Computación I

Francesca Maria Marchetti


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Profesores grupo 5165


Francesca Maria Marchetti
(Unidades 1, 2, 3, 5, control 1)


Tel. 91 497 5590
e-mail: francesca.marchetti (at) uam.es


Fabrice Laussy 
(Unidad 4, control 2 & 3, proyecto)


Tel. 91 497 2665
e-mail: fabrice.laussy (at) gmail.com

Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada
matlab5.jpg

Programa

Bibliografía

Evaluación

Horarios y aulas

Material complemen.


Programa















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Unidad 1. Introducción y conceptos básicos.
Introducción al paquete y al lenguaje (Matlab/GnuOctave/SciLab). Conceptos esenciales. Línea de comandos. Operaciones elementales. Variables. Funciones elementales. Vectores. Operaciones con vectores. Vectorización. Representación gráfica de funciones. Scripts.
Aplicaciones en física. Descripción y representación del movimiento de una partícula. Trayectorias: r(t), v(t), a(t). Derivación numérica elemental. Velocidad y aceleración. Integración numérica elemental.
Unidad 2. Matrices y funciones.
Matrices. Operaciones con matrices. Funciones. Bucles y estructuras de control. Interpolación de funciones. Representación gráfica de superficies.
Aplicaciones en física: Matrices de rotación. Función potencial de una carga. Representaciones de distribuciones de carga y de campos escalares.
Unidad 3. Resolución de ecuaciones.
Sistemas de ecuaciones lineales. Ceros de una función. Mínimo de una función.
Aplicaciones en físicas: Conservación de energía y momento en colisiones. Solución de las ecuaciones de un circuito. Relajación de un sistema de muelles.
Unidad 4. Probabilidad, estadística y análisis de datos.
Conceptos básicos de probabilidad y estadística aplicados al análisis de datos experimentales. Ajuste de mínimos cuadrados.
Aplicaciones en física. Representación y análisis de datos experimentales. Valores medios y errores. Ajustes de los datos a modelos teóricos.
Unidad 5. Integración de las ecuaciones del movimiento.
Integración práctica de la ecuación de Newton.
Aplicaciones en físicas: Ecuaciones del movimiento con condiciones iniciales. Modelización de sistemas físicos.

Bibliografía














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En Internet existe una gran cantidad de cursos introductorios, información y ejemplos sobre el uso de Matlab, GnuOctave y SciLab y sus aplicaciones a la Física. Recomendamos consultar el sitio oficial de Matlab, http://www.mathworks.com o http://www.mathworks.es, el de GnuOctave, http://www.octave.org y el de SciLab, https://www.scilab.org. Son especialmente interesantes los siguientes enlaces:
Tutoriales en inglés:
- http://www.mathworks.es/academia/student_center/tutorials/launchpad.html
- http://www.maths.dundee.ac.uk/nasc/na-reports/MatlabNotes.pdf
- https://www.scilab.org/resources/documentation/tutorials
Tutoriales en español:
- http://www.lawebdelprogramador.com/cursos/enlace.php?idp=3338&id=132&texto=Matlab
- http://ocw.upm.es/ingenieria-aeroespacial/aerodinamica-numerica/contenidos/introduccion-matlab/
Manuales de referencia en inglés:
- http://www.mathworks.es/access/helpdesk/help/pdf_doc/matlab/getstart.pdf
- http://help.scilab.org/docs/5.4.1/en_US/index.html
Manuales de referencia en español:
- http://mat21.etsii.upm.es/ayudainf/aprendainf/Matlab70/matlab70primero.pdf
- http://softlibre.unizar.es/manuales/aplicaciones/octave/manual_octave.pdf

Evaluación
















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Convocatoria Ordinaria. La asignatura se considerará aprobada si la nota final es igual o superior a 5 puntos sobre 10. Es obligatorio realizar al menos la mitad de los controles y el proyecto. En caso contrario el alumno se considerará "No evaluado".
La nota final se basará en las siguientes actividades de evaluación:
- Controles. Se realizarán controles o trabajos breves en los que se evalúa el nivel de los conocimientos y destrezas adquiridas en el uso de las herramientas computacionales, tratamiento numérico de datos y representación gráfica. La repercusión de la nota de los controles y trabajos en la nota final será de 6 puntos.
- Proyecto. Se realizará un proyecto que servirá para evaluar los conocimientos adquiridos relativos a la modelización, simulación y resolución de problemas en física. Este proyecto consistirá en el desarrollo propio y original de un programa o programas de software para estudiar un problema físico determinado, elegido entre el alumno y el profesor. Durante el desarrollo del proyecto, el alumno deberá presentar de forma periódica sus avances en el mismo en forma de hitos intermedios que indiquen el grado de evolución del problema. Al finalizar el mismo el alumno entregará el programa o programas de software realizados y una memoria original explicativa en la que se realice un análisis y estudio de los resultados del problema tratado; las partes del proyecto basadas en contribuciones y trabajos ajenos deberán ser referenciadas adecuadamente. Los métodos usados y los resultados del proyecto serán objeto de una presentación oral en clase por parte del alumno que este elaborará y que permitirá evaluar la capacidad de comunicar resultados científicos en público. La repercusión en la nota de este proyecto será de 4 puntos; se tendrá en cuenta en su evaluación como se ha desarrollado el proyecto, los resultados e informe final y la presentación oral del mismo.
La ausencia de trabajo propio y original en alguna de las actividades de evaluación (controles, programas de software, informes escritos, presentaciones orales, etc) ya sea en su totalidad o en partes, o se observen otras conductas durante su desarrollo incompatibles con la probidad y la ética, supondrá una penalización de la calificación de la actividad a criterio del profesor responsable, pudiéndose dicha actividad ser considerada como "no realizada" y el alumno ser calificado como "No Evaluado".
Convocatoria extraordinaria. Sólo en caso de que el alumno no haya aprobado la asignatura en la convocatoria ordinaria podrá presentarse a la convocatoria extraordinaria.
Esta consistirá en un examen teórico-práctico en el que se evaluará el conocimiento de todos los temas que componen la asignatura. Este examen calificará hasta 6 puntos de la nota final de la convocatoria extraordinaria.
El resto de la calificación (hasta 4 puntos) estará relacionada con el proyecto realizado durante el curso:
a) si el alumno ha superado dicho proyecto (igual o más de 2 puntos) se le conservará la nota y no podrá revisarse en la convocatoria extraordinaria.
b) de no haber superado el proyecto, podrá realizar una mejora del mismo de acuerdo con las indicaciones y directrices de su profesor. Se presentará una memoria y/o presentación oral con los resultados obtenidos. Se calificará la mejora del proyecto junto con el proyecto inicial, y se otorgará una calificación no inferior a la obtenida en la convocatoria ordinaria y de hasta 2 puntos.
c) aquellos alumnos que no hayan realizado el proyecto o cuyo proyecto haya sido calificado como de "no realizado" por ausencia de trabajo propio y original, no podrán realizar mejora del mismo y conservarán la nota otorgada en la convocatoria ordinaria. La asignatura se considerará aprobada si la nota final es igual o superior a 5 puntos sobre 10.


Horarios y aulas

































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Grupo 5165. Las clases se impartirán de 10:30 a 13:30
Aula:
CIE3 01.15.LD.403: módulo 15, sala 3
(20 máquinas)

September




Mon 14 (unit 1)

Wed 16 (unit 1)

Mon 21 (unit 1)
Wed 23 (unit 1)

Mon 28 (unit 1)
Wed 30 (unit 2)

October




Mon 19 (unit 2)
Wed 21 (unit 2)



Wed 28 (tutorial class)

Fri 30
control n. 1

November





Tue 10 (unit 3)
Wed 11 (unit 3)


Mon 30 (unit 5)



December






Wed 2 (unit 5)


Mon 14 (unit 5)

Wed 16 (unit 5)


January




Mon 25 (unit 4)
Wed 27 (unit 4)


February




Mon 8 (unit 4)

Wed 10
control n. 2



Mon 22 (project)

Wed 24 (project)


March




Mon 7 (project)

Wed 9 (project)


April




Mon 4
presentations
Tue 5
presentations







Fri 15
control n. 3





Material complem.



































































































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Presentation of the course

Material complementario Unidad 1

Notes on Unit 1

Basic concepts
  • Matlab as a calculator
  • Variables
  • Vectors & matrices
  • Vectors & matrix operations
  • Commands defining vectors: ':' & 'linspace'
solutions
Scripts & plotting
  • Scripts
  • 'plot'
solutions
Numerical derivation & integration
  • numerical derivation
  • first and second order approximations
  • numerical integration
Applications: position, velocity and acceleration
solutions

Material complementario Unidad 2

Notes on Unit 2


Anonymous functions

solutions
Use of external function routines
  • derivation
  • integration
example_derivative.m
diff_first.m
solutions
derivative_point.m
indef_integral.m
indef_integral_sp.m
Conditions and loops
  • loop 'for'
  • Command 'if'
  • loop 'while'

solutions
solutions-applications
Advanced plotting
  • Plotting scalar fields
  • Plotting vector fields

solutions

Control n. 1 solutions modelo A
solutions modelo B
solutions modelo C
solutions modelo D
results

Material complementario Unidad 3

Notes on Unit 3

System of linear equations
  • inverse matrix
solutions
Roots of a function
  • bisection method
  • Newton--Raphson method
  • energy conservation
solutions

Use of external function rutines:
  • roots of a function
example-use-external-functions.m
bisection.m
NewtonRaphson.m
NewtonRaphson_noanalytic.m

Material complementario Unidad 5


Notes on Unit 5

Differential equations
  • Ordinary differential equations (ODEs)
  • First order ODEs: Euler method
  • Second order ODEs: Euler method
solutions
Euler_method.m
second_ord_Euler.m

  • modified Euler method
  • second order Runge-Kutta method
solutions
RK_method.m
modEuler_method.m
Harmonic oscillator
  • simple
  • damped
  • driven (resonance)
Planar pendulum
  • phase space diagram

harmonic-oscillator.m
planar-pendulum.m
RK_pendulo.m
Critical points and phase lines
  • first order ODE
  • coupled ODEs
solutions
RK_1ODE.m

Applications
  • Logistic equation
  • Pray and predators
logistic.m
predator-prey.m
RK_pray_pred.m
RK_2coupledODE.m

Control n. 2 solutions
RK_Newton_ODE.m
Newton_Raphson.m
results

Material complementario Unidad 4: see web page of Fabrice Laussy





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