Prefacio
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Prefacio
El modelado y la simulación son herramientas poderosas para explicar el mundo, hacer predicciones, diseñar cosas que funcionan y hacer que funcionen mejor. Aprender a usar estas herramientas puede ser difícil; este libro es mi intento de hacer que la experiencia sea lo más placentera y productiva posible.
Al leer este libro y trabajar en los ejercicios, aprenderás algo de programación, algunos modelos y algo de simulación. Con habilidades básicas de programación, puede crear modelos para una amplia gama de sistemas físicos. Mi objetivo es ayudarte a desarrollar estas habilidades de una manera que puedas aplicar inmediatamente a problemas del mundo real.
Este libro presenta todo el proceso de modelado, incluyendo la selección de modelos, análisis, simulación y validación. Explico este proceso en Capítulo, y hay ejemplos a lo largo del libro.
Para quién es este libro
Para que este libro sea accesible al público más amplio posible, he intentado minimizar los requisitos previos.
Este libro está destinado a personas que nunca antes habían programado. Empiezo desde el principio, defino nuevos términos cuando se introducen, y presento solo las características que necesitas, cuando las necesitas.
Asumo que conoces la trigonometría y algunos cálculos, pero no mucho. Si entiendes que un derivado representa una tasa de cambio, eso es suficiente. Aprenderás sobre ecuaciones diferenciales y algo de álgebra lineal, pero te explicaré lo que necesitas saber a medida que avanzamos.
Asumiré que conoces la física básica, en particular los conceptos de fuerza, aceleración, velocidad y posición. Si conoces la segunda ley de movimiento de Newton en la forma\(F = m a\), ya basta.
Instalación de Software
Este libro está basado en MATLAB, un lenguaje de programación desarrollado originalmente en la Universidad de Nuevo México y ahora producido por MathWorks, Inc.
MATLAB es un lenguaje de alto nivel con características que lo hacen adecuado para el modelado y la simulación, y viene con un entorno de desarrollo de programas que lo hace adecuado para principiantes.
Sin embargo, un desafío para los principiantes es que MATLAB utiliza vectores y matrices para casi todo, lo que puede dificultar el inicio. La organización de este libro está destinada a ayudar: comenzamos con cálculos numéricos simples, agregando vectores en Capítulo y matrices en Capítulo.
Otro inconveniente de MATLAB es que es “propietaria”; es decir, pertenece a MathWorks, y solo se puede usar con licencia, lo que puede resultar costoso.
Afortunadamente, el Proyecto GNU ha desarrollado una alternativa gratuita y de código abierto llamada Octave (ver https://www.gnu.org/software/octave).
La mayoría de los programas escritos en MATLAB pueden ejecutarse en Octave sin modificaciones, y al revés. Todos los programas de este libro han sido probados con Octave, así que si no tienes acceso a MATLAB, deberías poder trabajar con Octave. La mayor diferencia que probablemente veas está en los mensajes de error.
Para instalar y ejecutar MATLAB, consulte https://greenteapress.com/matlab/matlab.
La primera vez que lo ejecutes, debería aparecer una ventana de inicio para guiarte a través de alguna configuración.
Para instalar Octave, te recomiendo que uses Anaconda, que es un sistema de gestión de paquetes que facilita el trabajo con Octave y software de soporte.
Anaconda instala todo a nivel de usuario, para que puedas instalarlo sin permisos de administrador o root. Siga las instrucciones para su sistema operativo en https://greenteapress.com/matlab/anaconda.
Una vez que tengas Anaconda, puedes instalar Octave iniciando el Jupyter Prompt (en Windows) o un Terminal (en Mac OS o Linux), escribiendo lo siguiente y presionando enter:
conda install -c conda-forge octaveEntonces puedes iniciarlo escribiendo:
octavey presionando enter.
Trabajando con el Código
El código para cada capítulo de este libro se encuentra en un archivo ZIP que puede descargar desde https://greenteapress.com/matlab/zip. Una vez que tengas el archivo ZIP, puedes descomprimirlo en la línea de comandos ejecutando
unzip PhysicalModelingInMatlab-master.zipEn Windows puede hacer clic derecho en el archivo ZIP y seleccionar Extraer todo.
El resultado debe ser una carpeta que contenga subcarpetas que contengan archivos que contengan código MATLAB. Son archivos de texto plano, por lo que puedes leerlos con cualquier aplicación que lea texto, pero la mayoría de las veces los leerás con MATLAB.
Te proporcionaré más información sobre cómo trabajar con estos archivos cuando lleguemos a ellos, pero eso debería ser suficiente para que comiences.
Colaboradores
Si descubres algún error en este libro o en el código de soporte, o tienes sugerencias para mejorarlos, envíalos a downey@greenteapress.com. O bien, si eres usuario de GitHub, puedes abrir un problema o una solicitud de extracción en https://github.com/AllenDowney/PhysicalModelingInMATLAB.
Un agradecimiento especial a mis colaboradores de No Starch Press por su trabajo en este libro: Alex Freed, Katrina Taylor, Kelly Kearney, Barbara Yyen, Bill Pollock, Richard Hutchinson y Lisa Devoto Farrell.
Otras personas que han encontrado errores y han ayudado a mejorar este libro son Michael Lintz, Kaelyn Stadtmueller, Roydan Ongie, Keerthik Omanakuttan, Pietro Peterlongo, Li Tao, Steven Zhang, Elena Oleynikova, Kelsey Breseman, Philip Loh, Harold Jaffe, Vidie Pong, Nik Martelaro, Arjun Plakkat, Zhen Gang Xiao, Zavier Patrick Aguila, Michael Cline, Denny Chen, Matt Wiens y Craig Scratchley.