Consulta de Guías Docentes



Academic Year/course: 2023/24

447 - Degree in Physics

26913 - Integral Calculus and Geometry


Syllabus Information

Academic year:
2023/24
Subject:
26913 - Integral Calculus and Geometry
Faculty / School:
100 - Facultad de Ciencias
Degree:
447 - Degree in Physics
ECTS:
6.0
Year:
2
Semester:
First semester
Subject type:
Basic Education
Module:
---

1. General information

This subject is part of the Mathematical Methods module of the Physics degree and constitutes, together with Differential Equations, Mathematical Methods and Computational Physics, the subgroup of the second year of the Degree in Physics with contents specifically related to Mathematics.

The objective of this subject in particular is to acquire basic knowledge of Geometry of Varieties and the Integral Calculus in several variables.

They will be addressed in the order indicated above.

These approaches and objectives are aligned with the following Sustainable Development Goals (SDGs) of the United Nations Agenda 2030 (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), in such a way that the acquisition of the learning results of the subject provides training and competence to contribute to some extent to their achievement:

- Goal 4: Quality Education.

 

 

2. Learning results

Upon completion of the subject, students will be able to:

  • Calculate the tangent vector, normal vector, curvature and torsion of a curve in space.

  • Obtain the coordinate vectors, the metric tensor, the normal vector and the area element of a surface in different coordinates.

  • Calculate multiple integrals with changes of limits of integration and use of the Jacobian. Apply the theory of multiple integrals to the calculation of areas, volumes, masses, centres of mass, moments, inertia tensor, etc.

  • Use oriented line and surface integrals to calculate different physical quantities (work, flow,...) Apply the integral theorems of vector calculus for the computation of integrals in varieties.

 

3. Syllabus

Geometry:

  • Geometry of curves. Tangent, normal and curvature vectors of a curve in space. Relation of these concepts with tangent and normal acceleration. Frénet-Serret equations.

  • Geometry of surfaces. Parameterization and tangent plane to a surface. First and Second fundamental form of a surface. Normal vector and area element of a surface. Main curvatures.

  • Brief introduction to tensor calculus.

Integral Calculus:

  • Integrals of several variables over vector spaces. Change of variables and changes of limits of Jacobian Integration Calculation of volumes and masses, center of mass, moments and products of inertia, etc.

  • Line integral Circulation of a vector field. Green's Theorem. Application to area calculation.

  • Surface integral. Flow of a vector field. Stokes' Theorem. Conservative forces and potential.

Volume integrals. Gauss's theorem and other integral theorems. Continuity equation.

 

 

4. Academic activities

The subject consists of theoretical-practical sessions and problem sessions. The distribution according to the credits, of the different programmed activities is done in such a way that the theoretical-practical classes represent approximately 75% of the teaching time and the problem sessions the remaining time.

The classes are taught during the first semester (September-December) of the second year of the Degree in Physics.

5. Assessment system

The evaluation of the subject is presented in two modalities:

- Face-to-face:

  • 25% of the student's final grade is obtained from the evaluation of the student's activity during the term. Participation during classes and tutorials and the presentation of written work throughout the term will be valued.
  • 75% of the final grade will be obtained from the completion of the final theoretical-practical exam scheduled by the Faculty. Efforts will be made to conduct a midterm exam if possible. If it is taken, students who pass the exam with a 5 out of 10 can eliminate the evaluated contents from the final exam of the subject, including the grade of the midterm exam if it has been passed.

- Non-face-to face:

The total of the evaluation will be obtained from the result obtained in the final theoretical-practical exam scheduled by the Faculty.

 


Curso Académico: 2023/24

447 - Graduado en Física

26913 - Cálculo integral y geometría


Información del Plan Docente

Año académico:
2023/24
Asignatura:
26913 - Cálculo integral y geometría
Centro académico:
100 - Facultad de Ciencias
Titulación:
447 - Graduado en Física
Créditos:
6.0
Curso:
2
Periodo de impartición:
Primer semestre
Clase de asignatura:
Formación básica
Materia:
Matemáticas

1. Información básica de la asignatura

Esta asignatura se enmarca en el módulo de Métodos Matemáticos del grado en Física y constituye junto con Ecuaciones Diferenciales, Métodos Matemáticos. y Física Computacional el subgrupo de asignaturas del segundo curso del Grado en Física con contenidos relacionados específicamente con las Matemáticas.

El objetivo de esta asignatura en concreto es adquirir conocimientos básicos de Geometría de Variedades y del Cálculo Integral en varias variables.

Se abordarán en el orden que se acaba de indicar.

Estos planteamientos y objetivos están alineados con los siguientes Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) de la Agenda 2030 de Naciones Unidas (https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/), de tal manera que la adquisición de los resultados de aprendizaje de la asignatura proporciona capacitación y competencia para contribuir en cierta medida a su logro:

  • Objetivo 4: Educación de calidad.
 

2. Resultados de aprendizaje

Al superar la asignatura, los estudiantes deberán ser capaces de:

  • Calcular el vector tangente, el vector normal y la curvatura y torsión de una curva en el espacio.
  • Obtener los vectores coordenados, el tensor métrico, el vector normal y el elemento de área de una superficie en distintas coordenadas.
  • Calcular integrales múltiples con cambios de límites de integración y uso del Jacobiano. Aplicar la teoría de integrales múltiples al cálculo de áreas, volúmenes, masas, centros de masa, momentos, tensor de inercia, etc.
  • Utilizar las integrales orientadas de línea y superficie para calcular distintas magnitudes físicas (trabajo, flujo,...)
  • Aplicar los teoremas integrales del cálculo vectorial para el cómputo de integrales en variedades.

3. Programa de la asignatura

Geometría:

  • Geometría de curvas. Vectores tangente, normal y curvatura de una curva en el espacio. Relación de esos conceptos con la aceleración tangente y normal. Ecuaciones  de Frénet-Serret.
  • Geometría de superficies. Parametrización y plano tangente a una  superficie. Primera y Segunda forma fundamental de una superficie. Vector normal y elemento de área de una superficie. Curvaturas principales.
  • Breve introducción al cálculo tensorial..

Cálculo integral

  • Integrales de varias variables sobre espacios vectoriales. Cambio de variables y cambios de límites de integración. Jacobiano. Calculo de volúmenes y masas,  centro de masa, momentos y productos de inercia, etc.
  • Integral de línea. Circulación de un campo vectorial. Teorema de Green. Aplicación a cálculo de áreas.
  • Integral de superficie. Flujo de un campo vectorial. Teorema de Stokes. Fuerzas conservativas y potencial.
  • Integrales de volumen. Teorema de Gauss y otros teoremas integrales. Ecuación de continuidad.

 

4. Actividades académicas

La asignatura consta de sesiones teórico-prácticas y sesiones de problemas.  La distribución en función de los créditos, de las distintas actividades programadas se distribuyen de manera que las clases teórico-prácticas representan aproximadamente un 75% del tiempo docente y las sesiones de problemas  el tiempo restante.

 

Las clases se imparten a lo largo del primer semestre (septiembre-diciembre) del segundo curso del grado de Física.

5. Sistema de evaluación

La evaluación de la asignatura se presenta en dos modalidades:

  • Recorrido presencial:
    • El 25% de la calificación final del estudiante se obtiene a partir de la evaluación de su actividad durante el curso. Se valorará la participación durante las clases y tutorías y la presentación de trabajos escritos a lo largo del cuatrimestre. 
    • El 75% de la calificación final se obtendrá de la realización del examen final teórico-práctico  programado por la Facultad. Se procurará realizar un examen parcial, caso de ser posible. De realizarse, los estudiantes que superen un 5 sobre 10 en el mismo pueden eliminar los contenidos evaluados del examen final de la asignatura, incluyendo la nota del examen parcial si se ha superado.
  • Recorrido no presencial:

El total de la evaluación se obtendrá del resultado obtenido en el examen final teórico-práctico programado por la Facultad.