Modelo de Guía Docente. Facultad de Física. Master de Astrofísica

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1 Modelo de Guía Docente Facultad de Física Master de Astrofísica GUÍA DOCENTE DE LA ASIGNATURA: TÉCNICAS DE SIMULACIÓN NUMÉRICA Curso Académico 2013/2014 Fecha: 10 DE JUNIO DE 2013 V2. Aprobada en Consejo de Gobierno el310112

2 1. Datos Descriptivos de la Asignatura Asignatura: Técnicas de Simulación Numérica Código: Centro: Facultad de Física - Titulación: Master en Astrofísica - Plan de Estudios: Rama de conocimiento: ciencias - Especialidad (sólo en caso de Master): Teoría y Computación - Departamento: Astrofísica - Área de conocimiento: Astronomía y Astrofísica - Curso: primero - Carácter: Obligatoria de especialidad - Duración: cuatrimestral - Créditos: 6 - Dirección Web de la asignatura: - Idioma: Clases en español; material escrito distribuido a los alumnos y bibliografía en inglés. 2. Requisitos Haber cursado la asignatura obligatoria del máster Técnicas Computacionales Básicas 3. Profesorado que imparte la asignatura Coordinación / Profesor: Fernando Moreno Insertis - Departamento: ASTROFISICA - Área de conocimiento: Astronomía y Astrofísica - Lugar Tutoría (1) : Facultad de Física, 3ª Planta, Despacho 2 - Horario Tutoría (1) : 14h a 17h, martes y jueves - Teléfono (despacho/tutoría): Correo electrónico: fmi@iac.es - Dirección Web: Profesor: Antonio César González García - Departamento: Instituto de Ciencias del Patrimonio INCIPIT, Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) - Área de conocimiento: Astronomía y Astrofísica - Lugar Tutoría (1) : Facultad de Física, 3ª Planta, Despacho nº 2 - Horario Tutoría (1) : 14 a 17h, Martes y Jueves - Teléfono (despacho/tutoría): Correo electrónico: cglezg@gmail.com - Dirección Web:

3 4. Contextualización de la asignatura en el Plan de Estudios - Bloque Formativo al que pertenece la asignatura: Astrofísica Fundamental - Perfil Profesional: Esta asignatura proporciona al alumno las técnicas necesarias para realizar modelado numérico básico de fenómenos físicos de importancia en astrofísica a la vez que refuerza los conocimientos físicos fundamentales sobre el comportamiento de los gases, por un lado, y, por otro, sobre la evolución de la materia cósmica bajo la acción de la gravedad. En el marco de la asignatura los alumnos desarrollan ellos mismos, a partir de una plantilla, un código numérico uni- o bidimensional que resuelve las ecuaciones de los gases compresibles. Por tanto, también se lleva a cabo entrenamiento en las técnicas de programación, usando un lenguaje de alto nivel de uso extendido hoy en día. 5. Competencias Competencias generales (CG): CG1. Adquirir las técnicas matemáticas y numéricas avanzadas que permitan la aplicación de la Física y de la Astrofísica a la solución de problemas astrofísicos complejos mediante modelos sencillos. CG2. Habituarse al trabajo en los observatorios, laboratorios y talleres, al uso de la instrumentación y de los métodos experimentales y de observación más avanzados, adquiriendo la habilidad y experiencia para utilizar la alta tecnología asociada a la Astrofísica. CG4. Conocer las tecnologías asociadas al estudio y a la observación en Astrofísica y adquirir experiencia para su utilización. CG6. Saber organizar, planificar y evaluar el tiempo de estudio y de trabajo, tanto individual como en grupo que les conduzca a aprender a trabajar en equipo multinacional y a apreciar el valor añadido que esto supone. CG8. Poseer la base necesaria para emprender estudios posteriores con total autonomía, tanto desde la formación científica y técnica (realizando un doctorado), como desde la actividad profesional

4 Competencias específicas (CE): CE1. Conocer y comprender los esquemas conceptuales básicos de la Astrofísica y de la observación de la naturaleza. CE2. Conocer, comprender y dominar el uso de métodos matemáticos y numéricos avanzados. CE3. Comprender las teorías físicas más importantes, localizando en su estructura lógica y matemática, su soporte experimental y su aplicación al fenómeno natural que puede ser descrito a través de ellas. CE4. Conocer los hitos más importantes de la historia del pensamiento científico, de la Astronomía y de la Astrofísica en particular. CE5. Haber desarrollado una visión panorámica de la Astrofísica y de sus aplicaciones al estudio del universo. CE6. Tener un buen conocimiento sobre el estado del conocimiento en el momento presente en la Astrofísica. CE7. Conocer la interrelación entre la Astronomía y las demás disciplinas científicas. CE8. Conocer el amplio mundo laboral relacionado con la Astrofísica, tanto profesional como aficionada, en el que desarrollar lo aprendido. CE12. Tener destreza en la modelización matemática compleja de los fenómenos naturales. CE14. Analizar, sintetizar, evaluar y describir información y datos astrofísicos CE18. Realizar informes sintetizando los resultados observacionales y/o experimentales y sus conclusiones más importantes. CE20. Utilizar herramientas informáticas en el contexto de la matemática aplicada a la Astrofísica. CE21. Saber programar, al menos, en un lenguaje relevante para el cálculo científico en Astrofísica. CE22. Utilizar habitualmente el ordenador como herramienta básica para el cálculo científico y la modelización numérica. CE23. Ser capaz de evaluar claramente los órdenes de magnitud, así como de desarrollar una clara percepción de las situaciones que son físicamente diferentes, pero que muestran analogías, permitiendo el uso de sinergias y de soluciones conocidas a nuevos problemas. CE24. Saber afrontar problemas generando nuevas ideas que puedan solucionarlos. CE25. Ser capaces de realizar experimentos o plantear observaciones astrofísicas de forma independiente. CE26. Dominar la expresión oral y escrita del lenguaje científico-técnico en lengua española, y también en lengua inglesa, dirigida tanto a un público especializado como al público en general. CE30. Saber discutir conceptos, problemas, experimentos y observaciones CE33. Ser capaz de identificar lo esencial de un proceso natural y formular un procedimiento de estudio bien en el laboratorio, en una simulación numérica o en ambos

5 6. Contenidos de la asignatura TEMARIO Profesor: Dr Fernando Moreno Insertis (FMI) Profesor: Dr A. César González García (CGG) Módulo 1 (FMI): Conceptos elementales. Ecuaciones de los gases. Discretización de las ecuaciones mediante diferencias finitas. Esquemas y códigos numéricos. Convergencia y estabilidad de un código numérico; criterio CFL. Práctica: construcción de un código unidimensional para resolver las ecuaciones de los gases. Módulo 2 (FMI): forma conservativa de las ecuaciones de los gases; repaso a la física de las ondas de choque. Práctica: Simulación numérica de fenómenos de interés astrofísico (a elegir: propagación de ondas en atmósferas estelares, propagación de ondas de choque, problema de conducción térmica o parecido) Módulo 3 (CGG): Técnicas numéricas de n-cuerpos. Modelos de evolución e interacción de galaxias. Práctica resolución de un problema de evolución de galaxias. 7. Metodología y Volumen de trabajo del estudiante Descripción Esta asignatura es de prácticas. Es el alumno el que construye programas y/o los utiliza para resolver los problemas planteados. La mayoría de las sesiones presenciales son delante del ordenador, con trabajo del estudiante supervisado por los profesores. La asignatura se apoya también en un número limitado de clases en aula para cimentar conocimientos teóricos de cálculo numérico o de la física de los gases. Actividades formativas en créditos ECTS, su metodología de enseñanza-aprendizaje y su relación con las competencias que debe adquirir el estudiante Actividades formativas Horas presenciales Horas de trabajo autónomo Total Horas Relación con competencias Clases teóricas 9 9 CG1, CG8, CE1, CE2, CE3, CE4, CE5, CE6, CE7, CE8, CE12, CE23, CE26, CE30, CE33 Clases prácticas (aula / sala de demostraciones) Realización de seminarios u otras actividades complementarias CG1, CG2, CG4, CG8, CE1, CE2, CE3, CE4, CE5, CE8, CE12, CE14, CE20, CE21, CE22, CE23, CE24, CE26, CE33-5 -

6 Realización de trabajos (individual/grupal) CG1, CG2, CG4, CG6, CG8, CE1, CE2, CE3, CE5, CE6, CE8, CE12, CE14, CE18, CE20, CE21, CE22, CE23, CE24, CE25, CE26, CE30, CE33 Estudio/preparación clases teóricas 6 6 CG1, CG6, CG8, CE1, CE2, CE3, CE4, CE23 Estudio/preparación clases prácticas Preparación de exámenes Realización de exámenes CG1, CG2, CG4, CG6, CG8, CE1, CE2, CE3, CE4, CE14, CE18, CE20, CE21, CE22, CE23, CE24, CE25, CE30 Asistencia a tutorías 6 6 CG1, CG6, CE24, CE26, CE30, CE33 Otras Total horas Total ECTS 6 8. Bibliografía / Recursos Bibliografía Básica (2) Laney, C.B. (1998): Computational Fluid Dynamics, Cambridge Univ Press Morton, K.W., Baines, M.J. (1983): Numerical Methods for Fluid Dynamics, Academic Press Toro, E.F. (1999): Riemann Solvers and numerical methods for fluid dynamics: a practical introduction. Springer Verlag Otros recursos (3) Se facilitará a los alumnos programas y plantillas de programas para el desarrollo de las prácticas

7 9. Sistema de Evaluación y Calificación Descripción La calificación se obtendrá a partes iguales a partir de la nota obtenida en cada uno de los módulos. En cada módulo, el alumno realizará una o más prácticas. La calificación se otorgará atendiendo al resultado de la práctica plasmado en los programas y código construidos y en el informe de la práctica. Estrategia Evaluativa TIPO DE PRUEBA (4) COMPETENCIA S CRITERIOS PONDERACIÓN Realización de trabajo práctico como entregable CG1, CG4, CG8, CE1, CE2, CE3, CE7, CE12, CE14, CE18, CE20, CE21, CE22, CE23, CE24, CE25, CE26, CE30, CE33 Resolución de las tareas planteadas, valorando: (a) validez, eficiencia, claridad y modularidad de los códigos numéricos creados por el alumno; (b) adecuada realización de los experimentos propuestos; (c) claridad en el análisis físico de los resultados; (d) buena presentación de texto y figuras. 100% de la evaluación 10. Resultados de aprendizaje - 7 -

8 11. Cronograma/Calendario de la asignatura Descripción del Cronograma La planificación temporal que sigue se basa en un esquema válido para un grupo promedio de alumnos. Este cronograma se adaptará dependiendo de las especificidades (conocimientos previos de física y astrofísica, de técnicas analíticas y numéricas) de cada grupo particular. 1 er Cuatrimestre SEMANA Temas Actividades de enseñanza aprendizaje Horas de trabajo presenci al Horas de trabajo autónomo Total Semana 1-6 Módulo 1 Semana 7-10 Módulo 2 Semana Módulo 3 clases prácticas y teóricas, realización de prácticas clases prácticas y teóricas, realización de prácticas. clases prácticas y teóricas, realización de prácticas TOTALES