet por los menos tres horas a la semana para actividades colaborativas (preferentemente un día en el horario del curso) y de exposición de resultados y de sus propias implementaciones de algoritmos. Se privilegian las actividades asíncronas, dejando libertad de horario para que el estudiante realice las actividades en el horario que le sea posible.

Plataforma en línea: Asíncrona en Moodle y reuniones una vez por semana en la plataforma Zoom.

Temario:

0. Introducción al sistema Linux y al lenguage de programación “C”

1. Busqueda de raices de funciones de una sola variable:

a. Metodo de bisección

b. Método de Newton y de la secante

c. Método de Regula falsi

2. Solución numérica de ecuaciones diferenciales ordinarias: el problema del valor inicial.

a. Método de Verlet.

b. Métodos de Runge-Kutta.

c. Aplicación de RK-4: Sistemas Caóticos.

3. Solución numérica de ecuaciones diferenciales parciales: metodo de diferencias finitas.

a. Solución única de ecuaciones diferenciales ordinarias con condiciones de frontera.

b. Ecuación del calor

c. Ecuaciones de Laplace y de Poisson. Método de relajación.

4. Solución del problema de eigenvalores.

a. Método de potencias

b. Solución al problema de la cuerda vibrante

c. Solución a la Ecuación de Schrödinger. Problema del pozo de potencial

5. Introducción a la simulación por computadora.

a. Método de Montecarlo

b. Nociones de Dinámica Molecular.

Rúbrica general de evaluación:

Tareas individuales (Plataforma Moodle): 50 %

Presentaciones y actividades colaborativas: 50 %

Para tener una calificación aprobatoria se requiere el estudiante participe por lo menos en el 75% de las actividades semanales en la plataforma Moodle y colaborativas en Zoom.

Recursos didácticos:

Aparte del material que estará disponible en la plataforma Moodle, se recomiendan los siguientes textos:

N. Giordano, Computational physics, Ed. Prentice-Hall, Inc., 1997. ISBN: 0-13-367723-0

P. L. DeVries, A first course in Computational Physics, Ed. Wiley, 1994. ISBN: 0-471-54869-3

Reunión de bienvenida:

Tema: Bienvenida Física Computacional Gpo. 8230

Fecha: 3 de marzo 2021 11:00 AM

Unirse a la reunión Zoom

https://cuaed-unam.zoom.us/j/2410765678?pwd=M28wT1ZLVnNJWWFiWjFEc0dqcmNFUT09

ID de reunión: 241 076 5678

Código de acceso: 679431

El código de acceso se dará media hora antes de la sesión.