Introducción a algoritmos con python

117 Pages·2017·0.24 MB·Spanish

Universidad de Oviedo Departamento de F´ısica
Grado en F´ısica
Introduccio´n a la F´ısica Computacional
Introduccio´n a algoritmos con python
Resolucio´n de problemas en un ordenador
Algoritmos
Lenguajes de programacio´n
Bases de la programacio´n imperativa
Resoluci´on de problemas en un ordenador
Proceso en varios pasos
Se necesitan resolver varios sub-problemas:
Modelo f´ısico
Modelo matem´atico
Modelo inform´atico (algoritmo)
Programa de ordenador
Modelo f´ısico
Se plantea el problema desde el punto de vista f´ısico
(o qu´ımico, biol´ogico, sociol´ogico, etc., dependiendo
de la disciplina de que se trate).
Se aplica la teor´ıa correspondiente, teniendo
en cuenta sus limitaciones y realizando las
simplificaciones pertinentes.
Modelo matem´atico
Se describen las f´ormulas algebraicas necesarias,
si hay que resolver sistemas de ecuaciones, si se
necesitan integrales, etc.
Se debe plantear el problema usando la matem´atica
adecuada.
Por ejemplo, la f´ısica cu´antica necesita el uso de
n´umeros complejos, pero la din´amica cl´asica usa
n´umeros reales.
Modelo inform´atico
Los ordenadores no pueden (de momento) codificar
directamente el modelo matem´atico.
Se necesita desarrollar un algoritmo, que consiste
en una descripcio´n de las instrucciones necesarias
para luego codificar la resolucio´n del problema en un
ordenador.
Un algoritmo es b´asicamente una ‘receta’.
Programa inform´atico
Consiste en la traducci´on del algoritmo a un lenguaje
concreto de programacio´n, que realiza realmente la
computacio´n.
La computacio´n puede ser algo matem´atico
(solucionar un sistema de ecuaciones), pero tambi´en
puede ser una computacio´n simbo´lica (buscar y
reemplazar el texto de un documento, o realizar una
traducci´on de una lengua a otra).
Problema ejemplo
Se deja caer una piedra desde el brocal de un pozo y
queremos conocer la distancia al brocal de la piedra
seg´un cae para diferentes instantes de tiempo.
(Aunque de momento algunas partes en la resolucio´n
de este ejemplo no las hemos visto, no es dif´ıcil
entender elm´etodo.Yavolveremossobreellasluego.)
Modelo f´ısico
Lapiedrasufreunaca´ıdalibre(aproximadamente).
La ca´ıda libre es el movimiento de un cuerpo bajo
la accio´n de la gravedad.
Existen simplificaciones f´ısicas:
• en las cercan´ıas de la superficie terrestre
se puede suponer la intensidad del campo
gravitatorio, g, constante;
• se desprecia el rozamiento del aire;
• se supone el cuerpo puntual.
Modelo matem´atico
Definicio´n de algunas variables:
profundidad respecto a la superficie terrestre, y;
tiempo, t;
intensidad del campo gravitatorio (aceleraci´on de
la gravedad), g.
Tomando y = 0, cuando t = 0, se tiene y = 1gt2.
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