CONTEXTUALIZACIÓN DE LA ASIGNATURA EN LA CARRERA UNIVERSITARIA Asignatura: Fundamentos Físicos de la Informática

Transcripción

1 CONTEXTUALIZACIÓN DE LA ASIGNATURA EN LA CARRERA UNIVERSITARIA Asignatura: Fundamentos Físicos de la Informática 1. INTRODUCCIÓN La asignatura de Fundamentos Físicos de la Informática (FFI), junto con otras de primer curso, correspondiente a las titulaciones de grado medio o superior de Ingeniería Informática, es fácilmente y perfectamente contextualizable en el ámbito de la Informatica. Con una mirada algo más profunda y una sencilla reflexión, es posible reconocer la importancia de esta asignatura, como una de las piedras angulares en la que se basa esta rama de la Ciencia, clave en el registro de información y datos de la que se sirven prácticamente el resto de las disciplinas y ramas del conocimiento existentes hoy en día. Si se centra en un par de conceptos informáticos claves, por ejemplo, hardware y disco duro, tendrá mucho camino adelantado para comprender los motivos de incluir esta asignatura en la carrera universitaria. Pasemos a enumerar una serie de indicaciones para que el alumno sea capaz de contextualizar esta asignatura, tanto dentro del conjunto de las demás asignaturas de la carrera, como en las conexiones reales existentes con el mundo de la Informática, o si que quiere profundizar más en la realidad actual: sus conexiones con el entramado de la Tecnología de la Información, en la que se ve sumida profundamente la Informática. 2. CÓMO CONTEXTUALIZAR ESTA ASIGNATURA Prácticamente, lo único que debe hacer uno es comparar los contenidos conceptuales de la asignatura con los aspectos fundamentales que se conjugan en la Informática. Para ello resulta esencial realizar, al menos, una lectura de la asignatura. Si estructuramos la contextualización por temas ( qué menos que leer los apuntes del tema correspondiente una vez!), sin casi darnos cuenta aparecen esas conexiones que a priori parecen invisibles. Una vez leídos todos los temas, podemos ir entresacando -además- interconexiones entre 2 o más temas de la asignatura. Las conexiones hay que buscarlas en los razonamientos físicos (basados en conceptos de Física) empleados en los contenidos de la asignatura para ser usados como aplicación a alguna de las vertientes o ramas que maneja comúnmente la disciplina genérica de la Informática. 1

2 Esta asignatura trata fundamentalmente temas de Electricidad y Magnetismo, incluyendo circuitos de corriente continua y alterna, además abarca temas correspondientes a Física de Partículas (Atómica y Semiconductores) que se tocan a modo de introducción en el último tramo del curso. La Informática principalmente es software y hardware, por lo que intentar buscar conexiones tipo software con esta asignatura no tiene mucho sentido, excepto cuando estemos desarrollando algún tipo de programa o aplicación en que sean necesarios estos conceptos: software para estudiantes de ciencias e ingeniería, incluso físicos o ingenieros electrónicos que manejen software para resolver sus estudios o investigaciones con agilidad. En este sentido, lo lógico es concebir esta asignatura como el origen del hardware, el aspecto puramente físico de la Informática, o sea, lo que hay que conocer para saber cómo funciona y de qué están compuestos los componentes físicos de un ordenador (por ejemplo, el disco duro) o cualquier aparato dentro del ámbito actual de la Tecnología de la Información, que involucra bastantes más aparatos tecnológicos aparte de los ordenadores, aunque todos se basen en la estructura chip, basada, a su vez, en circuitos integrados atiborrados de transistores. Bien, pues esta asignatura no es más que el principio de todo eso. 2

3 3. CONEXIONES REALES DE CADA TEMA CON LA INFORMÁTICA TEMA 1. INTRODUCCIÓN (ANÁLISIS VECTORIAL) Este tema, en realidad, es un tema base que sirve para desarrollar la asignatura. En total, este tema es necesario para desarrollar hasta 7 temas de la asignatura (Temas 3, 4, 5, 7, 8, 9 y 10). Contextualizarlo tiene sentido desde el punto de vista genérico, como punto de partida de los temas citados. Engloba análisis vectorial básico, trigonometría básica e integración básica basada en integrales indefinidas y definidas (con límites de integración) sencillas. De aquí en adelante contextualice el resto de los 7 temas citados teniendo muy presente este Tema 1. (No intente dominar esos 7 temas sin dominar antes el Tema 1, es inútil, estaría perdiendo tiempo y esfuerzo.) TEMA 3. CAMPO Y POTENCIAL ELÉCTRICOS. Toda partícula o sistema cargado (con carga) genera una fuerza eléctrica que muy superior en magnitud a su fuerza gravitatoria asociada. Además, tiene asociado un campo eléctrico, y de ese campo procede su potencial asociado. Los elementos que contiene un ordenador tienen asociado un campo eléctrico, con esta idea podemos darnos cuenta que un ordenador está provisto de muchos campos eléctricos generados por cada uno de sus componentes electrónicos. La magnitud de estos campos eléctricos asociados al ordenador son muy pequeños comparados con otros fenómenos que nos son más familiares: ondas de radio, luz solar o relámpagos. Una de las aplicaciones más conocidas de las partículas cargadas a la Informática ha sido, sin duda, el monitor, inicialmente basado en el tubo de rayos catódicos, luego TFT, más tarde LCD y plasma, y ahora basado en LEDs. Otra también muy popular es el proceso de impresión, tanto de inyección de tinta como láser, basado en el proceso de carga de las partículas que luego imprimen el papel. Si llegamos a ver esta conexión, también veremos de manera inmediata los fenómenos y fundamentos físicos de los que se sirven fotocopiadoras y escáneres. TEMA 4. ELECTROSTÁTICA EN CONDUCTORES Y DIELÉCTRICOS. Nos va a interesar saber como se distribuyen las cargas en los distintos materiales, sobre todo en los conductores, ya que son los que vamos a usar para transportar la corriente eléctrica a su través para hacer funcionar todo el entramado electrónico de un ordenador. Del mismo modo, son muy interesantes los dieléctricos (aislantes), ya que mediante su uso podemos debilitar el campo eléctrico y su potencial en una determinada región del espacio, con lo que resulta muy útil para aumentar, por ejemplo, la capacidad de un condensador sin variar las dimensiones del mismo. Esto resulta muy útil a la hora de reducir las dimensiones de los circuitos internos de los componentes de un ordenador y aislar determinadas regiones de influencia de campos eléctricos no deseados. 3

4 TEMA 5. CAPACIDAD Y CONDENSADORES. Los condensadores tienen multitud de aplicaciones y se usan en un gran número de dispositivos electrónicos que forman parte de un ordenador. Pueden usarse para almacenar energía (dispositivos de encendido) ó como filtros de frecuencias eléctricas que no se desean aplicar a determinados circuitos. Un ejemplo común es el de los interruptores de capacidades del teclado de un ordenador, en los que una placa metálica acoplada a cada tecla actúa como tope de un condensador, poniendo en marcha el circuito electrónico correspondiente al ser oprimida. Si además introducimos dieléctricos en los distintos condensadores de los distintos dispositivos, podemos aumentar la energía almacenada en los mismos según nos interese. (Resulta frecuente que un determinado aparato tecnológico deje de funcionar correctamente por algún tipo de disfunción de alguno de sus condensadores, y es normal, según su función y características suelen sufrir un elevado desgaste físico, por aquello de su continua carga y descarga.) TEMA 6. CORRIENTE ELÉCTRICA. CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA. Con este tema lo que se pretende es que el alumno se familiarice tanto con el origen de la corriente eléctrica como con su comportamiento al atravesar los distintos elementos que componen un circuito eléctrico. Para ello, primero estudiamos las reglas básicas de circuitos, así como los elementos activos (generadores de tensión) y pasivos (resistencias, inductancias y condensadores) comunes. El análisis de circuitos es básico para poder conseguir que la corriente eléctrica haga lo que nos interese que haga, esto es, hacer funcionar de la manera que queramos cualquier dispositivo electrónico de un ordenador. Para ello se hace necesario saber calcular el valor de una corriente, una fuente de tensión, una inductancia o un condensador si disponemos de determinados elementos de los que sí conocemos su valor. También nos ayuda a conocer la potencia eléctrica que es capaz de generar, magnitud que resulta muy interesante conocer en la vida cotidiana, sobre todo a nivel de consumo. Esto también afecta a la planificación presupuestaria de cualquier producción en serie de componentes informáticos en una empresa de hardware, en la que siempre se va a buscar producir lo máximo con un coste mínimo. TEMA 7. INTERACCIÓN MAGNÉTICA. Este tema es el que inicia el camino hacia el conocimiento de los fundamentos físicos en los que se basa uno de los elementos tecnológicos cruciales más usados en la sociedad actual internacional: el disco duro. Hoy en día, todos solemos guardar la información en discos duros. En los temas del 7 al 10 se desarrollan las claves de su funcionamiento. Necesita mayor motivación 4

5 para querer estudiarlos? Un Ingeniero Informático puede llegar a ser brillante en su trabajo (sobre hardware o software, es indiferente) sin tener ni idea de cómo funciona un disco duro, pero podría imaginar la cara de decepción de alguien que le preguntara sobre su funcionamiento y no supiera qué responderle? Hay que tener muy presente que siempre que tengamos hilos de corriente por los que circulan corrientes, vamos a tener asociados sus correspondientes campos magnéticos. Luego, cuando tenemos circuitos electrónicos también tenemos campos magnéticos que hay que tener bien presentes, más si cabe si no queremos que no afecten negativamente tanto en la elaboración del hardware como a nivel de usuario de lo fabricado. Los campos magnéticos más sencillos que podemos considerar son los asociados a partículas cargadas en movimiento. Es lógico pensar que sistemas cargados en movimiento más complicados nos supondrán interacciones magnéticas más impredecibles y apreciables. La primera explicación a todo esto se recoge en este tema, viendo también cómo afectan los campos magnéticos al movimiento de las cargas, en cuanto a su trayectoria y velocidad. *Por actualizar: temas del 8 al 15. (En breve). Autor: Víctor B. Gómez Valverde Departamento de Física Aplicada - Escuela Superior de Informática (UCLM Campus Ciudad Real - España) (Basado en la bibliografía recomendada para preparar la asignatura, los trabajos de iniciación a la investigación de la asignatura elaborados por los alumnos y las dudas que le suelen surgir a los alumnos en relación a las conexiones existentes entre esta asignatura y la Informática.) 5