Ciencia ciudadana para la física: de la educación a la investigación

Las creencias acerca de la física y su utilidad tienen un impacto profundo en cómo se enseña, se aprende y se aplica la disciplina a la solución de problemas. Por tanto, es crucial abordar diferentes perspectivas para tener una apreciación más amplia de cómo la física -y la ciencia en general- no es una actividad aislada de la sociedad, sino una herramienta poderosa para el bien común, con un enfoque en la inclusión, la participación y el impacto positivo en la vida diaria de las personas. Los ciudadanos pueden ser no meros observadores, sino participantes activos en el proceso científico. Esto puede incluir la recolección de datos, el análisis de resultados y la colaboración en la difusión de hallazgos. En esta charla se comparten experiencias de su implementación en comunidades de aprendizaje rurales y urbanas.

Análisis de registros semióticos triádicos para la enseñanza de los conceptos de cinemática y su representación gráfica

La construcción de gráficas y su interpretación, es parte integral de la experimentación y es fundamental para la ciencia. Una gráfica que describe un fenómeno físico nos brinda de forma visible información que no podría verse en una tabla de datos. Las gráficas permiten usar el sentido de la vista para reconocer patrones en las formas e identificar puntos. Las gráficas se pueden usar para interpretar datos complejos y para resumir conjuntos grandes de información mientras se pueden seguir teniendo cosas pendientes por resolver. La diferencia central entre un experto y un novato en resolución de problemas científicos es que los novatos tienen menos habilidad para construir o usar representaciones científicas. Es por eso que se puede ver a las gráficas como un segundo lenguaje. Por otra parte, los registros semióticos triádicos son una propuesta de Mosquera y Londoño (2021) para construir conocimiento desde perspectivas inferencialistas del signo. Se componen de un referente (realidad, fenómeno, objeto), vehículo (representaciones, registros semióticos) y sentido (interpretación). Estos registros permiten la comprensión de los fenómenos desde una perspectiva inferencialista de la realidad a partir de la construcción de conocimientos aprovechando las relaciones semióticas que existen entre los componentes de la representación triádica: el referente, el vehículo y el sentido. La construcción del conocimiento comienza en el referente o realidad desde nuestros sentidos a través de los registros semióticos. Una manera de mostrar la comprensión es a través de los procesos de reconocimiento de las relaciones de los registros, utilizando estos como herramientas para argumentar sobre la realidad y resolver problemas. En este proyecto nos enfocamos a estudiar los registros semióticos triádicos para movimiento rectilíneo uniforme y para movimiento uniformemente acelerado.

Física al alcance de todos: Implementar un laboratorio de bajo costo con Arduino

Con el propósito de buscar opciones para democratizar el aprendizaje, donde los estudiantes aporten a la construcción del conocimiento, se implementó un laboratorio de bajo costo con dispositivos interactivos Arduino, en la asignatura de Física de la Escuela Superior de Cómputo; se aprovechó como motivante importante, el perfil de los estudiantes, empleando herramientas y estrategias que les permiten desarrollar habilidades importantes en su carrera y para la vida, como el trabajo colaborativo y el pensamiento crítico entre otras. El laboratorio se compone de un módulo experimental para cada unidad, complementando con materiales reciclados o de bajo costo y fácil acceso. Los módulos abarcan áreas de la física, como cinemática, dinámica y electromagnetismo. Además, se desarrollaron guías didácticas y tutoriales para facilitar el aprendizaje y la autogestión de los estudiantes. Se realizó análisis mixto para identificar mejoras en el desempeño de los estudiantes que trabajaron con Arduino en comparación con estudiantes que no lo hicieron. Los resultados del trabajo de investigación son alentadores y pueden guiar a otras instituciones para eliminar las barreras económicas y de acceso a recursos tradicionales, permitiendo que estudiantes de diferentes contextos muestren curiosidad e interés por la ciencia y puedan experimentar y comprender los conceptos físicos de forma práctica y atractiva.

Simulación de un gas diluido con dinámica molecular en la clase de física computacional

El gas ideal es un modelo teórico que representa a un gas, como su nombre lo indica, de manera idealizada. Su uso puede facilitar una gran cantidad de cálculos matemáticos, ya que simplifica en gran medida el complejo comportamiento de un gas real. Por otro lado, la dinámica molecular es un método de simulación que busca determinar las características de un sistema de muchas partículas a partir de sus interacciones. En este trabajo, presentamos un modelo desarrollado en el laboratorio de física computacional del séptimo semestre de la carrera de Física impartida en la Facultad de Ciencias de la UNAM. Se estudia el comportamiento de un gas diluido mediante un modelo de dinámica molecular aplicado a 100 partículas confinadas en una caja con paredes elásticas, interactuando a través de un potencial de Lennard-Jones. Se analizan diversas propiedades del sistema, incluyendo temperatura, presión, energía, etc. Los resultados obtenidos permiten comprender el comportamiento del gas a partir de sus propiedades microscópicas, estableciendo las ecuaciones de estado de nuestro modelo de gas y comparándolo con las correspondientes al gas ideal. Para presentar estos conceptos de manera más interactiva y participativa en el aula, hemos desarrollado una estrategia de enseñanza que combina la gamificación con el enfoque de aula invertida.

Modelación y simulación de Sistemas Mecánicos con VBA-Excel

La modelación del movimiento de sistemas dinámicos de la Mecánica Clásica se puede realizar a partir del planteamiento y solución de las ecuaciones diferenciales de movimiento derivadas de la segunda ley de Newton. Las soluciones por métodos analíticos de estas ecuaciones y su simulación pueden programarse en VBA (Visual Basic for Application) y mostrarse en una hoja de cálculo Excel. Para los estudiantes de física o ingeniería de primer año de universidad es necesario desarrollar sus habilidades de pensamiento de orden superior, por lo que hay que involucrarlos en el proceso estratégico de modelación y simulación en Excel para el desarrollo de sus procesos metacognitivos en el análisis de los sistemas dinámicos. En este trabajo se modela y se simula un sistema de dos masas sujetas a la fuerza de un resorte en VBA de Excel.

“articoolo” una aplicaciòn en el apoyo del entendimiento de circuitos electrónicos

“Articoolo” es una aplicación de inteligencia artificial aplicada a la generación de contenidos en la cual su algoritmo inteligente crea contenido único y de calidad al simular la manera en que lo haría un cerebro humano. El objetivo es darle uso a la app de “Articoolo” para facilitar la interpretación de circuitos de manera escrita, en la que se describa paso por paso el cómo se hará el armado del circuito que se les presente y así lograr que más individuos entiendan y comprendan de qué manera y en qué pasos van conectados los circuitos que se les presente a la hora de trabajar en un proyecto estudiantil o en la creación de circuitos. Para poder realizar esta función en la app de “Articoolo” es importante utilizar tus datos para entrenar el modelo de aprendizaje automático seleccionado. Durante este proceso, el modelo aprenderá patrones y características de los datos para hacer predicciones o tomas de decisiones, a su vez generará descripciones detalladas utilizando un lenguaje técnico apropiado, pero de manera clara y accesible. Las explicaciones paso a paso comenzarán con la descomposición de la descripción del circuito en pasos secuenciales, explicando el funcionamiento de cada componente y cómo se interconectan En el presente trabajo se mostrará un estudio comparativo aplicado a un grupo de individuos en temas de electrónica básica como la ley de kirchhoff, se inicia con un cuestionario de conocimientos de conceptos básicos. Una vez realizada la exclipaclaciòn del tema a tratar con la aplicación, se realizará un test para comprobar si el tema fue comprendido por parte del estudiante o individuo, de acuerdo con una escala se considera si se repite en tema o se da por entendido CONCLUSIÓN La aplicación de inteligencia artificial de Articoolo tiene el potencial de revolucionar la comprensión de circuitos electrónicos al proporcionar descripciones detalladas y paso a paso sobre su armado. Al simular el pensamiento humano, esta herramienta puede hacer que c

Propuesta didáctica para la enseñanza de la cuerda vibrante utilizando registros semióticos para estudiantes de nivel Superior

Para una educación efectiva y significativa, se proponen soluciones a problemas de la Física donde se empleen ecuaciones en derivadas parciales y utilizando una metodología de aprendizaje activa, donde el estudiante se comprometa con su propio proceso de aprendizaje, e interactúe con el fenómeno Físico. Una variante a estas actividades se da, gracias al empleo de simulaciones empleando un software confiable como EJS (Easy Java) programa diseñado para elaborar la simulación de fenómenos físicos, para su posterior observación y estudio. En este trabajo se proponen una metodología de enseñanza activa, conllevando el avance de los estudiantes con la utilización de los registros semióticos de Duval, registros donde el estudiante debe de manejar la transformación de un tipo de registro a otro, sin cambiar el objeto de estudio, para una mejor comprensión de los conceptos físicos, por ejemplo la transformación de un registro semiótico de tablas de valores, a fórmulas de los fenómenos físicos, o la transformación de un esquema del fenómeno a la formulación de las ecuaciones de movimiento del sistema Físico estudiado, por parte de la participación activa del estudiante. Esperamos que esta propuesta le sea de utilidad a la comunidad académica de los estudiantes como los docentes de Física de nivel superior, para alcanzar una formación satisfactoria de los alumnos en este interesante tema de Física.

Diseño de un prototipo óptico para el estudio de las conicas mediante las leyes de reflexión de la luz

Se diseñó un dispositivo óptico para la realización de actividades en el salón de clases orientada la comprensión de los conceptos de las cónicas mediante las leyes de reflexión de la luz, además cuenta con un instructivo guía para las actividades desde las leyes de reflexión y refracción de la luz, lentes convergentes como parte fundamental para la realización de las prácticas de las cónicas (parábola, elipse, circulo, hipérbola). Se espera que el estudiante se motive, y comprenda los conceptos asociadas a las cónicas y relacione la teoría con la práctica

Desafía tus límites: aprende física con Arduino

El aprendizaje entre pares ha demostrado ser una estrategia efectiva para mejorar la comprensión y habilidades de los estudiantes. Las actividades en los laboratorios escolares han cambiado en las últimas décadas a la par de las necesidades y prioridades de los planes de estudio; en algunas ingenierías las aulas digitalizadas son cada vez más comunes y los equipos tradicionales se vuelven obsoletos para motivar a los estudiantes a aprender. En este trabajo de investigación se desarrolló una estrategia de 4 fases con retroalimentación constructiva durante la práctica, por parte de estudiantes de nivel avanzado de las ingenierías en Inteligencia Artificial y Sistemas Computacionales, que actúan como tutores y guías para facilitar el proceso de aprendizaje de los estudiantes novatos quienes se familiarizan con los dispositivos Arduino que se usarán como herramienta de aprendizaje para experimentos y proyectos en el curso de Mecánica y electromagnetismo. Se documentó por medio de rúbricas de observación, cuestionarios y entrevistas el desempeño de los estudiantes; en el análisis cualitativo se observa que el uso de Arduino en el laboratorio es benéfico para los estudiantes. La combinación de enfoques como el aprendizaje basado en proyectos, la retroalimentación entre pares y la experimentación práctica puede mejorar significativamente la comprensión y el interés de los estudiantes en el aprendizaje de física, además de desarrollar competencias transversales como el trabajo colaborativo y el pensamiento crítico y creativo.

Feynman Graph: Implementación de un Sistema de IA para la Enseñanza de la Física Clásica

El proyecto "Feynman Graph" aplica tecnologías avanzadas de inteligencia artificial para mejorar la enseñanza de la física clásica. Utiliza modelos de lenguaje grandes (LLM), como LLAMA3, combinados con una estructura de conocimiento basada en grafos utilizando LangGraph. Este enfoque permite a los estudiantes comprender mejor los conceptos físicos complejos y resolver problemas de manera más efectiva. La innovación principal es un grafo de conocimiento que representa variables físicas (nodos) y sus relaciones causales (aristas). Construido con LangGraph, facilita la gestión del estado y la persistencia, permitiendo que los agentes recuerden y utilicen información a lo largo de múltiples interacciones. Además, se complementa con una base de datos vectorial (RAPTOR) para organizar y recuperar información relevante, mejorando la precisión y relevancia de las respuestas. El proyecto aborda la dificultad en la enseñanza de la física, donde los métodos tradicionales no logran adaptarse a las necesidades individuales de los estudiantes. Combina LLM con el grafo de conocimiento y técnicas avanzadas de prompting para descomponer problemas complejos en subproblemas manejables, resueltos secuencialmente mediante algoritmos de razonamiento y propagación. Utiliza recursividad para validar y corregir la información, asegurando respuestas precisas y contextualizadas. Los agentes en LangGraph deciden acciones basándose en el estado actual y los resultados de las herramientas, integrando conocimientos de diversas fuentes para mejorar la enseñanza. Los resultados esperados incluyen una mejora en la precisión y relevancia de las respuestas, la facilitación del razonamiento complejo y un aumento en la comprensión de los conceptos físicos por parte de los estudiantes.

La Realidad Virtual como Herramienta para la Enseñanza de la Física

En este trabajo se explora el impacto de la Realidad Virtual (RV) como herramienta innovadora en la enseñanza de la física. La RV ofrece un entorno inmersivo que permite a los estudiantes interactuar con conceptos físicos abstractos de una manera tangible y visualmente estimulante. Este estudio presenta ejemplos de actividades didácticas basadas en RV que facilitan la comprensión y visualización de fenómenos físicos complejos. Se discuten los beneficios de integrar la RV en el aula, incluyendo el fomento de la participación activa y el aumento del interés de los estudiantes en el aprendizaje de la física. Además, se presentan resultados de investigaciones que muestran mejoras significativas en la comprensión conceptual y la motivación de los estudiantes después de participar en actividades de enseñanza con RV. Este trabajo resalta el potencial transformador de la RV en la enseñanza de la física y sugiere nuevas direcciones para la investigación y la implementación educativa en este campo.

Explorando la Evolución de la Instrucción Basada en la Indagación en la Enseñanza de la Física: Del modelo 5E al modelo 7E

Se examina la evolución de la instrucción basada en la indagación en la enseñanza de la física, centrándose en la introducción y extensión del modelo 7E a partir del modelo previo, el 5E. Se profundiza en los antecedentes históricos y las motivaciones que impulsaron esta transición, seguido de un análisis exhaustivo del modelo 7E en la literatura académica. Se destacan las aplicaciones exitosas del modelo 5E en la enseñanza de la física y se subrayan las mejoras potenciales en el compromiso y la comprensión conceptual de los estudiantes a través del modelo 7E expandido. Este artículo contribuye al diálogo en curso sobre estrategias efectivas de enseñanza en física, enriqueciendo nuestra comprensión de enfoques pedagógicos que fomentan un aprendizaje más profundo y significativo en este campo. Además, se propone, a modo de ejemplo, una estrategia didáctica basada en el modelo de las 7E para asegurar la comprensión del concepto de energía. Con rigurosidad académica, se espera que este estudio sobre el modelo 7E impulse prácticas educativas más eficaces y alineadas con las necesidades contemporáneas en el ámbito de la enseñanza de la física. El modelo de las 5E Es un enfoque didáctico utilizado en la educación que se centra en el proceso de enseñanza-aprendizaje, diseñado para promover el aprendizaje activo, la exploración y la construcción de conocimiento por parte de los estudiantes. Cada "E" en el modelo representa una etapa clave en el ciclo de aprendizaje, y estas etapas son: Engage (Enganchar), Explore (Explorar), Explain (Explicar), Elaborate (Elaborar) y Evaluate (Evaluar). El modelo de las 7E El modelo instruccional indagatorio de las 7E, concebido por Arthur Eisenkraft en 2003, se presenta como una expansión lógica y enriquecedora del ya establecido modelo de las 5E. El modelo de las 7E se articula alrededor de siete etapas cruciales en el ciclo de aprendizaje: Elicitar, Enganchar, Explorar, Explicar, Elaborar, Evaluar y Extender.

Medición de la Matriz de Densidad de Estados Cognitivos Modelados Cuánticamente

Inspirado en los principios de la mecánica cuántica, se desarrolló un modelo para entender la aparición de ideas erróneas de los estudiantes sobre el calor y la temperatura, conceptualizándolas como un sistema cuántico representado por una matriz de densidad. En este enfoque, la presencia o ausencia de estas ideas se describe como estados puros, mientras que también consideramos la probabilidad de estados mixtos, lo cual nos brinda valiosas percepciones sobre la cognición de los estudiantes y los modelos mentales que utilizan al tener estas ideas equivocadas. Basándonos en el modelo de análisis previamente empleado por Lei Bao y Edward Redish, representamos estos resultados en una matriz de densidad. En la investigación, se aplicó la Evaluación Conceptual Térmica de Zeo y Zadnik a 282 estudiantes de una universidad privada en el noreste de México. El objetivo era extraer información del análisis de preguntas diseñadas para explorar preconcepciones, estimando posibles escenarios más allá del estado base, ofreciendo así ideas educativas valiosas que van más allá del análisis binario típico de correcto e incorrecto en los sistemas clásicos.

Herramientas didácticas para la enseñanza de la física del ballet

Aunque el ballet y la física general puedan parecer disciplinas enteramente dispares a primera vista, hay mucho más que indagar sobre el campo, pues hay cantidades inimaginables ocultas para el ojo común tras el ballet. Conceptos de la mecánica clásica como: estática, momento angular y fricción se encuentran presentes en todas las clases. Al ser considerado meramente como arte, una persona promedio no se imaginaría relacionarlo con algo científico, ni siquiera el propio bailarín se atreve a inquirir sobre el porqué de sus complejos movimientos. ¿Habrá entonces alguna manera de introducirles todos estos conceptos sin que les resulte tedioso o extremadamente complicado para ellos? ¿Podría este nuevo acercamiento generar un mayor interés hacia las ciencias fisicomatemáticas? El objetivo es acercar la física a bailarines de ballet, mediante la generación de material didáctico para mejorar su desempeño en la danza. En general, se busca cambiar la visión hostil y repelente hacia la física desde la visión común de las personas, usando al mismo arte como arma. Se realizaron una serie de conferencias didácticas e interactivas sobre la física del ballet a grupos de bailarines de danza clásica; dichas conferencias fueron adaptadas según el nivel: básico, intermedio y avanzado. En la prueba diagnóstica, fue evidente que se estaba frente a un tabú y una baja recepción a los temas de física por un mero estereotipo; una “satanización” de la materia. Posteriormente a las conferencias, se mostró una evidente mejora en la conexión mente-músculos, y sobre todo un deseo de haber aprendido la física de esta manera en años anteriores en su formación. Se ha podido inferir que la manera de acercar la física al ojo común es a través de otro interés; demostrando que la física está lejos de ser algo ajeno al público, sino lo que rige cada una de las cosas que suceden en la cotidianidad. Se hace la invitación de repetir el presente proyecto enfocado hacia otras áreas del conocimiento.

Simulation of Gaussian Wave Packets used to Illustrate Elementary Quantum Mechanics Scenarios

We numerically solve the time dependent Schrödinger equation for scenarios using wave packets. These examples include the free wave packet, which we use to show the difference between group and phase velocities, the packet in a harmonic oscillator potential with non-trivial initial conditions in one and two dimensions, which is compared with their classical analogs to show how Ehrenfest theorem holds. We also include simulations of the diffraction through the single and double slit potentials, the refraction with a step potential and the dispersion by a central potential. The aim of this paper is to illustrate with simulations, nowadays easy to implement, scenarios that can help explaining the basics of the wave-particle duality.

Aplicación Móvil para la Enseñanza de Electrónica Básica

Desarrollo de una aplicación móvil interactiva para facilitar el aprendizaje de conceptos fundamentales de electrónica básica, incluyendo la Ley de Ohm, transistores, diodos y amplificadores operacionales (OPAM). La aplicación estará dirigida a estudiantes de secundaria, preparatoria. La aplicación ofrece módulos interactivos sobre cada tema, incluyendo: Ley de Ohm: Explicaciones, simulaciones y ejercicios prácticos para comprender la relación entre voltaje, corriente y resistencia. Transistores: Funcionamiento básico de transistores bipolares y de efecto de campo, incluyendo configuraciones BJT y MOSFET, con simulaciones y ejemplos de aplicaciones. Diodos: Características y funcionamiento de diodos de silicio, incluyendo curvas I-V, rectificación de corriente alterna y aplicaciones en circuitos electrónicos. OPAMs: Fundamentos de los amplificadores operacionales, incluyendo configuraciones inversoras, no inversoras y diferenciales, con simulaciones y ejemplos prácticos. La aplicación incluirá herramientas interactivas para que los usuarios puedan experimentar y comprender los conceptos de manera práctica, como: simuladores de circuitos para construir y probar circuitos electrónicos con transistores, diodos y OPAMs, visualizaciones animadas para explicar fenómenos electrónicos de forma clara y atractiva, juegos educativos para reforzar el aprendizaje de manera lúdica Se espera que la aplicación tenga un impacto positivo en el aprendizaje de la electrónica básica al facilitar el acceso a la educación, la aplicación está disponible de forma gratuita en dispositivos móviles, promover el aprendizaje interactivo la aplicación utiliza metodologías de aprendizaje interactivo para hacer que el proceso de aprendizaje sea más atractivo y efectivo. Fomentando el interés en la electrónica la aplicación puede despertar el interés en la electrónica entre estudiantes y público en general, lo que puede conducir a futuras carreras en este campo.

Implementaciones Físicas de Computadoras Cuánticas

Las computadoras cuánticas son dispositivos que aprovechan las propiedades específicas de la mecánica cuántica como superposición y entrelazamiento para realizar cálculos mucho más rápidos que una computadora clásica. Sin embargo, aún presentan problemas debido a la decoherencia, corrección de errores, estabilidad de qubit, escala de sistemas cuánticos, algoritmos y software cuánticos, desarrollo y costo de hardware. En nuestro trabajo analizamos los pros y contras de algunos de los sistemas físicos que utilizan grandes empresas para implementar computadoras cuánticas como trampas de Iones y fotones. Además del sistema físico de qubits basados en moléculas, dado que hay una gran variedad como lo son las moléculas orgánicas, magnéticas, de punto cuántico, biológicas y sintéticas diseñadas que ofrecen una perspectiva interesante para la computación cuántica y son una alternativa a los sistemas más usados.

Estudio de la energía mecánica aplicando los niveles taxonómicos de Bloom a nivel bachillerato

Facultad de Ciencias Físico Matemáticas, Universidad Autónoma de Coahuila, Saltillo Mex. En este estudio se presenta un experimento diseñado para calcular la energía mecánica total de objetos en movimiento. Entre estos objetos se tiene: 1) una pelota de tenis y 2) una canica, utilizando la herramienta de software de videoanálisis Tracker se obtienen las coordenadas de posición bidimensional. La investigación se centra en la aplicación práctica de la física experimental dirigida a estudiantes de nivel preparatoria, empleando la taxonomía de Bloom como marco pedagógico. El experimento consiste en dejar caer los objetos desde una misma altura y registrar el movimiento utilizando video con alta definición. Luego, se analiza el video utilizando Tracker para determinar las variables necesarias para el cálculo de la energía mecánica de los objetos en diferentes puntos de su trayectoria. Este enfoque permite a los estudiantes comprender conceptos fundamentales de la física, como la energía cinética y potencial, así como la conservación de la energía y la aplicación de Tracker. Dentro de esta investigación adicionalmente se presenta una metodología innovadora para enseñar física en nivel preparatoria, utilizando como eje educativo los niveles de la Taxonomía de Bloom educativa, que son: memoria, comprensión, aplicación, análisis, evaluación y creación. Se logra concluir que la integración de Tracker y la taxonomía de Bloom ofrece una plataforma efectiva para mejorar la comprensión y el compromiso de los estudiantes con los principios fundamentales de la física. Palabras clave: Energía, bachillerato, taxonomía, Bloom, Tracker.

Un Enfoque Geométrico para la Derivación del Período de Oscilación de un Péndulo

Es bien conocido que, para desplazamientos angulares pequeños, el movimiento de un péndulo puede describirse mediante un movimiento armónico simple, con el período de oscilación ($T = 2\pi\sqrt{l/g}$) familiar para cualquier estudiante de física de primer año. Sin embargo, derivar esta expresión desde los primeros principios puede resultar obscuro para quienes están aprendiendo cálculo. Con este trabajo, proponemos un enfoque alternativo utilizando principalmente geometría, álgebra e intuición física. En lugar de resolver una ecuación diferencial, reemplazamos la trayectoria circular del péndulo con una sucesión de planos inclinados infinitesimales. De esta manera, podemos obtener el período de oscilación sumando los tiempos de viaje en cada plano. Esta plática es valiosa para los educadores en física porque ofrece una forma accesible y visual de enseñar conceptos fundamentales, haciendo que los principios detrás del período de oscilación sean comprensibles incluso para estudiantes sin conocimientos avanzados de cálculo.

1. Control y operación remota de un multímetro de banco RIGOL basado en los conceptos de laboratorio remoto, y máquina de estados finitos de Mealy

El multímetro juega un rol importante en carreras de ciencias, de ingenierías, y técnicas. Por eso, en los cursos académicos, los estudiantes deben tener acceso al uso de un multímetro de forma adecuada para enriquecer su formación. En muchos casos, el acceso a este tipo de instrumentos es limitado por cuestiones de infraestructura en las universidades o por problemas de pandemias mundiales. Un laboratorio remoto ayuda a cumplir los objetivos de una formación universitaria integral, eficiente y de bajo coste. Éste con ayuda del internet opera instrumentos de medición de forma remota con alto grado de precisión. Adicionalmente, ayuda a mejorar el sistema educativo tradicional extendiendo su cobertura a áreas remotas. Esta tecnología brinda excelentes resultados didácticos debido a que permite a los estudiantes de cualquier parte del mundo interactuar de forma real y remota con cualquier instrumento de medición de cualquier parte del mundo. Este trabajo presenta el desarrollo de un sistema de control, adquisición y almacenamiento de datos remoto para un multímetro RIGOL-DM3068. El sistema está basado en la tecnología de laboratorio remoto y tiene una arquitectura cliente-servidor, usando el protocolo TCP/IP. El sistema está formado por una computadora (cliente), un multímetro (servidor), internet y el software RCADSSM. RCADSSM está basado en el principio de máquinas de estados finitos de Mealy y considera todos los aspectos reales de operación, límites, y medidas de seguridad del instrumento. Este software fue implementado en Labview-2023. El software es escalable, de fácil rediseño, e intuitivo El sistema puede medir 9 variables eléctricas básicas: corrientes alterna y directa, voltajes alterno y directo, resistencia, capacitancia, frecuencia, periodo y prueba de diodos. El sistema tuvo un rendimiento adecuado y cumplió con los requisitos de un sistema que opera en tiempo real y remoto, de acuerdo con las pruebas de funcionalidad a las que fue sometido.

Internet de las cosas y el efecto Mpemba

En disciplinas de ciencias, de ingenierías, y técnicas existe una actividad común; que es la medición de una o varias variables físicas, eléctricas y de otra índole para definir el comportamiento de un fenómeno natural o el de un sistema artificial. Sin embargo, el proceso de medición tradicional es engorroso y lento, por lo cual, propicia errores en la medición causados por el operador debidos a la falta de agudeza o cansancio visual, descuidos, y de paralelaje,etc. El internet de las cosas (IoT) es la herramienta adecuada para coadyuvar en la reducción o eliminación de este tipo de errores. El IoT en conjunción con plataformas de desarrollo de bajo coste permiten desplegar redes de comunicación inalámbrica de alcance mundial. Esto facilita el proceso de medición, transmisión y almacenamiento de lecturas correspondientes al estudio de variables físicas, eléctricas, etc. Además, el IoT permite una lectura remota en tiempo real, y es compatible con muchos softwares de análisis de datos y toma de decisiones. En este trabajo se presenta el diseño y desarrollo de un sistema de medición, adquisición, almacenamiento y graficación de datos para el estudio del efecto Mpemba. Este efecto corresponde a un fenómeno que se presenta en el proceso de congelación del agua; cuando el agua caliente se congela antes que el agua fría bajo ciertas circunstancias. Para poder estudiar este fenómeno se requiere de una colección vasta de lecturas de temperatura en un periodo amplio. Con ayuda del sistema propuesto se consiguió una colección amplia de lecturas de temperatura durante 24hrs. El monitoreo del sistema se realizó de forma remota y en tiempo real. El sistema propuesto tiene una arquitectura de Internet de las cosas; sensores de temperatura, red de internet y la nube para el almacenamiento, análisis y procesamiento de datos. El sistema es implementado por 5 sensores de temperatura, modelo DS18B20, modulo ESP8266, y la plataforma Thingspeak. Adicionalmente, se desarrolló un

Efectos del campo magnetico en los minerales del agua

El presente estudio es la caracterización de sales extraídas del agua, de las cuales se enfocarán principalmente en CaCO3, K, Cl y Na, estos elementos convierten el agua en una categoría de AGUA DURA, a través de un campo magnético controlado, se harán varianzas de fuerza magnética para poder separar los compuestos de las sales en compuestos menores, y poder cambiar la categoría del agua en AGUA LIGERA, por lo que al llevar los resultados a los diferentes procesos ópticos para analizar. El uso de SEM, XRD, XRF serán los equipos que se usarán para la determinación de resultados El aprovechamiento de materiales magnéticos para el intercambio iónico de las sales, es fundamental ya que no requiere de un anexo de energía extra para su funcionamiento, además, al logar separar los compuestos que forman grandes cristales que son de fácil incrustación por el medio de su flujo y además causa diferentes daños, se buscaran los valores necesarios para la derivación de estas sales.

Una nueva luz en el diagnóstico de cáncer de mama

En la presente investigación se explora el diagnóstico de una de las principales causas de muerte femenina a nivel mundial: el cáncer de mama. Este se origina mediante un tipo de células que invaden al cuerpo ocasionando un crecimiento anormal y sin control de manera exponencial. Gracias a las diversas técnicas de diagnóstico para este cáncer es posible identificarlo y tratarlo, siendo la mayoría de estas técnicas invasivas (mastografía, biopsia,ultrasonido mamario etc.). Por esta razón, surge el diagnóstico a través de una innovadora técnica basada en los principios de la optoacústica, la cual permite obtener la imagen a través de incidir un láser no ionizante sobre los tejidos del seno. De este modo, se absorbe la luz, generando una expansión termoelástica como parte del efecto que nos lleva a una emisión ultrasónica. Con base en ello, analizaremos los orígenes, el desarrollo y el diagnóstico desde el punto de vista de la optoacústica para el cáncer de mama.

La óptica del tejido biológico: El misterio detrás del carcinoma

El presente trabajo pretende divulgar las propiedades ópticas de los tejidos biológicos y su aplicación en el tratamiento de enfermedades, particularmente, en el carcinoma, una de las formas más comunes de cáncer. Para lograr este objetivo, examinamos los fundamentos de la óptica en el material biológico, incluyendo la dispersión, la absorción y la reflexión de la luz en diferentes tipos de tejido, así como el uso de técnicas avanzadas como la reflectancia y transmitancia difusa. De este modo, es posible caracterizar y visualizar las propiedades que permiten identificar los cambios asociados con el desarrollo del carcinoma. Mediante esta base sólida, presentamos un enfoque en la aplicación de la tecnología láser para el tratamiento de dicho padecimiento, explorando cómo la precisión del propio láser puede ser aprovechada para destruir selectivamente las células cancerosas, minimizando el daño generado en los tejidos circundantes. Esto permite contribuir en la comprensión y difusión de la biofotónica, consiguiendo un impacto significativo en la mejora de resultados clínicos de los pacientes afectados por esta enfermedad.

Experimentos con imanes y campo geomagnético utilizando la taxonomia de bloom

Palabras clave. Campo magnético, brújula, imanes, taxonomía de Bloom, bachillerato. En esta investigación se realizaron experimentos con imanes de Neodimio cilíndricos de 1 cm de largo y 0.8 cm de diámetro (D). Por medio de un dispositivo tipo “T” construido con tubos de PVC (de altura 28 cm, largo 16 cm y ancho 23.5 cm). En el primer experimento se formó una brújula por medio del dispositivo T e imanes, con el cuál se logró alinear la brújula con el campo geomagnético terrestre. La brújula se construyó a partir de la suspensión de dos imanes (2 cm) sujetos a un palo cilíndrico de madera (8 cm) amarrados firmemente por un pedazo largo de hilo atado al tubo superior del soporte (con una altura del hilo al palo cilíndrico de 26.5 cm). Subsecuentemente en un segundo experimento, se provocaron desviaciones angulares “∆θ” del imán que estaba alineado (imanes brújula) con el campo geomagnético de la Tierra, esto a través de dos imanes que se ubicaron a 26 cm de este. Se varió la distancia “x” de los imanes hasta la brújula como función de las desviaciones ∆θ de la misma. Se encontró que la magnitud de la intensidad del campo B ⃗ magnético varia como una función potencia inversa de la distancia “x”. En el desarrollo de esta actividad experimental, se utilizó la metodología didáctica de la Taxonomía de Bloom, usando los objetivos de aprendizaje de: memoria, comprensión, aplicación y análisis. Lo anterior con el propósito de aplicarlo como práctica experimental de estudio en el concepto de campo magnético en estudiantes de bachillerato que se preparan para la Olimpiada Nacional de Física.

Juego de partículas para enteder la estructura de los hadrones

En este trabajo se presenta un juego educativo para la enseñanza del modelo de quarks, diseñado para hacer más accesible la física de partículas a estudiantes de niveles intermedios y avanzados. El juego guía a los estudiantes en la composición de mesones y bariones a partir de su contenido de quarks, explorando conceptos como número cuántico, espín y sabor. También se abordan las leyes de conservación asociadas, como la conservación de carga y número bariónico. Además, el juego permite a los estudiantes descubrir estados exóticos como los tetraquarks y pentaquarks, explicando su estructura y diferencias respecto a mesones y bariones tradicionales. Al combinar teoría y práctica, este juego educativo busca estimular el interés por la física de partículas, fomentando el pensamiento crítico y la resolución de problemas.

Rehabilitación de una computadora EAI 185 Hybridrechner para la enseñanza de ecuaciones diferenciales en física

El presente trabajo muestra el uso de la computadora híbrida modelo EAI 185 Hybridrechner, fabricada en Alemania en 1972 y restaurada dentro de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo para resolver ecuaciones diferenciales de primer y segundo orden. Mediante ejemplos bien conocidos, se resuelven problemas con valores en la frontera, aplicables en campos como la mecánica y el electromagnetismo. La restauración de la computadora refleja el interés por la tecnología clásica y su potencial educativo. El estudio destaca cómo los métodos computacionales de aquella época pueden ser aplicados a problemas actuales, subrayando el valor de combinar tecnología antigua con enfoques modernos. Además, el proyecto promueve la conservación de equipos históricos y contribuye a la comprensión de la evolución de la computación en física.

Tracker como herramienta para implementación del laboratorios virtuales de física en el nivel medio superior

El uso de Tracker, un software para análisis de video y modelado en física, se propone como herramienta para realizar laboratorios virtuales con estudiantes de nivel medio superior. En el Bachillerato de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, se sugiere un conjunto de prácticas de mecánica que pueden servir como base para el laboratorio de física. Mediante Tracker, los estudiantes pueden analizar y medir propiedades del movimiento, como posición, tiempo y velocidad, en varios experimentos de mecánica, como el movimiento rectilíneo, proyectiles y movimiento circular. Este enfoque facilita el aprendizaje práctico sin necesidad de laboratorios físicos y fomenta habilidades como el análisis crítico y la resolución de problemas, permitiendo que los estudiantes apliquen conceptos teóricos en situaciones reales.

Galileo Galilei, teoría y experimentos con sus aplicaciones

Galileo Galilei tuvo una fuerte preparación académica, estudiando la Física y las Matemáticas de su época (1581-1592). Basado en esa formación, comenzó a realizar diferentes experimentos, y fundamentando sus resultados en términos matemáticos. Pero lo que se describirá en éste trabajo son las aplicaciones a las que llegó, construyendo instrumentos ópticos con diversas aplicaciones, algunos ejemplos: Telescopio terrestre y astronómico (1609), Microscopio compuesto (1624), Reloj con péndulo (1600).

Uso de una computadora EAI 185 Hybridrechner para la enseñanza de ecuaciones diferenciales en física

Mediante el uso de una computadora híbrida EAI 185 Hybridrechner reparada y puesta en marcha en el laboratorio de Física de la Facultad de Biología de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, se resuelven diferentes ecuaciones diferenciales remarcables en el estudio de las ciencias físicas. El oscilador armónico simple, el oscilador amortiguado y la ecuación de Schrödinger en varios casos conocidos son algunos ejemplos tratados con este equipo.

Ecuación de Duffing y de Van der Pol en sistemas dinámicos no lineales

La ecuación de Duffing y de Van der Pol son ejemplos destacados de sistemas dinámicos no lineales que muestran comportamientos oscilatorios intrigantes. Mientras que la ecuación de Van der Pol describe un oscilador amortiguado con una no linealidad en la fuerza de amortiguamiento, la ecuación de Duffing es el modelo de un oscilador con una no linealidad en la fuerza de restauración, representando un resorte no lineal sujeto a una fuerza periódica. Ambas ecuaciones tienen soluciones interesantes y muy especiales, dependiendo de parámetros y condiciones iniciales. En este estudio se presenta soluciones mediante análisis numérico y además se obtiene e interpreta el espacio fase . La ecuación de Duffing exhibe bifurcaciones de Hopf y atractores, mientras el espacio fase de Van der Pol también revela comportamientos caóticos para ciertos valores de sus parámetros. Estos dos fascinantes modelos son fundamentales en dinámica no lineal aplicándose en campos como la electrónica, vibraciones mecánicas, biología, comunicaciones y fluidos. La dinámica no lineal se ha convertido a través de los años en un intenso es campo de investigación

Impacto sobre el uso ético y responsable de la Inteligencia Artificial en Carreras Tecnológicas de la Escuela de Suboficiales Fuerza Aérea Colombiana

El uso de la inteligencia artificial (IA) y otras tecnologías se ha extendido cada vez más en diversos aspectos de la vida cotidiana, incluida la educación. En el ámbito educativo, especialmente en la enseñanza superior y en áreas tecnológicas, su utilización puede ser muy beneficiosa, esto plantea desafíos éticos y responsables que deben ser abordados. Este estudio, tiene como objetivo principal analizar el impacto del uso ético y responsable de la Inteligencia Artificial (IA) en la educación superior, con especial atención al alumnado de carreras tecnológicas en una escuela de formación militar en Colombia. Se explorará como la IA puede ayudar en los procesos de enseñanza y aprendizaje, cerrando brechas tecnológicas y fomentando la autorregulación del aprendizaje. La importancia de entender tanto los beneficios como los desafíos éticos y responsables asociados con el uso de la IA en el aula, que, a través de un detallado estudio, se buscará identificar como estas herramientas pueden personalizar el aprendizaje y aumentar la eficiencia educativa, al tiempo que se garantiza su uso adecuado para maximizar el potencial de la IA para el beneficio del alumnado de educación superior. El estudio resalta el rol del docente, ya que desempeña un papel crucial en la promoción de prácticas éticas y facilitación de uso efectivo de la IA en los procesos educativos. Se proporcionan recomendaciones específicas al final del estudio sobre el uso ético y responsable de la IA en el ámbito educativo en contextos tecnológicos y militares.

Simulación del modelo de Ising bidimensional y su comportamiento bajo diferentes temperaturas y campo magnético externo en la clase de física computacional

En este trabajo se presenta la simulación del modelo de Ising bidimensional realizada en el curso de Física Computacional del séptimo semestre de la carrera de Física impartida en la Facultad de Ciencias de la UNAM. El objetivo es explorar el comportamiento de un sistema de espines en un arreglo de malla bidimensional como función de la temperatura y observar la transición de fase entre el estado paramagnético y el diamagnético. Mediante simulaciones por computadora, los estudiantes investigan la influencia de un campo magnético externo que cambia de dirección, alternando de dirección a favor y en contra del sistema de espines. A lo largo del proyecto, los estudiantes analizan cómo el sistema responde a estas variaciones y determinan las temperaturas a las que se manifiesta el fenómeno de histéresis. Esta actividad no solo les permite comprender mejor la respuesta magnética del material y los principios subyacentes del modelo de Ising, sino que también les brinda experiencia práctica en técnicas de simulación por el método de Monte Carlo y el criterio de Metrópolis. Además, se emplean estrategias de gamificación y aula invertida para enriquecer el proceso de aprendizaje. Los estudiantes acceden a materiales teóricos y recursos interactivos previamente, lo que les permite llegar a clase con una base sólida de conocimientos. En el aula, participan en actividades prácticas y simulaciones que fomentan la colaboración, el pensamiento crítico y habilidades de resolución de problemas. Esta metodología facilita una comprensión mas profunda y dinámica de los conceptos estudiados, mejorando el aprendizaje y el interés en la física computacional y la física estadística.

Comparación teorco-experimental en péndulos acoplados

Se estudian experimentalmente las oscilaciones de dos péndulos acoplados con masas iguales. Se resuelven las ecuaciones de movimiento y se muestra el comportamiento de la energía en el sistema, en especial de su transferencia entre los modos normales. Comparando estos resultados experimentales con los analíticos.

"Análisis comparativo de contador Geiger: Evaluación de un prototipo casero en la medición de radiación en la proximidad de URAMEX, Chihuahua"

En este estudio, se diseñó y evaluó un contador Geiger casero para medir los niveles de radiación en la localidad de Aldama, cerca de la planta URAMEX, ubicada a 29 km de la capital de Chihuahua. El objetivo principal fue comparar la eficacia de este prototipo con un contador Geiger comercial calibrado. Se llevarán a cabo mediciones en varios puntos alrededor de la planta para evaluar la seguridad radiológica del área circundante. La planta URAMEX es una instalación importante en Aldama-Chihuahua que manejaba materiales radiactivos en los años 70´s y 80´s, lo que generó preocupación en la comunidad local sobre posibles impactos en la salud y el medio ambiente. Este proyecto aborda esta preocupación al desarrollar un contador Geiger para monitorear la radiación en la zona cercana a la planta, hecho a base de un circuito analógico, a base de transistores, diodos, capacitores, un Timer 555 y un tuvo Geiger, el explicar el funcionamiento de este circuito es parte fundamental de este poster así como el análisis posterior.

Hipertermia localizada y su ecuación de calor implementada a los cálculos teóricos de la absorción especifica

La hipertermia magnética es un método de aplicación de radiofrecuencia, que en este trabajo, se implementara como tratamiento enfocado a tejidos cancerosos, con el objetivo de que estos lleguen a una muerte celular natural cumpliendo con el estándar de temperatura adecuada, para el cual acondicionaremos variables de las ecuaciones de calor y campo eléctrico que por sus propiedades en conjunto con nanopartículas magnéticas en un medio viscoso, permite que este calor aumente en un punto localizado; con esto logramos terapias seguras y sin sacrificar la comodidad de los pacientes.

Graph Physics Explorer: Cómo los Grafos Pueden Modelar el Mundo Físico

El proyecto "Graph Physics Explorer" propone un enfoque innovador para el modelado de fenómenos físicos mediante el uso de grafos, inspirado por ideas modernas sobre la estructura del universo físico. Este método se centra en la descomposición de problemas complejos de la física en componentes visuales y estructurados, permitiendo un análisis más secuencial y accesible. La representación mediante grafos transforma las leyes y variables físicas, como fuerza, masa y aceleración, en nodos conectados por aristas que simbolizan relaciones causales, como las dictadas por la segunda ley de Newton. Este formato visual y secuencial simplifica la comprensión de problemas complejos al mostrar claramente cómo se pueden dividir en subproblemas y cómo se interrelacionan sus partes. Al aplicar este modelo en la enseñanza de la mecánica clásica, se facilita una comprensión más profunda y clara de conceptos fundamentales, permitiendo a los estudiantes y profesionales seguir paso a paso las interacciones y desarrollo de los fenómenos estudiados. "Graph Physics Explorer" mejora la comprensión teórica y funcional de los sistemas físicos. Este proyecto se prepara para integrar estos modelos en plataformas de inteligencia artificial robustas, para fomentar el desarrollo de la inteligencia artificial en los campos de las ciencias exactas, en conjunción con una educación más dinámica y efectiva en este campo.

Implementación de IA, como herramienta para mejorar en estudio

La educación se enfrenta al reto de adaptarse a las necesidades individuales de los estudiantes y de ofrecer experiencias de aprendizaje personalizadas y efectivas. La IA se presenta como una tecnología innovadora con el potencial de transformar la forma en que aprendemos y de alcanzar nuevos niveles de conocimiento y comprensión. Objetivos del estudio • Describir un modelo de implementación de la IA para el aprendizaje personalizado. • Evaluar la eficacia de la IA en el aprendizaje a través de estudios de caso y experimentos. Metodología • Se diseñará un modelo de implementación de la IA para el aprendizaje personalizado. • El modelo se basará en los hallazgos de la revisión de la literatura y en las necesidades específicas del contexto educativo. • El modelo incluirá recomendaciones para la selección de herramientas de IA, la capacitación de docentes y la evaluación del impacto de la IA en el aprendizaje. • Se realizarán estudios de caso y experimentos para evaluar la eficacia del modelo de implementación de la IA. • Se recolectarán datos sobre el aprendizaje, la motivación y el compromiso de los estudiantes. • Se analizarán los datos para determinar el impacto de la IA en el rendimiento académico de los estudiantes. • Se elaborarán recomendaciones para el uso responsable y ético de la IA en la educación. • Las recomendaciones se basarán en los hallazgos de la investigación y en las mejores prácticas existentes. • Las recomendaciones se basarán en los hallazgos de la investigación y en las mejores prácticas existentes. Conclusiones La implementación de la IA en el ámbito educativo tiene el potencial de transformar la forma en que aprendemos y de alcanzar nuevos niveles de conocimiento y comprensión. Este trabajo de investigación tiene como objetivo analizar el potencial de la IA para mejorar el proceso de aprendizaje y desarrollar un modelo de implementación efectivo que pueda ser utilizado por educadores y estudiantes en todo el mundo.

Modelos de una cuerda oscilante por medio de diferencias finitas en el dominio del tiempo

Este estudio se centra en una cuerda oscilante unidimensional de longitud L, con una ligera concentración de densidad de masa en una región que llamaremos nudo. Utilizaremos la ecuación de la onda con condiciones de frontera de Dirichlet para modelar una cuerda oscilante. Se empleará el método de diferencias finitas en el dominio del tiempo para obtener la evolución temporal del sistema y analizar la propagación de un pulso en su amplitud vibracional. Los parámetros del sistema serán la tensión y densidad de la cuerda. Compararemos las soluciones obtenidas para una cuerda sin nudos y una con nudos para ver como se ve afectada la propagación de dicho pulso en cada caso.

Modelando un problema de física a través del Ciclo de Deming

En este trabajo se implementa la modelización del proceso de enseñanza-aprendizaje de un problema de fisica mediante el ciclo de Deming, mediante el cual ha permitido alcanzar el objetivo de determinar en forma metodológica la solución del problema planteado. Además de resaltar la integración de herramientas matemáticas y la vida cotidiana (fenómenos físicos), es decir, el modelo propuesto (Segunda Ley de Newton) explica eficientemente la dinámica de posición, velocidad y aceleración, implicando que el tiempo de movimiento de la bala por la tabla de madera como variable de interés, se calcula en forma eficaz 𝑡 = 8.185175∗10−4 𝑠. Como método de enseñanza de la fisica en los diferentes niveles de escolaridad, la modelación matemática propiciaría en el estudiante la capacidad de ser autodidacta, además de alentar su crecimiento cognoscitivo en: información, formación y transformación de neuronas. Palabras clave: Modelización, Enseñanza, Física, Ciclo de Deming.

Descifrar problemas de física a través de Garabatos y Paciencia

Resolver problemas se ha vuelto para el estudiante, un momento demasiado estresante, derivado quiza de la falta de madurez del tema, o del tiempo que dedica a sus objetivos para el logro de la meta en su formación Integral. En un examen, enfrenta un problema, con solo leerlo, sin entenderlo. Y resolverlo es solo usar una formula y sustituir datos deseando por supuesto que todos estén en la redacción del problema. El trabajo de Garabatos y paciencia ésta pensado en actividades que de forma común el estudiante hace en torno a un examen: dibujos a veces complejos o abstractos que plasman en la misma hoja del examen, en los tiempos programados. El objetivo de este trabajo es mostrar una experiencia de la clase de fisica con estudiantes de ciencias e ingeniería. Plantear problemas a partir de LEER-DEFINIR-DIBUJAR. Leer las veces que el estudiante crea necesario. Definir cada termino desconocido, haciendo uso del diccionario y dibujar (o garabatear) cada termino o palabra que vaya definiendo. Armar un dibujo de todo el problema a partir de todos las definiciones y dibujos hechos en el proceso de planteamiento que englobe de forma integral el problema. En general este trabajo nos ha permitido dedicar más tiempo a entender un problema, más que a resolverlo, tanto en clase como en la etapa de evaluación. Incluso el trabajo de examen en equipo ha dado un excelente resultado. Palabras clave: descifrar, Enseñanza, Física, garabatos.

¡Es posible realizar animaciones con LaTeX! (no, no es Manim)

La enseñanza de los fenómenos físicos se beneficia enormemente del uso de animaciones, ya que estas permiten ilustrar conceptos dinámicos de manera visual y comprensible. En esta plática, exploraré cómo crear animaciones con LaTeX utilizando la librería TikZ, ofreciendo una alternativa a la cada vez más popular herramienta Manim de Python. Mediante ejemplos claros, demostraré cómo integrar TikZ con otros software de cálculo, como Mathematica o Matlab, para generar animaciones de fenómenos físicos. Esto puede ser especialmente útil para crear materiales educativos interactivos y presentaciones efectivas. Esta presentación está dirigida a educadores y usuarios de LaTeX interesados en enriquecer sus métodos de enseñanza con animaciones precisas y detalladas, mejorando así la comprensión de conceptos físicos complejos por parte de los estudiantes.

Laboratorio Virtual de Física en el Bachillerato Nicolaita

La Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo propone un diplomado para docentes de física enfocado en el uso de laboratorios virtuales y recursos digitales para la enseñanza de experimentos de física. Este programa, diseñado para actualizar conocimientos de forma asíncrona, ofrece a los docentes herramientas para formular y ejecutar experimentos simples en áreas como mecánica, electricidad, magnetismo y óptica. Al contar con un formato flexible, el diplomado permite a los profesores aprender a usar aplicaciones y software para simular y analizar fenómenos físicos, facilitando la enseñanza sin necesidad de laboratorios físicos. Los participantes pueden acceder al material y realizar las actividades a su propio ritmo, lo que resulta ideal para quienes tienen horarios ocupados. El uso de recursos digitales y la comunidad de aprendizaje en línea promueve la colaboración entre docentes de diferentes niveles y especialidades. El diplomado busca mejorar la calidad de la enseñanza de física mediante tecnología y enfoques innovadores.

Del interferómetro de Michelson al proyecto LISA en la detección de ondas gravitacionales

A finales del siglo XIX Michelson presentó su interferómetro, un instrumento de suma importancia para realizar mediciones de desplazamientos del orden de la longitud de onda de la luz, que con los años ha sufrido modificaciones hasta llegar a la creación de LIGO (Laser Interferometer Gravitational Observatory) con el que en el año 2015 se logró la primer detección de ondas gravitacionales, las cuales fueron predichas por la Teoría General de la Relatividad de Einstein (1916), de esta manera la interferometría nos ha brindado información importante y por ello se sigue innovando en la instrumentación, un ejemplo de ello es el proyecto LISA (Laser Interferometer Space Antenna). En este trabajo resaltamos dos aspectos relevantes: 1) El proceso de modificación del interferómetro de Michelson para probar la existencia del “éter” hasta llegar a LIGO y los resultados obtenidos, además 2) Las posibles detecciones que nos espera con el proyecto LISA, las cuales podrían darnos información de los primeros segundos después del Big Bang y medir el cambio en la expansión del universo con un criterio diferente.

Integración de Tecnología de IA Generativa para la creación automatizada de contenido y evaluación en la enseñanza de materias de electrónica en la Facultad de Ciencias de la UNAM

Se diseñó un modelo GPT personalizado para la implementación de la Inteligencia Artificial Generativa en el ámbito educativo de los cursos de electrónica impartidos en la Facultad de Ciencias de la UNAM. Este modelo se entrenó y ajustó específicamente con los conocimientos del temario del curso, así como con ejemplos de actividades previamente realizadas por alumnos de semestres anteriores, clasificados de acuerdo con los distintos valores de las rúbricas de evaluación. Además, se le proporcionaron ejercicios y tareas de cursos pasados para generar contenido nuevo afín al ya existente, adaptándose a las necesidades diarias del curso. El modelo es capaz de generar material educativo relevante en tiempo real, crear ejercicios personalizados según las necesidades generales del curso o particulares de los alumnos, brindando la capacidad de realizar una enseñanza enfocada personalmente en cada estudiante. También permite verificar las evaluaciones objetivas de las competencias de los alumnos según rúbricas predefinidas en el curso, proporcionando una herramienta que se adapta a un plan de estudio estructurado pero flexible a los diferentes ritmos de aprendizaje y las necesidades cambiantes del quehacer diario del docente. El modelo GPT representa una herramienta práctica e innovadora para satisfacer las necesidades generales y particulares de los alumnos, y reducir significativamente las labores cotidianas del docente, mejorando así el proceso de enseñanza-aprendizaje en las materias de electrónica. Se agradece el apoyo para la realización de este trabajo al Taller de Control y Electrónica y al Departamento de Física, de la Facultad de Ciencias de la UNAM.

Práctica de laboratorio automatizada para observar el efecto Ramsauer-Townsend usando el thyratron 2D21

En este trabajo presentamos un equipo fabricado en nuestro laboratorio para observar el efecto Ramsauer-Townsend, consistente en una reducción significativa en la sección eficaz de colisión elástica a energías electrónicas cercanas 1 eV. Ello se debe a resonancias transmitidas entre el electrón y átomo, y que son notables en los gases nobles tales como argón y neón. Para tal efecto, se utiliza el thyratron 2D21, que es un tetrodo relleno con uno de estos gases nobles. El 2D21 se asocia a una red de medición simultánea de las corrientes de placa y rejilla supresora con una interfaz de control para facilitarle al alumno la adquisición de múltiples datos y fijar su atención en el fenómeno. Esto se consigue con una interfaz de usuario en la PC que controla dos fuentes programables de CD con interfaz USB, y mediante una tarjeta de adquisición de datos se miden los voltajes de rejilla-blindaje y de ánodo, con los cuales se obtienen las corrientes correspondientes. Este instrumento es una alternativa docente, confiable y versátil cuyo costo es significativamente menor al de equipos comerciales. Proyecto apoyado por UNAM- PAPIME PE104424.

Laboratorio de Hacking STEM

Proyecto de Creación de un Laboratorio de Hacking STEM Introducción El presente proyecto tiene como objetivo la creación de un laboratorio de hacking STEM en la universidad BUAP del complejo regional centro sede san José Chiapa. El laboratorio estará dirigido a los estudiantes, con el fin de fomentar su interés en las áreas de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM). Objetivos • Fomentar el interés de los estudiantes en las áreas STEM. • Fomentar la creatividad y la innovación • Brindar a los estudiantes un espacio para aprender y experimentar con tecnologías de vanguardia. • Desarrollar habilidades de pensamiento crítico, resolución de problemas y trabajo en equipo en los estudiantes. • Preparar a los estudiantes para las carreras del futuro. Metodología El laboratorio de hacking STEM se implementará en tres fases: Fase 1: Diseño y equipamiento del laboratorio. Fase 2: Implementación del programa de actividades. Fase 3: Evaluación y seguimiento. El laboratorio estará abierto a los estudiantes durante la semana. Se ofrecerán talleres y cursos sobre una variedad de temas STEM, que se pretende sean autogestivos; algunos de los temas serán: • Programación • Robótica • Diseño 3D • Electrónica • Impresión 3D • Desarrollo de videojuegos Conclusión El proyecto de creación de un laboratorio de hacking STEM en BUAP es una iniciativa importante que tiene el potencial de transformar la vida de muchos estudiantes. El laboratorio brindará a los estudiantes la oportunidad de aprender y desarrollar habilidades que les serán útiles en su futuro académico y profesional.

Diseño y construcción de un dispositivo para el registro tridimensional automatizado de campos magnéticos

Comúnmente, para poder visualizar las líneas de campo magnético en un laboratorio de enseñanza, se esparce limadura de hierro sobre una superficie cercana a una fuente de campo magnético. El resultado es un patrón semejante a la geometría del campo magnético, sin embargo, este método no es reproducible y está restringido a un plano. Por lo anterior, en este trabajo, se diseñó y construyó en su totalidad una máquina de Control Numérico Computarizado (CNC), basada en Arduino para tomar medidas del campo magnético en posiciones precisas en el entorno de una fuente de campo magnético. Esta máquina consta de tres ejes mutuamente perpendiculares a lo largo de los cuales se mueve un sensor que entrega la magnitud de las componentes $x$, $y$ y $z$ del campo magnético. El movimiento de los ejes se efectúa mediante motores de pasos, de este modo es posible asignar una posición precisa al punto donde se mide $\vec B$. Asimismo, se diseñó un código Python, con una interfaz gráfica, que controla estos motores de modo que es posible programar fácilmente un barrido en cada uno de los ejes, del cual se obtiene una visualización tridimensional del campo magnético. Se muestran resultados de la medición del campo magnético generado por imanes permanentes y por conductores de diferentes geometrías.

Métodos novedosos para el análisis de patrones de interferencia

Una práctica que se realiza comúnmente en los cursos experimentales de Óptica , consiste en la medición indirecta de la longitud de onda de luz láser mediante el análisis de un patrón de interferencia producido por diferentes medios, o bien, en la medición indirecta de las distancias involucradas en los elementos que los producen (como el diámetro de un cabello o el número de hilos por milímetro de un textil), considerando conocida la longitud de onda. Usualmente el análisis de las franjas de interferencia se realiza directamente, ya sea mediante el uso de un microscopio viajero o de un vernier, lo que representa la adquisición de equipo costoso o la incomodidad de ver muy de cerca las franjas generadas por una luz láser intensa. En el presente trabajo se presentan dos métodos alternativos sin estos inconvenientes, y que pueden ser incluidos en varias prácticas en los laboratorios de óptica. El primero consiste en el empleo de un escáner óptico para la captura lineal de patrones de interferencia. Este dispositivo consta de un riel sobre el cual se mueve un sensor óptico acoplado a un motor a pasos, lo que permite la captura del patrón lineal en una PC para su análisis. La resolución en el movimiento puede llegar a 0.01 mm. Es posible programar el muestreo lineal tanto en longitud como en cantidad de puntos mediante el puerto USB. El Seundo método consiste en la captura de una fotografía del patrón de interferencia junto con una referencia de longitud mediante la cámara de un teléfono celular, la cual es analizada por un programa elaborado en Python que obtiene la intensidad de color de los pixeles que forman una línea seleccionada en la imagen en donde, además, el usuario identifica la referencia de longitud e introduce su correspondencia en centímetros, así se generará un gráfico con los picos de intensidad relacionados a la distancia, así como la tabla de datos correspondiente. Trabajo realizado con el apoyo del Programa UNAM-DGAPA-PAPIME PE106423.

Medidor de Fuerza

En la actualidad, la integración de la tecnología en la educación ha demostrado ser una herramienta poderosa para mejorar la comprensión y el interés de los estudiantes en diversos campos del conocimiento. Este proyecto se centra en la construcción de un dispositivo que utiliza un sensor de fuerza y una placa Arduino para medir la fuerza aplicada a un objeto y mostrar los resultados en una pantalla LCD. A través de este proyecto, los estudiantes no solo aprenden sobre conceptos fundamentales de la física, como la Ley de Hooke, sino que también adquieren habilidades prácticas en electrónica y programación.El uso del sensor de fuerza es crucial, ya que convierte una fuerza física en una señal eléctrica, que luego es procesada por la placa Arduino. Esta conversión y procesamiento de datos permite a los estudiantes visualizar la relación entre la fuerza aplicada y la respuesta del sistema, brindando una comprensión más tangible y práctica de los principios físicos involucrados.Además, este proyecto ofrece una experiencia de aprendizaje interactivo, permitiendo a los estudiantes diseñar y construir sus propios experimentos. Esto no solo refuerza su conocimiento teórico, sino que también fomenta habilidades de resolución de problemas, creatividad e innovación.Las aplicaciones de este dispositivo son variadas y valiosas. Puede ser utilizado en laboratorios educativos para demostrar conceptos de física, como la elasticidad y la resistencia de materiales. También puede ser útil en proyectos de ingeniería para medir fuerzas en estructuras y componentes. En el ámbito de la robótica, se puede emplear para detectar y controlar la fuerza ejercida por actuadores y brazos robóticos, mejorando la precisión y seguridad de las operaciones. En resumen, el proyecto no solo combina la física con la electrónica y la programación, sino que también proporciona una plataforma versátil para explorar y aplicar principios físicos en situaciones del mundo real. Al hacerlo, promueve un enfoque de

Impresión 3D como una herramienta didáctica en la enseñanza de las ciencias fisico-matemáticas

Se ha observado un declive evidente en el estudio de la Física y Matemáticas, aunque el 68.1% de estudiantes mexicanos de primaria muestran un interés por la asignatura de Ciencias naturales (como lo muestra la literatura), ¿por qué este interés no se mantiene? El principal factor es la falta de contextualización sobre los conceptos, lo cual nos lleva a cuestionarnos ¿habrá herramientas lúdicas que puedan representar estos complejos tópicos de formas más didácticas? El objetivo es fomentar el interés por la Física y Matemáticas a estudiantes de educación básica, media superior y a docentes mediante el desarrollo del STEM por impresión 3D. En el caso de los docentes por medio del diseño de un taller para enseñar y motivar al uso de la impresora 3D como herramienta de uso didáctico. Generando un pensamiento que pueda llevarse fuera del aula. Así como el aumentar el interés en las asignaturas mediante el STEM. En el caso de los alumnos de educación básica, su conocimiento matemático es altamente limitado por lo que es mejor centrarse en las ventajas visuales de las impresiones 3D y en los conceptos matemáticos contextualizados con ejemplos obtenidos del mundo real. En el caso de los jóvenes de educación media superior, se investigó cuáles son los temas que más se dificultan con un test de diagnóstico antes de la conferencia para crear objetos didácticos específicos. En docentes, el taller les brindo la herramienta de impresión 3D, necesaria para la implementación de material didáctico. Los niños de educación básica comprendieron de forma simplificada el funcionamiento de la impresora 3D y conceptos matemáticos básicos. Y en jóvenes de educación media superior la experiencia didáctica les ayudo a entender los conceptos de Matemática y Física que se les dificultaban. La impresora 3D aumento el interés en la Física y Matemáticas de todos los grupos involucrados.

Preparación de recubrimientos de CaF2 y MgF2 sobre sustratos de vidrio; una experiencia de docencia

Los recubrimientos con aplicación óptica son comunes en nuestros días, este hecho nos ha motivado a preparar una experiencia para estudiantes de la licenciatura en física de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México. La experiencia consiste en preparar recubrimientos con dos materiales que comercialmente se usan para recubrimientos anti-reflectivos: el Fluoruro de Calcio y el Fluoruro de Magnesio, los recubrimientos se preparan por el método físico (PVD) de sputtering o erosión con iones usando un magnetrón circular alimentado con RF (13.56 MHz) sobre sustratos de vidrio comercial delgado (porta muestras de 1 mm de espesor y 20x20 mm). Las muestras con los recubrimientos generados se evalúan por métodos ópticos y se comparan entre sí; con esta experiencia, se busca que los estudiantes de la licenciatura se acerquen a la física aplicada y “comercial”. Esta experiencia se ofrece a estudiantes del último semestre de la licenciatura en física y está disponible para estudiantes y profesores interesados en realizarla. Los recubrimientos anti reflectivos se usan en anteojos, en lentes para cámaras fotográficas, en dispositivos opto electrónicos y en celdas solares entre otras muchas aplicaciones.

Preparación espejos calientes de Al de 99.99% de pureza

Desde su fundación en 2002, en el Taller de Vacío de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México hemos buscado que las actividades docentes estén orientadas a promover el acercamiento de los estudiantes de la licenciatura a la “física aplicada” o comercial como opción laboral. Una experiencia que los estudiantes del último semestre de la licenciatura en física que ha resultado de gran interés es la preparación de recubrimientos de Al de diferentes espesores sobre vidrio comercial de 3 mm de espesor y la evaluación de la trasmisión de calor en función de la trasmitancia promedio del visible. La experiencia tiene como objetivo que los estudiantes enfrenten un problema real relacionado directamente con uno de los grandes problemas nacionales relacionado con la huella de carbón. El problema se presenta a diario en edificios, habitaciones y automotores cuando la energía solar IR entra locales o habitaciones y es necesaria la activación de aires acondicionados y aumento en el consumo de energía eléctrica la que, en nuestro país se genera en una proporción muy alta a partir de la quema de hidrocarburos y como resultado la producción de CO2. El tema ha resultado de interés para los estudiantes de física, ya que se trata de un problema real de física aplicada.

Diseño y control de posición de un robot tipo scara de 3 grados de libertad para aplicaciones educativas

La robótica es un área de la ingeniería con muchas aplicaciones a nivel industrial, educativo, movilidad, automatización, transporte, etc. Los robots SCARA son capaces de maniobrar en los ejes X, Y y Z dentro de un límite de operación y en muchos casos cuentan con una pinza o chupón de succión para realizar levantar objetos y trasladarlos de un punto a otro. Los robots clásicos tienen una arquitectura serial de articulaciones, cada articulación se mueve con un accionamiento de potencia (motores eléctricos) e incluye otros dispositivos como reductores de velocidad, frenos y sensores de posición o velocidad. En este proyecto se diseñó y construyó un robot tipo Scara de 3 grados de libertad en el cual se controla su poción a partir del modelo cinemático, llevando de la mano cinemática directa que consiste en determinar la posición y orientación del extremo final del robot con respecto a un sistema de referencia, una vez conocidos los valores de las articulaciones (ángulos) y los parámetros geométricos de los elementos del robot. También se considera el modelo de cinemático inverso, el cual consiste en encontrar los valores que deben adoptar las coordenadas articulares del robot para que su extremo se posicione y oriente según una determinada localización espacial (x, y, z, alfa, beta, gama). Para garantizar el correcto control de posición por el desplazamiento de las articulaciones, implementamos un control de posición lineal clásico PID a los motores eléctricos. Para modelar el motor se obtuvo la función de transferencia desde la curva de respuesta, obteniendo así, el modelo dinámico del motor como un sistema de primer orden. El prototipo de robot Scara desarrollado servirá para que los alumnos y profesores de cursos de robótica puedan comprobar de forma experimental la veracidad de los modelos cinemáticos desarrollados en clase.

Excel como herramienta muy útil en la enseñanza de la física

La aplicación de nuevas tecnologías y herramientas de informática en la solución de problemas, es muy importante que facilita la interpretación grafica de problemas de física, mediante el uso de programas sencillos y de fácil acceso. El uso de Excel, en el manejo de datos es ampliamente utilizado en los campus educativos es accesible, ya que permite desarrollar de manera práctica y sencilla la solución de problemas de física de manera dinámica, ya que presenta opciones de simulación, recuperación de datos y de fácil modelación al tener un método equivalente a las formulas y matemática empleada en el aula de clase. Cuenta con la facilidad de realizar gráficos con los datos para entendimiento grafico del problema Se ha podido poner en práctica en distintos niveles educativos de secundaria, bachiller y superior. El uso del software EXCEL es muy accesible y fácil de conseguirlo, permitiendo contar con una herramienta más, en el salón de clase, observando una mejora en el razonamiento y análisis de los problemas de física. Se han encontrado algunos usos que desconocíamos y que se platicaran en la presentacion de este trabajo.

La conductancia y los electrólitos del agua

Los electrólitos son sustancias que contienen iones libres, que hacen que se comporte como un conductor eléctrico. En el cuerpo humano, los electrolitos se conforman de minerales, presentes en la sangre, que ayudan a mantener la carga eléctrica de los fluidos, lo cual hace a estos iones esenciales para: transportar nutrientes a las células, regular el sistema nervioso y mantener la salud de músculos, cerebro y corazón. En este trabajo, se realiza un análisis comparativo entre distintas aguas embotelladas con el fin de averiguar cuál ofrece una mayor cantidad de electrolitos. El objetivo de este trabajo es identificar la conductancia presente en las distintas aguas a través de un análisis físico, fácil de interpretar, y que se pueda dar a conocer de esta propiedad del agua que tomamos; de igual manera, este trabajo puede ayudar a acercar a las personas un poco más al mundo de la física.

Método alternativo de profundidades aparentes para medir el índice de refracción

En este trabajo se presenta una nueva propuesta para determinar el índice de refracción de diferentes materiales. Para llevar a cabo esta propuesta se desarrolló una variante del método de profundidades aparentes (VMPA). Se deducen las ecuaciones necesarias para la medición, así como la propagación de incertidumbres. Se propone un método visual muy simple de instrumentar. Una aportación de este método es la sencillez para realizar mediciones con una resolución de precisión media; para materiales sólidos se requiere un prisma, mientras que para líquidos se hace uso de un contenedor, ambos rectangulares de varios centímetros (alrededor de 10) de largo y alto, el ancho sólo requiere de un mínimo de 10 mm; además, sólo se requiere lápiz, regla y papel bond. Los resultados obtenidos se compararon con espectroscopía por ángulo de desviación mínima, esto para materiales solidos transparentes, mientras que para líquidos se comparó con el refractómetro de Abbe. Para el caso de materiales sólidos los resultados obtenidos con nuestro método (VMPA) mostraron valores numéricos que difieren en menos del 0.4 %. Mientras que, para sustancias líquidas, los resultados obtenidos muestran valores con diferencias inferiores al 1.2 %.

Medida de propiedades mecánicas del caparazón de Gromphadorhina portentosa

A partir de sensores de Fuerza se mide la relación Tensión vs Esfuerzo en cortes geométricos realizados al caparazón de una Gromphadorhina portentosa (Cucaracha de Madagascar) para determinar el módulo de Young; mismo que se compara con los datos obtenidos en un Microscopio de Fuerza Atómica usando un cantilever especial para mediciones puntuales del Modulo de Young. Se pretende clasificar los resultados en un diagrama de Ashby propio de las propiedades mecánicas de insectos.

Explorando la Polarización: Métodos de Medición

La luz ha intrigado a la humanidad desde tiempos inmemoriales puesto a que nos ha acompañado constantemente, dándonos así el interés por revelar su naturaleza, así como sus propiedades como los son su interacción con el medio, la reflexión, la refracción y polarización. Esta última es una propiedad fundamental de las ondas electromagnéticas la cual describe la orientación de sus campos eléctricos. La medición precisa de la polarización es importante debido a las aplicaciones que tiene en ramas como la astrofísica y las comunicaciones cuánticas. En el presente trabajo se busca dar a conocer las diferentes herramientas que existen para poder medir de manera eficaz la polarización como lo son los polarímetros e interferómetros, así como las técnicas como la elipsometría y la tomografía de polarización. Se buscará obtener el fácil entendimiento de los principios, las ventajas y limitaciones de cada uno de estos métodos, así como abordar tanto métodos clásicos como innovaciones para hacer hincapié en los avances científicos y desarrollos tecnológicos dentro del área del estudio de la polarización.

Caracterización de un modulador espacial de luz de transmisión LC2002 de Holoeye por medio de un arreglo interferométrico

La interferencia óptica equivale a la interacción de dos o más ondas de luz que se superponen y combinan, resultando en una nueva distribución de intensidad. Esta superposición puede ser constructiva o destructiva, dependiendo de la fase relativa de las ondas. Los moduladores espaciales de luz, pueden ser programados para generar frentes de onda complejos que, al interferir, producen patrones de luz específicos en el plano de observación. La caracterización de moduladores espaciales de luz es esencial en diversas áreas como en el procesamiento de imágenes y holografía. En este trabajo se propone la caracterización de un modulador espacial de luz de transmisión LC2002 de Holoeye utilizando un arreglo interferométrico utilizando polarizadores y retardadores, buscando que el dispositivo permita modular la fase y la amplitud de la luz. Lo que se espera de este trabajo es obtener una caracterización detallada y precisa del modulador espacial de luz para la modulación de la fase óptica. El arreglo experimental se implementará en el laboratorio de interferometría de la FCFM-BUAP.

Implementación de la Psicología del Color como herramienta para mejorar la enseñanza de la física a nivel medio superior desde una perspectiva Constructivista

Este proyecto tiene como objetivo la implementación de la psicología del color como una herramienta de aprendizaje que ayude en el estudio de la ciencia exacta que es la física. Partiendo desde una perspectiva constructivista, se reconoce la importancia de la retención del conocimiento para una clase. Uno de los principales problemas que confronta un docente de ciencias exactas es el hecho de que, durante un proceso de aprendizaje, el alumno requiere generar su propio conocimiento. Tomando este punto de vista constructivista, se hace necesaria una buena retención de lo explicado. Realizar conexiones entre temas clase con los que posee previos a la cátedra un aprendiente, es la manera en que se va generando un aprendizaje. Mientras que métodos existen para atacar la comprensión de conceptos una vez finalizada una cátedra, no es común ver estrategias que ataquen la parte matemática abstracta. Haciendo uso de la psicología del color (usada para la retención de ideas, logos o símbolos), se vio aplicada sobre temas de física que involucren un diagrama de cuerpo libre, así como sus procedimientos matemáticos. Se buscó ayudar al estudiante a generar relaciones entre las diferentes partes de una ecuación, involucraciones físicas y simetrías; relacionándolos con la facilidad que otorgan los códigos de color. Esto resultó no solo una mejora en la retención de parte del grupo de estudio, individuos comenzaron a utilizar colores, afirmando que les ayudaba a recordar mejor. El uso de la psicología del color, así como sus códigos, no se ven limitados a lo tratado aquí. Este tipo de acercamiento a la enseñanza puede ser abordado en más áreas, denotándose más su efectividad al tratar con un gran número de variables o pasos a seguir. Involucrar una perspectiva constructivista necesita mayor tiempo invertido en la preparación de una clase; sin embargo, vale la pena.

Principios de Electricidad Magnetismo aplicados a la construcción de un tren de levitación magnética

Los temas de electricidad y magnetismo son menos intuitivos que los de mecánica newtoniana y abarcan un área conceptual bastante amplia. Además se basan en la comprensión de otros dominios, que se consideran adquiridos, como fuerza, movimiento y energía. En el dominio de electricidad y magnetismo la mayoría de los estudiantes están poco familiarizados con los fenómenos, pues prácticamente no los han experimentado en la vida cotidiana lo que contrasta con el énfasis en el formalismo (expresiones matemáticas, principios y relaciones) presente en la instrucción tradicional. El carácter abstracto de los fenómenos de electricidad y magnetismo, comparados con los de mecánica, se traduce en dificultades de comprensión y frustración en muchos estudiantes. El objetivo de este trabajo es el desarrollo de una estrategia para impactar en la comprensión y aprendizaje de conceptos del curso de electricidad y magnetismo. En este trabajo se presenta el desarrollo de un tren de levitación magnética por estudiantes del curso donde se logró integrar de manera practica los conceptos aprendidos tanto de electricidad y magnetismo como en los cursos de física previos a este, así como los cursos de algebra lineal y calculo vectorial, en el diseño y análisis de este tren se logró integrar los conceptos de análisis campos magnéticos fuerzas magnéticas, espacios vectorial, sumatorias de fuerzas y torques en el espacio para lograr la estabilización y desplazamiento lineal, y validado mediante el prototipo experimental.

Automatización del experimento para determinar la relación e/m usando un diodo al vacío

El experimento convencional para determinar la relación entre la carga del electrón y su masa, e/m, contiene conceptos muy importantes acerca del movimiento de un haz de electrones en el seno de un campo magnético uniforme. Con este experimento se aprende sobre cañones de electrones, bobinas de Helmoltz, fuerza de Lorentz y otros conceptos. Sin embargo, este equipo es sumamente costoso, ante lo cual se optó por seguir un experimento diferente, basado en la medición de la curva de corriente ánodo-cátodo y el voltaje del ánodo [1]. La relación entre esos parámetros obedece a la Ley de Child-Langmuir (3/2), que tiene que ver con el movimiento de electrones en el vacío. Los resultados han sido muy satisfactorios al obtener esta relación con una diferencia de 3% al compararla con el valor más preciso. Por ello, se planteó la automatización del experimento con una interfase National Instruments, controlada por la plataforma Lab View, así como la de las fuentes de alimentación y la medición de la corriente de ánodo. [1] Angiolillo, P.J. Am. J. Phys. 77 1102 (2009) Trabajo apoyado por PAPIME-UNAM 104424.

Partícula cargada en un campo electromagnético cruzado, sujeta a un potencial cuadrático

En este trabajo se usa el formalismo de Euler-Lagrange, visto generalmente en cursos avanzados de mecánica clásica en la licenciatura en Física, para resolver el problema de una partícula sujeta a un potencial de tipo oscilador armónico inmersa en un campo electromagnético. La importancia de este problema surge de englobar a otros casos particulares cuyo estudio es importante en la rama del electromagnetismo clásico, como lo es el movimiento ciclotrónico o el efecto Zeeman clásico normal. Por lo anterior, en este trabajo se resuelve el problema en cuestión, de manera analítica y computacional. Los resultados obtenidos por ambas metodologías se comparan analíticamente (calculando las diferencias numéricas), y visualmente (mediante gráficas de las trayectorias) para apreciar la similitud o divergencia entre ambos métodos de resolución. Además de esto, se analizan los casos límites en que la magnitud del campo eléctrico o del campo magnético tienen intensidades elevadas.

Instrumento para Medir la Velocidad de la Luz

Se describe un instrumento de bajo costo para medir la velocidad de la luz con una precisión inferior al 10%. El hardware consiste en un microcontrolador ESP32 conectado a una PC que genera pulsos de 100 ns de ancho. Con estos pulsos, se alimenta un láser pulsado mediante un dispositivo Bias Tee. Dicho haz de láser se detecta con un fotodiodo o un fotomultiplicador. Se usa un osciloscopio para medir el retraso de la señal del láser como función de la distancia que recorre. Mediante un ajuste lineal se obtiene la velocidad de la luz. Este experimento permite que los estudiantes profundicen en varios aspectos de la instrumentación, toma de datos y control de equipo usando HTML y JavaScript.

Controlador analógico para estabilizar un sistema inestable usando impedancias complejas en el lazo de realimentación de un amplificador inversor

En el ámbito educativo, el tema de los amplificadores operacionales (op-amps) tiene una gran utilidad, sin embargo, en otras áreas, hay una gran variedad de aplicaciones, de las cuales se destaca la de control debido a que los conceptos se vuelven más evidentes, entre otras más. Con base en esto, se presenta el control aplicado a un sistema inestable para estabilizarlo. Existen numerosos ejemplos de sistemas inestables, en este caso se utilizó el péndulo invertido por ser el mas conocido. Donde el control implementado es un inversor con retroalimentación negativa; el circuito externo de salida es una red compleja que puede configurarse de diversas formas, obteniendo la acción proporcional ajustable, la acción integral con una constante de tiempo ajustable, la acción proporcional-integral, la acción proporcional-derivativa o la acción proporcional-integral-derivativa. Se realizarán algunas pruebas y se presentarán dichos resultados.

Irradiación de películas delgadas de C60 y bicapas de C60-H2TPP por protones de baja energía

Se presentan datos preliminares de la irradiación de películas delgadas de C60 y bicapas de C60-H2TPP en el acelerador de partículas a bajas energías de la Facultad de Ciencias de la U.N.A.M. Las muestras fueron sometidas a exposiciones de 150 y 300s a 3 y 7 keV. La corriente medida fue del orden de 1x10-8 A. Se utilizaron películas delgadas de aproximadamente 140 nm de espesor depositadas sobre silicio. Se realizaron espectros de absorción UV-vis y curvas IvsV para la conductividad antes y después de la irradiación. A 7 keV las películas de C60 presentan polimerización. A 3 keV, las bicapas muestran la degradación de la molécula de H2TPP.

Espectroscopia óptica como una útil herramienta didáctica

La caracterización óptica de recubrimientos en película delgada es la base del presente trabajo para iniciar a los alumnos en técnicas de análisis espectroscópicos, la interacción que hay entre radiación y materia permite obtener información que depende del intervalo de longitud de onda y del material objeto de estudio. Si bien la espectroscopia comprende un muy amplio campo de aplicaciones, dependiendo de las características de cada equipo, los estudiantes adquieren los conocimientos básicos de la espectroscopia a través de la realización de medidas de la reflexión, la transmisión y la absorción gracias al uso de distintos materiales depositados sobre sustratos de vidrio o cuarzo. Finalmente, la intensión es proporcionar a los estudiantes una visión especifica de las bondades de la espectroscopia óptica, específicamente de la técnica analítica de la espectrofotometría y evaluar la radiación electromagnética que el material absorbe, transmite o refleja en cada longitud de onda aplicada a los recubrimientos.

Estudio de la sección eficaz en procesos sencillos de la física de partículas elementales para su implementación en el contexto de un modelo de Heitler

El estudio de la sección eficaz en física es crucial para comprender la probabilidad de ocurrencia de procesos específicos cuando ocurre una interacción radiante. En este trabajo, exploramos la noción de sección eficaz, desde su conceptualización inicial hasta su aplicación en la física contemporánea. Comenzamos con el ejemplo clásico de la sección eficaz de Rutherford, que describe la probabilidad de desviación de partículas alfa al interactuar con núcleos atómicos. Destacamos su representación simbólica como $\sigma$ y su unidad de medida en barns, que proporciona una medida precisa del área efectiva de interacción. Además, discutimos cómo la sección eficaz no solo indica el tamaño aparente del objeto objetivo, sino que también refleja la naturaleza estocástica del proceso. Este trabajo presenta una visión general de la importancia y la evolución del concepto de sección eficaz en la física, destacando su relevancia en diversas áreas de investigación y su papel fundamental en la comprensión de fenómenos radiativos.

El decaimiento radiactivo: un estudio analítico y numérico en procesos sencillos de la física de partículas elementales

El decaimiento radiactivo es un fenómeno natural que ocurre cuando algún elemento se desintegra de manera espontánea sin ningún estímulo externo. Una partícula se desintegra en otras partículas. Aunque la probabilidad de desintegración de cualquier partícula en un intervalo de tiempo es constante, el momento exacto en que se desintegra es un evento aleatorio. Dado que el momento exacto en que cualquier partícula se desintegra es aleatorio, no importa cuánto tiempo haya estado la partícula presente ni si otras partículas se han desintegrado. La probabilidad P de que cualquier partícula se desintegre en un intervalo de tiempo es constante, y cuando esa partícula se desintegra, desaparece para siempre. A medida que el número total de partículas disminuye con el tiempo, también lo hará el número de desintegraciones, pero la probabilidad de que cualquier partícula se desintegre en algún intervalo de tiempo siempre es la misma constante mientras esa partícula exista.

El modelo de Heitler como herramienta básica para el estudio de cascadas atmosféricas electromagnéticas y su extensión al caso de las cascadas hadrónicas

Las cascadas de chubascos atmosféricos producidas por rayos cósmicos y rayos gamma son fenómenos complejos que involucran la interacción de partículas de alta energía con la atmósfera terrestre. Estos chubascos, también conocidos como cascadas atmosféricas extendidas (EAS, por sus siglas en inglés), son objetos de estudio en la astrofísica de partículas y se utilizan para investigar las propiedades de los rayos cósmicos y los rayos gamma. En el contexto de estos chubascos, el modelo de Heitler puede ser utilizado como una herramienta analítica y numérica para comprender ciertos aspectos de la interacción electromagnética en la cascada. El modelo de Heitler describe la interacción de los rayos gamma de alta energía con los núcleos atómicos del aire, produciendo pares electrón-positrón. Estos pares a su vez pueden interactuar con los núcleos y generar más pares, multiplicando así el número de partículas cargadas en la cascada. El modelo de Heitler puede utilizarse en su presentación más sencilla para realizar estimaciones analítica de la fenomenología del evento en estudio. En general es una herramienta muy útil para entender el fenómeno físico antes de implementar variables más complejas. En este trabajo se presentan los resultados analíticos y numéricos del modelo aplicado a cascadas electromagnéticas y hadrónicas.

Innovando la Enseñanza de la Física mediante el Uso de Arduino: Un Enfoque Práctico para la Medición de Magnitudes Físicas en el Bachillerato

La integración de tecnologías accesibles y versátiles en la educación científica ofrece una vía prometedora para mejorar la comprensión y el entusiasmo por la física. Este trabajo explora la implementación de la plataforma Arduino en la enseñanza de conceptos fundamentales de física durante el nivel medio superior. Enfocándose en tres áreas clave: medición de magnitudes básicas; dinámica y movimiento y circuitos eléctricos y magnetismo. Utilizando sensores y módulos low cost, los estudiantes llevan a cabo experimentos que permiten la medición en tiempo real de variables físicas como temperatura, luz, aceleración, y voltaje. Además, se discute cómo la programación de Arduino facilita la comprensión profunda de los principios físicos al permitir a los estudiantes visualizar y analizar datos experimentales. Los resultados preliminares sugieren que este enfoque no solo mejora la comprensión conceptual, sino que también incrementa la participación y el interés de los estudiantes por la física. Este estudio resalta el potencial de Arduino como herramienta pedagógica en la educación pre-universitaria.

Primer Implementación de un toolkit educativo de física de aceleradores en hardware low cost y open source

La creciente accesibilidad/popularización de hardware low cost y open source permite la indagación de su uso en otras áreas poco convencionales como lo es la física de aceleradores de partículas. En la presente propuesta se plantea el uso y la implementación de ROOT y MADX en una raspberry pi para la obtención de datos (a través de simulaciones) y su posterior análisis en PYTHON para demostrar la capacidad de la misma en tareas relacionadas a software open source del CERN. Este primer acercamiento explorará las fortalezas y debilidades de este ordenador compacto en dichas tareas.

Física computacional en el estudio de la rotación y nutación de la Tierra

El uso del poder computacional se ha convertido en una herramienta esencial para el desarrollo de la física en las últimas décadas. Esto ha permitido encontrar soluciones (numéricas) a problemas muy complicados que no pueden ser resueltos analíticamente; en particular, en este trabajo se muestra el potencial que tiene la programación para resolver ecuaciones diferenciales de segundo orden y superior, enfocándose en un sistema físico muy interesante para estudiantes de cursos intermedios de mecánica clásica. En este trabajo se emplea el lenguaje de programación Python por su simplicidad y poder, aunque también se hace uso de Fortran en situaciones puntuales, por su importancia y capacidad para ser eficiente. El fenómeno físico que se estudia está relacionado con el movimiento terrestre; en particular, con los movimientos relacionados con su eje, es decir, la rotación y la nutación. Para escribir las ecuaciones diferenciales a resolver, se considera a la Tierra como un sólido rígido, y estas ecuaciones se abordan considerando un enfoque analítico y uno numérico. Se aprovechan las soluciones encontradas para presentar simulaciones de la dinámica modelada, considerando diferentes situaciones.

Diseño y simulación de la inmersión vertical de un minisubmarino con 5 motores para explorar aguas tranquilas

En este trabajo presentamos el diseño y simulación de la inmersión vertical de un minisubmarino explorador, con 5 motores. Este tipo de robot móviles son de gran utilidad para el diagnóstico de sistemas acuíferos. Presentamos primero el diseño del minisubmarino el cual se realizó usando el software comercial CATIA V5, este tiene 5 motores para que la navegación del robot sea más estable, un compartimento para la electrónica y baterías de DC para explorar por un tiempo de 1 hora y un compartimento para la cámara de video. El minisubmarino ROV (Remotely Operated Underwater Vehicle), está sujeto a diversas fuerzas ambientales, como por ejemplo la fuerzas hidrodinámica, gravitacional, flotación y las de impulsión debido a las propelas. Estas fuerzas no son fáciles de considerar debido a que en las ecuaciones hidrodinámicas que describen el movimiento de un objeto sólido inmerso en un fluido aparecen coeficientes que dependen de la geometría del cuerpo y fluido, y los cuales deben ser determinados experimentalmente. Por lo anterior, también se presenta una simulación de la inmersión del minisubmarino, en base al modelo obtenido por CATIA, por medio del software comercial COMSOL, para obtener ciertas características de estas fuerzas ambientales, en el caso de una inmersión vertical. Presentamos, los valores de los coeficientes de fricción viscosos que experimenta el minisubmarino en la inmersión.

Micelas de tensoactivo: propiedades y termodinámica de su formación

Los tensoactivos están formados por moléculas que tienen una naturaleza dual en cuanto a su hidrofobicidad. Por una parte, tienen una cabeza polar soluble en agua. Por otro lado, tienen una o varias cadenas hidrofóbicas insolubles en dicho líquido. Debido a esta característica, las moléculas de tensoactivo se asocian espontáneamente cuando se disuelven en algún solvente polar o apolar, dando lugar a fases en equilibrio termodinámico. La estructura microscópica autoasociativa más simple es la micela. Sus dimensiones son de unos cuantos nanómetros. Estos agregados aparecen a partir de una concentración umbral llamada concentración micelar crítica o cmc. Las micelas pueden ser esféricas o cilíndricas e incluso se pueden organizar en escalas más grandes para dar lugar a fases cúbicas o hexagonales, las cuales son un tipo de cristales líquidos, llamados liotrópicos. En este trabajo hacemos una revisión de las principales características y propiedades de las micelas de tensoactivo. Describimos algunas diferencias entre tensoactivos iónicos, no iónicos y zwitteriónicos en cuanto a parámetros como la cmc, número de agregación (cantidad de moléculas por micela) y tamaño del agregado. También describimos brevemente algunos diagramas de fase de tensoactivos comunes y mostramos, en base a la segunda ley de la Termodinámica, cuáles son las condiciones necesarias para la existencia de micelas; utilizando el concepto de potencial químico calculamos una expresión para la cmc de una solución de tensoactivo. Finalmente, presentamos la metodología para determinar el tamaño de las micelas mediante experimentos de dispersión dinámica de luz (DLS) y ofrecemos y comentamos algunos resultados experimentales obtenidos con el tensoactivo iónico Dodecil sultato de sodio (SDS). Los conceptos aquí presentados pueden servir para ilustrar diferentes temas en cursos de Termodinámica y Fisicoquímica.

Determinación experimental de la Concentración micelar crítica (cmc) de tensoactivos

Los tensoactivos son materiales cuyas moléculas se asocian espontáneamente cuando se disuelven en un medio líquido. Esto se debe a que poseen una parte polar y otra hidrofóbica. Este fenómeno lleva a la formación de agregados o estructuras llamadas micelas. Esto ocurre cuando la concentración de tensoactivo es mayor que la denominada “concentración micelar crítica” o “cmc”. Es importante conocer el valor de la cmc porque muchas propiedades del sistema cambian cuando se alcanza. Por ejemplo: la tensión superficial, la conductividad eléctrica, la viscosidad, la capacidad de encapsular sustancias, la espumabilidad, etc. Existen diversos métodos para determinar la cmc de un tensoactivo. El más común de todos consiste en medir la tensión superficial del líquido en función de la concentración de tensoactivo; ubicando el valor dónde la tensión superficial alcanza un valor constante se determina la cmc. En este trabajo describimos varios métodos que se utilizan para determinar la cmc de tensoactivos. Así mismo, presentamos resultados experimentales obtenidos con los métodos de tensión superficial y de ángulo de contacto para el tensoactivo Dodecil sulfato de sodio (SDS). El valor de la cmc de esta molécula es 8 mM. Los resultados experimentales se aproximan con un error del orden de 10 %. Nuestro trabajo puede ser de utilidad para ilustrar diferentes conceptos en cursos de Termodinámica y Fisicoquímica. En particular, presentamos los experimentos de tal forma que puedan desarrollarse prácticas de laboratorio en dichos cursos.

Modelos físicos y matemáticos de sensores especializados para el cuidado de plantas

Necesitar obtener y almacenar datos reales sobre nuestro entorno, para poder visualizarlos y analizarlos de forma digital en algún entorno de desarrollo es una situación recurrente que enfrentamos al realizar trabajos de investigación e innovación de tecnología. Esta situación es sencilla de resolver cuando contamos con los sensores adecuados y especializados para realizar nuestras muestras y experimentos. Un ejemplo muy común es el uso de sensores especializados para el cuidado estricto de plantas en invernaderos, sin embargo, existe una brecha enorme diferenciando el poder usar sensores y el conocer realmente su funcionamiento y como transforman los datos físicos en señales eléctricas para su codificación digital. Este proyecto se centrará en reducir esa brecha y específicamente en sensores para el cuidado de plantas, explicando de forma detallada pero digerible, el funcionamiento de sensores que utilizan tecnología inductiva, señales electromagnéticas así como señales infrarrojas las cuales son regidas por las leyes de la física y por ende la electrónica, de forma que las personas se sientan atraídas por la información relevante acerca de los sensores que constantemente están utilizando y se reafirme la importancia de la ciencia y la física en nuestro entorno.

Caracterización y funcionamiento de un Zeusófono

La bobina de Tesla fue inventada por Nikola Tesla a finales del siglo XIX. Está constituida por dos circuitos RLC acoplados que forman un transformador elevador resonante. La bobina se caracterizó para llegar a tensiones en el rango de 3 a 5 MV y una frecuencia de resonancia que ronda los 9 kHz. Esta alta tensión es capaz de crear potentes campos eléctricos capaces de producir un arco eléctrico de una longitud mayor a 1 m. El Zeusófono modifica la bobina de Tesla tradicional para producir sonidos musicales. Esto se logra mediante la modulación de las descargas eléctricas en la frecuencia de resonancia obtenida. El resultado es un altavoz de plasma que emite sonidos audibles para el oído humano. El primer Zeusófono fue diseñado en 2007 por Steve Ward, en ese entonces estudiante de ingeniería electrónica de la Universidad de Illinois. Este trabajo tiene como objetivo dar a conocer los componentes principales, explicar el proceso de selección de estos componentes y detallar la teoría detrás del funcionamiento del Zeusófono.

Educación STEM en niños neurodiversos: Juegos matemáticos

Las personas neurodiversas o neurodivergentes son aquellas cuyo cerebro aprende, funciona o procesa la información de manera diferente al de la mayoría de las personas. Es decir, tienen un neurodesarrollo fuera de lo normal, común o estándar; y está bien, porque es parte de su diversidad. Son neurodivergentes las personas con Trastorno del Espectro Autista (TEA), Trastorno de Déficit de Atención e Hiperactividad (TDAH), dislexia, dispraxia y otras condiciones neurológicas. Emplear actividades desarrolladas a través de un enfoque STEM en el ámbito de la Educación Especial conlleva la potenciación de diversas competencias en las áreas de la Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas (STEM), que se distingue por abordar y resolver problemas de contexto real, al tiempo que contribuye al enriquecimiento de herramientas y habilidades en la formación tanto académica como personal del estudiante. Los entornos de trabajo se diseñan para ser inclusivos, proporcionando al estudiante la autonomía necesaria para tomar decisiones que orienten su propio proceso de aprendizaje. Se faculta al individuo para explorar sus intereses y asumir la responsabilidad inherente por su propio aprendizaje, empleando diversas estrategias pedagógicas. En este trabajo, se implementarán 2 talleres en un grupo de niños de primaria alta con neurodivergencias. El objetivo es analizar el beneficio que pueden tener los niños al desarrollar actividades educativas a través de un enfoque STEM. Primero, empleando el origami; los estudiantes realizan múltiples pliegues con papel que siguen un patrón específico, lo que ayuda a representar visualmente regularidades y simetrías, tal como en las tablas de multiplicar, lo que sirve de práctica para la memorización de ellas. También se analiza el uso de la geometría en diferentes aplicaciones de ingeniería y tecnología mediante la obtención de dos juegos matemáticos como productos finales, uno por cada taller realizado.

Propuesta experimental electromagnética para la determinación de la velocidad de la luz

La velocidad de la luz es algo más que una simple constante física. Su valor es importante en la definición de la unidad de longitud del Sistema Internacional (metro), en óptica, astrofísica, espectroscopía, entre otros campos de la física. Si bien es posible establecer su valor utilizando haces pulsados, osciloscopios y sensores optoelectrónicos y electrónicos, y con montajes experimentales que requieren distancias mínimas de 4.0 m, en ocasiones se tiene que aumentar la distancia más allá de las dimensiones que se tienen en un laboratorio de enseñanza. Si bien el análisis se basa en determinar distancias y tiempos de viaje, para una comprensión y manejo adecuado de los instrumentos empleados es indispensable el conocimiento adquirido en la segunda mitad de la licenciatura y en cursos más avanzados y especializados. Con base en el electromagnetismo y partiendo de las ecuaciones de Maxwell, conocimiento adquirido en la primera mitad de la licenciatura, en este trabajo se presenta un experimento asequible para establecer el valor de la velocidad de la luz a partir de la determinación de la permeabilidad magnética [μ] y la permitividad eléctrica [𝛆]. La permeabilidad magnética se obtiene midiendo el campo magnético generado en solenoides de cobre de diferentes geometrías al variar la corriente eléctrica suministrada, mientras que la permitividad eléctrica se obtiene al medir la capacitancia generada al variar la geometría de capacitores de placas paralelas. Con estos dos valores es posible determinar el valor de la velocidad de la luz utilizando la relación calculada por Maxwell en el desarrollo de las ecuaciones de onda eléctrica y magnética.

Impact of an Undergraduate Basic Physics Course on the Comprehension of Fundamental Concepts in Physical Sciences

To evaluate the effect of an introductory Mechanics course on the understanding of fundamental physical concepts, a multiple-choice conceptual test was administered before and after instruction. The test covered topics such as Magnetism and Electricity, Interactions and Energy, Interactions and Force, Waves, Sound and Light, and Matter and its Interactions. The study included approximately 400 students from six different undergraduate programs at FCFM-UANL. We investigated the correlation of student performance with factors such as gender, instructor, class time, high school, and degree program.   The analysis revealed that while gender did not significantly impact performance, there were strong correlations with class time and degree program. Specifically, students majoring in physics and math tended to achieve the highest overall scores. However, the results also indicated that students consistently struggled with understanding the concept of Potential Energy. After instruction, there was a slight but significant improvement in the topics related with energy and force.   The findings from this study will not only help us track student progress throughout the semester but also identify areas for improvement in the teaching and learning process. Our ultimate goal is to implement more effective pedagogical strategies to enhance students' mastery of fundamental concepts in physical science.

Radiación térmica: una experiencia en laboratorio

La luz es un concepto fundamental en el cosmos y se utiliza intuitivamente, desde la elección de nuestra vestimenta hasta el uso de cosméticos. Incluso en acciones simples, como buscar sombra para resguardarnos del calor, la luz juega un papel crucial. Sin embargo, ¿Qué es el calor y cómo se relaciona con la luz? ¿Por qué ciertos colores de ropa nos hacen sentir más frescos que otros? La radiación térmica (RT) se basa en la propagación de energía, siendo la radiación electromagnética responsable de los fenómenos de emisión de calor. Este fenómeno es importante en todos los noveles educativos, pero cobra especial relevancia en la enseñanza secundaria y de bachillerato, siendo parte integral de los estudiantes y su enriquecimiento educativo. Este trabajo presenta los resultados y observaciones de una serie de experimentos realizados en el laboratorio de Física Moderna I que ilustran los fenómenos de emisión y absorción de RT, brindando una mayor comprensión del fenómeno. Nos centramos en un cubo de RT el cual está constituido en aluminio y presenta diferentes tipos de superficies en sus 4 caras laterales, con el objetivo de observar y caracterizar el comportamiento térmico. Además, analizamos diferentes configuraciones experimentales para comprender mejor el fenómeno. Nuestros hallazgos demuestran la interrelación entre la absorción y emisión térmica, evidenciando que cada cara del cubo presenta distintas cualidades térmicas, pero todas se ajustan a la teoría establecida de manera consistente y predecible. Proponemos la implementación de un enfoque experimental diseñado específicamente para introducir el concepto de RT en cursos fundamentales de ciencias e ingeniería.

Actividades didácticas para la enseñanza de conceptos de la fisica

Se propone una estrategia educativa integral que combina actividades didácticas en vivo o en formato de videos, destinadas a enseñar conceptos de física desde mecánica hasta relatividad, con su posterior difusión en redes sociales y un blog educativo. Estas actividades se diseñan para ser accesibles y comprensibles para personas de todas las edades, sin importar su nivel de conocimiento previo en física. Las actividades utilizan materiales de la vida diaria y ejemplos cotidianos para explicar de manera intuitiva y práctica conceptos complejos de física. Por ejemplo, se emplean pelotas y rampas para enseñar energía cinética y potencial en mecánica, imanes y objetos metálicos para ilustrar el electromagnetismo, y experimentos con agua y hielo para demostrar principios de termodinámica. También se incluyen ejemplos simples relacionados con vehículos en movimiento para abordar la relatividad. Estas actividades se graban en formato de videos o se transmiten en vivo, acompañadas de explicaciones claras y visuales que fomentan la participación activa de los espectadores. Posteriormente, se publican en redes sociales y en un blog educativo que también contiene notas y ejercicios de física para matemáticas aplicadas a nivel universitario. La combinación de estas actividades didácticas con el material de estudio disponible en el blog ofrece una experiencia de aprendizaje completa y efectiva. Los estudiantes universitarios de matemáticas aplicadas pueden utilizar estos recursos para repasar y reforzar sus conocimientos en física, mientras que el público en general puede acceder a contenido educativo de calidad que les permite comprender los principios físicos de manera accesible y entretenida. El objetivo final es promover un aprendizaje activo y significativo, donde las actividades se convierten en herramientas efectivas para enseñar, recordar y reforzar los conceptos de la física, brindando una experiencia educativa enriquecedora.

Herramientas didácticas para el aprendizaje de las funciones de probabilidad en problemas físicos

En este trabajo se consideran los métodos didácticos para el entendimiento de la función de densidad de probabilidad para el caso en el cual se considera un detector planar que consiste en dos placas paralelas infinitas separadas por una distancia h, donde se instala una fuente radioactiva en la placa inferior la cual radia partículas alfa con energía E0. Se utilizó un instrumento de evaluación didáctica con el fin de establecer si el método didáctico implementado representa una mejora en el entendimiento de las funciones de probabilidad aplicadas a fenómenos físicos.

El Misterio del Péndulo Doble: Descubre el Caos en Movimiento

El péndulo doble es un sistema físico con dos péndulos conectados en serie, conocido por su comportamiento complejo y caótico. A bajas energías, su movimiento puede ser periódico y predecible. Sin embargo, a energías altas, exhibe caos, donde pequeñas variaciones en las condiciones iniciales causan trayectorias impredecibles. Las ecuaciones de movimiento son no lineales y la energía total del sistema se conserva en ausencia de fuerzas externas. El péndulo doble es importante para estudiar sistemas no lineales y caos en física y otras ciencias, y es útil en la educación para ilustrar estos conceptos. En base a esto, por medio de simulaciones computacionales experimentales, se estudiaran los fenomenos que curren a energia altas, para así comprender de mejor forma el misterio del pendulo doble.

Es momento del billar

Entender cómo es que se conserva el momento brinda la oportunidad de entender el comportamiento del movimiento en el universo, así como para diseñar sistemas y tecnologías que dependen del movimiento de los objetos. En este trabajo, se realiza un análisis exhaustivo de la trayectoria que siguen dos o más cuerpos en una colisión en un medio al igual que las fuerzas externas que el mismo medio pueda ejercer sobre las masas, haciendo uso de un deporte recreativo como el billar. El objetivo es mostrar cómo se conserva el momento en las colisiones inelásticas en un medio que ejerce una fuerza de resistencia. Este enfoque, tanto práctico como teórico, contribuye a relacionar los conceptos teóricos con aplicaciones prácticas en situaciones de la vida real, con el propósito de mejorar la enseñanza y el aprendizaje de la física. Este deporte proporciona una forma innovadora y visualmente atractiva de presentar los conceptos de conservación de energía y fuerza de resistencia en mecánica clásica.

La Práctica Docente en la Enseñanza de la Física en el Nivel Medio Superior

El Resumen de mi trabajo Introducción.La presente investigación se desarrolla en el Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios 122 al que en lo sucesivo llamaremos (CBTis 122), cabe señalar que se tomó como punto de partida el proceso de enseñanza aprendizaje de los contenidos correspondientes a la asignatura de Física, la institución educativa que cuenta con 2800 estudiantes en ambos turnos, ofrece 6 carreras técnicas que a continuación se mencionan: Electromecánica, Electrónica, Mecatronica, Programación, Transformación de Plasticos, Soporte y Mantenimiento de Equipo de Computo. En los últimos años se ha venido notando los bajos promedio y altos indices de reprobación, razón por la cual se despierta el interés por realizar una investigación que aporte datos e información de una realidad en el proceso enseñanza aprendizaje, para medidas, implementar las estrategias correspondientes. Planteamiento del Problema.Debido a la dificultad y complejidad que muestran los estudiantes al momento de aprender física se obtiene como resultado el rechazo de los estudiantes por aprender, logrando un bajo rendimiento escolar, es por tal caso que se plantean las siguientes preguntas de investigación. ¿Como lograr despertar el interés por aprender física? ¿Como se puede lograr el aumento del rendimiento académico? ¿Que actividades estratégicas de deben incluir y con que frecuencia se deben realizar las practicas en el laboratorio? ¿Que recursos didácticos aportan mayor facilidad a la enseñanza de la física?, todas son preguntas que es encierran dentro de la planeación y organización de la practica docente en el aula. Metodología: Se tomo una muestra de 152 alumnos que cursan actualmente el cuarto semestre de la asignatura de física 1, clasificados en 8 grupos de las diferentes carreras técnicas. Se utilizó la tecnología de google forms, mediante el cual se plantearon 10 preguntas utilizando la escala likert

Simulacion de un detector tipo Cerenkov usando como contenedor un garrafon de agua comercial

Los tanques de agua Cerenkov (WCD) son detectores ampliamente utilizados en la detección de partículas cargadas de muy alta energía. Éstos sensan el efecto Cerenkov, que se genera al paso de las partículas para para llevar a cabo su detección, este efecto se genera por partículas cargadas eléctricamente que viajan a velocidades mayores a las de la luz en determinado medio. Por otra parte, Geant4 es un software muy utilizado en la simulación de estos detectores: su precisa capacidad de simular los fenómenos físicos que se llevan a cabo en las interacciones de las partículas con estos tanques lo hace una herramienta esencial para estudiar el comportamiento de estos. Así este software modela los detectores con las características que nos interesan, como modificar el tamaño, la geometría, los materiales o procesos físicos que se realicen al interaccionar con el medio radiador, que en este caso es agua. La finalidad de este trabajo es simular un detector de pequeñas dimensiones, tipo Cerenkov, usando como contenedor un garrafón de agua comercial. Nuestra meta es caracterizar la generación de fotones dentro del mismo y obtener datos acerca de las señales temporales generadas por el paso de particulas en este. El fotosensor propuesto tiene las dimensiones de un fotosensor de silicio (SiPM) y se utilizó un software complementario para caracterizar estas señales. En esta primera etapa se muestran los resultados preliminares de los fotones de centelleo y Cherenkov generados con muones con un rango de energía de 4 a 10 GeV con pasos de 1 GeV y con un ángulo de incidencia de 0 a 60 grados, cada 10 grados.

Secuencia Didáctica para la Enseñanza de las Bases de Laboratorio de Física mediante una Estrategia de Actividades CUN

Uno de los retos de la educación actual es asegurar que los estudiantes adquieran competencias que puedan aplicar más allá del aula. La propuesta de problemas CUN (Complejos, Desconocidos y No Rutinarios) de Maverech y Kramarski (2017) ofrece una metodología que promueve un aprendizaje significativo y fomenta la metacognición en los estudiantes. Estos problemas van más allá de la solución tradicional de problemas, preparándolos para el uso auténtico de los topicos vistos en clase. El laboratorio de Física es crucial en la formación de cualquier estudiante de esta disciplina. Cruz y Espinosa (2012) destacan que el uso del experimento es una herramienta esencial para la enseñanza y comprensión de la Física. Basándonos en estos argumentos, se implementó una secuencia didáctica con siete actividades CUN, con el objetivo de que los estudiantes se familiaricen con los conceptos básicos del laboratorio y el trabajo experimental. Las actividades son las siguientes: 1)Medición de características de un vaso: Para el control de variables. 2)Estadística en tiro con arco: Para identificar precisión y exactitud. 3)Diseño de teléfonos-vasos: Para elegir instrumentos de medición. 4)Pista con carrito de control remoto: Para la matematización del modelo. 5)Análisis del material ficticio Burrilio: Para la identificación de gráficas y redacción de conclusiones. 6)Qsort de reportes de laboratorio: Para conocer los elementos de un reporte y sus características. 7)Diseño de un motor simple: Junto con una propuesta de mejora y diseño de cómo caracterizar dicha mejora. Esta secuencia didáctica permitió a los estudiantes identificar elementos básicos en el diseño de experimentos, como el control de variables, la elección de instrumentos, la interpretación de gráficas y la redacción de conclusiones. La implementación de experimentos tipo CUN permitio un aprendizaje significativo que serviria de base para futuros laboratorio y diseño de experimentos.

Sistema electromecánico de movimiento secuencial

En este trabajo se presenta la implementación de un sistema electromecánico de transporte de canicas por sinergia alimentado por celdas fotovoltaicas. En dicho sistema se logrará observar la acción conjunta de diversos mecanismos modelados mediante sofware CAD y fabricados mediante técnicas de manufactura digitales, para generar interacciones mecánicas secuenciales y cíclicas a travéz de un recorrido pre determinado. El objetivo de dicha implementación es contar con una herramienta didáctica en la enseñanza de la física, mecánica y energías renovables. El trabajo se enfocará en explicar conceptos abstractos de una manera amigable, empleando materiales de fácil acceso y manipulación, acercando así a los estudiantes al análisis mecánico, ciencia y tecnología. El desarrollo de habilidades de manufactura digital para la interconexión con otros mecanismos permite al alumno familiarizarce con metodologías de desarrollo de pruebas experimentales para comprobar hipótesis.

Análisis de Entropia: Información oculta en los patrones de actividad neuronal

La entropía de Boltzmann es una medida de la información oculta contenida dentro de un sistema. En el contexto de neuroimagen, la información se puede ocultar dentro de los múltiples estados cerebrales que no se pueden distinguir dentro una sola imagen. Aquí, mostramos que la información también se puede ocultar dentro de múltiples selecciones indistinguibles de patrones neuronales entre regiones del cerebro, cuantificados mediante una nueva métrica que denominamos "entropía de selección". Nuestro equipo muestra las formas en que se comporta la entropía de selección en comparación con la divergencia de Kullback-Leibler (KL) (entropía relativa). De la misma manera, mostramos la definición de estas respectivas y lo que representa cada una de ellas. Primero, utilizamos conjuntos de datos sintéticos para demostrar que la entropía de selección es más sensible a pequeños cambios en las distribuciones de probabilidad en comparación con la divergencia KL. En segundo lugar, mostramos esa selección. La entropía identifica un gradiente principal entre las regiones cerebrales sensoriomotoras y transmodales de manera más definitiva que la divergencia de KL dentro de series temporales de imágenes de resonancia magnética funcional en estado de reposo. Como tal, presentamos la entropía de selección como un activo adicional en el análisis de la selectividad funcional neuronal.

Caracterización de sistema de lastre con control de posicionamiento vertical

En este trabajo estudiamos el caudal de agua a través de un dispositivo con función de lastre en un minisubmarino, cuando el caudal de agua ingresa al lastre el minisubmarino realiza una inmersión y cuando el caudal de agua es expulsado por una bomba el minisubmarino emerge. La importancia de conocer esta información es para poder generar un control que permita el movimiento del dispositivo a puntos específicos, tanto de manera vertical como horizontal. Este trabajo puede tener aplicaciones en diversos campos, como el diagnóstico de entornos acuáticos donde el ser humano no puede acceder con facilidad, como ríos, lagunas, etc. El esquema teórico utilizado para abordar el problema se basa en el uso de modelos teóricos y aproximaciones numéricas. Se emplea el software COMSOL Multiphysics y SolidWorks para calcular la velocidad requerida a usar en el caudal dentro de este entorno. También, se presenta el dispositivo lastre que hemos construido para un minisubmarino el cual es operado por medio de una bomba de agua. Finalmente, se presentan las gráficas del caudal del lastre con respecto al tiempo experimentales, así como el análisis obtenido en la simulación numérica usando COMSOL y SolidWorks.

Simulación Numérica para el problema de los 2 y 3 cuerpos restringidos

Simulación Numérica para el problema de los 2 y 3 cuerpos restringidos Samuel Sanchéz Rubio y Aguilera(1), Enrique Cruz Martínez(2), Agustón González Villanueva(3) Estudiante de modelación matemática Profesores del Colegio de Ciencia y Tecnología UACM La Mecánica Celeste estudia el movimiento de los cuerpos en el espacio y su enfoque es el de sistemas dinámicos. El primero en contrar una ley que se describe como una formulación matemática del movimiento de los cuerpos celestes fue Issac Newton, quien postuló que todos los cuerpos se atraen entre sí con una fuerza, proporcional a sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de las distancia que los separa. La Ley de Gravitación Universal permitió comprender muchos fenómenos hasta entonces parcialmente explicados. Esta ley junto con La Segunda Ley de Newton nos proporcionan un sistema de ecuaciones, el cual describe como es el movimiento de los cuerpos celestes, podemos de esta manera modelar el comportamiento de dos cuerpos, tres cuerpos hasta N cuerpos considerando las interacciones entre pares. Este trabajo inicia con un caso simple de dos cuerpos, con condiciones iniciales tales como; velocidad inicial y posición. Utilizando el lenguaje de programación Fortran y aplicando el método numérico clásico Runge Kutta de orden 4 al sistema y utilizando datos reales como la distancia a la estación espacial internacional y su velocidad, la masa de la tierra, masa de la nave entre otros parámetros. Se analizarán las condiciones para las cuales existen órbitas cerradas, cuasi periódicas entre otras. De igual forma se propone complicar el sistema de tal manera que se trabaje con 3, cuerpos restringidos: m3<<mT,mL para el sistema Tierra-Luna-Nave. Se establecen las consideraciones para el estudio de tres cuerpos y N cuerpos.

Desarrollo de una aplicación móvil basada en realidad aumentada para el estudio del comportamiento de los fluidos en la enseñanza de nivel medio superior

En el nivel medio superior, la enseñanza de la física basada en clases magistrales y libros de texto puede limitar la comprensión. Por tal motivo, se han desarrollado herramientas digitales educativas para que los estudiantes comprendan mejor los conceptos teóricos de forma autónoma. Los simuladores de realidad aumentada (RA) son una alternativa innovadora. Este trabajo presenta el desarrollo de una aplicación móvil basada en RA para estudiar conceptos fundamentales de la dinámica de fluidos. El simulador está dirigido a estudiantes de física de nivel medio superior para obtener una experiencia de aprendizaje interactiva y visualmente estimulante. La aplicación está destinada a dispositivos móviles con sistema operativo Android. Se diseñaron modelos en 3D de componentes de sistemas de flujo como tuberías, bombas y válvulas en un software de diseño asistido por computadora (CAD). Se implementaron simulaciones computacionales de flujos de fluidos como agua y aire en los elementos CAD 3D diseñados. Para resolver las ecuaciones físicas de los modelos, se utilizaron herramientas de simulación numérica, abordando la ley de Newton para la viscosidad y principios básicos de la dinámica de fluidos. Finalmente, las simulaciones se integraron con la tecnología de RA en una plataforma de desarrollo para aplicaciones móviles de acceso libre. La plataforma realiza escaneos para detectar superficies de trabajo, generando una representación tridimensional realista del módulo a enseñar, como el flujo de agua en una bomba. Esta representación permite al usuario visualizar el objeto desde diferentes ángulos y el modelo permanece estático dentro del programa. Esta funcionalidad fomenta la interactividad en la enseñanza de modelos físicos, involucrando al usuario en la exploración de los fenómenos presentes en el módulo. Además, se muestran las ecuaciones que describen el funcionamiento del módulo, proporcionando un contexto teórico para complementar la experiencia visual.

‘‘Areciboy’’ Desarrollo un radiotelescopio de manufactura accesible para uso didáctico y mediciones radioastronómicas de un eclipse solar

Se realizó el diseño del radiotelescopio casero "Areciboy V1.0" tomando como punto de partida el Manual de Construcción de un Radiotelescopio en la banda de 12 GHz para usos docentes del Instituto Nacional de Astrofísica Óptica y Electrónica [n]. Este proyecto plantea realizar mediciones radioastronómicas utilizando materiales fáciles de conseguir, logrando así un instrumento asequible, útil y preciso. El radiotelescopio Areciboy V1.0, cuyo montaje se describe en este documento, fue construido con el propósito de realizar mediciones del eclipse solar del pasado 8 de abril de 2024. Se presentan los datos obtenidos de esta medición y se abordan las aplicaciones didácticas de este radiotelescopio. Todo esto en el marco de una serie de proyectos para el desarrollo de instrumentos científicos asequibles de uso didáctico. Luna C., A., Domínguez G., G., Colombres F., S. A., & Garista Fragoso, G. (2013). Manual de construcción de un radiotelescopio en la banda de 12 GHz para usos docentes. Coordinación de Astrofísica, INAOE. Luis Enrique Erro 1, Sta. Ma. Tonantzintla, 72840, Puebla, México.

La factibilidad de la Energía Nuclear como Clave para el Desarrollo Sostenible en México

En 2018, el consumo de energía a nivel mundial fue de 24.7 millones de GWh. Ese mismo año, México se ubicó en el puesto número 14 en consumo de electricidad con 290,100 GWh. Según proyecciones de la EIA (Administración de Información Energética de EUA), en el periodo 2021-2035, el consumo per cápita internacional tendrá una tasa media de crecimiento anual (TMCA) del 1.1%, mientras que la generación neta de electricidad crecerá a una TMCA del 1.8%. El sector energético mexicano cubre la mayor parte de la demanda con combustibles fósiles. Dado los efectos del cambio climático, es imperativo que México encuentre alternativas para satisfacer la demanda energética y reducir su huella de carbono. Una opción viable es la energía nuclear, que no genera huella de carbono. México es uno de los tres países en Latinoamérica que tiene centrales nucleares. La planta de Laguna Verde produce entre el 4.5% y el 4.8% de la electricidad que consume el país. Este trabajo pretende discutir la viabilidad de aumentar la producción de energía nuclear en México para mejorar su matriz energética

Un estudio comparativo: Experimentos de física para la determinación del valor de la gravedad en el aula

Para modificar la dinámica tradicional de enseñanza en los cursos de mecánica clásica se realizó el diseño de varios experimentos donde intervienen la gravedad y se estimo su valor experimental con base en la medición de parámetros físicos indirectos y su interpretación teórica. Estos experimentos fueron caída libre, tiro parabólico, péndulo simple en oscilaciones pequeñas, péndulo simple en oscilaciones amplias, sistema masa-resorte vertical, entre otros. Los estudiantes implementaron el uso de los sensores del celular, así como sensores de Arduino y procesamiento de imágenes con la finalidad de aprovechar las herramientas tecnológicas mas recientes y de bajo costo. Para cada experimento se identificaron las posibles fuentes de error, así como las limitaciones técnicas que incrementaban la incertidumbre en las mediciones. Estos experimentos se implementaron de forma asíncrona en diferentes grupos de estudiantes universitarios, mostrando una mayor consolidación de la intuición física del movimiento de los objetos en los estudiantes que diseñaron y ejecutaron las actividades experimentales, respecto a los estudiantes que se limitaron a aprendizajes teóricos. El trabajo presenta algunos de los resultados del proyecto titulado: Herramientas de aprendizaje basadas en proyectos experimentales de Física para mitigar los efectos de la Pandemia de COVID-19 sobre las habilidades de pensamiento crítico de los estudiantes de ingeniería. Los autores agradecen al proyecto SECTEI/170/2023 por el apoyo financiero.

Desmitificando la Fricción explorando el movimiento sobre superficies y su relación con el tamaño de los objetos

Los estudiantes suelen asociar el concepto de fricción únicamente con la rugosidad de la superficie de apoyo. Sin embargo, este parámetro físico es el resultado de la interacción entre las superficies de dos cuerpos. En este trabajo, se llevaron a cabo experimentos mentales para explorar los efectos que podrían tener sobre el estado de reposo o movimiento de un cuerpo colocado sobre un plano inclinado al variar el área de contacto, la densidad y forma del cuerpo, su peso y la rugosidad de la superficie. Posteriormente, se realizaron experimentos en los que los estudiantes midieron indirectamente la aceleración con la que los objetos descendían sobre el plano inclinado, teniendo en cuenta las variables analizadas previamente. Asimismo, identificaron experimentalmente la diferencia entre el coeficiente de fricción estático y cinético, lo que les permitió reconstruir y mejorar las ideas previamente aceptadas sobre el efecto de la fricción en el movimiento de los objetos. Los estudiantes demostraron una mayor disposición e interés para analizar problemas de mayor complejidad en los que intervienen planos inclinados. Los autores agradecen al proyecto SECTEI/170/2023 por el apoyo financiero.

Termodinámica para explicar la economía

En este trabajo se muestran como los principios de la termodinámica se pueden utilizar comom una analogía para entender la economía. La primera ley sugiere la conservación del valor en la transformación de recursos en térmninos de productos y ganancias; la segunda ley refleja la tendencia hacia la ineficiencia y los costos de transacción crecientes; el equilibrio termodinámico se asemeja a un mercado balanceado de oferta y demanda, aunque teórico, finalmente los ciclos de Carnot representan la búsqueda de eficiencia máxima en la producción; y la energía libre y espontaneidad ilustran cómo los mercados tienden a minimizar costos y maximizar utilidad espontáneamente. Estos paralelismos sugieren que ambos sistemas están regidos por principios que determinan su comportamiento y evolución.

Maqueta didáctica de la representación de las detecciones de eventos en el observatorio hawc

El Observatorio de Rayos Gamma HAWC (High Altitude Water Cherenkov) es una instalación científica dedicada a la detección y análisis de rayos cósmicos y rayos gamma de alta energía que facilitan el estudio y la comprensión del Universo. Se realizó una maqueta con un juego de LEDs controlados por microcontroladores Arduino, logrando que éstos sean capaces de usar datos reales del HAWC para representarlos en la maqueta con una escala de colores acorde a la intensidad de detección, así como integrar un diseño que admita capacidades adicionales para que sea usada en la divulgación científica a la población, en particular la Astronomía y la Cosmología, al mostrar los resultados obtenidos del Observatorio HAWC en animaciones con focos LED. Palabras clave: Rayos Gamma, HAWC, Arduino, rayos cósmicos.

Modernización del método de Fizeau

Desde los albores de la física moderna, la medición de la velocidad de la luz ha sido fundamental para nuestra comprensión del universo. La luz, una forma de energía electromagnética, se desplaza a una velocidad constante en el vacío, pero su velocidad puede variar ligeramente al atravesar distintos medios, como el aire o el agua. Uno de los experimentos pioneros y más famosos para medir la velocidad de la luz fue realizado por Hippolyte Fizeau en 1849. Fizeau empleó el método conocido como "técnica del diente de sierra", que consistía en proyectar un haz de luz hacia un espejo a una distancia conocida y observar la luz reflejada a través de un disco giratorio con ranuras. En el presente trabajo presentamos una modernización del método de Fizeau y el valor de la velocidad de la luz obtenida. Este método de Fizeau modernizado consiste en emplear un láser pulsado a alta frecuencia empleando un microcontrolador. Mediante un divisor de haz se crean dos caminos ópticos con diferentes distancias, detectados a través de fotodiodos de silicio y midiendo el desfasamiento con un osciloscopio. Una vez obtenido el desfase, es muy sencillo determinar el valor de la velocidad de la luz. Agradecemos al Laboratorio de electricidad (FC-UNAM) y al club de robótica INCUBOT con sede en el Taller de control y electrónica (FC-UNAM) por el apoyo brindado para la realización de nuestro trabajo.

Técnicas de Visión Computacional aplicadas en física de radiación

La necesidad de automatizar los procesos y mediciones en el ámbito educativo e investigativo se ha vuelto crucial para mejorar la eficiencia y la calidad de los experimentos. Al desarrollar instrumentos de medición específicos para la física, buscamos obtener resultados más confiables y consistentes al efectuar experimentos y pruebas en el laboratorio, así como establecer los fundamentos técnicos para promover un desarrollo interno de instrumentos de medición eventualmente aplicables a todos los laboratorios de enseñanza de la facultad. Por otro lado, la visión computacional, un campo de la inteligencia artificial y el procesamiento de imágenes, se centra en la capacidad de los sistemas computacionales para interpretar y comprender el mundo visual. Este campo implica el desarrollo de algoritmos y técnicas que permiten a las computadoras capturar, procesar, analizar y entender el contenido visual, convirtiéndola en una herramienta excelente para impulsar la instrumentación científica. Un dispositivo específico de interés en física, es la cámara de Wilson, que permite observar partículas ionizantes y es un experimento crucial en el área docente para comprender conceptos como radiación ionizante, metaestabilidad, gradiente de temperatura, por ejemplo. En este trabajo, presentamos un sistema que aplica la visión computacional a la cámara de Wilson. Este sistema detecta y caracteriza en tiempo real las trazas de partículas radiactivas generadas por una muestra de Americio-241. Asimismo, generalizamos los resultados obtenidos para explorar las posibles aplicaciones de esta tecnología y los medios para garantizar avances en diversas áreas. Agradecemos al Laboratorio de electricidad (FC-UNAM) y al club de robótica INCUBOT con sede en el Taller de control y electrónica (FC-UNAM) por el apoyo brindado para la realización de nuestro trabajo.

Prototipos instrumentales para los laboratorios de docencia de mecánica

En el presente trabajo presentamos los resultados obtenidos en el proyecto PAPIME PE107024 Desarrollo de prototipos instrumentales para los laboratorios de docencia de mecánica. El objetivo general del proyecto es desarrollar instrumentos de medición para el laboratorio de mecánica en la carrera de física para mejorar la fiabilidad, precisión y exactitud de las mediciones realizadas en dicho laboratorio por los estudiantes. Al desarrollar instrumentos de medición específicos para las mediciones efectuadas en el estudio de la mecánica y la física, buscamos obtener resultados más confiables y consistentes en los experimentos y pruebas llevadas a cabo en el laboratorio. Así mismo, establecemos los fundamentos técnicos para promover el desarrollo interno de instrumentos de medición eventualmente aplicables a todos los laboratorios de enseñanza de la facultad. Desarrollamos compuertas para medición de intervalos de tiempo sobre rieles de aire, consolas de adquisición y almacenamiento de datos para las mismas; adicionalmente desarrollamos un sistema estroboscopio para medición de movimiento por técnicas fotográficas. El desarrollo incluye tanto el diseño e implementación de la electrónica, como de la programación, diseño de interfaces con sensores y diseño y manufactura de encapsulados y monturas para cada uno de los componentes. Agradecemos a las participantes del proyecto: Bertha Molina Brito, Pamela Ixchel Torres Hernández, Ana Ximena De La Cruz Olivares y a Dafne Guadalupe Flores Ramírez. También extendemos nuestro agradecimiento al club de robótica INCUBOT con sede en el Taller de control y electrónica (FC-UNAM), al Laboratorio de mecánica (FC-UNAM), al Laboratorio de electricidad (FC-UNAM), al Departamento de Física (FC-UNAM) y al proyecto PE107024, por el apoyo brindado en la realización de nuestro trabajo.

La computación analógica como recurso adicional en la resolución de problemas mecánicos

La computación analógica se ha destacado por su eficiencia en la resolución de cierto tipo de cálculos dentro de la física, a la vez que reduce el consumo de la energía en comparación con la computación tradicional digital. Debido a su bajo costo y facilidad de implementación, se puede presentar como un recurso más en la resolución de ciertos problemas en la física, sobre todo para estudiantes de pregrado. A su vez, la computación analógica ha experimentado un resurgimiento en los últimos años en el área de las redes neuronales donde no se requieren umbrales precisos para el disparo de las neuronas. En este trabajo se hace una revisión a los conceptos básicos de la computación analógica en el área de la mecánica y se presentan resultados experimentales de casos particulares donde se ejemplifica su mayor eficiencia sobre la computación tradicional.

Modernización de un generador de vapor educativo obsoleto

La educación en ciencias se ve fortalecida cuando lo visto en el aula de manera teórica es reforzado con prácticas experimentales. Para ello se requiere de equipo especializado que sea didáctico, robusto y actualizado. En muchos laboratorios de enseñanza se cuenta con dispositivos que cubren las dos primeras características, pero no la tercera; por lo que en este trabajo se muestra la modernización de un generador de vapor obsoleto mediante componentes electrónicos de sensado, procesamiento, despliegue y registro. Estas mejoras se presentan como una opción de reutilizar equipos obsoletos reduciendo así los costos y la acumulación de aparatos inutilizados. Se presenta el diseño y los primeros datos obtenidos con el equipo mejorado.

Prototipo de acelerador de partículas

Se presenta un prototipo de acelerador de partículas con base en bobinas que aceleran balines en trayectorias circulares como mecanismo básico de confinamiento de haces de partículas en trayectorias circulares. La cinemática del sistema se estudia mediante la app Tracker. Se estudian distintas configuraciones de bobinas, balines y radios de los círculos en los que se confina el movimiento de estos últimos.

Experiencias de aprendizaje de estudiantes neurodiversos relacionados con la fabricación de jabones artesanales bajo el enfoque educativo STEM

En 2023, Kelly D. Roberts y sus colaboradores realizaron una revisión sobre las experiencias de aprendizaje en STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas) de estudiantes neurodiversos (autismo, trastorno por déficit de atención, dislexia, discalculia y otras condiciones neurológicas) en ambientes no formales a nivel K12 (primaria y secundaria). Encontraron que estos estudiantes tienen muchas fortalezas relevantes para los campos STEM, ya que en estos entornos los alumnos tienen la libertad de tomar decisiones para guiar su propio aprendizaje y explorar sus intereses. A través de este aprendizaje autodirigido e informal, niños y jóvenes, con o sin discapacidades, pueden acceder a experiencias prácticas de aprendizaje tanto individual como grupalmente, tomarse el tiempo necesario para explorar y aprender a fondo, y participar en la resolución de problemas y soluciones STEM del mundo real y culturalmente relevantes. En esta misma línea, las autoras de este trabajo pretenden, a través de varios experimentos científicos relacionados con la fabricación de jabones artesanales, que un grupo de estudiantes neurodiversos de nivel primaria alta explore conceptos científicos de manera práctica y multisensorial mediante la aplicación del enfoque educativo STEM. El objetivo es prepararlos para enfrentar desafíos futuros tanto dentro como fuera del aula, fomentando su capacidad para innovar y encontrar soluciones efectivas en diversos contextos. Compartiremos algunas experiencias de aprendizaje obtenidas al trabajar con estos estudiantes y reflexionaremos sobre la importancia de promover entornos inclusivos que contribuyan a una educación equitativa. Roberts et al. (2023). Efective inclusion practices for neurodiverse children and adolescents in informal STEM learning: a systematic review protocol, Systematic Reviews (2023) 12:109 https://doi.org/10.1186/s13643-023-02278-2

Solución numérica de modelos tipo Jaynes-Cummings mediante QuTiP

En este estudio, mostramos cómo resolver de forma numérica modelos del tipo Jaynes-Cummings (JCM) utilizando QuTiP de Python. Exploramos cómo escribir los Hamiltonianos asociados a estos modelos y su solución a través de las ecuaciones de Schrödinger correspondientes. Además, analizamos resultados clave, como las inversiones atómicas, los números esperados de fotones y otras observables de interés.

Desarrollo de competencia en Tecnología e Ingeniería dirigido a estudiantes de educación básica por medio de proyectos de innovación social

Este trabajo presenta los resultados de implementar proyectos de innovación social con enfoque inclusivo en estudiantes de primaria, alta y secundaria, utilizando el enfoque educativo STEM (Ciencia, Tecnología, Ingeniería y Matemáticas). Este estudio pone especial atención en dos componentes de la educación STEM: Tecnología e Ingeniería. En el componente de Tecnología, los estudiantes generan ideas para resolver problemas sociales mediante la metodología "Design Thinking" y construyen un bebedero para aves. En el componente de Ingeniería, diseñan, construyen y mejoran prototipos de tejido reciclado, adquiriendo habilidades de colaboración y resolución de problemas. La enseñanza STEM, enfocada en tecnología e ingeniería, demuestra que los alumnos desarrollan competencias para crear proyectos con impacto social, innovadores y potencialmente orientados al emprendimiento.

Coherencia educativa en la evaluación final del primer grado de la Escuela Preparatoria Santa Teresa. Generaciones: 2022-2023 y 2023-2024

En el formato de educación presencial tradicionalmente la evaluación final (examen final) de los alumnos inscritos en la Escuela Preparatoria Santa Teresa (EPST) se ha realizado en un formato físico utilizando hojas de papel. Y dado que una cantidad importante de alumnos de primer grado (más del 50% de la población activa) recurren a dicha evaluación, en consecuencia, se produce año con año una importante cantidad de papel desechado. Sin embargo, el quinto apartado correspondiente al Objetivo de Desarrollo Sostenible “Producción y Consumo Responsable” (ODS 12.5) señala la necesidad de reducir la generación de desechos mediante actividades de prevención y reducción. Por lo tanto, para sumarse a esta cultura de consumo responsable en la EPST durante el ciclo escolar 2022-2023 la aplicación de la evaluación final (exámenes finales) se realizó de manera digital mediante la plataforma Microsoft TEAMS. En el presente trabajo se analizan las consecuencias ambientales (ahorro de papel y CO2) y educativas asociadas a la aplicación digital de la evaluación final de los alumnos de primer grado con la intención de valorar los resultados de dicha iniciativa y determinar si este formato de aplicación permite mantener el compromiso marcado por el cuarto apartado del ODS vinculado a una “Educación de Calidad” (ODS 4.4). Es decir, se determina si el formato de evaluación digital admite la existencia de una coherencia educativa y ambiental. Además, se realiza una reflexión crítica para identificar los posibles puntos de mejora que deberían tomarse cuenta para la aplicación de los exámenes finales en el ciclo escolar 2023-2024.

Correlación entre la evaluación final y extraordinaria en la Escuela Preparatoria Santa Teresa. Generaciones: 2022-2023 y 2023-2024

Para atender el problema del abandono escolar en la Educación Media Superior (EMS) y establecer las condiciones elementales para la Educación de Calidad postulada por el cuarto Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS 4), resulta prudente identificar a la población de alumnos que tienen una mayor necesidad de apoyo académico y están en riesgo de abandonar este nivel educativo. Con la finalidad de reconocer a estos estudiantes, que debido a su bajo desempeño académico están en riesgo de abandonar, en el primer grado de la Escuela Preparatoria Santa Teresa se analizó la correlación entre los Exámenes Finales (ExF) y los Exámenes Extraordinarios (ExT) utilizando una herramienta común en el estudio de señales: análisis en el espectro de frecuencias. Aplicando este análisis de Big Data, utilizando los datos de los alumnos de la generación 2022-2023, se identificaron dos Zonas con comportamientos radicalmente diferentes: Zona Umbral (alumnos con ExF ≤11) y Zona de Riesgo (alumnos con ExF >11). Para un alumno de la Zona Umbral la probabilidad recurrir a un solo examen extraordinario es del 80% y la probabilidad de presentar de 3 a 5 exámenes extraordinarios es de tan solo el 7%. En cambio, para un alumno en la Zona de Riesgo la probabilidad de requerir presentar únicamente un examen extraordinario disminuye al 35% y la probabilidad de tener que presentar de 3 a 5 exámenes extraordinarios aumenta hasta el 22%. Esté análisis permite entender con mayor profundidad las condiciones académicas que pueden detonar la deserción en el primer grado de la EMS y tomar acciones preventivas con la generación 2023-2024.

Visualización Educativa Oportuna herramienta analítica para el primer grado de la Escuela Preparatoria Santa Teresa. Generaciones 2022-2023 y 2023-2024

Para establecer las condiciones mínimas señaladas en el cuarto apartado del Objetivo de Desarrollo Sostenible “Educación de Calidad” (ODS 4.4), en México es necesario que la población de alumnos que ingresan a la Educación Media Superior (EMS) logren transitar exitosamente este nivel educativo. En particular, para la EMS diferentes referentes en la literatura especializada permiten identificar que es en el primer grado donde existe una situación más apremiante ya que este cuenta con una mayor tasa de abandono escolar. Es así que, centrar el presente proyecto de investigación en dicho grado, resulta en sí mismo un acto de congruencia. Por lo tanto, con el objetivo de identificar el momento de mayor necesidad de apoyo académico de los alumnos de primer grado inscritos en la Escuela Preparatoria Santa Teresa (EPST) de la Universidad La Salle México, se diseñó una herramienta analítica de datos (aplicación de Big Data en la Educación) para definir un espacio de Visualización Educativa Oportuna (VEO). Como indicador, se utilizó un elemento que está estrechamente relacionado con el desempeño académico de los estudiantes: la prospectiva de exámenes finales calculada al cierre de cada uno los seis periodos que conforman un ciclo escolar completo. Este análisis en el espacio de VEO puede tratarse como una pseudo transformada de Fourier entre el espacio de frecuencias y el espacio temporal, que permitió modelar el comportamiento académico de la población de alumnos de la generación 2022-2023 y obtener predicciones con un error menor al 5% para aquellas materias que alcanzaron un punto de acumulación. Además, el espacio de VEO abre nuevas posibilidades para abordar la problemática del abandono escolar en la EPST durante el actual ciclo escolar 2023-2024.

Calorímetro portable de bajo costo

En esta práctica, desarrollamos un calorímetro de bajo costo para las actividades de docencia y divulgación del Laboratorio de Materiales Blandos 'Portable'. Utilizamos una sonda de temperatura (DS18B20 con protección a prueba de agua) Arduino, la placa Arduino Uno (ATMega328P) y una computadora de bajo consumo (Mini PC) para obtener las mediciones de la temperatura de diferentes materiales y analizar sus propiedades termodinámicas a partir de los datos obtenidos durante cambios de temperatura. Realizamos varias pruebas con agua, tanto en el proceso de congelación como de calentamiento en un refrigerador. Se calculó la capacidad calorífica y durante este proceso, observamos un fenómeno peculiar conocido como sobre-enfriamiento, en el cual la temperatura del agua desciende por debajo de su punto de congelación sin solidificarse. Investigamos este fenómeno en detalle. Los resultados obtenidos nos proporcionaron información relevante sobre las variaciones de temperatura del agua en diversas condiciones.

Experimentos Ópticos con burbujas: Halos, Difracción e Interferencia

En este trabajo se presentan tres experimentos ópticos sobre la interacción de la luz con burbujas. En el primer experimento se muestra la aparición de un halo circular tipo Parhelio, generado por la interacción de un haz de luz láser con un borde de Plateau creado por burbujas de jabón dentro de una celda de vidrio convencional. En el segundo experimento se presentan patrones de difracción provocados por una o más microburbujas dispuestas en arreglos geométricos dentro de una celda de vidrio llena de agua. En el tercer experimento se exhibe el patrón de interferencia en pompas de jabón en el aire expuestas a luz blanca. Nuestro principal objetivo al desarrollar estos tres experimentos es despertar la curiosidad sobre los fenómenos ópticos presentes en la interacción de la luz con las burbujas. Además, demostramos la facilidad de la experimentación utilizando instrumentación accesible.

Herramientas didácticas para la enseñanza de la física

Las materias de los primeros años de las carreras de ciencias exactas suelen ser en ocasiones difíciles para los alumnos de las instituciones de educación superior. En ocasiones de presentan dificultades particulares de los estudiantes para comprender ciertos modelos idealizados y su aplicación en la resolución de problemas. Trabajos recientes han demostrado que las anécdotas de la historia de la ciencia relacionadas con el tema estudiado, y el humor son herramientas valiosas para el proceso enseñanza aprendizaje, que facilitan la comprensión, mejoran el ambiente en el aula y la relación alumno-profesor. En este trabajo presentamos propuestas para que los alumnos de las distintas carreras de las ciencias básicas comprendan de una manera divertida y didáctica algunos conceptos físicos importantes. A la par de la exposición tradicional del profesor se sugiere hacer uso de experimentos que los alumnos diseñen en donde se involucren el conocimiento de conceptos como la medición del momento inercia del cuerpo humano, el momentum angular del cuerpo humano, así como de cuerpos rígidos de simetría cilíndrica o esférica como se realiza en los cursos iniciales de física experimental. Además, en este trabajo recopilamos una serie de herramientas obtenidas de diversas fuentes bibliográficas, y analogías graciosas creadas por los autores de este trabajo. Esta información se presenta considerando cada tema en particular, y describiendo en qué contexto y forma de presentación consideramos óptima basándonos en nuestra experiencia. Esperamos que esto sea útil para colegas que estén interesados en innovar en sus clases, y que sea un punto de partida en que la creatividad de los interesados genere nuevos elementos adaptados a sus alumnos.

Comportamiento dinámico no lineal de una hélice para turbina eólica vertical

Con la transición hacia sistemas energéticos más limpios la energía eólica se ha convertido en una fuente muy importante de energía sostenible y renovable para hacer frente a la creciente demanda de energía y a las crecientes preocupaciones sobre el cambio climático. Bajo este contexto, la búsqueda de tecnologías de energía eólica más eficientes y disponibles a nivel mundial se vuelve crítica. En este trabajo trataremos con turbinas eólicas, las cuales son máquinas con un comportamiento que obedece a distintos factores que muy a menudo no se pueden considerar relacionados de forma lineal. Por ejemplo, su respuesta al viento y a las entradas de control varían dramáticamente a lo largo de su disposición. Las turbinas eólicas verticales pueden captar viento desde cualquier dirección, lo que las hace ideales para zonas con vientos cambiantes y turbulentos, como áreas urbanas o montañosas. Las turbinas horizontales, en cambio, deben girar hacia la dirección del viento para operar eficazmente. Plantear un modelo que relacione variables físicas que se pueden medir en un laboratorio con el tiempo de carga de la batería conectada a una turbina eólica es importante para conocer la eficiencia de la máquina y proponer mejoras. En este trabajo se diseñan hélices con momento de inercia conocido y que puede variar de forma controlada y se imprimen en 3D para realizar un análisis estructural y culminar con su validación experimental. El proyecto busca obtener mejorar los sistemas energéticos realizados por turbinas eólicas mediante la optimización de las hélices utilizadas para dichos generadores eólicos. Las turbinas eólicas verticales impresas en 3D se han convertido en pionera en la innovación en energía eólica.

Obtención del coeficiente de dilatación térmica y efecto de temperatura en la densidad de aceites combustibles

Debido a que la densidad es una de las propiedades física más importantes en el almacenamiento, transporte y comercialización de los combustibles, estudiamos el efecto de la temperatura en la densidad y obtuvimos el coeficiente de dilatación térmica de tres aceites combustibles.

Estudio teórico y experimental de un péndulo físico de centro de masa variable

En este trabajo se estudia, de forma analítica y de forma experimental, un péndulo físico de centro de masa variable. El péndulo consiste de una probeta sujeta desde un extremo superior que deja caer líquido de forma controlada hasta vaciarse. Se estudia el movimiento en dos etapas: mientras la probeta se va vaciando y el centro de masa se mueve y finalmente, cuando se ha vaciado por completo y el sistema conserva la posición del centro de masa. El seguimiento experimental se hace mediante vídeos y en el estudio analítico se plantean las ecuaciones de movimiento de cada una de las etapas correspondientes resolviéndolas de forma numérica. El movimiento completo del sistema al inicio muestra un comportamiento altamente no lineal pero con el paso del tiempo se llega a la solución del caso de un péndulo físico de centro de masa constante, incluso, esto se consigue de forma más rápida cuando se introduce un factor de amortiguamiento.

Determinación del coeficiente de dilatación térmico de dos aceites comestibles

Se determinó el coeficiente de dilatación térmico de los aceites comestibles sesamum indicum y vitis vinífera y analizamos el comportamiento de su densidad variando la temperatura. El aceite sesam indicum es utilizado como antiinflamatorio y para mejorar la salud cardiovascular, ya que favorece la circulación sanguínea. El aceite vitis vinífera tiene propiedades inmunológicas y antibacterianas. En ambos aceites la densidad presentó un comportamiento lineal similar al comportamiento de la densidad de aceites comestibles de girasol y aceite de maíz.

Estudio comparativo del coeficiente de dilatación térmico de líquidos newtonianos

Obtuvimos el coeficiente de dilatación térmico de cinco líquidos newtonianos considerando constante este parámetro en el intervalo de temperaturas considerado de 20 a 100°C. El comportamiento de esfuerzo deformación de estos líquidos es similar al que se presentan los sólidos que siguen la ley de Hooke y su densidad disminuye linealmente al aumentar la temperatura.

Sistemas de Indicadores para el primer grado de la Escuela Preparatoria Santa Teresa. Generación 2022-2023

En la propuesta de Educación Media Superior de la Escuela Preparatoria Santa Teresa de la Universidad La Salle México, el desempeño académico tiene tres momentos diferentes en un ciclo escolar de un año. Estos momentos quedan definidos por las tres evaluaciones que conforman este nivel educativo: la evaluación parcial (conformada por 6 periodos), la evaluación final (constituida por un examen con dos oportunidades para ser ejecutado) y la evaluación extraordinaria (representada por un solo examen). Con la finalidad de que el profesor titular de grupo pueda dar un seguimiento a estos momentos de evaluación, se diseñó un sistema de indicadores con tres herramientas analíticas para procesar los datos de cada una de las evaluaciones antes mencionadas: 1. Visualización Educativa Oportuna (VEO), 2. Congruencia Promedio Parcial (PrP) y Promedio Total (PrT), y 3. Correlación Evaluación Final (ExF) y Evaluación Extraordinario (ExT). La aplicación de este sistema de indicadores le facilita al profesor titular visualizar, analizar e incluso prospectar hacia el futuro el comportamiento de la población de estudiantes que tiene a su cargo. De esta forma puede identificar el momento de mayor necesidad de apoyo académico y valorar el resultado de su acción titular.

Implementación de un Arreglo Experimental para el Filtrado Óptico de Fourier

El trabajo se centra en el diseño y ejecución de un sistema óptico 4f para la aplicación práctica del filtrado de Fourier en el procesamiento de imágenes. La transformada de Fourier es una herramienta matemática fundamental en el análisis de señales, permitiendo la descomposición de una imagen en sus componentes de frecuencia. Un sistema óptico 4f utiliza lentes y una máscara de filtro en el plano de Fourier para modificar estas componentes de frecuencia y realizar operaciones de filtrado, como la eliminación de ruido o la mejora de detalles específicos en la imagen. En este proyecto, se ha construido un arreglo experimental que incluye una fuente de luz láser, dos lentes convergentes y una máscara de filtro colocada en el plano de Fourier. La configuración permite que una imagen inicial sea transformada, filtrada y luego reconstruida ópticamente. A través de este proceso, se pueden observar directamente los efectos de diferentes tipos de filtros, como pasa bajos, pasa altos y pasa banda, en las imágenes procesadas. Los resultados experimentales demuestran cómo el filtrado óptico puede manipular las características de frecuencia de una imagen, proporcionando una visualización intuitiva y práctica de conceptos teóricos en el dominio de Fourier. El desarrollo de este arreglo experimental tiene importantes implicaciones educativas y de investigación. Permite a los estudiantes y profesionales observar de primera mano los principios del filtrado de Fourier, facilitando una comprensión más profunda de las técnicas de procesamiento de señales. Además, ofrece una plataforma para explorar nuevas aplicaciones en el campo de la óptica y la fotónica, potenciando la innovación en el procesamiento de imágenes y en sistemas de comunicación óptica. Este trabajo no solo valida la teoría del filtrado de Fourier, sino que también demuestra la versatilidad y efectividad de los sistemas ópticos en aplicaciones prácticas.

Implementación de un sistema de encriptación óptica basado en el envío de estados de polarización

La encriptación óptica es un campo emergente en la seguridad de la información que ofrece una robusta alternativa a los métodos tradicionales de encriptación electrónica. Estos sistemas se basan en la manipulación de propiedades de la luz, como la polarización, para codificar y transmitir datos de manera segura. En los últimos años, se ha avanzado significativamente en el uso de estados de polarización de la luz como una técnica efectiva para la encriptación, aprovechando su alta capacidad de datos y resistencia a las interferencias electromagnéticas. Sin embargo, la implementación práctica de estos sistemas aún enfrenta desafíos técnicos y operativos, como la precisión en el control de los estados de polarización y la necesidad de dispositivos ópticos de alta velocidad. El presente trabajo aborda el desarrollo de un sistema de encriptación óptica basado en el envío de estados de polarización. Se ha diseñado e implementado un prototipo que utiliza retardadores y polarizadores para generar los estados de polarización de un haz láser, y dichos estados son enviados por medio de un sistema óptico para transmitir la información. El receptor, equipado con detectores y analizadores de polarización, descifra los datos al revertir el proceso de modulación. Este enfoque garantiza que los datos encriptados permanezcan seguros durante la transmisión, ya que cualquier intento de interceptación alteraría los estados de polarización y, por ende, corrompería la información. Además, se han realizado pruebas experimentales para validar la efectividad del sistema y su capacidad para operar bajo diferentes condiciones de transmisión. Los alcances de este proyecto demuestran que los sistemas de encriptación óptica basados en la polarización pueden ofrecer significativas ventajas en términos de seguridad y eficiencia. Una de las principales ventajas es su inmunidad a las interferencias electromagnéticas, lo que los hace ideales para aplicaciones en entornos ruidosos.

La importancia de la enseñanza de la física nuclear en los programas de física

La física nuclear se presenta como una disciplina de reciente creación, teniendo su origen y primeros resultados importantes a partir de la segunda mitad del siglo XIX, los avances de esta joven disciplina científica, así como de las que se derivan de ella son numerosos, permeando múltiples aspectos de la vida cotidiana, actualmente los desarrollos en la generación de energía nuclear se presentan como una de las mejores alternativas para enfrentar los efectos del cambio climático y suplir las necesidades energéticas de la creciente población, es por ello y porque la física nuclear se dedica a estudiar los constituyentes primarios de la naturaleza (los núcleos atómicos), que se considera fundamental el contar con un curso que presente una introducción a esta área tan clave de la ciencia. En este presente trabajo pretendemos dar un acercamiento a los avances mas recientes presentados por el MIT en cuestión de reactores de quinta generación, los avances que se tienen en lo que promete ser el siguiente salto tecnológico, la fusión nuclear, con el proyecto ITER y un ejemplo de la eficiencia de la producción de energía nuclear, como es el reactor que impulsa los instrumentos de las naves Voyager, las cuales llevan 47 años en funcionamiento. Estos tres casos se presentan para argumentar la necesidad de que existan cursos que sirvan para formar profesionistas en esta área y puedan traer esta tecnología y beneficios a nuestro país.

Montaje de un péndulo de Foucault para la enseñanza de las oscilaciones y el movimiento de la Tierra

En este trabajo se propone la construcción de experimentos para la enseñanza de los sistemas mecánicos oscilatorios para un curso universitario intermedio de física. El objetivo es crear dispositivos accesibles que puedan ser implementados en diversas instituciones educativas con el propósito de facilitar y divulgar la enseñanza de conceptos físicos que involucran a las oscilaciones. En este trabajo se describe el montaje de un péndulo de Foucault en un aula. El diseño utiliza una masa esférica metálica suspendida por un alambre trenzado, complementada con componentes estandarizados y comerciales, evitando la necesidad de piezas personalizadas. El péndulo se monta en una base metálica en el techo y se mantiene en movimiento mediante un electroimán controlado que compensa la pérdida de energía por fricción. Se incluye la opción de añadir un medidor de posición angular. Se espera que el diseño sea económicamente viable y técnicamente sencillo de implementar para luego tomar las mediciones correspondientes y demostrar el movimiento de la Tierra, fomentando el interés por la física y apoyando la enseñanza de la física.

Implementación de un modelo de práctica de laboratorio interactiva guiada por asistente virtual

En virtud del avance de las herramientas didácticas basadas en tecnologías de manufactura y de la información, se presenta el desarrollo e implementación de un modelo innovador para realizar prácticas de laboratorio de óptica guidas por un asesor virtual. El diseño de las practicas e basa en dos componentes principales. Primero, los materiales utilizados para realizar la práctica se obtienen con herramientas como impresoras convencionales, impresoras 3D y cortadoras láser, así como complementos de uso cotidiano. Segundo, la preparación del material y la ejecución de la práctica se realiza paso por paso mediante un asesor virtual, que guiará al estudiante/profesor. Para mostrar la aplicación de este modelo se presenta la práctica de laboratorio de formación de imágenes por lentes delgadas. Se muestra la interfaz de interacción con el usuario, donde se desarrolla la práctica, así como las plantillas para construir el material necesario. Concretamente se presenta una introducción del tema, el desarrollo paso a paso, la visualización y análisis de los resultados, un espacio para conclusiones y finalmente sugerencias para complementar el tema como bibliografía y referencias en la red.

Analizando la Flotabilidad: Investigación del Pensamiento Causal y la Percepción Estudiantil a través del Experimento de la Coca-Cola en Agua y Aceite

Estudiantes de distintos niveles educativos pueden abordar los mismos fenómenos físicos usando diferentes ideas para cimentar sus razonamientos. Los conceptos de flotación, densidad y hundimiento de objetos no son la excepción, y quienes los analizan construyen modelos interpretativos que muchas veces no son del todo acertados. Este proyecto plantea explorar los conocimientos previos e hipótesis formulados por grupos de primaria, secundaria, preparatoria y universidad, respecto a una secuencia didáctica basada en tres experimentos de flotación que usan una lata de coca cola, aceite y agua, y contrastarlos con los conocimientos adquiridos después de observarlos y discutirlos. Además, se busca identificar en qué medida el tipo de conocimientos e hipótesis del proyecto son similares o divergentes entre los mencionados niveles educativos.

Estudio numérico de un sistema de masa variable acoplado a un resorte

Los sistemas de masa variable pueden servir para modelar algunas situaciones de desgaste de piezas mecánicas en dispositivos o motores. Un sistema de masa variable acoplado a un resorte exhibe dos tipos de comportamiento: uno transitorio mientras el sistema está perdiendo masa y uno estacionario cuando deja de perderla y por lo tanto se vuelve constante. En este trabajo se estudian numéricamente varios comportamientos transitorios que, aunque no tienen solución analítica, para tiempos largos y sobretodo cuando hay amortiguamiento, recuperan el bien conocido estado estacionario.

Análisis de factibilidad del experimento de Stern-Gerlach con electrones en un laboratorio universitario

El experimento de Stern-Gerlach, realizado hace más de cien años, es considerado una comprobación experimental fundamental de la existencia de los fenómenos cuánticos, demostrando la "cuantización del espacio". A través de un análisis más riguroso, se concluyó que este experimento evidenciaba el comportamiento cuántico del momento angular: el espín. El montaje original de Stern y Gerlach empleaba partículas neutras (átomos de plata) atravesando un campo magnético inhomogéneo para mostrar la distribución de partículas con momento magnético discreto. Autores como Niels Bohr consideraban imposible la realización de este experimento con electrones debido a la influencia de la fuerza de Lorentz en la observación de estos fenómenos [1]. Décadas atrás se analizó numéricamente el experimento en busca de un montaje plausible sin éxito aparente, no obstante, en años recientes se han hecho propuestas para replicar el experimento aplicado a electrones con resultados favorables aunque no del todo concluyentes. [2,3] En este proyecto se realizó un análisis de factibilidad para reproducir un experimento similar al de Stern-Gerlach, utilizando electrones como partículas de interés. Se diseñó un montaje experimental análogo al del experimento original de Stern y Gerlach, empleando tubos de rayos catódicos de televisores en blanco y negro, junto con campos magnéticos generados tanto por bobinas como por imanes permanentes con valores de hasta 2 T, buscando diversificar la cantidad de comprobaciones experimentales de fenómenos puramente cuánticos y en condiciones más accesibles en entornos de enseñanza universitaria. [1] Batelaan, H. & et al. (1997). "Stern-Gerlach Effect for Electron Beams". PHYSICAL REVIEW LETTERS. 79(23). 4517-4521 [2] MIT Department of Physics. (2004). "The Stern-Gerlach Experiment". [3] Majlesi, H. (2014). "Observing the spin of free electrons in action (Stern-Gerlach experiment by free electrons)". arXiv:1504.07963v3

Análisis de gafas para la observación segura de eventos astronómicos

La observación de fenómenos astronómicos requiere instrumentos especializados para evitar daños oculares. En este proyecto se analizaron diferentes gafas para la observación segura de estos eventos, proporciona información y educación sobre la protección ocular y ofrece una oportunidad de comprender conceptos físicos involucrados. Para garantizar la seguridad ocular en las observaciones, existen gafas diseñadas para este propósito que deben cumplir con estándares estrictos que filtren la radiación solar. Se analizaron gafas con distintas características que se encuentran actualmente en el mercado, se evaluó la capacidad de bloquear radiación nociva y se implementó un arreglo experimental que incluyó un espectrofotómetro CCD de la marca Edmund Optics, modelo BRC112P-VIS el cual registró la cantidad de luz transmitida a través de las gafas. Se utilizó una fuente de luz cuya emisión se dirigió al espectrofotómetro, que selecciona una longitud de onda específica, permitiendo que solo este pase a través de las gafas analizadas. Estos resultados se compararon con gafas de filtros especiales para estas observaciones, lo cual nos permitió verificar la funcionalidad de cada producto, así como validar las características reportadas por el fabricante. El análisis de gafas no se limita a comprender su funcionamiento, pues al conocer sus características, componentes nos permite comprender conceptos como la polarización, refracción y radiación, ya que se aplican a fenómenos de la vida cotidiana. Este enfoque educativo promueve el interés seguro y responsable en el estudio del universo, proporcionando demostraciones prácticas de cómo usar correctamente las gafas y verificar su autenticidad y calidad. Además, fomenta la aplicación de conocimientos teóricos en situaciones prácticas, lo cual resulta esencial para el aprendizaje en Física.

Análisis del Efecto Fotovoltaico en Celdas Solares Caseras de Bajo Costo

Objetivo: Analizar el efecto fotovoltaico en células solares caseras de bajo costo para comprender su funcionamiento y eficiencia energética. Introducción: La energía solar y las células solares son claves para un futuro sostenible. Este proyecto construirá un prototipo de panel solar casero con materiales reciclados para evaluar su rendimiento. Metodología: 1. Recolección de materiales: Botella de plástico PET, aluminio, cartón y cables de cobre. 2. Construcción del prototipo: o Usar las botellas como soporte estructural. o Aluminio como electrodos. o Cartón como aislante. o Conectar las células solares y soldar los cables. 3. Mediciones y análisis: o Medir voltaje y corriente con un multímetro bajo diferentes condiciones de luz. o Calcular la eficiencia energética y analizar los resultados. Recursos: Materiales reciclados y componentes electrónicos básicos (multímetro). Financiamiento: Aproximadamente mil pesos mexicanos. Cronograma: 2-3 semanas, dependiendo de la disponibilidad de materiales y el tiempo dedicado. Impacto: • Aproximarse a conceptos de física e ingeniería. • Fomentar la creatividad y el ingenio. • Sensibilizar sobre la importancia de las energías renovables. Conclusión: Un proyecto de bajo costo que permite realizar un análisis experimental del efecto fotovoltaico en células solares caseras, promoviendo aprendizaje activo, la creatividad y la conciencia sobre la importancia de las energías renovables.

Capacitación a docentes para la observación de los eclipses solares en México: jornadas y un curso asincrónico

Una de las actividades principales del Comité Nacional de Eclipses México fue la capacitación a personal docente con la finalidad de que el impacto fuese el mayor. Durante más de dos años se llevaron a cabo Jornadas de capacitación en formato híbrido, con la participación de astrónomos profesionales, aficionados y muchos docentes. Además, en colaboración con la BUAP se desarrolló un curso asincrónico con la misma finalidad, que la mayor parte de la población pudiese observar y disfrutar los eclipses solares de 2023 y 2024, con total seguridad. En este trabajo hacemos un recuento de los alcances que tuvieron ambas estrategias y planteamos proyectos que siguen.