Física Computacional

1. Identificação da disciplina
   Nome: Física Computacional
   Código: FSC 5705
   Carga horária: 72 ha (4 ha/semana)
   Semestre letivo: 2019-1
   Horário: 218302 418302
   Professor: Nelson Canzian da Silva

2. Objetivo Geral

   Apresentar e instrumentalizar os alunos para utilizar ferramentas e técnicas na realização de modelagem de sistemas físicos utilizando computadores, cálculos numéricos em física, confecção de gráficos e editoração de textos didáticos e técnico-científicos.

3. Ementa

   Introdução a ferramentas computacionais em física: editoração e processamento de textos científicos, programas de confecção de gráficos, bibliotecas livres, programas de manipulação algébrica e linguagens de programação. Resolução de problemas físicos utilizando métodos computacionais.

4. Programa

   1. Resolução de problemas físicos utilizando métodos computacionais e linguagens de programação
      1. Modelagem matemática de situações físicas
      2. Expressão do modelo matemático em linguagem algoritmica
      3. Implementação do algoritmo em alguma linguagem de programação tal como Pascal, C, C++, Fortran, JavaScript, Maple, Octave, etc., com liberdade de escolha para professor e alunos.
      4. Estratégias de entrada e saída de dados

   2. Bibliotecas de rotinas de cálculo numérico
      1. Técnicas de incorporação de rotinas de cálculo numérico disponíveis em bibliotecas tais como Numerical Recipes, ROOT etc. a programas desenvolvidos pelo usuário
      2. Uso de rotinas numéricas que implementam métodos tais como os listados abaixo na solução de problemas físicos:
         1. Eliminação de Gauss-Jordan para solução de sistemas lineares
         2. Interpolação em uma ou duas dimensões
         3. Integração de funções
         4. Números aleatórios
         5. Ordenamento de dados
         6. Raízes de equações
         7. Ajuste de funções a dados experimentais (reta por mínimos quadrados)
         8. Integração de equações diferenciais (Runge-Kutta)
         9. Etc.

   3. Elaboração de gráficos utilizando programas tais como Excel, Origin, Maple, Xmgrace, ROOT etc.
      1. Elaboração de gráficos a partir de dados
      2. Elaboração de gráficos a partir de funções
      3. Gráficos lineares e logaritmicos
      4. Histogramas e distribuições
      5. Gráficos de funções de duas variáveis

   4. Editoração e processamento de textos técnicos e científicos
      1. Estrutura e formatação de documentos científicos: texto, tabelas, gráficos, figuras, legendas, fórmulas, variáveis, caracteres especiais etc.
      2. Apresentação e comparação de editores e processadores de documentos tais como MS-Word, LaTeX, HTML etc.

5. Bibliografia

   1. D. Halliday, R. Resnick e K. Krane, "Física", Vols. 1,2,3,4, LTC Editora, 1996.

   2. Press, W. H., Teukolsky, S. A., Vetterling., W. T., Flannery, B. P., Numerical Recipes in C: The art of scientific computing (2nd. Ed.), Cambridge University Press, Cambridge, 1992.

   3. Scherer, C., "Métodos Computacionais da Física", Livraria da Física, São Paulo, 2005.

   4. Manuais, livros e tutoriais das linguagens e aplicativos utilizados no curso.

6. Metodologia

   A disciplina será ministrada fazendo uso de aulas expositivas convencionais, aulas expositivas com projetor multimídia (data-show) e aulas práticas em laboratório de informática, se disponível e funcional. Além de exercícios de fixação dos conteúdos, os alunos deverão desenvolver projetos computacionais em modelagem de sistemas físicos.

7. Avaliação

   A média final será constituída pela frequência (50%) e por um trabalho final (50%). O trabalho final consiste na elaboração de um projeto de modelagem computacional, um programa para implementá-lo e um seminário em que o estudante terá que explicar para seu pares a solução desenvolvida para o problema em questão. Serão avaliados (a) dificuldade da proposta; (b) qualidade da modelagem; (c) qualidade da interface com o usuário.