¿Qué es la física computacional?
Métodos numéricos y computaciónRama que usa algoritmos numéricos y computadoras para resolver problemas físicos sin solución analítica.
Combina física, matemáticas y programación para aproximar respuestas.
¿Por qué la física computacional es puente entre teoría y experimento?
Simula y validaComplementa la teoría con simulaciones y ayuda a diseñar experimentos reales.
Por ejemplo, predice resultados antes de construir un prototipo.
¿En qué década surgió la física computacional como disciplina?
Años 1950En los años 1950 con las primeras computadoras modernas aplicadas a problemas científicos.
Fue la primera aplicación de computadoras en ciencia.
¿Qué aproxima el método de diferencias finitas?
Derivadas por cocientesAproxima derivadas usando cocientes de diferencias entre puntos en una malla.
Ideal para resolver ecuaciones diferenciales parciales.
¿Qué método numérico usarías para resolver una EDO de primer orden?
Método de EulerEl método de Euler es el más simple para EDOs con condición inicial.
Pero requiere pasos pequeños para precisión.
¿Qué error introduce el método de Euler?
Error de truncamientoError local de truncamiento proporcional a h² y error global a h.
Por eso se usa en problemas simples o como base.
¿Cuándo usarías el método de Runge-Kutta de 4to orden?
EDOs con precisión altaCuando necesitas mayor precisión que Euler sin reducir demasiado el paso h.
Es el estándar en muchos simuladores por su equilibrio.
¿Qué ecuación describe el movimiento de un péndulo simple?
Segunda ley de NewtonEcuación diferencial no lineal: d²θ/dt² + (g/L)sinθ = 0.
Se resuelve numéricamente para ángulos grandes.
¿Cómo simularías el crecimiento de una población en Cali?
Modelo logísticoUsando la ecuación diferencial dP/dt = rP(1 - P/K) con métodos numéricos.
r es la tasa de crecimiento y K la capacidad máxima.
¿Cómo ayuda la física computacional a estudiar el río Magdalena?
Modelos hidrodinámicosSimula el flujo de agua usando ecuaciones de Saint-Venant para prevenir inundaciones.
Usado por el IDEAM y Corpoboyacá.
¿Qué simulan los modelos de dispersión en Medellín?
Contaminación del aireCómo se dispersan contaminantes como PM2.5 en el Valle de Aburrá.
Herramienta clave para el Plan de Descontaminación del Aire.
¿Qué método usarías para predecir el clima en Bogotá?
Modelos atmosféricosSimulaciones numéricas de ecuaciones de fluidos y termodinámica en 3D.
El IDEAM usa modelos como WRF para pronósticos.
¿Cómo optimizar rutas de buses en Barranquilla con física computacional?
Teoría de grafos y optimizaciónModelando el tráfico como un sistema dinámico y usando algoritmos de optimización.
Reduce tiempos de viaje y emisiones de CO₂.
¿Qué lenguaje es más usado en física computacional?
PythonPython, por sus librerías SciPy, NumPy y Matplotlib.
MATLAB también es popular en ingeniería.
¿Qué librería de Python resuelve EDOs?
scipy.integratescipy.integrate.solv o odeint para resolver ecuaciones diferenciales.
Ejemplo: solv(fun, , y0).
¿Qué software gratuito simula fluidos como en Cartagena?
OpenFOAMOpenFOAM es un simulador de dinámica de fluidos computacional de código abierto.
Usado en ingeniería naval y ambiental.
¿Qué IDE recomendarías para física computacional en Linux?
VS Code con extensionesVisual Studio Code con extensiones de Python y Jupyter Notebook.
Soporta depuración y visualización de datos.
¿Qué error cometes si usas h muy grande en Euler?
Inestabilidad numéricaResultados divergen o son físicamente imposibles.
La estabilidad depende del número de Courant.
¿Por qué no siempre son confiables las simulaciones?
Errores de truncamiento y redondeoLos métodos numéricos acumulan errores que pueden distorsionar los resultados.
Requieren validación con datos experimentales.
¿Qué pasa si ignoras las condiciones de frontera en una simulación?
Resultados irrelevantesLas condiciones de frontera mal definidas invalidan la simulación.
Ejemplo: simular un río sin definir su desembocadura.
¿Cómo simularías el colapso de un puente en Cali?
Método de elementos finitosUsando simulaciones estructurales con MEF para analizar esfuerzos y deformaciones.
Herramienta clave en ingeniería civil.
¿Qué método usarías para modelar la propagación de dengue en Cartagena?
Modelo SIREcuaciones diferenciales que describen la dinámica de susceptibles, infectados y recuperados.
Ayuda a planificar campañas de prevención.
¿Qué método aproxima integrales definidas?
Regla del trapecioAproxima el área bajo una curva sumando áreas de trapecios entre puntos.
Error proporcional a h².
¿Qué software usarías para graficar resultados en física computacional?
Matplotlib o GnuplotMatplotlib en Python es el estándar para gráficos científicos.
Gnuplot es otra opción ligera y rápida.
¿Qué significa que un método numérico es 'condicionalmente estable'?
Depende del paso hSolo es estable si el paso de tiempo h es menor que un valor crítico.
Ejemplo: Euler explícito en ecuaciones parabólicas.