1.2 1.2 Introducción a Python: ejecución, sintaxis, variables y operadores
El intérprete de Python y flujo de ejecución
Python es un lenguaje interpretado y fuertemente tipado.
El código fuente es traducido a bytecode y ejecutado por la máquina virtual:
Para ejecutar un script científico directamente desde la terminal del sistema operativo:
Variables, asignación y tipado dinámico
Las variables en Python actúan como referencias a objetos en memoria sin necesidad de declaración de tipo estático:
Definimos constantes físicas asignando valores numéricos con notación científica:
Tipos de datos primitivos en computación científica
Python gestiona de forma nativa cuatro familias de datos atómicos:
Para inspeccionar el tipo de dato asignado a una medición experimental:
Operadores aritméticos y precedencia matemática
Las operaciones numéricas siguen el orden algebraico estándar:
Para calcular la energía de enlace con potencia y división exacta:
Cálculo de la energía cinética clásica de un electrón acelerado en un microscopio electrónico.
Definición de parámetros físicos.
Asignamos la masa del electrón en kilogramos y su velocidad en metros por segundo:
Evaluación de la fórmula de energía cinética.
Aplicamos la expresión algebraica de la mitad de la masa por la velocidad al cuadrado:
El cálculo arroja aproximadamente 1.82e-18 julios, demostrando la precisión del tipo float para magnitudes atómicas.
Conversión de longitud de onda óptica a frecuencia y energía del fotón.
Declaración de magnitudes y constantes.
Definimos la longitud de onda de un láser de excitación en nanómetros:
Determinación de la frecuencia y la energía fotónica.
Calculamos la frecuencia como el cociente c entre lambda y la energía como el producto h por nu:
Se obtiene una frecuencia de 5.63e14 hercios y una energía por fotón de 3.73e-19 julios.
Cálculo de la fuerza electrostática de Coulomb entre dos nanopartículas cargadas.
Especificación de cargas y distancia de separación.
Definimos las cargas netas en culombios y la separación interpartícula en nanómetros:
Aplicación de la ley de Coulomb.
Calculamos la fuerza electrostática escalar:
La fuerza electrostática calculada es de 1.84e-11 newtons, magnitud apreciable a escala coloidal.
Determinación de la relación superficie-volumen para una nanopartícula esférica de oro.
Asignación geométrica del radio.
Definimos el radio de la nanopartícula en metros y el valor de pi:
Evaluación de superficie, volumen y cociente característico.
Calculamos ambas magnitudes y su cociente:
La relación resulta exactamente igual a 3 entre el radio, lo que ilustra el predominio superficial en nanomateriales.
Comprobación booleana de estabilidad de un nanodispositivo bajo umbrales térmicos y de corriente.
Definición de variables operativas y límites de tolerancia.
Asignamos los valores medidos por sensores y los umbrales máximos admisibles:
Evaluación lógica de estabilidad mediante operadores booleanos.
Comprobamos que ambas condiciones se satisfacen simultáneamente:
La variable booleana adquiere el valor True, confirmando que el dispositivo opera en régimen seguro.