Laboratorios Remotos: Recursos educativos para la enseñanza de la física

En esta conferencia se presentan algunas particularidades de los Laboratorios Remotos (LR) enfocados al contexto educativo, un LR es un conjunto de tecnología Hardware y Software que permite a profesores y estudiantes realizar actividades experimentales reales en entornos digitales. La manipulación del instrumental, la observación de la experiencia y la recolección de datos empíricos se realiza a distancia desde cualquier lugar y en cualquier momento. Los LR pueden clasificarse en Laboratorios en Tiempo Real (LTR) y Laboratorios Ultra concurrentes (LU). En los LTR el instrumental se opera en forma sincrónica; por ejemplo: liberar un cuerpo para que caiga. En cambio, los LU están basados en un conjunto de experiencias realizadas con equipamientos y reactivos reales, grabadas previamente y almacenadas en un servidor. La interfaz de los LU articula las grabaciones permitiendo tener la misma experiencia que en los LTR. Estos laboratorios permiten el acceso a distancia por lo que se han ganado relevancia en los últimos años permitiendo extender la actividad experimental en ciencias e ingeniería.

Técnicas de Visión Computacional aplicadas en la física experimental

Se sabe que la computación es una técnica que ayuda en la resolución de problemas en la física, desde métodos simples de graficación hasta simulaciones muy complejas. En específico, existe una rama de la computación llamada Visión Computacional, la cual se encarga de que la computadora imite el sentido de la visión para que con base en elementos como colores, bordes, patrones y muchos otros, se tomen decisiones de manera automática. Es por lo anterior que en este trabajo se presentan diferentes técnicas de la Visión Computacional aplicadas en la Física: la primera es para medir el radio de gotas que caen para obtener la tensión superficial de líquidos y la segunda es para automatizar la obtención de patrones de difracción. Los resultados obtenidos fueron excelentes, se obtuvieron los tamaños de gotas que caen de la aguja de una jeringa en tiempo real y los patrones de difracción provenientes de un sistema óptico; gracias a estos resultados fue posible terminar de buena forma la implementación de dispositivos en técnicas de experimentación remota. Gracias al Taller de Control y Electrónica y al Laboratorio de Electricidad asociados al Departamento de Física de la Facultad de Ciencias de la UNAM por el apoyo recibido para la realización y conclusión de este trabajo.

Herramienta STEM para el envío y recepción de datos mediante láser y fibra óptica utilizando una tarjeta micro:bit y un módulo USB GPIO

Se presenta un novedoso prototipo basado en la metodología STEM que envía y recibe un solo carácter o cadena a través de láser y fibra óptica, permitiendo la manipulación del hardware y software involucrado. Los caracteres son codificados y enviados modulando la duración de los pulsos de luz láser (ancho de pulso) usando LabVIEW a través de un módulo USB GPIO; mientras que la recepción y decodificación de los caracteres se logra a través de un módulo de fotorresistencia y una placa micro:bit, respectivamente. También se incluye una demostración cualitativa sobre la aplicación de la intensidad de la luz y la división del haz.

Diseño e Implementación de un Asistente de Profesor de Física Basado en ChatGPT y tecnologías de Inteligencia Artificial

Se diseñó un asistente de profesor de física para la enseñanza de la física a nivel medio superior y superior. El asistente consta de una serie de indicaciones que condicionan a la tecnología de ChatGPT en su versión de pago, para tomar el rol de un profesor de física amable, cordial y atento hacia los alumnos. Además, incluye distintas herramientas que permiten al alumno entablar una conversación hablada directamente con este asistente de profesor y la posterior síntesis de la información generada en la conversación. El asistente responde a las dudas conceptuales de los alumnos, contestando sus preguntas hasta que el alumno indique no tener más dudas. Una vez cumplido este objetivo, el asistente está programado para generar un cuestionario de 10 preguntas de opción múltiple generadas con el plugin de Wolfram, el cual el alumno tiene la opción de contestar o no. Una vez contestado el cuestionario, el asistente de profesor brinda retroalimentación de las respuestas correctas del cuestionario y guarda en una tabla el nombre del alumno, institución, si realizó o no el cuestionario y el puntaje obtenido por el alumno para que el profesor tenga registro de los usuarios de esta herramienta. Todo esto con el fin de proponer una respuesta práctica e innovadora al refuerzo y fortalecimiento de los conocimientos vistos en un curso de física. 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.

Desarrollo de contenidos sobre eclipses solares en preparación para los eventos de 2023 y 2024

En este trabajo se presenta el desarrollo de diversos materiales sobre eclipses solares: artículos de divulgación y con actividades para docentes, videos y otros recursos; para informar, concientizar y generar interés entre la población en general sobre los próximos eclipses solares. Desde 1991, México no ha tenido la oportunidad de volver a presenciar un eclipse solar total, sin embargo, con una diferencia de seis meses, se podrán observar en territorio mexicano dos de estos espectaculares eventos. El 14 de octubre de este año pasará por la península de Yucatán un eclipse anular y, el 8 de abril de 2024, por el noroeste del país pasará un eclipse total de Sol, sin embargo, en el resto del país se tendrá la oportunidad de observarlos como eclipses parciales. Existe una gran porcentaje de la población mexicana que se encuentra interesada en la astronomía, pero que, por distintos factores, no tiene el conocimiento necesario para una correcta y segura observación de un eclipse solar, y sumado a la información que se puede encontrar con facilidad en la web, que si bien en algunos casos pueden no tener malas intenciones, también puede que estos datos no sean precisos o correctos, lo cual desencadenaría la expansión de ideas incorrectas, e incluso mitos, creencias y estigmas sociales, lo que a su vez podría traer riesgos a la salud pública o la pérdida de la oportunidad para observar un evento único, como lo es un eclipse solar. Por esta razón, un grupo de estudiantes de la BUAP e investigadores del INAOE, hemos escrito, traducido y publicado artículos de divulgación y otros con actividades lúdicas y didácticas, pero también hemos generado presentaciones y videos para informar a la población en general, de tal manera que la observación sea hecha con todas las precauciones necesarias y sin preconcepciones erróneas, abogando por la apreciación del evento con información veraz, lo que permitirá un disfrute con completa seguridad.

Taller del Sistema Solar basado en historietas y actividades lúdicas

En algunas comunidades denominadas vulnerables, hay una carencia de conceptos astronómicos básicos en infantes que inician la práctica de lectura de comprensión y el cuestionamiento de fenómenos que los rodean. Por otro lado, las historietas impresas no eran consideradas un material de enseñanza en sus inicios, pero en la actualidad se pueden utilizar como un recurso educativo. El presente trabajo muestra el Taller del Sistema Solar como una propuesta educativa complementaria al sistema oficial de enseñanza en primaria y secundaria. Consta de 8 sesiones de lectura de historietas guiadas por una astronauta exploradora que dialoga con los astros durante su viaje desde el Sol hasta el Cinturón de Kuiper, y una representación histriónica con títeres de los astros. El objetivo principal es guiar el pensamiento científico de los menores a través de preguntas detonadoras que aprovechan y comparten su curiosidad innata. Además, se proponen actividades lúdicas (modelos de astros elaborados manualmente, juegos de lotería y memorama) que sirven para reforzar los conocimientos adquiridos. Una vez estructuradas las secuencias didácticas de cada sesión, se analizan 2 experiencias llevadas a cabo en un PILARES de la Cd. de México. Los resultados de éstas, permiten concluir cualitativamente que los asistentes: 1. Identifican planetas y sus satélites naturales, al Sol como estrella, cometas, asteroides y planetas enanos en el Sistema Solar; 2. Desarrollan la habilidad de comprender ideas nuevas en el contexto de historietas con información científica, así como la capacidad de formular sus propias preguntas de acuerdo con los conceptos aprendidos; y 3. Se aprecia incremento en el entusiasmo por participar en las actividades del taller, disminuyendo el posible rechazo futuro a indagar sobre temas científicos.

Simulaciones físicas como apoyo para el aprendizaje activo

La transformación de la educación convencional nos ha llevado a analizar y, en consecuencia, a cambiar en nuestras prácticas docentes. El aprendizaje mediante simulaciones nos ofrece el escenario adecuado para que el alumno aprenda de manera activa y significativa ya que nos permite que el estudiante interaccione con el fenómeno físico al mismo tiempo y en el mismo espacio donde se desarrolla la teoría. En los últimos años se ha desarrollado software educativo, los cuales nos permiten visualizar un fenómeno físico en la pantalla de la computadora. Se ejecutan dentro de una página web y se representan en una pantalla gráfica que contiene una animación que muestra la evolución del sistema. Con este tipo de simulaciones físicas es posible modificar variables, predecir resultados, realizar mediciones, etc. con el fin de observar y analizar las consecuencias que tienen estos cambios sobre la situación estudiada, brindándonos la oportunidad de conectar los conceptos, que en algunas ocasiones son abstractos, con situaciones reales. En este trabajo presentamos el avance de un proyecto de Simulaciones interactivas centradas en el alumno desarrollado en una Universidad del Noreste de México.

Aprendizaje significativo de circuitos eléctricos de corriente continua en el nivel medio superior

Se muestran algunos resultados de la implementación de Unidades Educativas Potencialmente Significativas (UEPS) para la enseñanza para circuitos eléctricos de corriente continua en bachillerato, La metodología de enseñanza se basa en Clases Demostrativas Interactivas con ayuda de simulaciones computacionales PhET. La intervención didáctica se realizó en un grupo de nivel medio superior del Instituto Politécnico Nacional y se contrastó con un grupo de control. Se incluyeron los temas de ley de Ohm y circuitos resistivos en serie y paralelo. Asimismo, se calculó el factor de Hake, el factor de concentración de Bao-Redish, la t de student, los coeficientes de habilidad y de dificultad y las gráficas de respuesta al ítem del modelo dicotómico de Rasch. Los resultados obtenidos, muestran un aumento general aceptable en la ganancia conceptual, con respecto a la enseñanza tradicional. Este trabajo fue replicado con otros dos grupos experimentales, en donde se obtuvieron resultados similares en la ganancia conceptual. Esperamos que este trabajo sea de interés y de utilidad para profesores de bachillerato que impartan temas de circuitos eléctricos.

Enhancing Conceptual Understanding in an Introductory Quantum Mechanics Course

Enrollment in the undergraduate Physics program at UANL has risen recently. The increase in demand has been accompanied by greater heterogeneity of student preparation, making it necessary to implement teaching strategies different to those that are usually effective in smaller and more uniform groups. We investigate the impact of different teaching approaches in the Intro to Quantum Mechanics course by comparing two generations of students. In the first semester, a traditional, transmission-oriented teaching approach was employed, using lectures, in-class problem-solving, and homework assignments based on end-of-chapter problems. The second semester incorporated modifications focused more on conceptual understanding than in mechanical procedures; flipped classroom strategies with pre-class engagement, activities emphasizing teamwork, and an emphasis on connecting the system models commonly used in IQM with real-world experiments. We assessed conceptual proficiency using the QM Concept Assessment survey. The new teaching strategies significantly enhanced the understanding of concepts related to the time-independent Schrödinger equation, while there was marginal improvement in comprehension of measurement, wave functions, time evolution, and probability. The activities implemented in the second semester also helped to identify deficiencies in the foundational academic skills required to fully benefit from a QM course; specifically, students exhibited poor understanding of the concepts of potential energy, applying conservation laws, difference between force and energy, basic probability, graphical representation of functions, derivative of a function, and managing units systems. These findings underscore the importance of addressing skill deficiencies, perhaps through teaching methodologies that create more student knowledge retention, starting the physics program. We propose recommendations for instructional interventions to bolster these critical academic skills.

La potencia y aplicación de la espectroscopia infrarroja en el estudio de las bolsas de plástico comerciales vistas desde sus cambios vibracionales, mecánicos y estructurales: physics princpia

Esta investigación explora el uso de la espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT-IR), utilizando como ejemplo el análisis de una bolsa de plástico comercial. El análisis examinó los modos vibracionales, las características mecánicas y los cambios estructurales de la muestra antes y después de ser sometida a tensión mecánica longitudinal. La composición química y la concentración de componentes dentro de la bolsa de plástico pueden determinarse analizando las bandas de absorción y sus intensidades. Centrándose en su representación en el espectro IR, se investigó el comportamiento de los modos vibracionales en sistemas unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales. Asimismo, se explica la idea del momento eléctrico dipolar, así como fenómenos como las bandas de sobretono y la resonancia de Fermi. En los patrones de rayos X de la bolsa se observan talco y polietileno. Se realizan ensayos de tracción para evaluar el comportamiento mecánico de las bolsas de plástico y se utiliza el SEM para evaluar el grosor de las muestras. Centrándose en la correcta aplicación de esta tecnología, este estudio hace hincapié en el poder informativo e instructivo de la espectroscopia infrarroja para investigar los aspectos vibracionales, mecánicos y estructurales de los materiales. El estudio subraya lo crucial que es aplicar la ley de Beer-Lambert a los efectos del espesor y el coeficiente de absorción para comprender cómo cambian los modos vibracionales durante los ensayos de tracción. Los resultados muestran la potencia del FT-IR en los materiales y hacen darnos cuenta de la importancia de los principios físicos a la hora de la caracterización de los materiales.

Propuesta de Aprendizaje Activo para la enseñanza del sistema del doble resorte lineal en el nivel Medio Superior

En este trabajo presentamos una metodología basada en el Aprendizaje Activo de la Física con el uso de los recursos de las Tecnologías de la Información y la Comunicación aplicada a los estudiantes de secundaria en México. Se muestra una metodología de enseñanza considerando los pasos de Predicción, Observación, Discusión y Síntesis, con la ayuda de un sistema de simulación de doble resorte lineal utilizando Easy Java Simulations, que es una herramienta software que facilita el aprovechamiento del potencial de la programación en el Lenguaje Java de forma sencilla e ilustrativa.

Celda colaborativa

Se presenta un arreglo de dos brazos robóticos de 6 grados de libertad cada uno, la intención del proyecto es demostrar la posibilidad de colaboración entre dos dispositivos automatizados, se valoran atributos como: Mejorar el tiempo de ejecución del proceso mediante optimización de trayectorias, programación punto a punto y repetibilidad. Las técnicas de manufactura empleadas en la fabricación del sistema contemplan la posibilidad de generar un sistema espejo y programar mejoras a distancia “OFF LINE”, en la industria esto permite incrementar los tiempos de trabajo efectivo de los sistemas, también realizar pruebas de algoritmos de control de manera más segura para el proceso y para el mismo dispositivo. Las piezas que comúnmente pueden sufrir daños por la operación pueden ser reparadas o reemplazadas con mínimo esfuerzo. La capacidad de reproducir el todo el sistema a bajo costo permitirá dotar de herramientas pedagógicas que permitan ofrecer una experiencia vivencial al alumno, y agilicen la comprensión de conceptos que resultan abstractos en teoría. Otra de las posibilidades de mejora para el proyecto es dotarlo de conectividad vía IOT, respondiendo a las necesidades de la industria actual.

Enseñanza de la Física utilizando Aprendizaje Natural y Simulaciones Web - Curso de Electricidad y Magnetismo para Ingenieros Civiles

A menudo los conceptos vistos en la clase de Electricidad y Magnetismo son de gran dificultad para los estudiantes y en general se perciben muy abstractos. Se planeó y ejecutó una intervención para el curso de Electricidad y Magnetismo para Ingenieros Civiles aprovechando su conceptualización espacial. Se utilizó el método de aprendizaje natural acompañado de simulaciones web para lograr que los estudiantes pudieran por ellos mismos deducir los conceptos y llegar a comprender y aplicar exitosamente la Ley de Coulomb y Ley de Gauss. Los resultados muestran una muy buena retención del aprendizaje.

Propiedades de localización y transporte en una línea de transmisión directa con desorden correlacionado

En este trabajo estudiamos los fenómenos de localización y transporte de corriente en una línea de transmisión directa formada por inductores y por capacitores. Consideramos el caso en que tanto las inductancias cuanto las capacitancias adquieren valores aleatorios correlacionados. Aplicando a este sistema resultados originalmente derivados para modelos desordenados de enlace fuerte, mostramos cómo se pueden usar las correlaciones de las variables aleatorias para obtener un coeficiente de transmisión próximo a uno (o a cero) en intervalos de frecuencia predefinidos. Las ventanas transparentes (u opacas) se encuentran por debajo de la frecuencia de corte del sistema homogéneo (sistema sin desorden) y su anchura y posición pueden variarse eligiendo apropiadas correlaciones del desorden. Todos los resultados numéricos y teóricos son corroborados de manera experimental.

Medición experimental de la viscosidad dinámica de diferentes fluidos. Experimento automatizado y controlado a través de Internet de las Cosas (IoT)

En consecuencia del confinamiento por SARS COV-2 diferentes actividades académicas de tipo experimental modificaron sus estrategias de enseñanza con la finalidad de abordar el contenido requerido de cada asignatura, en la mayoría de los casos se emplearon simulaciones o experimentación con elementos cotidianos, presentándose como principal desventaja, la falta de datos experimentales rigurosos con los cuales los estudiantes pudiesen cubrir los objetivos académicos establecidos en los diversos planes de estudio. La presente propuesta consiste en realizar experimentación remota empleando tecnologías del internet de las cosas (IoT), con la cual e interactuando con la automatización del experimento permite realizar el experimento sin requerir la presencia física del estudiante en el laboratorio, y así cubrir los objetivos académicos respectivos. En el presente trabajo se exponen los resultados obtenidos al diseñar e implementar remotamente el experimento de: Medición experimental de la viscosidad dinámica de diferentes fluidos. Agradecemos al: Dpto. de Física, al laboratorio de electricidad, al Taller de control y electrónica, y al proyecto PAPIME -PE108822 por el apoyo recibido para la elaboración de este proyecto.

1. Fabricación y descripción teórica de un circuito probador de bobinas automotrices

La bobina de encendido es una parte fundamental en el sistema de encendido de automóviles con motor de combustión interna. Su función es aumentar la tensión de la batería del automóvil para crear una chispa de alta energía en las bujías y encender la mezcla de combustible y aire en los cilindros del motor. La bobina automotriz está diseñada para elevar la tensión de la batería, que generalmente es de 12 voltios, a una tensión típicamente 20,000 a 50,000 voltios necesarios para crear el arco eléctrico en los electrodos de las bujías. Para que la bobina pueda realizar su función adecuadamente, esta necesita recibir una señal pulsada cuya frecuencia en herzios se calcula a partir de la conversión del rpm del motor a revoluciones por segundo divididas entre 2 para descontar los tiempos donde la bujía no trabaja. Adicionalmente, la señal mencionada está modulada por ancho de pulso (PWM por sus siglas en inglés), cuya duración en alto óptima es alrededor del 60% del periodo de la señal, ya que de otro modo la chispa en las bujías no es adecuada en intensidad y duración. En este trabajo se planea construir un circuito de excitación para probar bobinas automotrices de la marca VW y una bobina de fabricación casera con el fin de observar la generación de chispa en una bujía convencional. Dentro del trabajo realizado se llevará a cabo la medición de la tensión y corriente en la entrada y salida de la bobina y la descripción del circuito generador de pulsos. Así mismo, se hablará sobre la historia de la bobina de encendido, su evolución desde los circuitos de platinos hasta las bobinas transistorizadas que incorporan su propio circuito conmutador. Se llevará a cabo una comparativa entre los requerimientos del circuito de encendido de un automóvil convencional y los utilizados en F1. Finalmente, el funcionamiento de la bobina y el circuito probador serán descritos en base a la ley de Biot-Savart, Faraday-Lenz, Ohm, Watt y análisis de circuitos utilizando la transformada de La

Metodología experimental remota, método de enseñanza aprendizaje para las ciencias experimentales

El confinamiento provocado por el COVID-19 representó un reto en los métodos de enseñanza usuales, los cuales fueron reemplazados por el uso de medios digitales y de distintas plataformas de video conferencia. En particular, la experimentación en las distintas áreas de la física se vio mayormente afectada debido a la dificultad por parte del alumnado de acceder desde casa a equipos de instrumentación y medición especializados. Una manera de disminuir este impacto es mediante la implementación de experimentos controlados remotamente utilizando el Internet de las Cosas (IoT). En el presente trabajo explicamos las diversas partes que conforman la experimentación remota, así como sus principales ventajas y desventajas. Agradecemos al: Dpto de Física, al laboratorio de electricidad, al Taller de control y electrónica, y al proyecto PAPIME -PE108822 por el apoyo recibido para la elaboración de este proyecto.

La mentefactura: objetivos de egreso de un físico

El modelo por competencias es como lo menciona Chagoyán el enfoque educativo más “ambicioso” de los últimos años, ya que “integra” cuatro saberes: el saber, el saber ser, el saber convivir y el saber hacer de tal forma que la aplicación del contenido temático se va dando de manera “natural”, así como también el respeto a la aportación de ideas durante el trabajo colaborativo. El objeto de estudio del presente trabajo es el desarrollo de la mentefactura en estudiantes mediante la implementación de estrategias digitales que la promuevan. La metodología de investigación propuesta es por método de ensayo controlado donde se tendrán dos grupos a los que se aplicarán las estrategias enseñanza- aprendizaje “modificadas” y otro que será el grupo “testigo” que servirá para comparar los logros obtenidos. El enfoque utilizado es mixto, como lo describen Hernández, Fernández y Baptista (2010), teniendo una componente cualitativa y otra cuantitativa, en esta última el diseño fue ex pos-facto descriptivo, se hará uso de un cuestionario con escala Likert para determinar el grado de apropiación del conocimiento alcanzado, (tanto el individual como el trabajado colaborativamente), el manejo de la información y de situaciones cotidianas. Como resultado de la implementación se obtuvo una mayor apropiación del conocimiento y su aplicación en la resolución de problemas contextualizados.

Compendio de experimentos empleando metodología de experimentación remota con tecnología IoT

La pandemia de coronavirus que afecta al mundo desde 2020, obligó a modificar los métodos de enseñanza experimental que pasaron de ser 100% presencial a 100% en línea sin que se contase con una metodología pedagógica exitosa, debido principalmente a que es imposible mantener la misma metodología que en una clase presencial. n un trabajo conjunto del laboratorio de electromagnetismo y el taller de control, nos propusimos diseñar y proveer de una Metodología experimental remota basada en el paradigma IoT para apoyar la dupla enseñanza-aprendizaje de la experimentación científica bajo las condiciones reinantes, por lo que, aprovechando los avances tecnológicos en áreas como la computación y electrónica, diseñamos herramientas experimentales de acceso remoto para los estudiantes de las diversas áreas de las ciencias experimentales de la facultad de ciencias, aunque es perfectamente aplicable a ambientes presenciales. Por su parte, el docente prepara el experimento en su espacio de trabajo mientras el alumno interactúa con éste de manera remota utilizando prácticamente cualquier tipo de computadora, por lo que no es indispensable que se encuentren en la misma localidad geográfica. Esta metodología puede aplicarse incluso a enseñanza interescolar y ofrecerse como alternativa a la falta de laboratorios en algunos planteles educativos. Agradecemos al: Dpto de Física, al laboratorio de electricidad, al Taller de control y electrónica, y al proyecto PAPIME -PE108822 por el apoyo recibido para la elaboración de este proyecto.

Máximas razones de cambio de la cocción de un huevo

Llenamos experimentalmente una tabla que determina el porcentaje de cocción de un huevo en función de la temperatura a la que ha estado expuesto, durante un tiempo específico, en un horno eléctrico.

Estudio de los espectros tanto experimental como usando herramientas computacionales: Tracker

El objetivo del este trabajo de investigación es estudiar los espectros de emisión de algunos gases en forma tanto experimental como teórica utilizando los equipos del laboratorio de Física de la Universidad Francisco José de Caldas – Facultad Tecnológica sede Bogotá, que junto con la herramienta Tracker (software libre) se puede obtener los datos tales como: las longitudes de onda, la frecuencia y la energía de cada uno de los fotones que conforman dicho espectro. Además, se utilizará la Ley de Bragg para determinar el ancho de la rejilla de difracción que se utilizó en cada uno de los experimentos y compararlo con el valor teórico. Lo anterior con el fin de mostrar a los estudiantes de Ingeniería Eléctrica por Ciclos Propedéuticos del curso de “Física III: Ondas y Física Moderna” de la existencia de estos equipos y que perciban de una manera más cercana los conceptos adquiridos en clases magistrales. Esto debido a que este curso tiene 4 h a la semana y como es tan denso no es posible (por tiempo) realizar todas las prácticas experimentales de espectroscopia tema tan importante en el comportamiento de la luz y su interacción con la materia. Por lo anterior es de gran importancia realizar: talleres, cursos, artículos, ponencias que informen a la comunidad adámica sobre el manejo, uso, obtención de los espectros de algunos gases y su aplicación en la vida cotidiana.

Estudio de las Aplicaciones del Teorema de Stokes en un Motor a Cuatro Tiempos

En este artículo se presentan aplicaciones y estudios del Teorema de Stokes en un motor a cuatro tiempos. Desde la explicación de que es un Ciclo de Otto hasta la demostración del trabajo realizado en un motor a cuatro tiempos, se concluye que el trabajo realizado sobre el émbolo durante un ciclo en un motor de cuatro tiempos es igual a W= ∫ PdV .

Observación de la violación de la simetría CP en desintegraciones de mesones B utilizando el Open Data del CERN y técnicas de análisis de datos

En este trabajo se aplicó ciencia de datos para analizar la violación de la simetría de paridad de carga (CP) usando datos del portal Open Data del Gran Colisionador de Hadrones. Mediante el lenguaje de programación Python, se reconstruyó la masa y la energía del mesón B, usando el valor de los momentos medidos de 3 kaones que resultaron en su desintegración. Este cálculo se hizo con dos conjuntos de datos: datos simulados y datos reales. Posteriormente se calculó la medida de asimetría de carga para ambos conjuntos. Mediante diagramas de dalitz se visualizó la distribución de masas de estos y se observaron diferencias que indicaron la presencia de resonancias intermedias durante las desintegraciones. Finalmente se separaron las desintegraciones de los mesones $B^+$ y $B^-$ y se observaron diferencias en sus diagramas de dalitz, lo que corresponde a una violación de la simetría CP.

Control y operación de un osciloscopio Tektronix basado en los conceptos de laboratorio remoto, y máquina de estados finitos de Mealy

El osciloscopio como instrumento científico juega un papel preponderante en la generación de conocimiento, enseñanza científica y formación integral de un estudiante en carreras de ciencias, de ingenierías, y técnicas. Por tal motivo, es de vital importancia que, en los cursos académicos, los estudiantes tengan acceso al uso y operación de un osciloscopio de forma adecuada para enriquecer su formación. En muchos casos el acceso a este tipo de instrumentos es limitado por cuestiones de infraestructura de los centros universitarios o por pandemias globales (COVID-19). Una solución adecuada que cumple con los objetivos de una formación integral universitaria, eficiente y de bajo coste es el uso de la tecnología de un laboratorio remoto y del internet para operar instrumentos científicos de forma remota. Esta tecnología ayudar a mejorar el sistema educativo tradicional y a extender su cobertura a áreas aisladas con excelentes resultados didácticos debido a que permite a un estudiante de cualquier parte del mundo interactuar de forma real y remota con un osciloscopio que está en su centro educativo o en cualquier parte del mundo. En este trabajo se presenta el diseño y desarrollo de un sistema de control, adquisición y almacenamiento de datos para un osciloscopio Tektronix que funciona de forma remota. El sistema propuesto usa la tecnología de laboratorio remoto y tiene una arquitectura cliente-servidor (TCP/IP). El sistema está formado por una computadora (cliente), un osciloscopio (servidor), conexión a internet y un software de control datos llamado SCAOSIT. El software SCAOSIT 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. El software es implementado en Labview 2020. El sistema propuesto cumple con los objetivos y requerimientos necesarios para sentar las bases de desarrollo de un laboratorio remoto con una amplia capacidad de medición.

2. Diseño de un medidor LCR (Inductancia, Capacitancia y Resistencia) usando un osciloscopio Tektronix basado en los conceptos de laboratorio remoto, y máquina de estados finitos de Mealy

Un medidor LCR es un instrumento que mide la impedancia eléctrica de un dispositivo eléctrico pasivo, sensor, etc. y de dónde se determinan sus parámetros eléctricos primarios como la inductancia, la capacitancia y la resistencia, y secundarios como el factor de disipación (D), de calidad (Q), ángulo de fase y resistencia serie (RESR). Estos parámetros determinan la simbiosis que existe entre el dispositivo eléctrico bajo prueba y una señal eléctrica que los alimenta. En un proceso de formación científica, ingenieril o técnica de un estudiante es necesario que éste entienda, asimile, observe y mida dicha simbiosis que existe entre un dispositivo y una señal eléctrica. Esta simbiosis define, por un lado, como los dispositivos se comportan al paso de una señal eléctrica en función de su magnitud y frecuencia, y, por otro lado, refleja como la señal es afectada en magnitud y fase al fluir por dichos dispositivos. Con el objetivo de apoyar el proceso de formación de recursos humanos en el estudio de dicha simbiosis, en este trabajo se presenta el diseño y desarrollo de un medidor LCR remoto usando un osciloscopio Tektronix, el cual está basado en el concepto de laboratorio remoto y usa el protocolo de comunicación cliente-servidor (TCP/IP). El sistema propuesto está formado por una computadora (cliente), un osciloscopio (servidor), un generador de funciones, una tarjeta de medición LCR y un software de control, y operación. Éste último está basado en el principio de máquinas de estados finitos de Mealy y en el método de dos terminales de circuitos eléctricos para medir la impedancia compleja de un dispositivo eléctrico pasivo a diferentes frecuencias (100, 120, 1K, 10K, 100KHz) e implementado en Labview 2022. El sistema propuesto cumple con los objetivos y requerimientos necesarios para ser utilizado en cursos de formación en áreas como electricidad, electrónica, y física básica.

Método variacional de Ritz en la distribución estacionaria de temperatura

En este trabajo se propone mostrar la estrategia didáctica y metodológica del proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física, para resolver analíticamente el problema de la condición para que sea posible una distribución estacionaria de temperatura entre dos placas paralelas infinitas con focos térmicos y el resultado se comparará con la solución por el método de Ritz. Una de las aportaciones de este trabajo a la enseñanza de la física es, que se puede unificar los fundamentos de las diferentes disciplinas de la física en la resolución de un problema específico por dos métodos diferentes el analítico y el numérico, y con ello lograr nuevo conocimiento, tal y como lo escribió R. Feynman y E. Morin. Además, con la implementación de la estrategia de enseñanza, se puede seguir una ruta más en la evaluación de las competencias de la carrera de Física de la UAEMex. (1) Facultad de Ciencias, UAEMex, jag_bdv@yahoo.com.mx

Rango de una matriz y su relación con la ecuación de Navier-Stokes

El curso de Álgebra Avanzada que se imparte en la carrera de Física de la Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma del Estado de México, UAEMex, tiene el propósito de lograr que el estudiante vincule los conocimientos manejados en el Álgebra Avanzada con la Física, por ejemplo, el rango de una matriz, combinación lineal, métodos de solución de un sistema de ecuaciones lineales, entre otros. En ese sentido, se ha detectado que el programa de estudio de la Carrera de Física del modelo Flexible por competencias 2003, no existen estrategias de enseñanza que evalúen esa competencia del alumno. Por este motivo y otros, que nos parecen de suma importancia, se formuló la siguiente pregunta ¿cómo podríamos integrar el concepto de rango de una Matriz y algún tema de Hidrodinámica? Para contestar la pregunta, revisamos la bibliografía y nos pareció interesante que la respuesta tentativa podría ser a través de la aplicación de la ecuación de Navier-Stokes en un fluido viscoso. Por lo que en este trabajo se propone mostrar la estrategia didáctica y metodológica del proceso de enseñanza-aprendizaje de la Física, la cual describirá la síntesis entre un problema de los fluidos y el Álgebra. Una de las aportaciones de este trabajo a la enseñanza de la física es que se puede unificar los fundamentos de las diferentes disciplinas de la física en la resolución de un problema específico, y con ello lograr nuevo conocimiento, tal y como lo escribió R. Feynman y E. Morin. Además, con la implementación de la estrategia de enseñanza, se puede seguir una ruta más en la evaluación de las competencias de la carrera de Física de la UAEMex. (1) Facultad de Ciencias, UAEMex, jag_bdv@yahoo.com.mx

Cálculo de la densidad electrónica en Na

El propósito de este trabajo es encontrar una forma sencilla de calcular la densidad electrónica en un átomo, la cual es función de la distancia r al núcleo. Para probar el método, consideramos el Na, con 11 electrones y 4 subcapas. Construimos la función de onda electrónica utilizando un STO (orbital de Slater) para cada subcapa. Cada STO depende solamente de un parámetro ζ conocido como exponente de Slater, además de los índices n, l, m, de los números cuánticos usuales para la subcapa considerada. El exponente ζ depende de la carga efectiva del núcleo y de la constante de apantallamiento, la cual calculamos utilizando las llamadas reglas de Slater. Obtenemos así exponentes ζ y STOs para las subcapas. Graficamos la densidad electrónica para un rango de distancias r y comparamos con datos en la literatura, así como con la densidad electrónica obtenida del modelo de Thomas-Fermi. La comparación con los datos de la literatura es buena, pues en ambos casos aparecen los diversos máximos de la densidad electrónica a distancias muy similares. El parecido con la densidad de Thomas-Fermi no es tan cercano, ya que con este modelo hay un máximo en la densidad y no los máximos locales debidos a las diferentes subcapas.

Tensores, geodésicas y vectores sobre variedades riemannianas

El estudio de la relatividad general (RG) requiere de herramientas de la geometría diferencial y el cálculo tensorial, estas asignaturas no son ampliamente abordadas al nivel de licenciatura y son cruciales en el análisis de fenómenos gravitacionales. Se calcularon objetos como el tensor de Riemann y Ricci, los cuales muestran si una variedad posee curvatura, del mismo modo se hizo el cálculo de las geodésicas, estas determinan la trayectoria mas corta entre dos puntos de un espacio diferenciable. Se determinaron los vectores de Killing los cuales muestran las simetrías del espacio, éstos se asocian a las cantidades físicas conservadas. El objetivo es mostrar el cálculo de los tensores, geodésicas y vectores de manera clara, concisa, además se expondrán de manera grafica los resultados.

La constante de proporcionalidad en la Regla del Intervalo de Landé

En el contexto de los multipletes que surgen en el caso de acoplamiento LS en átomos, el autor de un texto de física moderna afirma: “El espaciamiento entre niveles consecutivos de energía en un multiplete de estructura fina, es proporcional al mayor de los valores de J involucrados. A esto se le llama la Regla del Intervalo de Landé.” En otros libros se enuncia la regla de manera similar. Lo que no queda muy claro de lo expresado por los autores es el comportamiento de la constante de proporcionalidad (a la que denominaremos α) cuando se pasa de un multiplete a otro de la misma configuración. Para responder a esa duda buscamos datos, primeramente, de configuraciones que produzcan dos o más multipletes, y que tengan, además, cada uno, tres o más niveles J, para establecer si la regla es válida dentro de ese multiplete. Utilizando datos de la base NIST, examinamos multipletes de diez átomos diferentes y encontramos que, aunque en algunos casos α cambia sustancialmente (factor de 10 o más) al pasar de un multiplete a otro de la misma configuración electrónica del mismo átomo, en algunos casos el cambio es mucho menor (del orden de 10-20 %). Para la mitad de los átomos analizados no se pudo llegar a una conclusión definida en un sentido u otro, ya que la Regla del Intervalo no se cumplía satisfactoriamente en uno de los dos multipletes comparados.

Sistema de Enseñanza y Modelación de Problemas de Física "Vetty" para estudiantes de Preparatoria

Vetty es un sistema de modelación y enseñanza de la Física a través de un simulador virtual utilizando Roblox como medio de distribución. Este programa educativo está diseñado para brindar enseñanza de física básica de forma gratuita a estudiantes de entre 13 y 18 años. Su objetivo es ayudar a los estudiantes a comprender conceptos físicos mediante la interacción de sus variables correspondientes, lo que les permitirá obtener diferentes resultados y adquirir un conocimiento profundo. El programa abarca una amplia gama de temas, para proporcionar una comprensión integral de cómo funcionan y cómo se resuelven los problemas áreas de la física. Algunos de estos temas incluyen: 1. Conversión de unidades: 2. Planos cartesianos: 3. Caída libre: 4. Tiro vertical: 5. Tiro parabólico. Además de la interacción con variables y resultados, el programa contará con un asistente virtual llamado Vetty. Este será un personaje que brindará apoyo y guía a los estudiantes a medida que avancen en el programa. Explicará las operaciones, su funcionamiento y su relevancia en la vida real, utilizando ejemplos y aplicaciones prácticas para ayudar a los estudiantes a comprender mejor los conceptos físicos. Lo que se necesita para usarlo es contar con internet y celular, tablet, computadora, laptop o una videoconsola xbox. El dispositivo debe de tener la aplicación gratuita “Roblox”, y buscar dentro de ella la experiencia “Vetty”. Lo que se tiene planeado: • Un método de aprendizaje profesor-alumno donde el profesor presenta e interactúa sobre una tema en particular. • Agregar nuevos temas o actualizar con más información a los ya establecidos. Bibliografía: Profesor Sergio Llanos. (2019, 26 marzo). Movimiento Parabólico o de proyectiles [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=vFMHr1Jg8IA iEnciclotareas. (2018, 5 agosto). TIRO VERTICAL - EJERCICIO RESUELTO DE TIEMPO [Vídeo]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=zS8yJaxYfcc

Ondas gravitacionales: Un enfoque didáctico

Las ondas gravitacionales son producidas por distribuciones muy grandes de masas en movimiento (choque de estrellas de neutrones, fusión de hoyos negros) que se propagan en el espacio-tiempo con velocidad igual a la de la luz. Las ecuaciones de Einstein de la relatividad General predicen su existencia (1915) y han sido descubiertas muy recientemente (2016). En esta ponencia resaltamos dos aspectos relevantes: 1) su descubrimiento es una confirmación de la Teoría General de la Relatividad (TGR), lo cual por sí sola, le da un valor excepcional pues la TGR es una de las leyes fundamentales de la física, pero además, 2) Las ondas gravitacionales abren un nuevo campo a la cosmología, es decir, al estudio del Universo, en particular a lo que podemos llamar fondo de ondas gravitacionales originado en los primeros instantes después del Big Bang, de manera muy semejante al fondo de radiación cósmica (CMB), el cual en buena medida es el medio que ha permitido conocer gran parte de la evolución del mismo, y que también tuvo su origen en los primeros momentos. En este trabajo de enseñanza exponemos lo anterior y analizamos la semejanza de las ondas gravitatorias con ondas clásicas: ondas en el agua, el sonido, la luz, como perturbaciones de un medio, lo cual es un elemento didáctico muy motivador.

Trayectoria no parabólica del movimiento de un proyectil

En los cursos de Laboratorio de Mecánica (LM) de primer año a nivel universitario el movimiento de proyectiles es un tema teórico-experimental que se trata frecuentemente de diversas maneras. Sin embargo, en general, se trata del tiro parabólico de un objeto que se lanza al espacio vacío con una velocidad inicial que forma un ángulo determinado respecto del piso y que traza una trayectoria parabólica al moverse en este espacio sujeto exclusivamente a la fuerza de gravedad. A pesar de que los experimentos que se realizan el LM con esferas sólidas no se hacen en el vacío el modelo de trayectoria parabólica se confirma con bastante aproximación. Sin embargo, este modelo no se sigue para un proyectil como el gallito de un juego de bádminton. Es un hecho que el movimiento del gallito es impedido por la resistencia del aire que se opone a su movimiento produciendo una trayectoria que no es parabólica y que sigue un modelo que considera además de la fuerza de gravedad la fuerza aerodinámica de resistencia del aire sobre el gallito. Para estudiar este modelo en el LM hemos propuesto a los estudiantes ir a las canchas deportivas a experimentar con el juego de bádminton para registrar con vídeo el vuelo del gallito y analizar en el laboratorio su trayectoria teórica, experimental y numéricamente. En este trabajo presentamos los resultados obtenidos en este experimento.

Termodinámica de los agujeros negros

Un agujero negro está caracterizado por ciertas cantidades físicas, es decir, cantidades que se pueden medir. Entre ellas están la masa, el área de la superficie denominada el horizonte de eventos y la carga eléctrica. En 1975 Stephen Hawking y otros investigadores descubrieron que con algunas de esas cantidades físicas se puede desarrollar una teoría que describe un comportamiento semejante a un sistema termodinámico clásico, el cual obedece los principios establecidos por las leyes de la termodinámica. Esto puede ser sorprendente, pues algo tan extraño y lejano a la experiencia humana como lo es un agujero negro puede ser visto como un sistema térmico de la Tierra, sobre todo cuando se piensa que un hoyo negro, por su propia naturaleza, no se puede ver. Efectivamente, lo que está dentro del horizonte de sucesos no es posible observarlo, pero ese horizonte y la región cercana constituyen el sistema termodinámico, cuyas variables son el área ese horizonte de eventos, la masa del agujero y su carga. En esta ponencia exponemos la termodinámica del agujero negro usando la primera ley pero modificada con los parámetros mencionados. El objetivo de este trabajo es mostrar a los estudiantes de las licenciaturas en ciencias e ingenierías que llevan el curso de termodinámica, que lo que están aprendiendo se aplica a sistemas físicos tan misteriosos como los agujeros negros.

Evaluación de la enseñanza y aprendizaje en el área de física, a nivel secundaria mediante los resultados de la prueba ENLACE-B 2012

El aprendizaje es un proceso de adquisición de conocimientos, habilidades, valores y actitudes, posibilitado mediante el estudio, la enseñanza o la experiencia. El aprendizaje está vinculado a la educación, y puede darse en entornos formales como escuelas o universidades, dónde se organizan los contenidos por materia y se evalúan mediante pruebas y exámenes. La evaluación puede utilizarse como instrumento regulador de la enseñanza y del aprendizaje, al detenerse a mirar los resultados y considerar y analizar los diferentes factores que están incidiendo sobre ellos. En este trabajo se analiza el aprendizaje de la asignatura de Ciencias II con énfasis en Física, del Nivel Secundaria, haciendo una revisión de los objetivos y contenidos curriculares de la asignatura Ciencias II, así como también se examinaron la pruebas internacionales y nacionales que evalúan esta asignatura. Posterior a la revisión de los tipos de pruebas, se eligió la que se enfocó primordialmente en la materia de Ciencias II, siendo ésta la evaluación: Exámenes Nacionales del Logro Académico en Centros Escolares (ENLACE) del año 2012. Las preguntas de la prueba se clasificaron por temas y nivel de dificultad para compararlas con el contenido de algunos libros gratuitos de la SEP, con el interés de encontrar factores que influyeron en los resultados obtenidos de la prueba ENLACE-B 2012, del estado de Veracruz. [1] http://dgece.sev.gob.mx/difusion/enlace/2012/resultados/Basica/

Estudio sobre el funcionamiento y aplicaciones de cuatro diferentes tipos de láseres

En el presente trabajo se aborda de manera detallada un estudio sobre el funcionamiento de un láser, desde la perspectiva de la física atómica, cuántica y la óptica. Se presenta el análisis de tres tipos principales de láseres: los de gas, de estado sólido, y semiconductores. Prestando atención a los niveles atómicos, transiciones atómicas o entre niveles energéticos, la emisión inducida y el tipo de cavidad resonante. Entre los láseres estudiados exponemos: el láser de eximero que produce luz ultravioleta, el láser de zafiro dopado con titanio trivalente sintonizable en el rango de 650 a 1100 nm y los láseres de punto cuántico, con puntos cuánticos como medio activo, y los láseres de cascada cuántica, que funcionan con inyección electrónica en un material semiconductor estructurado. Finalmente se abordan las principales aplicaciones que tienen estos láseres en diferentes campos de la ciencia, la industria y la medicina.

Prácticas de electrónica básica utilizando el software de simulación multisim

En este trabajo reportamos una alternativa para realizar algunas prácticas virtuales de electrónica utilizando el software de simulación Multisim de National Instruments. Se decidió utilizar este software comercial porque es muy común entre los estudiantes que cursan el área de electrónica y existe una versión estudiantil de bajo costo. Este software contiene en sus librerías varios componentes electrónicos comerciales con características reales y también algunos instrumentos de marcas reconocidas. La elaboración de estas prácticas tiene como propósito apoyar tanto a los estudiantes como al profesor que imparte la materia. Se puede usar como una herramienta complementaria para el laboratorio de electrónica presencial. Es decir, es muy útil para aclarar dudas de los alumnos o como introducción al tema bajo estudio. O también en casos imprevistos cuando no se puede tener acceso presencial al laboratorio o no se pueden utilizar uno o varios instrumentos, ya sea que estos se encuentren dañados, descalibrados o en reparación. Las prácticas que se redactaron abarcan desde circuitos resistivos hasta el convertidor analógico digital, pasando por circuitos RC, circuitos con diodos, el transistor bipolar, amplificadores operacionales, el timer 555, el optoacoplador y circuitos digitales. Por supuesto, antes de realizar estas prácticas, el alumno debe llevar el curso teórico, que en nuestro caso se les imparte detalladamente, para que después el alumno compruebe lo visto en la teoría. Al principio se familiariza a los alumnos la utilización del simulador con algunos ejemplos; posteriormente se les envía el procedimiento de la práctica a desarrollar con los diagramas de los circuitos de prueba para que ellos los tracen y con los archivos completos de los circuitos funcionales, en caso de dudas. Proyecto apoyado por UNAM-PAPIME PE105122.

Módulos para realizar prácticas de electrónica básica a distancia

Se encuentra en proceso el desarrollo unos módulos para hacer prácticas de electrónica básica. Esto se hace como parte de un sistema remoto en tiempo real que se implementará para la realización de algunas prácticas de electrónica básica. La implementación este pequeño sistema consiste en tener una tarjeta principal la cual tiene las conexiones necesarias para los instrumentos de medición tanto de entrada como de salida y la conexión para los módulos que contienen las prácticas bajo estudio. La idea es ensamblar tres módulos conectables e intercambiables y agrupar cuatro prácticas por módulo. Cada módulo consiste en ir cambiando la configuración de sus entradas y salidas para conectar las fuentes de polarización y los instrumentos de medición de acuerdo con el circuito que se desea estudiar. Se utilizan relevadores electromecánicos para efectuar la acción de un interruptor entre las terminales de los componentes activos y pasivos del módulo y con los instrumentos de medición. Ya se han simulado el funcionamiento de los circuitos las prácticas con el software Multisim de National Instruments, operando correctamente para 12 prácticas. En esta primera versión, los módulos comprenden: la ley de Ohmn, el divisor de voltaje, el puente Wheatstone, el equivalente de Thevenin, la polarización del diodo, el rectificador de media onda y onda completa, el diodo Zener, el transistor bipolar y el transistor fet. La idea es controlar desde una PC, con una interfaz de usuario, la configuración de la tarjeta principal con el módulo que contiene la práctica a estudiar, así como los instrumentos de medición y las señales de entrada al circuito. La primera etapa de este trabajo será el control desde una PC local; posteriormente se hará desde una PC remota. Proyecto apoyado por UNAM-PAPIME PE105122.

En Camino a una Termodinámica Covariante

La Relatividad Especial propuesta por Albert Einstein en el año de 1905, está basada en el llamado de Principio de Relatividad. Este principio afirma que todas las leyes de la física deben ser iguales para todos los observadores en sistemas de referencia inerciales. Esto se puede comprobar en forma concluyente con las leyes de la Mecánica, el Electromagnetismo, la Hidrodinámica y muchas otras; sin embargo, no se ha logrado aplicar a la Termodinámica. Diversos autores han discutido sobre este tema, son celebres los artículos de Max Planck y Albert Einstein, quienes afirman que un cuerpo que se mueve con respecto a un observador disminuye su temperatura. Posteriormente, Heinrich Ott muestra que un cuerpo en movimiento debe aumentar su temperatura con respecto a un observador que lo ve moverse. Por su parte, Peter T. Landsberg supone que la temperatura es un invariante relativista. En este trabajo se presenta una propuesta de formulación de una termodinámica covariante, basada en las ideas de Henry Arzheliés. Se proponen cuadrivectores y sus transformaciones. Además, se emplean transformaciones tipo Boost para las ecuaciones termostáticas para obtener sus casos dinámicos.

Experiencia para evaluar la trasmisión-absorción de radiación térmica en placas de vidrio comercial y otros materiales

En el Taller de Vacío de la Facultad de Ciencias UNAM, se ha preparado una experiencia para los estudiantes de licenciatura en física que consiste en evaluar la trasmitancia y absorción de energía térmica en placas de vidrio plano claro comercial de 2, 3, 4 y 6 mm y en placas de cuarzo de 3 y 6 mm de espesor. El método experimental consiste en radiar con una fuente de calor (foco IR de 25 y 50 watts) una cara de la placa a evaluar y registrar el aumento de temperatura de una placa de cobre en la otra cara; además se monitorea al aumento de la temperatura de la placa del material. Con esta experiencia, se simula el comportamiento de ventanas de casas y edificios donde la fuente de calor es la radiación solar; esta experiencia se realiza previo a preparación de películas de control solar. Esta actividad permite a los estudiantes acercarse a problemas reales.

Estudio teórico de irradiación de electrones sobre una superficie material

La irradiación con electrones de un material con distintas estructuras y concentraciones atómicas, sigue siendo en la actualidad , un tema de investigación. Su modelación y análisis conlleva a estudios teóricos interesantes, que nos ayudan a entender futuros experimentos en diversos equipos de análisis con altas tecnologías. El objetivo de este trabajo es: hacer un ejercicio del tratamiento teórico, así como, explicar los efectos físicos derivados y cálculos posibles a realizar. Considerando algunas situaciones dinámicas de la superficie, se menciona el uso de la Cinética Química ocurrida, para interpretar una serie de hechos que genera el bombardeo de electrones sobre esta superficie y caracterizada por su tipo de material. Este trabajo se ha planteado como experiencias en cursos de ciencias e ingeniería y, su discusión abre camino a investigaciones actuales a los jóvenes que desean o se interesan por estudios de posgrado, y eso, es lo más interesante que se ésta logrando, sin descuidar que se aprenda cada día el cálculo numérico involucrado y las técnicas de análisis actuales, pero sobre todo, de nuevos materiales. ***Mi agradecimiento a Instituciones (más de 30 años) que me han permitido entender este tema, y llevarlo a mis estudiantes, que han crecido en él.

Reciclaje de plástico para síntesis de nanoestructuras de carbono

Actualmente, el uso desmedido de los plásticos ha contribuido a un incremento en la contaminación a nivel mundial, por esto se busca crear conciencia en las nuevas generaciones de la importancia del reciclaje de este tipo de residuos sólidos que en muchos casos son de un solo uso. En la enseñanza de la materia de “Nanomateriales” de la Licenciatura en Ingeniería en Innovación Tecnológica de Materiales de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo es preponderante hacer enfoque en la síntesis sustentable de nanomateriales y particularmente de nanoestructuras de carbono (CNSs). Las CNSs tienen varias aplicaciones en diferentes áreas de tecnología avanzada, pero su síntesis comúnmente se basa en precursores tóxicos y de alto costo. Por otra parte, recientemente ha surgido un grave problema ecológico con el manejo de residuos plásticos que permanecen cientos de años en vertederos de basura sin degradarse. En este trabajo se presenta un proceso de reciclaje de poliestireno para la síntesis de CNSs por deposición química de vapor que permite obtener un material con un alto valor agregado a partir de un producto de desecho. Este proceso se enseña a estudiantes de la licenciatura mencionada para concientizarlos sobre la necesidad del cuidado del medio ambiente y la posibilidad del uso eficiente del reciclaje en altas tecnologías. Se muestran los análisis de CNSs obtenidos por microscopía electrónica de barrido, espectroscopía de energía dispersa e infrarroja por transformada de Fourier. Se agradece a la CIC de la UMSNH y al CONAHCYT.

Dinámica de una partícula cargada en el interior de una onda plana

En este trabajo, con la forma manifiestamente covariante de las ecuaciones de Lorentz, se presenta una solución exacta de la interacción permanente entre una partícula clásica cargada y un campo externo de radiación representado por una onda plana con polarización fija. En el sistema laboratorio se obtiene el movimiento relativista de la partícula de manera paramétrica, asimismo, una vez que la carga esté inmersa en la onda electromagnética se determina la existencia de un sistema de referencia tal que en promedio yace en reposo. El movimiento de la partícula cargada está determinado por las condiciones iniciales, tales como la velocidad y posición de la partícula, y la fase del campo. Este tipo de dinámica es fundamental para entender la posible naturaleza electromagnética de la onda piloto de de Broglie—Bohm en el marco de la Electrodinámica Estocástica.

Sincronización en péndulos acoplados

Ilustramos un fenómeno pocas veces analizado en la oscilación de dos péndulos iguales acoplados. Medimos la energía potencial de ambos, analizando su transferencia en el momento en que uno alcanza el máximo mientras, simultáneamente, el otro alcanza el mínimo. Mostramos inclusive el decaimiento de la energía al ocurrir oscilaciones sucesivas del sistema.

Prueba directa de la inflación cósmica

La explicación teórica más completa sobre el inicio y la evolución del Universo, llamada teoría del Big Bang, está basada en las leyes físicas que se han establecido firmemente en la Tierra. Está dividida en etapas dependiendo de los fenómenos físicos que predominan. Una de las etapas más radical es la inflación, que consistió en una expansión enorme en un período de tiempo extremadamente corto. La teoría de la inflación tuvo su origen en la dificultad del Big Bang de explicar algunos hechos observados, como la ausencia de monopolos magnéticos, la planitud y la homogeneidad del Universo. En 1970 Alain Guth y otros físicos, desarrollaron la teoría inflacionaria que explicaba esas características. Ha sido todo un éxito por su poder predictivo. Actualmente se trata de encontrar evidencia directa de la inflación, que consiste en detectar los efectos de ondas gravitacionales que se originaron precisamente en esa etapa. La teoría dice que esas ondas gravitacionales produjeron estados de polarización en el fondo de radiación cósmica (llamada CMB). Esta polarización es muy tenue por lo que su detección implica tecnología de vanguardia de la que se dispone ya actualmente (Telescopio espacial Planck y Telescopio Bicep3 en la Antártida). En este trabajo de enseñanza presentamos todo lo anterior y resaltamos la continua confrontación entre la teoría y la realidad, que es el mayor fundamento de la ciencia. Es dirigido a estudiantes de ciencias e incluso se puede usar en el curso Temas Selectos de la Física del Bachillerato (BUAP).

Cambios Diferenciales y no Diferenciales en Problemas de Ciencias

La física involucrada en la naturaleza, ha sido el tema de todo científico, profesor o divulgador de la ciencia. Derivado de este tema, se han desarrollado una serie de temas de clase para apoyar en lo teórico, aplicado y experimental que conduzca a los estudiantes a encontrar en el concepto de la derivada (de orden n, y fraccionaria), una herramienta muy poderosa para resolver problemas, pero sobre todo a partir de niveles académicos básicos. Los trabajos de Lebnizt, Euler y Gauss, son considerados para entender y/o motivar a los estudiantes, universitarios, los cuales han llevado estos conceptos a niveles de la divulgación de la ciencia a niveles de preescolar y presentaciones itinerantes de ciencias dirigidos a público en general. Con la llegada del programa educativo de Mecatrónica, se ésta direccionando este material a problemas de control de sistemas, ya que permite un control más rápido y confiable, como son los controladores PID, el comprender los conceptos de pendiente, secante y tangente en una función de derivada es fundamental para su comprensión e implementación en el mundo real y la modelación de los problemas reales y complejos para su uso en la solución de problemas. *estudiante del posgrado en Inteligencia artificial e internet de las cosas, agradece el apoyo económico de beca de posgrado.

Uso de Tracker para la adaptación del laboratorio de Física en la Facultad de Biología a una modalidad a distancia

Durante la pandemia de COVID-19 la adaptación de cursos de tipo práctico como lo son laboratorios representó un reto para los y la docentes que imparten dichos cursos, pues de manera presencial se suele contar con laboratorios y equipo experimental que permiten el correcto desarrollo de los experimentos relacionados a la materia. El uso de programas y simulaciones para impartir materias de corte experimental fueron de gran ayuda durante la pandemia. Tracker es una herramienta gratuita de modelado y análisis de video basada en el marco Java de Open Source Physics (OSP). Este software está diseñado para ser utilizado en la educación de las ciencias físicas. En este trabajo se presentan las prácticas diseñadas para impartir el laboratorio de física, teniendo como herramienta Tracker para el análisis de vídeos.

Comparativa de softwares para el análisis de videos aplicados al laboratorio de física

En la actualidad gracias al uso de smartphones podemos realizar experimentos con una buena precisión sin la necesidad de utilizar sensores o equipo costosos. El análisis de videos mediante el uso de software especializados para las ciencias físicas permite obtener datos de forma sencilla como lo son posición, tiempo, velocidad, aceleración, fuerza, entre otros. Este tipo de programas permiten no solo obtener tablas de datos, sino también gráficas y además permiten hacer análisis de datos mediante ajustes lineales, cuadráticos entre otros. En el laboratorio de física una práctica clásica es calcular la gravedad mediante caída libre o mediante un péndulo simple, para ello suelen usarse sensores de movimiento como lo son las fotopuertas. En este trabajo se compara la eficiencia de Tracker contra dos aplicaciones para calcular el valor de la gravedad mediante caída libre y un péndulo simple.

Midiendo la aceleración en un elevador en movimiento usando un celular

Se plantea una propuesta didáctica para usar las Tecnologías Aplicadas al Conocimiento en la implementación de una práctica de laboratorio de bajo costo y dentro de un curso de mecánica básico para Ingenieros Civiles llamado Cinética. Se describe de manera concreta el desarrollo de una práctica de laboratorio relacionada con el tema de Leyes de Newton, en la cual los estudiantes pueden trabajar colaborativamente, haciendo uso de una aplicación para teléfonos inteligentes llamada Sparvue de Pasco, la cual convierte a un celular en un dispositivo para medir la aceleración o acelerómetro, con la finalidad de mejorar el aprendizaje al respecto de los conceptos de fuerza y aceleración, además de desarrollar algunas de las competencias o atributos dentro de su formación como ingenieros.

Algunas experiencias en el concurso de video-experimentos de física

El “Concurso de Video Experimentos de Física y Química” del Departamento de Físico Matemáticas de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (DFM-UASLP), nació en sus orígenes como “Concurso de Aparatos y Experimentos”. En el presente (2023), se encuentra en su número dieciséis de realización. Desde sus comienzos el objetivo del concurso era el promover el aprendizaje de la Física y la Química en los estudiantes del área de Ingeniería, al llevar a cabo la implementación de un experimento o prototipo que evidenciara algunos de las aplicaciones y conceptos de dichas materias y que fuera expuesto en una plenaria presencial ante un jurado. En la actualidad y desde el año 2020, en el que se suscitó la pandemia del COVID-19, el formato y la logística del concurso cambió, por lo cual ahora se solicita que los estudiantes elaboren un experimento de Física o Química en formato de video, un video corto de 2 minutos que describa la realización del mismo y la explicación correspondiente por los alumnos. Después del envío de los videos por los equipos de 3 o 4 estudiantes, se realiza una evaluación de la cual se seleccionan a 5 equipos en cada categoría Física y Química, los cuales son los finalistas del concurso y tendrán que exponer sus experimentos en una plenaria presencial ante un jurado. En dicha plenaria, el jurado selecciona los ganadores de primero, segundo y tercer lugar. En el presente trabajo se presentan algunas experiencias al respecto de dicha actividad.

Componentes básicos detrás de la cancelación de ruido en audífonos

El sonido es una onda que se propaga en un medio. Existen varios fenómenos ondulatorios que se presentan cuando dos o más ondas se traslapan en la misma región del espacio a esto se le conoce como interferencia. Lo que nos interesa es crear una interferencia destructiva que se logra al desfasar la onda por completo de la señal original, esto causara la cancelación de la onda y por ende del sonido. Para desfasar la onda y lograr la cancelación del sonido emplearemos un circuito electrónico que contiene amplificadores operacionales (op-amp) que nos ayudaran a desfasar la onda de sonido. Los amplificadores operacionales son en si circuitos electrónicos, que, dependiendo la configuración realizan operaciones matemáticas en la señal que llegue, ya sea amplificar, invertir, o aumentar potencia e intensidad. La idea detrás de la cancelación del sonido implica un micrófono que será el receptor del sonido exterior, de ahí la onda será invertida por el circuito con ayuda de los amplificadores operacionales y la nueva onda invertida pasara por un emisor en este caso unos audífonos para lograr la cancelación del sonido exterior. Para explicar un poco mas el uso de los amplificadores operacionales, describiremos la función de las tres partes del circuito que corresponde a los tres amplificadores operacionales. El primer op-amp es un pre-amplificador, el cual su función es aumentar el nivel de la señal aumentando su amplitud. Después el segundo op-amp es un delay el cual como su nombre indica retrasa la señal. El ultimo op-amp tiene dos funciones; primero combina múltiples señales usando el principio de superposición; segundo es otro amplificador. Esto hace que se combine la señal exterior con la señal procesada e invierte la onda resultante. Tenemos varias limitaciones, una de esas es que solo se pueden cancelar sonidos constantes, en este caso el ruido ambiental, no podemos cancelar sonidos como la voz ya que son pulsos cortos y necesitaríamos otro software.

Fomento del trabajo interdisciplinario mediante la construcción de la revista "Writing about the universe"

Presentamos el diseño de una revista en idioma inglés titulada "Writing about the universe" enfocada en la divulgación científica de astronomía. El trabajo representa un esfuerzo colaborativo e interdisciplinario de estudiantes y profesores del colegio de física e inglés de la Escuela Nacional Preparatoria Plantel No. 5 "José Vasconcelos" que busca, mediante el enfoque de Aprendizaje Basado en Proyectos, incentivar la participación de los estudiantes del nivel medio superior en temas de física en idioma inglés. Consecuentemente, durante las actividades desarrolladas en el presente proyecto los estudiantes adquirieron habilidades y competencias en investigación, estructuración de contenido y comunicación en el idioma inglés, mientras construyen conocimientos de astronomía y se promueve el trabajo colaborativo. El proyecto se ha enriquecido a través del envío de los artículos de divulgación a investigadores de distintas universidades locales y extranjeras con la intención de obtener una retroalimentación en contenido para cuidar la calidad y el rigor científico de los artículos, además de generar oportunidades de colaboración y el establecimiento de contactos entre la comunidad académica y estudiantes de bachillerato. Los resultados y experiencias de este trabajo están enfocados en los beneficios del Aprendizaje Basado en Proyectos y la importancia de la divulgación científica para la formación de los estudiantes de bachillerato.

Hadroterapia, puente entra la física de partículas y la medicina

La hadroterapia o protonterapia es una técnica avanzada de radioterapia. Aunque los principios de la técnica se remontan a la década de los 50 con el físico R. R. Wilson, existe poco conocimiento en México acerca de ella. Su popularidad en países localizados en el hemisferio norte radica en parte en la eficacia de esta técnica para tratar tumores considerados inoperables debido a su localización, o difíciles de tratar con radioterapia convencional. En hadroterapia se utilizan protones o iones (principalmente de Carbono) para irradiar la zona del tumor. El haz de protones o iones se obtiene por medio de aceleradores convencionales. Estas partículas son dirigidas mediante campos electromagnéticos hacia el tumor, donde se deposita la mayor parte de la energía del protón o núcleo. Las ventajas de la hadroterapia en relación a las técnicas de radioterapia convencional son considerables: el tejido sano circundante al tumor recibe una menor cantidad de energía, lo que resulta en una toxicidad menor y en la disminución de la intensidad de efectos secundarios. En este trabajo se discuten y analizan los principios físicos de la técnica (el funcionamiento de los aceleradores de partículas, la interacción de partículas con la materia, los mecanismos de la radiactividad, y los conceptos subyacentes de física de partículas), se analizan sus ventajas y desventajas, y se describen sus principales aplicaciones. Creemos que revisar esta técnica constituye una oportunidad para que estudiantes de Ingeniería se familiaricen con conceptos de física de partículas, que no se incluyen en las materias de su plan de estudios. Por otro lado, el evidente éxito de la hadroterapia en países de primer mundo, permite augurar la introducción de la técnica en America Latina en un futuro cercano, por lo que creemos necesario que los profesionistas de nuestro país, están familiarizados con las ideas de base de la técnica, de allí la importancia de difundir estas ideas.

Grado de complejidad en el análisis de difractogramas y su relación con las simetrías de la estructura material

Se presentan los estudios por difracción de rayos X, utilizando el método de polvos, para el análisis de las siguientes muestras: sal baja en sodio, azúcar y grafito. De los valores en 2$\theta$, obtenidos por el difractómetro, se calcularon las distancias interplanares $d_{hkl}$ empleando la Ley de Bragg. Estos resultados fueron comparados con los patrones de difracción registrados en el International Centre for Diffraction Data (ICDD, por sus siglas en inglés). En el caso de la sal baja en sodio, se detectaron 13 reflexiones, de las cuales 5 corresponden a la Halita $(111)$, $(200)$, $(220)$, $(222)$, $(400)$, otras 4 pertenecen a la Silvita $(200)$, $(220)$, $(222)$, $(400)$ y las últimas 4 no se les pudo asignar una fase cristina conocida. En relación con la azúcar, de las 52 reflexiones, se identificaron 33 familias de planos correspondientes a la sacarosa: $(001)$, $(\overline{1}01)$,$(110)$,$(011)$, $(\overline{1} 11)$,$(200)$, $(\overline{2}01)$,$(111)$,$(210)$,$(020)$, $(\overline{2}11)$,$(120)$,$(201)$,$(002)$,$(021)$, $(\overline{1}21)$,$(211)$,$(300)$,$(012)$, $(\overline{2}02)$,$(220)$, $(\overline{2}21)$,$(112)$, $(\overline{1}22)$,$(022)$,$(130)$,$(311)$,$(320)$, $(\overline{2}22)$,$(031)$, $(\overline{1}03)$, $(131)$, $(\overline{4}11)$. En el caso del grafito, de las 4 reflexiones observadas, se identificaron 3 familias de planos correspondientes al grafito-2H: $(002)$, $(101)$, $(004)$. De estos resultados, se concluye que la complejidad de los difractogramas es causada por una falta de simetrías en la función de densidad electrónica, así como la cantidad de fases cristalinas presentes en la muestra.

Programación en python de algoritmos para cáculos de incertidumbres, DatMeasure

DatMeasure es una aplicación de código abierto, sirve como una herramienta auxiliar en los laboratorios de enseñanza de las licenciaturas de ciencias e ingenierías. Concretamente en las tareas relacionadas con el cálculo estadístico de las incertidumbres. Para los alumnos, la aplicación les ayudará a reducir significativamente el tiempo necesario para realizar demasiados cálculos que llegan a ser complejos y así centrarse más en el tema del experimento que estén llevando a cabo en el laboratorio. Para los profesores, de igual modo, les brindará apoyo en la evaluación de los informes de laboratorio que presentan los estudiantes. Aunque el programa se implementa en un contexto educativo, posee un gran potencial para usarse en un ámbito profesional. DatMeasure acepta como datos de entrada texto plano o tablas de datos en formatos .csv y .xlsx, y proporciona, como resultado, la incertidumbre nominal, la estadística y la absoluta. Estas incertidumbres se pueden calcular para mediciones directas o indirectas, una vez que se hayan proporcionado las variables correspondientes. La aplicación también puede proporcionar incertidumbres entre datos o entre resultados, así como lo requiera el usuario.

Mapa actual de la materia oscura y la relatividad general

En el Universo aparecen dos clases de materia: 1) la materia ordinaria o bariónica, la cual puede ser detectada porque, aparte de la atracción gravitatoria, absorbe y emite luz, y 2) la materia oscura, que no puede verse pero que se detecta indirectamente por sus efectos gravitacionales sobre los cuerpos que se hallan cerca. Otro de sus efectos indirectos es la distorsión en la distribución del fondo de radiación cósmica (CMB). Hay varias maneras de detectar la materia oscura, por ejemplo, observando el movimiento relativo de algunos cúmulos de galaxias, en las que las galaxias giran alrededor de algún punto, pero a diferencia de la materia ordinaria, en la cual la velocidad depende de la distancia a ese punto de una manera bien definida por la mecánica de Newton, la materia oscura altera esa velocidad, la cual se calcula ahora por la teoría general de la relatividad. Una manera de establecer la distribución espacial de la materia oscura es observando las anisotropías del fondo de radiación cósmica (CMB). Esas anisotropías tienen diferentes causas, entre ellas los efectos gravitacionales. Entonces se calculan esos efectos debido a la materia ordinaria y se comparan con las anisotropías observadas en cada punto del Universo. La diferencia es una prueba indirecta de la existencia de la materia oscura. Entonces es importante tener una medición precisa de las anisotropías del CMB. Las mejores observaciones que se tenían eran las proporcionadas por el satélite Planck, de la Agencia Espacial Europea, pero actualmente se tiene mediciones más precisas obtenidas por el Telescopio de Cosmología de Atacama (ACT), en el cual se han establecidos los llamados mapas de la materia oscura. El propósito de esta ponencia de enseñanza es proporcionar a los estudiantes de las ingenierías y ciencias interesados, una visión actual de cómo las observaciones más recientes realizadas en el ACT siguen dando la razón a la teoría de la relatividad general.

Elevador de voltaje

Cómo se puede generar un mayor voltaje una diferencia potencial de 3 volts se logrará con un dispositivo electrónico que se utiliza para aumentar el nivel de voltaje de una señal eléctrica. Su función principal es convertir una entrada de voltaje más bajo en una salida de voltaje más alto. El elevador de voltaje consta principalmente de tres componentes clave: un interruptor, un inductor y un capacitor. El uso de un elevador de voltaje puede encontrarse en una variedad de aplicaciones. Algunos de los lugares donde se utilizan los elevadores de voltaje son: • Sistemas de energía renovable • Transmisión de energía eléctrica • Industria • Telecomunicaciones • Electrónica de consumo Se busca que como estudiantes apliquemos los conocimientos teóricos y habilidades prácticas para resolver problemas y realizar experimentos relacionados con los elevadores de voltaje, con el fin de fortalecer su comprensión y habilidades. Para que en un futuro se este proyecto ayude en prácticas de laboratorio o en dispositivos qué necesitan más voltaje, nuestro objetivo es dar ejemplo en el momento de la presentación, y enseñar como queda de manera manual el elevador de voltaje. Se mencionan algunos principios eléctricos y leyes que son relevantes para su funcionamiento: • Ley de conservación de la energía: la energía eléctrica se convierte de una forma a otra para aumentar el nivel de voltaje. • Ley de Ohm: Esta ley es relevante para comprender la relación entre la corriente de entrada y la corriente de salida en un elevador de voltaje. • Inductancia y almacenamiento de energía: se utilizan inductores para almacenar energía en un campo magnético. La relación entre la corriente, el voltaje y la inductancia se rige por las leyes de los inductores y las ecuaciones electromagnéticas. • Leyes de conmutación de transistores y las características específicas de los dispositivos semiconductores utilizados.

Alfabetización de la ciencia en comunidades marginadas CONAFE en Puebla, México

En México, la educación científica y tecnológica enfrenta grandes desafíos debido a los constantes cambios en las reformas educativas, que dificultan el desarrollo e innovación en estas áreas. Esta problemática se agrava en las zonas marginadas de los distintos estados de la república, donde la falta de recursos y la deficiente formación académica generan grandes brechas educativas. Ante esta situación, el Consejo Nacional de Fomento Educativo (CONAFE) ha enfocado sus esfuerzos en acortar estas brechas a través de la educación personalizada, estableciendo alianzas con diversas instituciones para lograr su objetivo. Entre ellas se encuentra la Facultad de Ciencias de Físico Matemáticas (FCFM) de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), que ha adoptado la divulgación científica como una herramienta fundamental para fomentar el aprendizaje de la física en su comunidad estudiantil. En este sentido, el grupo Descubriendo Pequeños Científicos (DPC) se suma a esta labor enfocándose en las zonas marginadas de los municipios del estado de Puebla para contribuir a la formación de niñas, niños y jóvenes con habilidades en el ámbito científico.

Interferómetro de Young de gran abertura

El interferómetro de Young es un instrumento importante en el campo de la óptica. A principios del siglo XIX, el médico inglés Thomas Young se dedicó a establecer la naturaleza ondulatoria de la luz. Anteriormente, Grimaldi había realizado experimentos similares a los de Young, pero no tuvo éxito en la observación de interferencia debido a la falta de coherencia espacial en la fuente de iluminación. Young logró obtener resultados exitosos al pasar la luz solar a través de un pequeño orificio, mejorando así la coherencia espacial. La luz dispersada por el orificio ilumina dos rendijas. En la región de superposición, las dos ondas que pasan por las rendijas interfieren entre sí, creando un patrón de franjas brillantes y oscuras. El esquema mencionado anteriormente corresponde al experimento original de Young, utilizando una fuente extensa e incoherente que requiere las condiciones propuestas por Young para obtener interferencia. Si aumentamos la separación entre las rendijas de Young, obtenemos el interferómetro estelar de Michelson. En este trabajo, construimos un interferómetro de Young con una separación de rendijas superior a 10 cm. Utilizamos dos espejos planos inclinados a 45 grados y separados aproximadamente 10 cm como las rendijas. Los haces reflejados en estos espejos se dirigen hacia las caras reflectantes de un prisma con un ángulo de 45 grados. Los dos haces reflejados por el prisma se superponen a una distancia de aproximadamente un metro para lograr una buena visibilidad de las franjas de interferencia. Con esta configuración, estudiamos las condiciones para lograr interferencia con diferentes tipos de fuentes extensas y presentamos los resultados experimentales.

Modelación computacional de Galectina, una proteína de interés en cáncer

Las proteínas son las moléculas biológicas responsables de la mayor parte de las funciones vitales en las células de los organismos vivos. Están compuestas por una cadena de aminoácidos unidos entre sí por enlaces covalentes. A su vez, los aminoácidos vecinos en la cadena interaccionan y dan lugar a estructuras locales como las hélices alfa y las hojas beta. La interacción entre aminoácidos da lugar a la forma tridimensional de la molécula. Esas tres escalas de descripción se denominan respectivamente estructura primaria, secundaria y terciaria de la proteína. Dado que la función biológica depende en buena medida de la estructura tridimensional, es muy importante conocer la forma de una proteína, así como la ubicación de sus aminoácidos. Técnicas experimentales, como la secuenciación por espectrometría de masas permiten conocer la cadena de aminoácidos correspondiente a una proteína bajo estudio. Sin embargo, determinar la estructura tridimensional requiere de técnicas más sofisticadas. Por ello es importante desarrollar métodos computacionales que permitan modelar o predecir la estructura terciaria de una proteína a partir de su estructura primaria. En este trabajo describimos un método de modelación computacional de proteínas y lo aplicamos utilizando el programa alphafold. Aplicamos dicho procedimiento a una proteína llamada galectina de estructura terciaria conocida y analizamos el grado de aproximación del modelo. Así mismo, aplicamos la modelación de esa proteína cuando sufre de mutaciones puntuales (cambios de aminoácidos) y damos algunas posibles implicaciones biofísicas de los resultados obtenidos. En el trabajo discutimos también cómo este procedimiento enriquece la caracterización biofísica de proteínas. La modelación computacional descrita puede utilizarse para desarrollar actividades ilustrativas y cuantitativas en cursos de Biofísica a nivel licenciatura y posgrado.

La importancia del lenguaje en la enseñanza de la Física

El lenguaje de la Física trasciende a otras Ciencias e incluso a la vida cotidiana; por ello es muy importante hacer una buena precisión de los conceptos, leyes y principios de la misma, ya que en muchas ocasiones se hace un uso inadecuado de ellos o se les confunde; por ejemplo: Velocidad con Rapidez, Calor con Temperatura, Unidades de medida con propiedades o magnitudes físicas, etc.

Electro-Bike

El creciente deterioro del ecosistema mundial y el agotamiento de las reservas de combustibles fósiles; son las principales consecuencias de un desabastecimiento energético a nivel mundial. Este trabajo explora la generación energética sustentable fincada en el bienestar de la sociedad mexicana apoyando a la iluminación eléctrica en comunidades aisladas. México ha establecido estrategias energéticas de participación de fuentes renovables de energía, por lo que se han hecho observaciones a la Secretaría de Energía que dicha meta debe ser del orden del 41 por ciento para 2020 y 75 por ciento para 2050, en el presente trabajo se presenta el desarrollo y resultados de un sistema de generación de energía basado en el sistema mecánico de una bicicleta con un motor de cd acoplado como generador y un circuito inversor para generar energía alterna.

Determinación de la tensión superficial de líquidos de baja viscosidad como agua y alcohol. Experimento automatizado y controlado a través de Internet de las Cosas (IoT)

En consecuencia del confinamiento por SARS COV-2 diferentes actividades académicas de tipo experimental modificaron sus estrategias de enseñanza con la finalidad de abordar el contenido requerido de cada asignatura, en la mayoría de los casos se emplearon simulaciones o experimentación con elementos cotidianos, presentándose como principal desventaja, la falta de datos experimentales rigurosos con los cuales los estudiantes pudiesen cubrir los objetivos académicos establecidos en los diversos planes de estudio. La presente propuesta consiste en realizar experimentación remota empleando tecnologías del internet de las cosas (IoT), con la cual e interactuando con la automatización del experimento permite realizar el experimento sin requerir la presencia física del estudiante en el laboratorio, y así cubrir los objetivos académicos respectivos. En el presente trabajo se exponen los resultados obtenidos al diseñar e implementar remotamente el experimento de: La determinación de la tensión superficial de líquidos de baja viscosidad como agua y alcohol. Agradecemos al: Dpto de Física, al laboratorio de electricidad, al Taller de control y electrónica, y al proyecto PAPIME -PE108822 por el apoyo recibido para la elaboración de este proyecto.

Impacto de las Jornadas de capacitación a personal docente para la observación de los eclipses solares en México

En este trabajo presentamos un análisis estadístico del impacto en los asistentes a las Jornadas de capacitación a personal docente para la observación de los eclipses solares en México, impulsadas por el Comité Nacional de Eclipses México y dirigidas, principalmente, a profesores de todos los niveles educativos. Este programa de capacitación, a nivel nacional, aunque enfocado en docentes, se hizo extensivo a divulgadores y personas interesadas en promover la observación segura de estos eventos astronómicos. En cada Jornada, antes de iniciar las sesiones, se aplicó un formulario para medir el nivel de conocimientos previos de los participantes con respecto a los eclipses solares y, posterior a las sesiones, se aplicó una encuesta similar para poder comparar y medir el avance, y desde luego, el impacto de la Jornada. Los formularios se diseñaron para que fuesen contestados en pocos minutos, de tal manera que no se consumiera tiempo de las Jornadas. Además de una clara diferencia entre el número de respuestas al formulario previo con respecto al posterior, presentaremos las preguntas que formulamos y el porcentaje de avance en cada una de ellas.

Resonancia paramagnética electrónica como aplicación en el control de calidad del sector alimenticio

En la industria alimentaria existen diferentes procesos que buscan garantizar una mejora en la calidad y seguridad de los productos. El control de calidad, una de estas etapas, aplica técnicas y herramientas específicas para medir, evaluar y verificar las propiedades de los alimentos. Para este propósito una técnica novedosa y poco común que se puede utilizar es la resonancia paramagnética electrónica (EPR), que por medio de los espines electrónicos es capaz de censar el ambiente químico, eléctrico y magnético de una muestra, y a partir de esto obtener información estructural, eléctrica y magnética. El objetivo de este trabajo es dar a conocer a la técnica EPR y su aplicación en el control de calidad del sector alimenticio. Donde se pueden hacer estudios en diferentes productos alimenticios en la mayoría de las etapas de transformación. Como ejemplos se muestran estudios hechos en cerveza, chicle, vinos y alimentos orgánicos donde la espectroscopia EPR da información sobre tiempos óptimos de consumo, cantidades de radicales libres y de componentes antioxidantes, entre otra información de utilidad para garantizar el buen estado y almacenamiento de los productos.

¿Cómo romper un espagueti? Propuesta de solución al problema del Spaguetto de la Olimpiada Internacional de Física

La Olimpiada Internacional de Física (IPhO) es una competencia mundial anual de física para estudiantes de preparatoria, esta competencia consiste en dos pruebas la primera de corte teórico y la segunda de corte experimental. En el examen teórico se dan a las y los participantes problemas físicos bastante creativos. En este trabajo se presentan distintas soluciones para el problema Leyes de Escalamiento Parte A. Spaguetto, de la IPhO 2022. En este problema se analiza la longitud y el diámetro para que un espagueti se rompa si se equilibra horizontalmente a partir de su centro. Se analiza dicho problema desde un punto de vista teórico y experimental.

La dificultad de estudiar la permitividad eléctrica de los conductores

La permitividad eléctrica es una propiedad fundamental de los materiales, tan importante en electromagnetismo, que para la mayoría de los materiales se ha podido determinar de forma sencilla experimentalmente, teniendo tablas de estos valores. Sin embargo, este no es el caso de los conductores. Pues, a pesar de que existe mucha teoría, ha habido poco avance en la medición de la permitividad de los conductores. A partir de las ecuaciones de Maxwell y la ley de Ohm, se obtienen expresiones matemáticas que permiten hacer aproximaciones de la permitividad, así como también, la conductividad de algún material. Sin embargo, dichas expresiones matemáticas no son suficientes para poder determinar la permitividad de un conductor, puesto que su efecto se ve opacado por su conductividad. Por ello es necesario usar teorías más robustas para modelar la permitividad eléctrica, basadas en tratamientos semicuánticos. Finalmente, en este trabajo se destacan los métodos experimentales para determinar la permitividad eléctrica en los conductores.

La página web de asteroides INAOE-BUAP, reloaded

En este trabajo presentamos una actualización de la página web que desarrollaron estudiantes de servicio social de la BUAP, en colaboración con investigadores del INAOE, para compartir información acerca de los asteroides. Esta página contiene la definición y clasificación de asteroides, noticias relevantes, actividades para estudiantes y profesores, así como herramientas para el análisis de datos, tanto fotométricos como espectroscópicos. Además de dar acceso a diferentes actividades que contribuyen en el aprendizaje de los asteroides, aún sin una formación previa, y que darán consciencia sobre la importancia del estudio de estos cuerpos celestes, otro objetivo de este sitio web es ordenar las observaciones astronómicas llevadas a cabo por el grupo de cuerpos menores del sistema solar del INAOE. El motivo para acercar el tema de los asteroides mediante una página web, y mantenerla constantemente con actualizaciones, se debe a que estas plataformas tienen un mayor alcance, casi hasta cualquier parte del mundo, pues mientras se tenga acceso a internet y se comprenda la lengua hispana, se podrá tener acceso a la información, los artículos, las noticias, las actividades y los datos que se han vertido en este espacio.

Electrones y huecos: portadores de carga eléctrica negativa y… ¿positiva?

Existen materiales, llamados conductores, que permiten el flujo de corriente eléctrica a través de ellos, así como también hay materiales, llamados aislantes, que se oponen al flujo de corriente eléctrica a través de ellos. Pero también se han sintetizado materiales que, dependiendo de las condiciones de la estructura del material, pueden ser parcialmente conductores o parcialmente aislantes, los cuales han sido denominados materiales semiconductores. El doble comportamiento de los semiconductores se debe a que estos actúan como si, además de portadores de carga eléctrica negativa, también tuvieran “portadores de carga eléctrica positiva”. En este trabajo se explica cómo es que se generan estos portadores de carga eléctrica positiva, llamados huecos, y si estos últimos realmente son cargas positivas. Se discuten los experimentos en yoduro cuproso hechos por Karl Baedeker en 1908, que demostraron que este material se comporta como si tuviera portadores de carga positivos. Después se explica el modelo de Kronig-Penney y la teoría de bandas, que se deduce de este modelo, y que explica el comportamiento de los electrones y los huecos en sistemas semiconductores.

Viendo el sonido

En este trabajo presentamos algunas experiencias de divulgación científica del taller "VIENDO EL SONIDO" que se realiza en el proyecto Descubriendo Pequeños Científicos de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla en colaboración con el Consejo Nacional De Fomento Educativo (CONAFE), Delegación Puebla. La demostración se basa en el experimento de visualización del sonido a través de un dispositivo casero que consta de una bocina con una barrera de globo y con un objeto reflejante en el centro, en este caso un espejo, asimismo un láser cuya luz se reflejará en el espejo y dará una proyección de las ondas sonoras que se reproduce a través de la bocina. La presentación está dirigida a niños desde preescolar a secundaria, no invidentes, y permite la apreciación del sonido como una forma de comunicación y expresión artística que sirve como contexto real para su comprensión conceptual y matematización Este taller se ha llevado a cabo en diferentes instituciones educativas de comunidades con características socioeconómicas. Nos referimos a comunidades marginadas atendidas por el CONAFE y un Instituto Privado ubicado en la comunidad de San Andrés Cholula, Puebla. Esto nos ha permitido identificar diferentes enfoques de presentación del mismo experimento que favorezcan a los diferentes ámbitos económicos de los escolares. Esta propuesta de visualización del sonido en niños de la educación básica tiene un impacto significativo en su comprensión del sonido, su expresión artística, su desarrollo multisensorial y sus habilidades cognitivas. Proporciona una experiencia enriquecedora que les permite explorar y apreciar el mundo sonoro que les rodea, al tiempo que fomenta su creatividad y comunicación. El sonido y sus diferentes representaciones semióticas: visual, artístico, y científico, fomentan la alfabetización científica de los escolares y consecuentemente, de la sociedad mexicana.

Espectroscopía Ultravioleta-Visible para principiantes

La técnica espectroscópica Ultravioleta-Visible (UV-Vis) proporciona información sobre la presencia de algunos grupos funcionales en líquidos y permite estimar la concentración en disoluciones. La radiación electromagnética en el intervalo UV-Vis (200-800 nm) interactúa con la materia promoviendo sus electrones desde el estado de energía base a niveles de energía más altos. Con base en los fundamentos físicos y matemáticos básicos del UV-Vis, se abordan ejemplos selectos de espectros obtenidos por esta técnica, de los cuales se concluye que la forma en que UV-Vis provee información es a partir de la altura del pico de absorción, de la cual se infiere la concentración de la disolución, mientras que la longitud de onda asociada al máximo de absorción nos indica el tipo de transición que la origina. El propósito de este trabajo es utilizar la teoría básica para interpretar espectros sencillos de absorción UV-Vis.

Comportamiento de la densidad de aceites comestibles variando su temperatura

Se analizó el comportamiento de la densidad de los aceites comestibles sesamum indicum y vitis vinífera variando su temperatura. Mediante el aumento y disminución de la temperatura de ambos aceites colocados en tubos capilares independientes, se observó la variación de longitud en la columna de cada aceite, lo que era de esperarse ya que la densidad al ser una cantidad intensiva es afectada por cambios en su temperatura. En ambos casos el comportamiento de la densidad con el aumento y disminución de la temperatura, fue lineal. Se obtuvo un comportamiento similar al de aceites comestibles como el aceite de girasol, aceite de maíz y aceite de maní, observándose que la densidad del aceite sesamum indicum es menor que la densidad del aceite vitis vinífera.

Caracterización de las propiedades acústicas de frutas y vegetales: Una revisión

El ultrasonido, son ondas mecánicas que se propagan en ondas longitudinales y transversales (dependiendo del medio), dentro de un rango de frecuencias entre 20kHz y 1GHz. La propagación de las ondas acústicas en el espectro del ultrasonido de baja intensidad se ha utilizado como una herramienta para determinar las propiedades de los materiales. En este trabajo se presenta una revisión sobre las ondas acústicas en el espectro del ultrasonido aplicado a la caracterización de los productos pecuarios, como son frutas y vegetales. Se describe y explica qué es el ultrasonido y las formas de propagación. Así como las técnicas para la caracterización de los materiales. Se muestran los resultados más relevantes que se han reportado en la literatura, los cuales incluyen: tomates, manzanas, peras, sandías, kiwi, durazno, por mencionar algunos ejemplos. Cabe señalar que el ultrasonido de baja intensidad se ha convertido en una herramienta alternativa para evaluar la calidad de los alimentos.

Construcción de un autocorrelador para medición de pulsos de luz ultracortos con propósitos de enseñanza

La técnica de autocorrelación óptica es un poderoso método empleado en la medición de pulsos ultracortos en laboratorios de óptica ultra-rrápida. Los pulsos ultracortos, con duraciones del orden de femtosegundos o picosegundos, se utilizan ampliamente en el campo de la fotónica [1]. La técnica consiste en hacer incidir un pulso ultracorto en un divisor de haz, generando dos pulsos réplicas que siguen diferentes caminos ópticos, denominados señal y referencia, respectivamente. El pulso de referencia entra a una línea de retardo temporal, para después incidir junto al señal en un cristal de Borato de Bario Beta (BBO), dando lugar a correlación óptica mediante un proceso óptico no lineal conocido como generación de segundo armónico (SHG) en configuración no colineal. Al variar el retraso temporal relativo entre la señal y la referencia, se registra la señal de autocorrelación resultante. La señal de autocorrelación transporta información valiosa sobre la duración del pulso, la forma y su fase. En este trabajo se presenta la construcción del sistema de control de una etapa de desplazamiento que es utilizada para generar retardo temporal en un autocorrelador óptico. El enfoque del trabajo es educativo, y explica las diferentes partes del sistema de autocorrelación, el funcionamiento de la etapa de desplazamiento, registro de señal de autocorrelación y el control de interfaces. El funcionamiento de dispositivo es probado en la medición de la duración de pulsos del orden de 100 femtosegundos. La versatilidad de la interfase puede demostrarse implementando el método de la navaja [2]. El sistema es utilizado también para introducir un retardo temporal en un arreglo experimental para resolver la vida media de estados excitados en el proceso de conversión ascendente de fluorescencia [3]. Referencias [1] Journal of Optics, 18(9), 093006. [2] Instrumentation Science & Technology, 31(1), 47–52. [3] Pure and Applied Chemistry, 86(12), 1969–1998.

Enseñanza y divulgación bajo la metodología STEM

En este trabajo presentamos algunas estrategias de divulgación científica y enseñanza basadas en el método STEM que se realizan en el proyecto Descubriendo Pequeños Científicos de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) en colaboración con el Consejo Nacional de Fomento Educativo (CONAFE), Delegación Puebla. En los 6 talleres y 4 demostraciones que integran el catálogo de actividades de divulgación del proyecto, realizado bajo la metodología STEM, en 4 comunidades con diferentes características socioeconómicas, de acceso a la información, niveles de estudio, lengua materna, entre otras, y considerando el ciclo de aprendizaje de este modelo, han permitido identificar dificultades como, 1) la interpretación de datos. Hay cierto lenguaje no técnico, ajeno a los participantes, a pesar de que ya debería conocerlo en concordancia con su grado escolar. 2) Resolución de problemas. La mayoría de infantes y adolescentes no toman el conocimiento como una herramienta para resolver problemas de su comunidad. 3) Hay una brecha de equidad entre las mujeres y hombres, siendo estos último los que tienen mayor aportación a los diálogos generados en el desarrollo de las actividades. En consecuencia, se propone hacer uso de uno de los ejes transversales de este modelo: La equidad y perspectiva de género para romper con esta brecha e impulsar a las niñas a opinar y discutir en temas que ellas también pueden dominar. También, se propone introducir, previamente, a los informantes en los objetivos la agenda 2030, y como ellos pueden ser agentes de cambio en sus comunidades. Para ello necesitamos realizar un diagnóstico breve que nos indique que temas dominan, cuales podemos reforzar y qué otros complementar.

El reloj de sistema de una computadora y como usarlo para caracterizarla

Las computadoras son instrumentos que requieren varios relojes para sincronizarse. Uno de ellos puede accederse a través del sistema operativo y tiene precisión de milisegundos. En este trabajo se describe una actividad de clase en la que usando este reloj es posible caracterizar a una computadora con el tiempo que les toma mover datos desde la memoria hacia el procesador definiendo una velocidad de copia de datos. Después esta velocidad se mide en todas las computadoras del centro de cómputo. Así el estudiante empieza a visualizar a la computadora como un ente físico que transporta y transforma datos, ya que con estas mediciones es posible diferenciar las diferentes tecnologías de la jerarquía de memorias que un procesador usa al transportar datos de diferentes tamaños en una computadora moderna.

Experiencias y aprendizajes con el taller "Burbujas rebotantes" en la divulgación científica

En este trabajo presentamos algunas experiencias de divulgación científica del taller “Burbujas rebotantes” que se realiza en el proyecto Descubriendo Pequeños Científicos de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) en colaboración con el Consejo Nacional De Fomento Educativo (CONAFE), Delegación Puebla. El taller y su demostración se han presentado en 3 comunidades poblanas: Rancheria Pala, Luminos, Cholula y Biblioteca Infantil, BUAP, colectivos que tienen diferentes características socio-económicas, de acceso a internet, nivel de estudios, entre otros. De estas intervenciones se han identificado las siguientes dificultades académicas. 1) Conflicto en la comprensión del concepto de tensión superficial y su relación con la idea de átomo, molécula, presión, fuerza. 2) Entendimiento del significado de una proporción matemática, es decir, dificultad para comprender el signo de igualdad que existe entre dos o más razones involucradas en la receta de la mezcla de ingredientes para obtener las burbujas. En base a esto proponemos: usar objetos que les son comunes (como juguetes) que re-presenten a los átomos y moléculas, formando una capa de estos, explicando que esta capa es la tensión superficial formada por un líquido y que impide el paso otros objetos, ejerciendo fuerza y presión, que ejemplificamos con ejercicios kinestésicos. Además, de explicar cómo surge la regla de tres de situaciones cotidianas donde se puedan encontrar razones iguales, ayudándonos con material interactivo como bloques o dibujos.

Implementación de laboratorios virtuales para las materias de física general y de óptica

El cambio acelerado que la humanidad ha vivido debido a la pandemia por COVID-19 incidió de forma notoria en todas las actividades humanas. A raíz de este suceso, una de las actividades que sufrieron cambios fue la vida académica, tanto en profesores como en estudiantes, por lo que se tuvieron que hacer adaptaciones. Una de estas modificaciones es la impartición de clases bajo la modalidad remota o a distancia. En este caso especial se tuvo la necesidad de adaptar materias teóricas y experimentales a esta nueva normalidad, sin embargo, en algunas materias fue más rápida la adaptación que en otras debido a la complejidad por la naturaleza de las materias, siendo las materias prácticas o experimentales las que presentaron mayor complejidad. Una solución a este problema fue la creación de los laboratorios virtuales de física que han sido de gran ayuda para los procesos de educación a distancia. En este trabajo se analiza y se presenta la experiencia en la implementación de algunas prácticas virtuales de laboratorios como una estrategia didáctica para la comprensión de los fenómenos físicos abordados en las materias de laboratorio de física general y óptica en las facultades de Biología y de Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Con los resultados observados se concluye la importancia de que estas herramientas virtuales utilizadas durante el confinamiento se sigan implementando aún en la modalidad presencial.

Astro-física online

Presentamos los avances de un proyecto sobre cursos de astrofísica en línea. Los temas y conceptos necesarios son enseñados con material didáctico desarrollado por los participantes del proyecto, que incluyen vídeos, infografías, manuales de clase y códigos numéricos para resolver problemas astrofísicos. Todo esto, más ligas a otros materiales de consulta, serán montados en una página web para el uso del alumno. La prioridad de estos cursos en línea es la enseñanza formal nivel licenciatura de conceptos astrofísicos, con finalidad de que los alumnos puedan desarrollar sus propios proyectos integradores de problemas astrofísicos. Es por eso por lo que los cursos están orientados a alumnos de ciencias básicas como la física, la matemática o la química, cualquier otra entidad educativa interesada nivel licenciatura que esté interesada.

Visión nocturna y percepción térmica en los animales

Unos de los aspectos importantes en la vida cotidiana para el ser humano es la visión, ya que nos permite conocer y disfrutar nuestro entorno de manera rápida y a la distancia. Existen condiciones que limitan nuestra visión, un ejemplo de ello es cuando empieza a oscurecer y no contamos con iluminación artificial suficiente, esto dificulta apreciar los objetos que nos rodean. Otra limitante que presentaremos en este trabajo es la percepción y estímulos térmicos como sistema de detección, rastreo y localización, pero que actualmente lo implementamos en dispositivos para prevenir accidentes, o para identificar objetos que a simple vista es difícil de percibir. En este trabajo describiremos los diferentes mecanismos de adaptación que utilizan los animales nocturnos para la observación de objetos en escasa iluminación; como es el caso de los sapiens, gatos, búhos, zarigüeya, gecko, etc; así como las especies que desarrollaron la capacidad de percepción térmica como lo son las serpientes, mosquitos, etc., ya que están adaptados para localizar y rastrear a su presa a través del calor que desprenden o generan. Finalmente, discutiremos las ventajas y desventajas que tiene estos mecanismos naturaleza para la visión nocturna y la percepción térmica en los animales con nuestra actual tecnología, así como las aplicaciones que derivaron de estos instrumentos.

Diseño de un dispositivo didáctico para medir el ángulo de contacto

Jair Iván Garcias Chable, Roberto Hernández Córdova, Jorge Mauricio Paulin Fuentes Universidad Juárez Autónoma de Tabasco Km 1 Carretera Cunduacán-Jalpa de Méndez, 86690 Cunduacán Tabasco. Jairgarcias16@gmail.com En este trabajo, se desarrolló un prototipo de un sistema para la medición del ángulo de contacto de una gota líquida sobre una superficie plana, utilizando un arreglo óptico basado en la técnica de fotografía de sombras. El objetivo principal, es proporcionar una herramienta didáctica para medir el ángulo de contacto entre un medio líquido (una gota que puede ser de agua, mercurio, etcétera) sobre una superficie plana (aluminio, vidrio, etcétera) y con la medición del ángulo de contacto se analiza la tensión superficial del líquido que conforma la gota. Este prototipo constituye una herramienta para comprender conceptos fundamentales relacionados con la tensión superficial y el ángulo de contacto. Este experimento se puede realizar con materiales de fácil adquisición, por lo que es posible reproducirlo en cualquier laboratorio. El prototipo aquí desarrollado, permite medir el ángulo de contacto en una gota líquida sobre una superficie plana de manera precisa y didáctica. El ángulo de contacto y la tensión superficial posee diferentes aplicaciones en campos científicos y tecnológicos, como la investigación de formulaciones farmacéuticas para la obtención de sólidos comprimidos, donde la tensión superficial puede afectar la calidad y estabilidad de los medicamentos. También, se menciona la influencia de la tensión superficial en la velocidad de disolución de fármacos y en el estudio de membranas biomédicas.

Utilización del ruido de arrastre para determinar la velocidad de un objeto en una práctica de laboratorio de física general

La utilización del ruido de arrastre para determinar la velocidad de un objeto en una práctica de laboratorio de física general es una técnica fascinante. Se emplea un micrófono sensible para captar el ruido de arrastre generado por el objeto en movimiento. A medida que la velocidad aumenta, también lo hace el nivel de ruido de arrastre. Mediante calibraciones y mediciones de velocidad conocida, se establece una relación entre el nivel de ruido y la velocidad. Esta relación se utiliza posteriormente para determinar la velocidad desconocida del objeto en base al nivel de ruido de arrastre medido en futuros experimentos. Sin embargo, es importante considerar factores como la forma del objeto y las condiciones del medio. Se requiere una cuidadosa calibración y análisis de datos para obtener resultados precisos y confiables. En resumen, la utilización del ruido de arrastre como una herramienta para determinar la velocidad de un objeto en una práctica de laboratorio de física general es una aproximación fascinante que requiere calibración y establecimiento de relaciones empíricas para obtener resultados confiables. Se presentarán gráficas y relaciones matemática entre el nivel de ruido de arrastre y la velocidad del objeto.Esta medida se tiene que comparar de manera mecánica con la velocidad del objeto mediante las ecuaciones de movimiento, además de realizarlas a través de otros instrumentos para la medición mecánica tradicional. En conclusión, la utilización del ruido de arrastre como una herramienta para determinar la velocidad de un objeto en una práctica de laboratorio de física general es una aproximación interesante.

Herramientas computacionales de apoyo para la visualización de modos de superficie en nanopartículas cúbicas y esféricas

En un curso de electrodinámica de nivel superior se suelen deducir las expresiones para el campo eléctrico y densidad de carga de distribuciones, principalmente, dipolares y cuadrupolares; además de su relación a través de las ecuaciones de Maxwell. Asociar esos conceptos con problemas actuales en investigación permite al estudiantado comprenderlos con mayor facilidad. Un ejemplo claro es la distribución de carga superficial que se obtiene al excitar una nanopartícula (NP) metálica cuando entra en resonancia con una onda electromagnética plana, fenómeno que ha dado origen a la llamada plasmónica. Las distribuciones de carga o modos plasmónicos superficiales fácilmente reconocibles en una NP esférica o cúbica son el dipolar, cuadrupolar y octupolar. Como parte de este trabajo hemos creado un breve documento donde se introduce el concepto de resonancia de plasmón de superficie; además, se muestra que la frecuencia de resonancia depende de parámetros como el tamaño, forma y material de la NP, incluso del medio material que la rodea; también, se muestra en imágenes, el campo eléctrico calculado (usando el código libre DDSCAT) a diferentes longitudes de onda de excitación, tanto en resonancia como fuera de ella. En el documento también se comentan brevemente las aplicaciones que se han logrado y las áreas de oportunidad derivadas de la explotación de las resonancias plasmónicas. Junto con el documento se proporciona i) un conjunto de archivos (base de datos) que contienen el campo eléctrico para puntos (x,y,z) dentro, fuera y sobre la superficie de una NP, obtenidos para distintos parámetros, y ii) códigos computaciones desarrollados en MATLAB y Python para calcular la densidad de carga en la superficie. Con lo proporcionado, el docente puede crear una práctica para el estudiante con el objetivo de graficar la distribución de carga eléctrica superficial de la NP a partir del campo eléctrico, haciendo uso del concepto de divergencia.

Impacto del virus SARS-CoV-2 en la población : Enfoque desde la entropía

Se utiliza la relación entre la entropía y la densidad de estados para explicar el comportamiento general de la sociedad durante la pandemia. Partiendo de un modelo muy simple con dos estados y considerando la población como un sistema sin interacción. Usando la analogía de la población como el número de partículas y la economía como la energía. Se explica como el efecto de confinamiento implica una disminución de entropia y por lo tanto también una disminución de las actividades cotidianas. La falta de movilidad implicó una disminución de ingresos en la economía formal e informal, así como una disminución del PIB de aproximadamente dos dígitos, en las economías de las distintas naciones.

¿Pueden las fuerzas de arrastre/resistencia como potencias no enteras de la velocidad, modelar mejor a objetos moviéndose en fluidos que los típicos modelos del paracaidista y de Stokes?

El tema de la dinámica surgida de las fuerzas de resistencia que el aire (o algún otro fluido) ejerce sobre objetos rígidos moviéndose en el mismo, tiene escasa sino es que nula atención en cursos y libros introductorios a la mecánica clásica de la partícula y/o del cuerpo rígido. Mas aún, algunos efectos viscosos de dicha interacción solo se tocan tangencialmente en cursos más avanzados de dinámica de fluidos, pero con énfasis en el fluido y no en la dinámica del objeto rígido moviéndose entorno a este. Los modelos clásicos para dichas fuerzas de resistencia son los típicos proporcional a la velocidad (modelo del paracaidista) y el arrastre de Stokes (proporcional a la velocidad al cuadrado). No obstante, dichos modelos constituyen aproximaciones burdas si se consideran como los términos de primer y segundo orden en una expansión infinita en series de Taylor de la fuerza de resistencia general. Además de tomar más términos en la expansión en series de Taylor, una forma muy poco explorada para modelar dichas fuerzas de resistencia que genera la interacción fluido-objeto sólido es considerarla como proporcional a potencias no enteras de la velocidad. Aunque el modelo visto desde el punto de la segunda ley de Newton resulta muy simple de plantear, la solución lleva a funciones del dominio fraccionario como funciones Gamma e hipergeométricas. En este trabajo se explora dicho modelo y se compara con los modelos típicos para la resistencia del aire, determinando sus bondades y desventajas cuando se modela la mencionada fuerza de resistencia en casos específicos, con ajuste a datos experimentales.

Movimiento del centro de masa de un péndulo físico de masa variable. Estudio experimental

En este trabajo estudiamos de manera experimental el movimiento del centro de masa de un péndulo físico de masa variable. Un problema de confusión por parte de los estudiantes, es que en ocasiones cometen el error de no determinar correctamente el centro de masa (CM) de un péndulo, respecto al la longitud del punto de suspensión l del péndulo, ya que ésta debe la distancia del punto de suspensión al CM. Al variar la masa, se desplaza la posición del CM y por consiguiente lo hace l. En este trabajo presentamos el desarrollo experimental del sistema y las ecuaciones que describen la posición del CM.

Sistema oscilante no lineal. Estudio experimental

En este trabajo se va a hacer el estudio de dos sistemas, uno de una partícula que se mueve sin fricción ente dos planos inclinados y el otro consiste en una masa unida a un resorte en ausencia de fricción. Si consideramos la energía potencial de dichos sistemas, nos interesa calcular en pequeñas oscilaciones la dependencia de la amplitud en el cual vemos como cambia el exponente en la energía potencial.

Evolución de la masa y la temperatura de películas delgadas líquidas durante su evaporación

Las espumas líquidas son sistemas donde gran cantidad de burbujas gaseosas quedan atrapadas en una matriz líquida gracias al efecto estabilizador de moléculas de tensoactivo; tienen una gran cantidad de aplicaciones en ciencia de materiales y en industrias como la alimenticia. Desde el punto de vista de la ciencia básica el problema fundamental aún en estudio es la comprensión de los mecanismos que contribuyen a estabilizar o desestabilizar una espuma. Entre dichos mecanismos está la ruptura de las películas de líquido y tensoactivo que separan a las burbujas. Nuestro trabajo se inscribe en dicho contexto. Basados en una metodología publicada recientemente (1) estudiamos experimentalmente la evolución de películas de agua estabilizadas por un tensoactivo en un anillo metálico. En particular, estudiamos la pérdida de masa por evaporación y el consecuente enfriamiento de la película en función del tiempo. En el comportamiento típico, la masa de las películas decae en cuestión de minutos hasta que se estabiliza en un valor de equilibrio. De igual forma, la temperatura desciende inicialmente (enfriamiento debido a la evaporación del líquido) para incrementarse hasta equilibrarse de nuevo con la temperatura ambiente en una escala de tiempo de varios minutos. Reportamos dichos comportamientos para películas preparadas con diferentes concentraciones de glicerol en agua. Adicionalmente repasamos la teoría que permite entender la variación de temperatura por evaporación del líquido en la película. Proponemos este trabajo como un experimento a desarrollarse en laboratorios de Termodinámica clásica a nivel licenciatura. 1.- Boulogne et al, Measurement of the Temperature Decrease in Evaporating Soap Films, Phys Rev Lett 129, 268001 (2022).

Agua sobre-enfriada: un ejemplo de estado termodinámico fuera de equilibrio

Si se enfría con cierto cuidado un volumen de agua libre de impurezas a presión constante se puede conseguir que se mantenga en estado líquido aún a temperaturas por debajo del punto de fusión, obteniendo lo que se conoce como “agua sobre-enfriada”. Se trata de un sistema en un estado fuera de equilibrio termodinámico. Perturbaciones como un golpe súbito o el contacto del agua con una superficie fría hacen que el sistema regrese al equilibrio: el líquido se solidifica casi instantáneamente. Este hecho hace difícil el estudio de las propiedades físicas del sistema. Sin embargo, los experimentos con agua sobre-enfriada muestran que presenta un comportamiento termodinámico anómalo (compresibilidad isotérmica, coeficiente de expansión térmico, capacidad calorífica, etc) y que incluso existen anomalías dinámicas, como la desviación de la relación de Stokes-Einstein. Por otra parte, el estudio del agua sobre-enfriada ha sido importante para entender fenómenos como la formación de sólidos amorfos o la nucleación de cristales. El sistema es importante en aplicaciones como la criopreservación o la formación de hielo en la atmósfera. En este trabajo hacemos una revisión de las propiedades más importantes del agua sobre-enfriada así como de los métodos que se utilizan para estudiarla experimental y teóricamente. Al mismo tiempo presentamos resultados de preparación de agua en el estado sobre-enfriado y proveemos algunos consejos prácticos para conseguirlo. Nuestro estudio puede ser de utilidad para presentar ejemplos de sistemas termodinámicos fuera de equilibrio en cursos de Termodinámica clásica o de Física estadística.

Comportamiento reológico de un fluido no Newtoniano y respuesta acústica a bajas frecuencias

En general, a los estudiantes les resulta difícil entender la coexistencia de propiedades viscoelásticas y elásticas en los fluidos. Este estudio presenta un enfoque sencillo para comprender la existencia simultánea de ambas propiedades mediante un experimento básico de propagación de ondas en un material viscoelástico. De esta manera, se investiga cómo la amplitud de la onda depende de la frecuencia del sonido y se analiza el papel relativo de la viscosidad y la elasticidad al variar la frecuencia de la onda. Los estudiantes podrán aplicar este conocimiento en diversos campos de la ciencia y la ingeniería, como la industria de los materiales y la acústica. En conclusión, este estudio proporciona una herramienta para educadores y estudiantes interesados en el estudio de los fluidos y sus propiedades.

¿Como medir radios de curvatura con un interferómetro?

En la fabricación de componentes ópticas como en el montaje de sistemas ópticos, es necesario conocer los parámetros reales de cada uno de los elementos ópticos usados, es decir caracterizar cada una de las superficies o cada elemento. Con esta información se evalúa el desempeño de un sistema óptico en general. Los métodos que se usan son generalmente interferométricos, por esta razón en este trabajo se presenta la forma en que lleva a cabo esta tarea cuando se usa un interferómetro comercial marca ZYGO. Este proceso se lleva a cabo en el laboratorio de Instrumentación Óptica del INAOE. En este trabajo se presenta la metodología y el sistema experimental, implementado para cada tipo de superficies, elementos o sistemas ópticos.

Recubrimientos protectores para espejos de primera superficie

En el Taller de vacío del edificio de docencia en ciencias experimentales, Tlahuizcalpan, se han preparado espejos de primera superficie como una actividad experimental del curso curricular Laboratorio de Física contemporánea II, ahora, como complemento a la actividad mencionada, se han realizado recubrimientos protectores de óxido de silicio y de nitruro de boro sobre películas metálicas reflectoras de aluminio y de plata. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos en los depósitos multicapa sobre sustratos de vidrio comercial, con dimensiones de 3 mm de grueso y superficie de 25 x 25 mm, caracterizando los espejos a través de su espectro de reflectancia espectral en el intervalo de luz visible del espectro electromagnético, comparando los espectros sin recubrimiento y con recubrimiento protector.

Teoría del funcional de la densidad: fundamentos y aplicaciones

Para entender las propiedades de las diferentes moléculas y las características de su interacción entre sí es necesario conocer su estructura y geometría a nivel atómico. Esto es muy útil en una gran cantidad de situaciones físicas. Por ejemplo, para determinar cómo un medicamento o un contaminante afectan a una proteína o a una membrana y por tanto causan modificaciones en la función biológica en el interior de las células. Sin embargo, desde un punto de vista teórico hay una gran limitante: la ecuación de Schrödinger, que en principio pudiera describir moléculas, no es soluble analíticamente en sistemas con muchos electrones. Esto hace necesario utilizar métodos especiales para determinar las propiedades cuánticas de moléculas. Este trabajo se desarrolla en ese contexto. Describimos de manera introductoria los fundamentos así como algunos algoritmos de implementación práctica de la llamada Teoría del Funcional de la Densidad (DFT). En primera instancia comentamos los teoremas de Hohenberg-Khon que permiten describir sistemas cuánticos complejos utilizando su densidad electrónica con la cual se puede obtener la energía del estado base del sistema. Describimos así mismo los términos que se consideran usualmente en los potenciales efectivos para dar lugar a la ecuación de Khon-Sham. Así mismo, comentamos cómo se implementan los algoritmos para resolver esta ecuación y describimos el tipo de funcionales y conjuntos de bases más comúnmente utilizados. Finalmente, mostramos algunos resultados de cálculos de optimización de la geometría de moléculas sencillas (agua, dióxido de carbono, etileno) e indicamos cómo se obtienen algunas de sus propiedades físicas. Damos también una lista de aplicaciones recientes de la metodología en ciencia de materiales y en Biofísica. Nuestro trabajo puede servir como una introducción básica a la DFT para estudiantes con conocimiento elemental de física cuántica y para quienes requieran entender estos conceptos para diversas aplicaciones.

Estudio de la Vía Láctea por medio de neutrinos

Para estudiar el Universo es necesario "verlo", no sólo con telescopios ópticos. De hecho hay cuatro maneras de observarlo: con ondas electromagnéticas (telescopios ópticos y radiotelescopios), con rayos cósmicos, con neutrinos y muy recientemente, con ondas gravitacionales. El telescopio Icecube instalado en la Antártida, es un observatorio de neutrinos, los cuales son partículas elementales que solo interactúan débilmente con la materia, por lo que la atraviesan fácilmente. Esta es la razón por la que el Icecube tiene un tamaño enorme, de un kilómetro cúbico en el hielo del polo sur. En este trabajo hacemos un reporte a nivel de enseñanza, de una observación muy reciente del Icecube: neutrinos provenientes de la Vía Láctea, la cual se ha estudiado ampliamente con ondas electromagnéticas (luz visible y ondas de radio). La dificultad de este mecanismo de observación con ondas electromagnéticas es que el plano galáctico, en el que se encuentra la mayor concentración de estrellas y materia gaseosa, es muy brillante, lo cual dificulta su análisis, pero este análisis nunca se ha hecho con neutrinos. Supongamos que un fotón y un neutrino son emitidos por una misma fuente en el plano galáctico. El fotón interactúa con cada átomo que encuentra en su camino hacia la Tierra, llegando muy distorsionado. En cambio el neutrino llega prácticamente igual a como fue emitido. Entonces la información sobre la fuente que trae el neutrino es más limpia que la que trae el fotón. Esto abre un campo muy extenso: una nueva manera de conocer a nuestra galaxia, independientemente de la concentración de materia en su centro. Describimos muy brevemente como se hizo el análisis, con inteligencia artificial, de 60 000 neutrinos en el IceCube, con el propósito de que los estudiantes de ciencias sepan que la astrofísica actual cuenta con técnicas de vanguardia.

Límite clásico del oscilador cuántico de dos dimensiones

El problema del límite clásico surge como parte de la Mecánica Cuántica desde su creación. Existen diferentes maneras de establecer este tipo de límites, los mas importantes son el propuesto por Max Planck, que consiste en hacer igual a cero la constante de Planck, y el Principio de Correspondencia de Niels Bohr, el cual establece que el comportamiento de los sistemas cuánticos se asemeja a sus contrapartes clásicos en el caso donde el número cuántico principal es muy grande. Autores como Nathan Rosen y Richar Liboff han afirmado que estos límites no son equivalentes y ninguno de ellos es universal. En este trabajo se aplica una nueva versión del Principio de Correspondencia de Bohr, el cual se aplica a las soluciones de la ecuación de Schrödinger, en particular a las densidades de probabilidad. Este procedimiento busca hallar el comportamiento asintótico de las densidades de probabilidad cuántica, obteniéndose la densidad de probabilidad clásica, mas correcciones dependientes de la constante de Planck. Dicho método se aplica al oscilador cuántico de dos dimensiones, obteniendo la densidad de probabilidad clásica correspondiente.

Analítica del aprendizaje para identificar necesidades académicas de los alumnos en la asignatura de Física III

Con el objetivo 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) [1], resulta prudente identificar los temas que en los alumnos suscitan una mayor necesidad de apoyo académico. Para determinar estos temas en la asignatura de Física III, en la Escuela Preparatoria Santa Teresa, se analizaron los resultados académicos obtenidos por los estudiantes del ciclo escolar 2022-2023 en la evaluación final (examen final) mediante un proceso análogo a la Densidad Espectral de Potencia (DEP) de una señal [2]. Con este método se determinó la correlación entre los reactivos del examen final y los contenidos de la asignatura señalados en su respectivo plan de estudio [3]. La valiosa información que se obtiene mediante este proceso permite reconocer la unidad que resulta más problemática, así como los contenidos específicos que presentan una mayor dificultad para ser asimilados por los alumnos. Además, al considerar las necesidades de los alumnos es posible redefinir el Programa Operativo (PO) para el siguiente ciclo escolar (2023-2024) con la finalidad de brindar mayor apoyo académico en unidades y temas específicos de la materia de Física III. Este ejercicio transdisciplinario, aplicación de una herramienta de análisis propia de la física (DEP) en un contexto educativo, es susceptible de aplicarse en otras asignaturas de la EMS y abre nuevas posibilidades para abordar la problemática del abandono en dicho nivel escolar. [1] ONU. (2015). Objetivos de Desarrollo Sostenible. Organización de las Naciones Unidades. [2] Luengas, L. y Toloza, D. (2019). Análisis frecuencial y de la densidad espectral de potencia de la estabilidad de sujetos amputados. Revista TecnoLógicas. Vol. 23. No. 48, pp. 1-16. [3] UNAM. (2016). Planes de Estudio. Escuela Nacional Preparatoria, UNAM.

Un estudio de caso desde el aula de clases en la Escuela Preparatoria: energía eólica Vs energía hidráulica

Para fortalecer el cumplimiento de los objetivos de Objetivos de Desarrollos Sostenible “Energía asequible y no contaminante” (ODS 7) y “Acción por el Clima” (ODS 13) [1] durante el ciclo escolar 2022-2023 en la Preparatoria Santa Teresa se utilizaron datos reales y actualizados [2] para comparar dos de las energías renovables más importantes: energía eólica [3] y energía hidráulica [4]. Al comparar ambas energías es posible determinar la viabilidad en la inversión/recuperación para una toma de decisión congruente en la temática energética de nuestro país. [1] ONU. (2015). Objetivos de Desarrollo Sostenible. Organización de las Naciones Unidades. Consultado el día 01 de junio del 2023, disponible en: https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/objetivos-de-desarrollo-sostenible/ [2] IRENA. (2023). International Renewable Energy Agency. Consultado el 14 de junio del 2023, disponible en: https://www.irena.org [3] Iberdrola. (2020). Energía eólica: qué es, como se transforma en electricidad y cuáles son sus ventajas. Consultado el 14 de junio del 2023, disponible en: https://www.iberdrola.com/sostenibilidad/energia-eolica [4] Endesa. (2021). Energía hidráulica: qué es, cómo funciona y sus ventajas. Consultado el 14 de junio del 2023, disponible en: https://www.endesa.com/es/la-cara-e/energias-renovables/energia hidraulica#:~:text=La%20energ%C3%ADa%20hidr%C3%A1ulica%20es%20un,corrientes%20o%20saltos% 20de%20agua.

Coherencia educativa y ambiental en la evaluación final del primer grado de la Educación Media Superior

En el formato de educación presencial tradicionalmente la evaluación final (examen de final) de los alumnos inscritos en la Escuela Preparatoria Santa Teresa (EPST) se realiza en un formato físico utilizando hojas de papel y dado que una cantidad importante de alumnos de primer grado recurre a dicha evaluación, en consecuencia, se produce una importante cantidad de papel desechado [1]. Sin embargo, el quinto apartado correspondiente al ODS “Producción y Consumo Responsable (ODS 12.5) [2] nos 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 presente 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) [2]. Es decir, se determina si el formato de evaluación digital admite al existencia de una coherencia educativa y ambiental. [1] Segui, P. (2017). Impacto medioambiental del papel. OVACEN. Consultado el 01 de junio del 2023, disponible en: https://ovacen.com/impacto-medioambiental-papel/ [2] ONU. (2015). Objetivos de Desarrollo Sostenible. Organización de las Naciones Unidades. Consultado el día 01 de junio del 2023, disponible en: https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/objetivos-de-desarrollo-sostenible/

Movimiento del centro de masa de un péndulo físico de masa variable. Estudio experimental

En este trabajo estudiamos de manera experimental el movimiento del centro de masa de un péndulo físico de masa variable. Un problema de confusión por parte de los estudiantes, es que en ocasiones cometen el error de no determinar correctamente el centro de masa (CM) de un péndulo, respecto a la longitud del punto de suspensión l del péndulo, ya que ésta debe ser la distancia del punto de suspensión al CM. Al variar la masa, se desplaza la posición del CM y por consiguiente lo hace l. En este trabajo presentamos el desarrollo experimental del sistema y las ecuaciones que describen la posición del CM.

Sistema oscilante no lineal. Estudio experimental

En este trabajo se va a hacer el estudio de dos sistemas; el primero corresponde a una partícula que se mueve sin fricción ente dos planos inclinados y el segundo consiste en una masa unida a un resorte en ausencia de fricción. Si consideramos la energía potencial de dichos sistemas, nos interesa calcular en el caso de pequeñas oscilaciones la dependencia del periodo con la amplitud en el cual vemos cómo cambia el exponente en la energía potencial.

Correlación entre la evaluación final y la evaluación extraordinaria en el primer grado de la Educación Media Superior

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) [1], resulta prudente identificar a la población de alumnos que tienen una mayor necesidad de apoyo académico y están en riesgo de abandonar el sistema 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 la evaluación final ordinaria (exámenes finales) y la evaluación extraordinaria (exámenes extraordinarios) utilizando una herramienta común en el estudio de señales; análisis en el espectro de frecuencias [2]. Esté análisis permite entender con mayor profundidad las condiciones académicas que pueden detonar la deserción en el primer grado de la EMS. [1] ONU. (2015). Objetivos de Desarrollo Sostenible. Organización de las Naciones Unidades. Consultado el día 01 de junio del 2023, disponible en: https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/objetivos-de-desarrollo-sostenible/ [2] Luengas, L. y Toloza, D. (2019). Análisis frecuencial y de la densidad espectral de potencia de la estabilidad de sujetos amputados. Revista TecnoLógicas. Vol. 23. No. 48, pp. 1-16.

Visualización Educativa Oportuna (VEO), herramienta analítica para el primer grado de la Educación Media Superior

Para establecer las condiciones mínimas señaladas en el cuarto apartado del Objetivo de Desarrollo Sostenible vinculado a una Educación de Calidad (ODS 4.4) [1] en nuestro país es necesario que la población de alumnos que recién ingresa a la Educación Media Superior (EMS) logre transitar exitosamente dicho nivel educativo [2]. En particular para 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, se diseñó una herramienta analítica de datos para definir un espacio de Visualización Educativa Oportuna (VEO) utilizando como indicador la prospectiva de exámenes finales. Este análisis en el espacio de VEO, puede tratarse como una pseudo transformada de Fourier entre el espacio de frecuencias y el espacio temporal[3]. Permite modelar el comportamiento académico de la población de alumnos de primer grado, obtener predicciones con un error menor al 5% y abre nuevas posibilidades para abordar la problemática del abandono escolar en la EMS. [1] ONU. (2015). Objetivos de Desarrollo Sostenible. Organización de las Naciones Unidades. Consultado el día 01 de junio del 2023, disponible en: https://www.un.org/sustainabledevelopment/es/objetivos-de-desarrollo-sostenible/ [2] Villa Lever, L. (2014). Educación media superior, jóvenes y desigualdad de oportunidades. Revista Innovación Educativa. Vol. 14, No. 64, pp. 34-35. [3] Saavedra, V. et al. (2006). Ondeletas en ingeniería. Principios y aplicaciones. Revista Ingeniería Investigación y Tecnología. Vol. VI, No. 3, pp. 185-190.

Laboratorio espacial Colibrí

En la actualidad, se está observando un aumento significativo en el número de proyectos relacionados con la exploración espacial, tanto por parte de los gobiernos estatales como de las empresas privadas. Un ejemplo notable es el programa Artemis, cuyo objetivo es enviar nuevamente humanos a la Luna. Según la NASA, este programa representa el primer paso hacia el envío de vuelos tripulados a Marte. Asimismo, el papel de las compañías privadas en el ámbito espacial está experimentando un crecimiento considerable. Un ejemplo destacado es el proyecto dearMoon, que utilizará la nave espacial Starship de SpaceX. Este proyecto ejemplifica claramente el concepto emergente del turismo espacial. El Laboratorio Espacial Colibrí (LEC) se dedica a generar conocimiento y experiencia especializada en todos los aspectos de los procesos espaciales. El enfoque principal radica en el desarrollo y fomento del conocimiento técnico en áreas cruciales como el diseño y construcción de satélites, la ingeniería de lanzamiento, la gestión de misiones espaciales, el análisis de datos y la aplicación de tecnologías avanzadas en el ámbito espacial. Este trabajo aborda el panorama general para el desarrollo de una misión aeroespacial, describiendo las etapas correspondientes y los análisis requeridos en cada una de ellas. Además, se presenta el estado actual de los proyectos en los que se están trabajando sobre el desarrollo de nanosatélites para la medición de la densidad atmosférica, el rastreo de aviones y el seguimiento de mamíferos marinos (Aztechsat II).

Determinación de la densidad de los aceites sesamum indicum y vitis vinífera sin variar su temperatura

Se determinó la densidad de los aceites sesamum indicum y vitis vinífera sin variar su temperatura, mediante la balanza de Westphal. Ambos aceites son alimentos ricos en antioxidantes naturales. El aceite sesam indicum se utiliza como antiinflamatorio, fuente de calcio y también, para mejorar la salud cardiovascular, ya que favorece la circulación sanguínea e impide que la grasa se pegue a nuestras arterias. El aceite vitis vinífera además de tener propiedades inmunológicas y antibacterianas, es capaz de combatir al estafilococo dorado, que puede causar neumonía, infecciones en la piel, los huesos y en el estómago; y la bacteria de escherichia coli, que puede provocar enfermedades respiratorias, estomacales y urinarias. La densidad de ambos aceites es comparable con ASC comercial, cuyo valor de referencia está entre 0.91 g/ml y 0.92 g/ml (Gustav Hess Oleochemische Erzeugnisse, 2015).

Investigación sobre la factibilidad del empleo del plasma de la bobina de Tesla en la síntesis de óxido de zinc (ZnO)

Las nanopartículas de óxido de zinc (ZnO) presentan un potencial aplicativo significativo en áreas como la nanotecnología, la catálisis, la fabricación de dispositivos electrónicos y la ciencia de materiales. Su estructura hexagonal ofrece propiedades únicas que podrán influir en la conductividad eléctrica, la reactividad química y las características ópticas de los materiales resultantes. Utilizando el alto voltaje y la frecuencia de la bobina de Tesla, se exploró la aplicación de esta tecnología en un proceso de separación y obtención de ZnO a partir de una solución de acetato de zinc con hidróxido de potasio (KOH). Las ventajas de este enfoque incluyen una mayor eficiencia en la separación de la mezcla, un tiempo de procesamiento reducido y la capacidad de obtener partículas de ZnO a nivel nanométrico. En comparación con otros métodos convencionales, se logró acelerar el proceso de separación de la mezcla, obteniendo residuos orgánicos y un precipitado consistente en partículas ZnO. Estas partículas presentaron dimensiones a nivel nanomérico. La clave para este proceso fue la descarga eléctrica o de plasma generada por la bobina de Tesla. La caracterización mediante difracción de rayos-X indica que al someter la mezcla a estas descargas, se forma una estructura hexagonal con fase pura en las partículas de ZnO. Además, se observaron cambios en el tamaño de la celda unitaria y el aumento de la cristalinidad con el tiempo de exposición al plasma. Estos resultados destacan el potencial de la bobina de Tesla como una herramienta eficiente en procesos de obtención y modificación de materiales a nivel nanométrico. La capacidad de generar altas tensiones y frecuencias de la bobina ofrece nuevas posibilidades para la síntesis controlada de materiales y el estudio de sus propiedades estructurales. Estas investigaciones abren puertas hacia avances en el campo de la nanotecnología y la fabricación de materiales a escala nanométrica.

Una herramienta de código libre para analizar patrones de difracción

Los patrones de difracción son el resultado de la interferencia de ondas. El fenómeno se comienza a estudiar en los cursos teóricos y experimentales de óptica, y en cursos más avanzados de la licenciatura. Un experimento en particular es la difracción de electrones, en el cual un haz de electrones incide en una rejilla de grafito que tiene una estructura cristalina hexagonal. Utilizando las leyes de Bragg y de De Broglie, se determinan dos distancias interplanares de la red de grafito mediante el análisis de un patrón de difracción de anillos concéntricos en pares que se proyectan en una pantalla fluorescente. Las distancias interplanares reportadas para las familias de planos {10} y {11} son 0.213 nm y 0.123 nm, respectivamente. Analizando el patrón de difracción con Tracker y conteo de píxeles obtuvimos exactitudes del 9.89% y 14.12%. Ello motivó a escribir un código de Python, el cual usa paqueterías de acceso libre como OpenCV y PIL, para mejorar las medidas, sus precisiones y exactitudes. Empleando la misma metodología, con el código presentado se obtuvieron exactitudes de las distancias interplanares de 1.53% y 0.06%, respectivamente. Este código no solo mejora la precisión y exactitud de las medidas, si no que logra una mejor visualización del fenómeno. El código puede emplearse en cualquier otro estudio que involucre la interferencia de ondas mediante el análisis de un patrón de difracción. Igualmente, se puede emplear para estudiar otros fenómenos que semejen o manifiesten un patrón de difracción, e.g. efecto Zeeman, espectros de emisión, anillos planetarios.

Ludificación y la Experiencia Interactiva en el Aprendizaje de la Física Moderna

Este trabajo presenta prácticas de vanguardia en la enseñanza, centradas en la ludificación y la experiencia del aprendizaje. Se exploran estrategias como las aplicaciones interactivas y la narrativa inmersiva, con el objetivo de aumentar la motivación y el compromiso de los estudiantes. Se trata como una experiencia de aprendizaje personalizada y centrada en el estudiante para promover una comprensión más profunda y una mayor aplicación del conocimiento. Nuestro trabajo proporciona recomendaciones prácticas y ejemplos de casos de estudio, con la intención de inspirar a los educadores a utilizar estas prácticas innovadoras para enriquecer el proceso de enseñanza y aprendizaje.

Materiales ácidos y alcalinos

En el presente trabajo presentamos la experiencia en la divulgación científica del taller “Materiales ácidos y alcalinos” que se realiza en el proyecto “Descubriendo Pequeños Científicos” de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) en colaboración con el Consejo Nacional De Fomento Educativo (CONAFE), Delegación Puebla. Este taller se ha realizado en la comunidad de Ranchería Pala, que cuenta con educación preescolar y secundaria y con acceso limitado a la información, donde se habla una lengua indígena que podría extinguirse. El objetivo del proyecto es sembrar en los alumnos una chispa de amor por la ciencia, que les permita optar por una formación educativa y profesional, de tal manera que, a futuro, ellos incidan en sus comunidades, generando oportunidades de crecimiento educativo y económico para todos. En esta actividad se busca enseñar a los pequeños el concepto de “Ph”, un indicador químico, que permite distinguir entre materiales ácidos, bases, neutros. Esto mediante el cambio de color que produce el indicador al interactuar con las sustancias. En nuestra experiencia esto es muy llamativo y visual para escolares y se comienzan preguntando, ¿por qué sucede el cambio de coloración del indicador? A través de este taller de divulgación, proponemos una interacción comunitaria que incida en la alfabetización científica de sus habitantes, de tal manera que ellos la puedan usar para su beneficio y prosperidad. En particular, del taller de Materiales realizado en la Comunidad Pala, se desprendió la posibilidad de obtener alimentos o bebidas de la comunidad, que cambien de color usando su conocimiento de Ph, lo que podría conducir a un emprendimiento comunitario.

La maestría en enseñanza de ciencias exactas del inaoe

La ciencia está presente en muchas actividades de la vida cotidiana, la reciente pandemia de COVID-19 mostro su relevancia y utilidad. Si la ciencia es importante, su enseñanza también lo es. Sin embargo, algunas materias de ciencias exactas como física y matemáticas muestran altos índices de reprobación en todos los niveles educativos La Maestría en Enseñanza de Ciencias Exactas (MECE), del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), tiene como objetivo formar profesionales de la educación con sólidos conocimientos didácticos y disciplinares, capaces de hacer frente a los desafíos educativos del área de ciencias exactas, es profesionalizante y proporciona a los docentes conocimientos sólidos en física, matemáticas y computación Se presenta un análisis de la MECE, incluyendo ingreso, eficiencia terminal, empleo posterior al egreso y género. Además, se identifica cómo están distribuidos los egresados y estudiantes de la MECE en los diferentes niveles educativos y en la República Mexicana, mostrando la incidencia de la MECE en el Sistema Educativo Nacional (SEN).

Microfluídica para todos

En recientes años la miniaturización ha hecho posible que los dispositivos electrónicos tengan mayo capacidad de procesamiento en y un menor tamaño. Pero ¿cómo utilizar estas ventajas en las áreas médico - biológicas?. La respuesta es través de la fabricación de canales de nivel micrométrico con el objetivo de desarrolla un laboratorio en un chip (conocido como lab on a chip), el objetivo de este trabajo es mostrar como se realiza la fabricación de estas microestructuras con materiales que se pueden tener en casa para realizar pequeñas detecciones como por ejemplo en cambio en el ph de una substancia. Este acercamiento permitirá un contacto directo con el desarrollo de microcanales y su uso en las áreas médico biológicas.

Estudio de la eficacia de absorción de radiación UV de protectores solares en aerosol mediante espectrofotometría UV

Los protectores solares se utilizan para absorber o bloquear la radiación solar dañina, especialmente la radiación UV. La eficacia de absorción de dicha radiación es relevante en el contexto de la salud y la prevención de enfermedades relacionadas con la exposición solar. En el presente estudio se propone una técnica efectiva para la preparación de muestras de protectores solares en aerosol para su análisis mediante espectrofotometría UV, la cual revela la relación entre la absorbancia y el espesor de la capa, asociada con la concentración de protector solar en las muestras preparadas. Se analizaron dos muestras de protectores solares comerciales y se identificaron los picos de absorción en las regiones del UVC y UVB, correspondientes a 230(2) nm y 308(2) nm, respectivamente; se utilizó un espectrofotómetro SPECTRONIC 21 DUV. Estos hallazgos contribuyen al conocimiento sobre los protectores solares y pueden servir como base para investigaciones futuras en el campo de la protección solar, reduciendo la cantidad de los solventes empleados siguiendo la metodología presentada en este estudio.

Variación de la altura de levitación de un imán de tierras raras en función de la temperatura de una pastilla superconductora de Y1Ba2Cu3Ox-d

El experimento de superconductividad (Laboratorio de Física Contemporánea 2, carrera de física, UNAM) consiste en caracterizar de manera cualitativa y cuantitativa una pastilla superconductora de Y1Ba2Cu3Ox-d. Para ello primero se observa el efecto Meissner y posteriormente se obtiene la curva de resistividad eléctrica en función de la temperatura de la pastilla (método de 4 puntas), determinando la temperatura crítica [1]. Como proyecto adicional, se propuso obtener la gráfica de la altura de la levitación magnética de un imán de tierras raras sobre la pastilla superconductora, como función de la temperatura de ésta. Se utilizó nitrógeno líquido para llegar a la temperatura de transición. Se diseñó y construyó un dispositivo experimental que permitiera observar y medir la altura del imán levitando sobre la pastilla superconductora. Se construyó un tubo de acetato con una ventana para observar el imán. Se colocaron un termopar y la pastilla dentro de un vaso Pyrex; la altura del imán se midió utilizando un vernier de plástico. Se grabó el experimento utilizando un teléfono celular. Los resultados analizados (con Tracker) indican una caída paulatina del imán lo que permite concluir que el blindaje del superconductor se rompe poco a poco, y no de manera abrupta; característica de los superconductores tipo II. Se presentan los resultados obtenidos para la altura de levitación y la temperatura crítica del superconductor. [1] L. M. León-Rossano “An inexpensive and easy experiment to measure the resistance of a high T superconductor as a function of temperature.” Am J. Phys. 65, 980-982 (1997).

El telescopio Remoto 0.84m del OAN-SPM y las Grandes Bases de Datos Astronómicas:Una opción para los cursos de Física y Astronomía en el Bachillerato y la Licenciatura durante la Pandemia y Post-Pandemia

Presentamos los resultados de un proyecto PAPIME para llevar el telescopio remoto 0.84m del OAN-SPM a las aulas del bachillerato y los cursos de Física y Astronomía de la Licenciatura en La Facultad de Ciencias UNAM. Hacemos uso de las grandes bases de datos astronómicas para proponer nuevos ejercicios.

Una perspectiva intuitiva basada en el análisis no estándar sobre los conceptos de límite y derivada, y sus implicaciones en la enseñanza de la mecánica clásica

Los conceptos de límite y derivada toman un papel preponderante en las clases de física de nivel medio superior y de los primeros semestres de nivel superior. Sin embargo, dada la madurez matemática de los estudiantes en tales niveles, resulta desafiante definir tales abstracciones de manera adecuada e intuitiva sin sacrificar la rigurosidad necesaria para su comprensión y manejo. Durante los 60s y 70s, Luxemburg y Robinson, con sus propios métodos, desarrollaron un sistema matemáticamente riguroso que formalizaba las ideas originales de Leibniz acerca del desarrollo del cálculo con el uso de números infinitesimales, llamado el campo hiperreal, que intuitivamente se puede entender como una extensión de los números reales añadiendo números infinitesimales e infinitos. Seguido de esto, Keisler publicó el desarrollo del cálculo con números hiperreales. La relevancia de este sistema yace en que convierte las definiciones originales de cálculo en otras equivalentes pero más intuitivas, en particular, los conceptos de continuidad y límite pueden introducirse sin usar los conceptos subyacentes en las formulaciones $\varepsilon - \delta$, y sin caer en imprecisiones graves; similarmente, el concepto de derivada es independiente del de límite y resulta posible usar la derivada como cociente de manera formal. Aquí se introduce a estudiantes y docentes en física a los conceptos de límite y derivada en este contexto, mostrando que dicho formalismo es menos abstracto que el cálculo tradicional, y permitiría su utilización más intuitiva en los primeros cursos de física de la licenciatura, así como en el nivel Medio Superior. Se muestran algunas aplicaciones del análisis no estándar en la física, tales como la deducción de la segunda ley de Newton y algunas ecuaciones de movimiento en la mecánica newtoniana. Finalmente, se debate si la simplificación es significativa en el desarrollo y el entendimiento de conceptos y ecuaciones físicas para estudiantes de los niveles mencionados.

Manual de diseño de experimentos y visualización de datos para prácticas de laboratorio de Física usando R

Con el objetivo principal de brindar una introducción al diseño de experimentos, así como proporcionar prácticas de laboratorio en el área de instrumentación desarrollamos un conjunto de prácticas de laboratorio de física, cuyo resultado derivo en un Manual de diseño de experimentos y visualización de datos para prácticas de laboratorio de Física usando R. El lenguaje de programación R es una valiosa herramienta diseñada para el análisis estadístico. El presente trabajo, además, busca proporcionarles las habilidades necesarias para el análisis y la visualización de datos experimentales utilizando la librería ggplot en R. El manual se divide en tres partes principales. En la primera parte, se presenta una introducción detallada al diseño de experimentos, explicando conceptos clave como variables, hipótesis, métodos de muestreo y la planificación experimental. La segunda parte se centra en la instrumentación de laboratorio, ofreciendo prácticas detalladas a los estudiantes para que adquieran experiencia en el uso de instrumentos y técnicas de medición. Estas prácticas tienen como objetivo ayudar a los estudiantes a obtener datos precisos y confiables. El manual incluye cuatro prácticas específicamente diseñadas para que los estudiantes de física adquieran experiencia práctica en la utilización de instrumentos y equipos de laboratorio. La tercera parte del manual aborda el análisis y la visualización de datos experimentales mediante R y la librería ggplot. Se presentan técnicas y métodos estadísticos para extraer información significativa de los datos obtenidos. Los estudiantes aprenderán a utilizar R para realizar análisis estadísticos, crear gráficos y visualizar los resultados de manera efectiva. Para facilitar el acceso y la colaboración, se crea un repositorio en GitHub que contiene todo el código necesario para el análisis y visualización de datos experimentales, lo que permite a los estudiantes y profesores acceder a los recursos de manera rápida y sencilla.

Construcción de un tubo de Kundt

Este trabajo presenta la implementación y consejos prácticos para la construcción de un Tubo de Kundt, un instrumento fundamental para el estudio de las ondas sonoras en gases. Se ilustra la construcción detallada del tubo, incluyendo su diseño transparente para la observación interna, y cómo se utiliza una muestra de gas, típicamente aire, para facilitar la experimentación. El póster también esclarece la metodología experimental basada en la generación de ondas sonoras y su propagación a través del gas, visualizada mediante el uso de materiales granulares. Se destaca la formación de patrones regulares de nodos y antinodos al introducir una frecuencia específica, y cómo se determina la longitud de onda a partir de estas observaciones. Por último, el póster reitera la importancia del Tubo de Kundt en la acústica, la investigación científica y la educación.

IMPLEMENTACIÓN DE SIMULACIONES PhET EN LA EDUCACIÓN COMUNITARIA PARA EL BIENESTAR

La Educación Comunitaria para el Bienestar es el modelo pedagógico implementado por el Consejo Nacional de Fomento Educativo (CONAFE) en la atención de localidades de alta y muy alta marginación en México. Este modelo brinda la oportunidad de que todo miembro de una comunidad, independientemente de su edad, pueda ejercer su derecho a aprender. El modelo curricular del CONAFE se expone en 33 temas integradores que son abordados a través de Unidades de Aprendizaje Autónomo (UAA) en los campos formativos: Lenguaje y comunicación, Pensamiento matemático, Exploración y comprensión del medio natural, Exploración y comprensión del medio social, y Participación en comunidad. En este trabajo presentamos, en el campo de Exploración y comprensión del medio natural, para el nivel primaria, la implementación de algunas simulaciones PhET que ofrece gratuitamente la Universidad de Colorado Boulder. Se busca establecer la relación entre el proceso de interacción-eficiencia en entornos de aprendizaje del CONAFE. En este trabajo presentamos la implementación de algunas simulaciones PhET, que ofrece gratuitamente la Universidad de Colorado Boulder, en el campo formativo de Exploración y comprensión del medio natural, para el nivel primaria. Se busca establecer la relación entre el proceso de interacción-eficiencia en entornos de aprendizaje del CONAFE.

Contando los vuelos de un pájaro que vuela entre dos trenes: La diferencia entre los enfoques matemático y físico

En el libro de Hallyday y Resnick en 1963 se presentó el siguiente problema: Dos trenes se dirigen el uno hacia el otro con la misma velocidad, mientras que un pájaro realiza una serie de vuelos entre ellos. El ave parte del primer tren directamente hacia el segundo. Al llegar a este, vuela de regreso al primero y repite la operación. Definiendo las velocidades para los trenes y el pájaro y la separación inicial de los trenes, se plantearon las preguntas: ¿Cuál es la distancia total que viajó el pájaro? ¿Cuántos vuelos puede hacer el pájaro entre uno y otro tren antes de que choquen? Se presentó este problema a 30 estudiantes de las carreras de física y física aplicada con el objetivo de conocer qué enfoque, matemático o físico, utilizarían los estudiantes para resolverlo. Se observó que la mayoría de los estudiantes utilizó el enfoque matemático y que, además, no fueron capaces de interpretar completamente la solución matemática. Los estudiantes que llegaron a la solución, respondieron la segunda pregunta diciendo que el pájaro haría un número infinito de vuelos (respuesta matemáticamente correcta). Sin embargo, no tomaron en cuenta un factor importante: el tamaño del pájaro. Esta consideración física hubiese cambiado la respuesta, confinándola a un número finito y haciéndola, por lo tanto, realista.

Caída libre con g variable

En la literatura se encuentra una gran cantidad de experimentos y cálculos de procesos en que se explora la posibilidad de valores de gravedad distinta de la terrestre (ref. 1). En muchos de esos experimentos se requiere un arreglo experimental que normalmente no es tan accesible (ref.1). En este trabajo se propone un experimento muy sencillo de realizar y que es bastante ilustrativo. Una pelota en caida libre desde una altura H que genera una sombra al iluminarse por el sol a una altitud A (medida en grados). Al inicio de la caída la sombra se encontrará a una distancia L=H/tan(A) del punto donde caerá la pelota. Cuando A=45 grados L=H en otros casos L será mayor o menor que H, el tiempo que tarde la pelota en caer será t=raiz(2H/g), g aceleración de la gravedad. Obviamente la distancia L será recorrida en el mismo tiempo. Al tomar un video del movimiento de la sombra y luego analizarlo cuadro a cuadro con un programa como el Tracker (de libre acceso en la WEB) se obtendrá como resultado movimientos simulados en lugares del universo con g distintas de la terrestre, toda vez que la aceleración ahora es: a=(Lg/H). Si A=80.5grados la aceleración a=g/6, es decir se está simulando la caída libre en la Luna. Para simular la caída libre en Júpiter bastará con hacer el experimento cuando el sol esté a una altitud A=21.5grados. Trabajo parcialmente apoyado por CONAHCyT y VIEP-BUAP 1. https://www.ld-didactic.de/software/524221es/Content/ExperimentExamples/Physics/Mechanics/RodPendulum5.htm

Paridad espacial y momento angular terrestre

Tratamos aquí el tema de la paridad espacial P y lo aplicamos al caso del momento angular terrestre; como sabemos, el momento angular L se comporta como un pseudo-vector, esto es, no cambia de signo bajo la operación de P. Sin embargo, es posible ver que, si se efectúa una sola reflexión, el sentido de la rotación terrestre junto con L cambian de signo. Por lo tanto, nos avocamos a plasmar en un conjunto de tres representaciones las diferentes situaciones que se presentan al efectuar las inversiones para cada plano coordenado, y cómo quedan tanto los sentidos del giro terrestre como la de su momento angular.

Cantidades físicas en arreglo de coordenadas y factorización de exponentes

Dentro de la amplia variedad de cantidades físicas que se manejan en la carrera de física, existen algunas en las que resulta más práctico factorizar sus exponentes en forma de arreglo de coordenadas, de tal manera que los cálculos numéricos son más sencillos y cómodos de realizar; casos particulares de lo anterior son las constantes físicas con exponentes negativos muy grandes, como por ejemplo la carga del electrón, la constante de Planck, la masa del protón, etc., en el sistema de unidades internacional, en las que el factor común se toma como el del exponente negativo mayor en valor absoluto. En este trabajo presentamos diversos ejemplos en arreglo coordenado en los que se muestra la cancelación y simplificación en evaluaciones, que nos conduce a facilitar los desarrollos sobre todo cuando se trata de cocientes de expresiones algebraicas.

Impresión en 3D bajo el modelo STEAM en Calculo integral

Investigar la aplicación de la impresión en 3D como herramienta educativa en el ámbito de las ciencias. Se buscó explorar los beneficios y desafíos de la impresión en 3D para el aprendizaje y la enseñanza en niveles medio superior y superior, con el objetivo de mejorar la experiencia educativa en STEM. Investigando cómo la impresión en 3D puede ser utilizada como una herramienta efectiva para el aprendizaje y la enseñanza en las áreas de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas. Dado que los estudiantes muestran limitaciones en la comprensión de los conceptos abstractos representados en el área de cálculo Integral. El tema central a explicarse es la Integral con el apoyo de la impresión en 3D para elaborar material didáctico; aplicado a alumnos de nivel medio superior y nivel superior. Se tomaron 6 grupos, 3 grupos de medio superior y 3 grupos de nivel superior del área de física, denotándolos como A,B y C La metodología que se aplicó en ambos niveles, es la siguiente: Grupo A: Solo se le dio la teoría sin ningún apoyo didáctico Grupo B: Solo se le dio la el material didáctico. Grupo C: Se dio la teoría y el material didáctico. Se muestra los resultados obtenidos a través de una aplicación de prueba de evolución sobre el tema.

Matemagia y juegos matemáticos

Presentamos algunas experiencias de divulgación científica del taller "Matemagia y Juegos Matemáticos" del proyecto Descubriendo Pequeños Científicos de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (BUAP) en colaboración con el Consejo Nacional de Fomento Educativo (CONAFE), Delegación Puebla. La implementación del taller en comunidades CONAFE nos ha permitido interesar a alumnos y habitantes en constructos matemáticos como, la suma, multiplicación, solución de ecuaciones, así como incentivar habilidades cognitivas y de pensamiento matemático. Iniciamos llamando la atención de los intervinientes a través de juegos matemáticos que conllevan al reconocimiento de patrones, que involucran estos conceptos matemáticos. Se concluye con la observación de la matemática en situaciones cotidianas como el desplazamiento de personas y vehículos, en la estructura geométrica de las ramas de árboles, plantas y los pétalos de flores. Los participantes tienen la oportunidad de pensar en magnitudes como la masa, el tiempo, la posición, las operaciones aritméticas y las ecuaciones que involucran una incógnita, así como tomar conciencia de la utilidad de las matemáticas en la vida cotidiana, pero fundamentalmente, visualizar su aplicación en el estudio de las ciencias, ya que nos permiten expresar la relación entre magnitudes físicas, medibles al estudiar fenómenos naturales.

Uso del software Working Model® como herramienta para la enseñanza y aprendizaje en el estudio de sistemas dinámicos

En este trabajo se presenta el uso del software Working Model® para estudiar la dinámica de estructuras mecánicas móviles de tal manera que un estudiante de ingeniería pueda comprender las respuestas dinámicas de estos. La estimación de las respuestas dinámicas sirve para diversas aplicaciones tal como, el desarrollo de las suspensiones de un vehículo, el diseño de controladores, el estudio de mecanismo, etc. Existen entornos de simulación, herramientas de medición y la teoría matemática sobre estos sistemas dinámicos sin embargo su complejidad matemática hace que la correlación metodológica entre los datos de prueba experimental y la validez del análisis teórico no sea fácil de determinar. Con la ayuda del software working model es posible obtener el comportamiento temporal (desplazamiento, velocidad y aceleración) de cada elemento que conforma una estructura mecánica (mecanismo), sin la necesidad de resolver todas las ecuaciones dinámicas que teóricamente son obtenidas. Se presentas ejemplos representativos de mecanismos que se pueden modelar en el software, así como los resultados temporales de desplazamiento, velocidad y aceleración de los mismo con el objetivo de mejorar la enseñanza y aprendizaje de la dinámica de estas sistemas mecánicos.

Desarrollo del pensamiento crítico y creativo en los estudiantes de ingeniería mediante la realización de proyectos de física

En este trabajo se analizan los resultados de aplicar una estrategia de aprendizaje basado en proyectos (ABP) en el curso de física, para desarrollar pensamiento crítico en los estudiantes de ingeniería. La actividad realizada, involucra la propuesta de solución a problemas reales a través de la construcción de prototipos a escala, guiados por un protocolo de proyecto, donde los estudiantes establecen los objetivos, actividades, plazos y responsabilidades de cada integrante del equipo, para guiar la ejecución y gestión de manera efectiva y organizada. Las estrategias empleadas promueven la aplicación de conocimientos teóricos ya que los proyectos a menudo implican desafíos y problemas difíciles de resolver. Los estudiantes deben analizar y comprender la naturaleza del problema, identificar los requisitos y restricciones, y generar soluciones viables. Esto fomenta el pensamiento crítico al requerir que los estudiantes evalúen diferentes enfoques y tomen decisiones fundamentadas. Para alcanzar el objetivo los estudiantes requieren investigar, analizar información, aplicar los principios y leyes de la física para dar validez y confiabilidad a sus cálculos. Precisan además comunicarse y colaborar efectivamente para lograr los objetivos del proyecto, desarrollando habilidades consideradas primordiales en el ingeniero del siglo XXI. Pretendemos que el resultado de este análisis pueda guiar y motivar a los docentes del Nivel Superior y Medio Superior, para hacer uso de este enfoque educativo dentro de sus clases de física ya que representa grandes beneficios para el estudiantado.

Desarrollo y simulación de un prototipo de Bobina de Tesla para fines educativos utilizando la Herramienta LTspice

Este estudio se enfoca en la comprensión y simulación del funcionamiento de una bobina de Tesla utilizando el software LTspice. El objetivo principal es facilitar la comprensión de la bobina de Tesla desde su construcción hasta su operación, mediante la implementación de un prototipo de estado sólido. Este proceso no solo demuestra los principios operativos de la bobina, sino que también resalta su valor educativo y su potencial para aplicaciones prácticas, tales como la transmisión inalámbrica de energía y el encendido de luces fluorescentes. En un contexto más amplio, este trabajo evidencia la importancia histórica y la innovación que representa la bobina de Tesla. Para alcanzar estos objetivos, se utiliza LTspice, una herramienta de simulación de circuitos electrónicos que permite el diseño y la optimización de dichos circuitos. Esto es de vital importancia dado que uno de los principales desafíos al trabajar con una bobina de Tesla radica en anticipar la resonancia de alto voltaje entre las bobinas primaria y secundaria. El prototipo construido demostró ser eficaz en la generación de campos electromagnéticos de alta frecuencia para fines educativos. El estudio también plantea la posibilidad de miniaturizar las bobinas de Tesla y su potencial en aplicaciones como las comunicaciones, la carga inalámbrica y medicina. Este trabajo contribuye a la comprensión desde un punto de vista didáctico de la física de alta frecuencia y de la importancia que tienen las herramientas de simulación de circuitos, tales como LTspice, en la exploración de proyectos prácticos y de entendimiento por medio de simuladores, mismos que son punto de partida para generar un potencial a futuro en tecnologías emergentes de uso práctico.

Simulación del movimiento de un electrón en un campo eléctrico: un estudio basado en Python sobre la Influencia de un Anillo Uniformemente Cargado

Este trabajo se centra en la simulación, realizada en Python, del movimiento de un electrón afectado por un campo eléctrico constante y uniforme originado por un anillo cargado. A pesar de la disminución en la aplicación de tubos de rayos catódicos (CRT), el estudio de las trayectorias electrónicas en presencia de campos eléctricos y magnéticos sigue siendo esencial para comprender a fondo las tecnologías electrónicas modernas. El escenario de la simulación ubica el electrón en reposo, inicialmente a 15 cm por encima del eje x. El anillo cargado, con un radio de 10 cm y centrado en el origen del plano yz, se alinea a lo largo del eje x. Aplicando la fuerza de Lorentz (con un campo magnético despreciable) y la ley de conservación de la energía en Python: se calculan las energías cinética, potencial y total del electrón a lo largo de su trayectoria. Estos resultados profundizan significativamente nuestra comprensión del comportamiento de los electrones en presencia de campos eléctricos, y representan un aporte valioso para la educación en física a nivel universitario, así como para el progreso de las tecnologías electrónicas.

Propuesta de una práctica de Diseño Factorial: "Hot Cakes"

En este trabajo se reportan los resultados de un estudio realizado durante la cocción de una mezcla tradicional de ”Hot Cakes". A partir de un video de "Time Lapse" se midió cómo cambia el diámetro con el tiempo, la cantidad de burbujas que se producen en promedio en la superficie, así como su variabilidad. Se realiza un estudio del cambio de tonalidades de gris y en el espacio RGB, sacando conclusiones respecto a los cambios de fase observados, comparando diferentes potencias de una estufa de inducción magnética. La metodología será empleada como una práctica de la Experiencia Educativa de Diseño de Experimentos usando el Laboratorio de Materiales Blandos 'Portable' de la Facultad de Física de la Universidad Veracruzana. Cuyos objetivos de aprendizaje serán el diseño factorial de experimentos. Identificando factores y resultados, así como estableciendo objetivos de optimización, tanto en el proceso de cocción, la energía, preparación de la mezcla, el número de burbujas que está relacionado con la porosidad del hotcake.

ABpro Y PC EN LA CLASE DE FÍSICA DESDE LA PERSPECTIVA DE LOS ESTUDIANTES DE INGENIERÍA

Se documentan, clasifican y encuentran patrones de las experiencias y percepciones de los estudiantes del primer semestre, de Ingeniería en Inteligencia Artificial, durante la realización de proyectos, en la clase de física. El enfoque educativo empleado para la implementación de las estrategias es el Aprendizaje Basado en Proyectos (ABPro), donde los estudiantes participan en la resolución de problemas prácticos y reales a través de la construcción en equipo de un prototipo de aplicación de la física. Para su realización, indagan, analizan y seleccionan información que les permite tomar decisiones asertivas y que agiliza el cumplimiento de objetivos, promoviendo el pensamiento crítico y la aplicación de conocimientos en contextos auténticos. Los proyectos fomentan la colaboración, la creatividad y el desarrollo de habilidades transferibles. Por lo que resultan de gran ayuda para fortalecer y desarrollar habilidades para la vida. Concentrar las experiencias de los estudiantes, a través de instrumentos de recolección de información, permite al docente reconocer habilidades, actitudes y concepciones de los estudiantes en relación con los principios y conceptos físicos. Lo anterior es un referente para detectar las fortalezas y oportunidades de una actividad y mejorar la secuencia didáctica para futuras generaciones.

Compilación de herramientas de Inteligencia Artificial para mejorar el estudio y comprensión de la física por parte de estudiantes

La física es una disciplina fundamental en la formación científica y tecnológica, pero su complejidad a menudo presenta desafíos para estudiantes y maestros en su estudio y comprensión. En este trabajo, presentamos una compilación de herramientas basadas en Inteligencia Artificial (IA) para apoyar y mejorar la enseñanza y el aprendizaje de la física. Hemos utilizado y analizado muchas de las herramientas interactivas que hasta el momento existen en el internet y la hemos probado para abordan diferentes aspectos que pueden ayudar a los estudiantes de la física, desde conceptos fundamentales hasta aplicaciones didácticas y académicas. Estas herramientas no sólo pueden ser utilizadas exclusivamente en el estudio académico de la física, si no que pueden ser utilizadas en otras materias que lleve el estudiante en su proceso de aprendizaje académico. Además, se trabaja en compilar tutoriales guiados en distintos canales del internet que ofrecen que el estudiante pueda adaptarse al nivel de conocimiento y habilidades necesarios para que el estudiante pueda mejorar su rendimiento académico con dichas herramientas, brindando explicaciones detalladas y ejemplos prácticos para facilitar la comprensión. Por último, estos sistemas recomiendan recursos específicos, como videos de las herramientas de la AI, para complementar el estudio y ampliar el conocimiento del estudiante según sus necesidades.

Condiciones de Helmholtz y sus aplicaciones

Las condiciones de Helmholtz [1], permiten encontrar una matriz que permite describir ecuaciones diferenciales de segundo orden ordinarias en ecuaciones con estructura de Euler-Lagrange. Esto es consistente con lo establecido por Darboux en la referencia [2]; estas condiciones son particularmente relevantes cuando consideramos ecuaciones de movimiento no lagrangianas. Como aplicación utilizamos dichas condiciones en el oscilador armónico amortiguado para la obtención del hamiltoniano de Bateman-Caldirola-Kanai, el cual a sido cuantizado de manera canónica. [1] W. Starlet. The Helmholtz conditions revisited. A new approach to the inverse problem of Lagrangian dynamics. Journal of Physics A: Mathematical and General, 15(5):1503, 1982. [2] G. Darboux. Leçons sur la Théorie Générale des Surfaces vol 3. Gauthier-Villars, Paris, 1894.

Utilizando Arduino para la enseñanza de ecuaciones diferenciales

La enseñanza de las matemáticas en los programas de ingeniería es de crucial importancia en los primeros semestres en el área de Ciencias Básicas. Por ello, surge la necesidad de desarrollar nuevas y mejores estrategias que estimulen el aprendizaje significativo de los estudiantes, especialmente por medio de la práctica. El estudio de las ecuaciones diferenciales abre un área de oportunidad interesante para estudiar diversos sistemas físicos, permitiendo al estudiante utilizar los conceptos teóricos aprendidos en clase para resolver problemas del mundo real. En el presente trabajo se muestra el desarrollo de una práctica que sirve como apoyo en el proceso de enseñanza-aprendizaje de las ecuaciones diferenciales, la cual fue implementada utilizando un prototipo por medio de Arduino con el propósito de estudiar la ley de enfriamiento de Newton. Se busca que mediante dicha práctica el estudiante logre encontrar la solución de una ecuación diferencial lineal con valores iniciales para obtener la curva de temperatura de un objeto a medida que este pierde calor. A su vez, el estudiante puede realizar una comparación de la solución analítica y los datos obtenidos a partir del experimento, evaluando la validez de sus resultados.

Péndulos: Simulación VS Realidad

El uso de simuladores en línea brinda la oportunidad de comprender los fenómenos físicos sin necesidad de la utilización de costosos equipos o limitaciones propias de un laboratorio físico. En este trabajo, se realiza un análisis exhaustivo sobre cómo utilizar un simulador de péndulo para comprender la relación entre el periodo del péndulo. El objetivo es mostrar la experiencia interactiva que ofrece este simulador, permitiendo una comprensión intuitiva de las características físicas del péndulo. Además, se utilizó un péndulo del laboratorio de la Facultad de Física de la Universidad Veracruzana para realizar una comparación con el simulador. 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. El simulador proporciona una forma innovadora y visualmente atractiva de presentar los conceptos de periodo y conservación de energía. Asimismo, el prototipo del laboratorio permite una experiencia de aprendizaje más enriquecedora, al facilitar la comparación entre la simulación y la práctica experimental.

El tiro parabólico con resistencia del aire: Modelación y simulación con recursos computacionales

De manera colegiada, en tres campus del Tec de Monterrey, se estudió el movimiento de un proyectil, en 2D, considerando resistencia del aire, en la clase de física con estudiantes de primer semestre de carreras de Ingeniería. Con ayuda de las capacidades numéricas, simbólicas y gráficas del paquete computacional Mathematica, y de manera colaborativa, los estudiantes modelaron y resolvieron las ecuaciones implicadas con las librerías del paquete. Luego, los estudiantes pudieron simular el movimiento de proyectil para diferentes valores de posición, de velocidad y de ángulo inicial. También, pudieron experimentar cómo Excel puede ser de ayuda en este tipo de movimientos conociendo las ecuaciones paramétricas del proyectil. Discutimos las ventajas pedagógicas de utilizar los programas Mathematica y Excel al tratar este problema en el salón de clases

Análisis del sistema masa-resorte con recursos computacionales

M. A. López Mariño, E. I. Corral-González, Javier Franco Chacón, J. E. Cienfuegos Zurita. ITESM-Escuela de Ingeniería y Ciencias, Campus Chihuahua, Chi.; ITESM-Escuela de Ingeniería y Ciencias, J. M. Pardo, Campus Laguna, Coah.; ITESM-Escuela de Ingeniería y Ciencias, O. Olmos, Campus Toluca, Edo. Mex. De manera colegiada, en tres campus del Tec de Monterrey, se analizó el movimiento de un sistema masa-resorte, con y sin amortiguamiento, mediante sus diagramas de fase, con estudiantes de física de segundo semestre. A partir de las expresiones de posición y velocidad, se graficaron los diagramas, en Excel, que es un recurso disponible en las computadoras de los estudiantes. Se exportaron, a Mathematica, los valores obtenidos, en el tiempo, para que los estudiantes pudieran realizar análisis de datos y obtener las gráficas del movimiento; también, modelaron y simularon el movimiento, directamente, en Mathematica. Discutimos las ventajas pedagógicas de utilizar los programas Mathematica y Excel al tratar este problema en el salón de clases.

Curva de Rotación de la Vía Láctea

Se aborda el tema de materia oscura desde una perspectiva histórica: primeras observaciones de la discrepancia entre la masa observable y la masa medida de las galaxias, materia no detectable, gravedad modificada, lentes gravitacionales. Se explica la obtención de la curva de rotación de la Vía Láctea. Se analizan modelos muy sencillos para mostrar la existencia de los halos de materia Oscura como modelos galácticos que obedecen la tercera ley de Kepler, modelos con centro esférico con densidad uniforme, modelos con halo con densidad uniforme, modelos con halo con densidad inversamente proporcional a la distancia radial. Se determina la estructura espiral de la Vía Láctea.

Jornadas de capacitación a personal docente para la observación de los eclipses solares en México

En este trabajo presentamos los avances de las Jornadas de capacitación, dirigidas a docentes de todos los niveles educativos en el país, impulsadas por el Comité Nacional de Eclipses México. Uno de los objetivos principales del Comité es que la mayor parte de los habitantes de nuestro país aprecien y disfruten, con total seguridad, los eclipses solares de 2023 y 2024. Para ello se lleva cabo este programa, a nivel nacional, que, aunque enfocado en docentes, es suficientemente flexible como para incluir a divulgadores y otros actores interesados en promover la observación segura de estos eventos astronómicos. La idea de dirigirlo a docentes se debe al gran impacto que estos actores sociales tienen en la población. Creemos que son el mejor multiplicador, ya que además de poder transmitir la información a sus alumnos, lo pueden hacer con otros docentes, padres de familia, vecinos, etc., quienes a su vez, lo harán con sus respectivos familiares y vecinos. Estas sesiones, de una tarde y una mañana, son híbridas. Generalmente un viernes por la tarde ofrecemos una sesión virtual con investigadores reconocidos de las instituciones astronómicas del Comité (INAOE, IAUNAM, IRyA, etc) que imparten conferencias sobre el Sol, la Luna, los eclipses mismos, mitos, observaciones, etc., mientras que, generalmente, el sábado siguiente por la mañana, se imparten talleres presenciales en diversas sedes. Para cada estado solicitamos que, dado que no podemos movernos por todo el país, sean grupos astronómicos locales quienes se encarguen de coordinar estas sesiones presenciales, por lo que hemos recurrido, entre otros, a la Noche de las Estrellas, además de divulgadores y profesores aficionados a la astronomía. En las sesiones presenciales se refuerzan los conceptos, las precauciones necesarias para la observación segura y se proporcionan estrategias para la observación indirecta de los eclipses. Presentamos resultados cuando ya llevamos cubiertos 2/3 de los estados.

Análisis de la utilidad de una aplicación en java para simular la luz polarizada en un grupo de estudiantes de ciencias físico matemáticas de la UMSNH

En un trabajo complementario se presentó una aplicación desarrollada en Java que simula los diferentes estados de polarización de un haz de luz cuando éste pasa a través de n polarizadores y n retardadores colocados en el orden y orientación que el usuario elija. La aplicación da como resultado la expresión matricial de la luz polarizada, su representación gráfica y su ubicación en la esfera de Poincaré. Es necesario mencionar que esta aplicación fue desarrollada debido las vulnerabilidades académicas observadas durante la pandemia COVID – 19 en la que se tuvieron que cerrar los laboratorios de la facultad en Ciencias Físico Matemáticas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo; por este motivo los estudiantes de la licenciatura mencionada, así como muchos otros estudiantes en todas las Universidades, se vieron desfavorecidos en el uso de equipo y materiales que les permitieran la comprensión del tema de polarización. En este trabajo se presenta un análisis de los beneficios y dificultades que se tuvieron en la implementación de esta herramienta computacional en los estudiantes que cursaron la materia de laboratorio de óptica de la licenciatura en ciencias de la UMSNH. Se presentan las conclusiones relevantes, los desafíos y logros obtenidos, los métodos utilizados y las herramientas utilizadas en la implementación de este software, así como áreas de oportunidad y las propuestas para el desarrollo de aplicaciones similares.

Desarrollo de habilidades para la formación de instructores que acompañen las actividades de observación segura de los eclipses 2023-2024

Presentamos los resultados de un curso de extensión desarrollado por investigadores y estudiantes del INAOE y de la BUAP, con respaldo del Comité Nacional de Eclipses México, para capacitar de manera masiva a docentes y demás actores interesados en la observación segura de los eclipses. Es un gran complemento a las Jornadas de Capacitación que desarrolla el Comité Nacional de Eclipses. El curso hace uso de una plataforma de la BUAP ya perfectamente probada en su efectividad, que utiliza una variedad de recursos, mientras que los contenidos fueron propuestos y presentados por estudiantes de licenciatura en Física.

Propiedades ópticas de haces adifraccionales

Los haces adifraccionales son estructuras luminosas que poseen propiedades ópticas con gran potencial de aplicación. Se trata de estructuras que son solución a la ecuación de onda en diferentes sistemas de coordenadas. Entre las aplicaciones ya probadas encontramos el atrapamiento de partículas, fotopolimerización, alineación de sistemas ópticos, procesamiento láser, metrología y aplicaciones de manejo y rotación de partículas, todas estas derivadas de sus propiedades ópticas, las cuales han sido ampliamente estudiadas. En este trabajo hacemos una recopilación bibliográfica de las propiedades ópticas de estos haces y los métodos con que se generan; estudiamos numéricamente las propiedades de haces Bessel, haces parabólicos y haces Mathieu, centrándonos específicamente en su propagación y autorreconstrucción. Además recreamos experimentalmente algunos haces adifraccionales con un modulador espacial de luz.

Reintroduciendo la física para matemáticos aplicados

Se presenta una propuesta axiomática para la mecánica y electrodinámica clásicas, formulada para estudiantes de Matemáticas Aplicadas (MA). Acercar a estudiantes universitarios con gran dominio de matemáticas abstractas y con interés en su aplicación, es claramente un desafío. El objetivo de la propuesta es tomar dichas bases como una oportunidad, tomando en cuenta la lejanía con los cursos de física de nivel medio superior. Se presenta un programa que propone explotar la estructura formal de los cursos universitarios de matemáticas para introducir la física como una aplicación, invocando el menor número de supuestos y apelando mayormente a argumentos geométricos. Se presentan notas de apoyo para estudiantes de MA como un recurso específicamente diseñado para facilitar el estudio de la física. Se pone especial énfasis en discutir cómo el contexto histórico nos ha dado muchas “leyes” que realmente son teoremas demostrables, usando la estructura de pensamiento lógica y axiomática que han desarrollado los estudiantes durante la primera mitad de la carrera. Esto pretende incentivar al matemático aplicado a acercarse a la física teórica pudiendo ver en ella la formalidad que le da la matemática avanzada, así como invitar a adentrarse en cursos de física más avanzados sin el impedimento de los conceptos básicos. Estas notas contienen material detallado y estructurado que explica cómo resolver problemas de mecánica clásica y electromagnetismo usando una estructura axiomática abordando los conceptos físicos desde la perspectiva matemática. Se utilizan ejemplos prácticos, junto con recursos visuales para ilustrar los conceptos físicos y sus representaciones matemáticas de manera clara y visualmente atractiva. Estas notas integran las partes matemática y física de la formación académica, permitiéndoles comprender y aplicar los principios físicos utilizando el lenguaje matemático que ya dominan, facilitan el proceso de aprendizaje en el contexto del programa de estudio de MA.

El uso de Arduino en la enseñanza de la física

En este trabajo se discutirá un conjunto de experiencias de aprendizaje de física básica en un ambiente de aprendizaje basado en retos donde se ha estado utilizando la plataforma de Arduino. Esta es una plataforma de hardware y software de código abierto que permite diseñar y realizar experimentos de física utilizando una variedad de sensores. Además, con el Arduino se pueden explorar conceptos de física de forma visual e interactiva, y comparar rápidamente soluciones experimentales y teóricas gracias a su integración con Matlab. En el trabajo se presentarán diferentes experimentos realizados por alumnos de ingeniería en sus cursos de física y se mostrará su efecto sobre el rendimiento académico en un grupo experimental de 62 estudiantes.

Uso de Widgets de Mathematica en la enseñanza de la física

En este trabajo se aborda la creación y uso de pequeñas unidades interactivas (widgets) elaborados en Mathematica sobre diferentes conceptos de la física y una estrategia para la enseñanza de conceptos de física básica (mecánica, termodinámica y electromagnetismo). Por ejemplo, se presentarán widgets sobre movimiento de partículas cargadas en campos electromagnéticos, difusión del calor en una y dos dimensiones y movimiento de un sistema de partículas. Además, se mostrará una estrategia didáctica para su uso y los resultados de aprendizaje obtenidos en un grupo que recientemente tomó el curso.

Enseñanza de la mecánica en un ambiente de aprendizaje adaptativo

El aprendizaje adaptativo es una estrategia de aprendizaje donde los estudiantes reciben indicaciones sobre su mejor ruta de aprendizaje dependiendo de sus resultados previos. En el ciclo escolar 2022-2023 se implementó un proyecto de enseñanza de la mecánica en aun ambiente de aprendizaje adaptativo. La técnica didáctica utilizada tiene 5 fases: lectura del tema, discusión en clase, ejercicios en plataforma, material adicional en forma de pequeños resúmenes o videos y evaluación. En el curso se exploran los conceptos básicos de la mecánica y algunas herramientas matemáticas y computacionales. Resultados de su implementación se presentan al final de este trabajo.