5.37. FI201. Física Computacional (Obligatorio)
- Semestre: 6to Sem. Créditos: 3
- Horas del curso: Teoría: 2 horas; Laboratorio: 2 horas;
-
Prerrequisitos:
- BFI101. Física I (2do Sem)
5.37.1. Justificación
Este curso aplica los principios de la física a problemas computacionales, con énfasis en la luz, la propagación de ondas, colisiones y la transferencia de energía. Estos conceptos son esenciales en áreas como gráficos por computadora, simulaciones físicas y desarrollo de videojuegos.
5.37.2. Objetivos Generales
- 1.
- Comprender los principios físicos relevantes para la computación.
- 2.
- Aplicar estos principios para resolver problemas computacionales específicos.
- 3.
- Implementar algoritmos basados en la física para simulaciones y gráficos por computadora.
5.37.3. Contribución a los resultados (Outcomes)
-
AG-C08) Análisis de Problemas: Identifica, formula y analiza problemas complejos de computación. (Usage)
-
AG-C11) Uso de Herramientas: Aplica herramientas modernas de computación en la resolución de problemas. (Usage)
5.37.4. Contenido
5.37.4.1. Óptica y Propagación de la Luz (10 horas) [Habilidades AG-C08,AG-C11]
Referencias Bibliográficas: [Young and Freedman, 2018, Hecht, 2017]
Temas
- 1.
- Naturaleza de la luz.
- 2.
- Reflexión y refracción.
- 3.
- Lentes y espejos.
- 4.
- Interferencia y difracción.
- 5.
- Modelos de iluminación (ej. Phong, Blinn-Phong).
Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)
- 1.
- Describir las propiedades de la luz y su propagación. [Familiarizarse]
- 2.
- Aplicar las leyes de la reflexión y refracción. [Usar]
- 3.
- Implementar modelos de iluminación en gráficos por computadora. [Evaluar]
5.37.4.2. Colisiones y Transferencia de Energía (8 horas) [Habilidades AG-C08,AG-C11]
Referencias Bibliográficas: [Young and Freedman, 2018, Taylor, 2005]
Temas
- 1.
- Impulso y momento lineal.
- 2.
- Colisiones elásticas e inelásticas.
- 3.
- Conservación de la energía en colisiones.
- 4.
- Deformación de mallas elásticas (ej. modelo de masa-resorte).
Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)
- 1.
- Aplicar los principios de conservación del momento lineal y la energía en colisiones. [Familiarizarse]
- 2.
- Modelar la deformación de mallas elásticas producto de un impacto. [Usar]
- 3.
- Implementar simulaciones de colisiones en un entorno computacional. [Evaluar]
5.37.4.3. Mecánica de Sólidos Rígidos (8 horas) [Habilidades AG-C08,AG-C11]
Referencias Bibliográficas: [Young and Freedman, 2018, Taylor, 2005]
Temas
- 1.
- Rotación de cuerpos rígidos.
- 2.
- Momento de inercia.
- 3.
- Torque y energía cinética rotacional.
Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)
- 1.
- Describir la rotación de cuerpos rígidos. [Familiarizarse]
- 2.
- Calcular el momento de inercia. [Usar]
- 3.
- Aplicar las ecuaciones de la dinámica rotacional. [Evaluar]
5.37.4.4. Dinámica de Fluidos (6 horas) [Habilidades AG-C08,AG-C11]
Referencias Bibliográficas: [Young and Freedman, 2018]
Temas
- 1.
- Principios básicos de la dinámica de fluidos.
- 2.
- Viscosidad.
- 3.
- Flujo laminar y turbulento.
Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)
- 1.
- Describir las propiedades de los fluidos. [Familiarizarse]
- 2.
- Explicar los conceptos de viscosidad y flujo laminar/turbulento. [Usar]
- 3.
- Resolver problemas sencillos de dinámica de fluidos. [Evaluar]
5.37.4.5. Termodinámica (6 horas) [Habilidades AG-C08,AG-C11]
Referencias Bibliográficas: [Young and Freedman, 2018]
Temas
- 1.
- Leyes de la termodinámica.
- 2.
- Transferencia de calor.
Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)
- 1.
- Enunciar las leyes de la termodinámica. [Familiarizarse]
- 2.
- Describir los mecanismos de transferencia de calor. [Usar]
5.37.4.6. Simulación Física (10 horas) [Habilidades AG-C08,AG-C11]
Referencias Bibliográficas: [Taylor, 2005]
Temas
- 1.
- Métodos numéricos para simulación física.
- 2.
- Integración de Verlet.
- 3.
- Detección de colisiones.
- 4.
- Sistemas de partículas.
- 5.
- Restricciones y solvers.
Aprendizaje esperado (Learning Outcomes)
- 1.
- Implementar métodos numéricos básicos para simulación física. [Familiarizarse]
- 2.
- Utilizar la integración de Verlet para simular el movimiento. [Usar]
- 3.
- Implementar algoritmos de detección de colisiones. [Evaluar]