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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7547| Título : | Experimentos y herramientas informáticas para física moderna en un modelo educativo híbrido |
| Autor : | GAITAN LOZANO, RICARDO MONTES DE OCA YEMHA,JOSE HALIM |
| Fecha de publicación : | 2021 |
| Resumen : | El proyecto que se presenta tiene como propósito el diseño e implementación de prácticas de laboratorio de Física Moderna en la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán, UNAM, por la importancia que tienen en el proceso enseñanza aprendizaje. Planea abordar un modelo educativo con la posibilidad de implementar el proceso de enseñanza y aprendizaje tanto en forma presencial como en línea, el cual se conoce como híbrido. Las técnicas que se han planteado para la enseñanza a distancia son a través de la transmisión en video de la realización de experimentos y uso de herramientas informáticas. Los temas de física moderna considerados son radiación de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico y líneas espectrales de los átomos. |
| URI : | https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7547 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | GAITAN LOZANO, RICARDO |
| metadata.dcterms.callforproject: | 2021 |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2021-2023 |
| metadata.dcterms.educationLevel: | nivel superior |
| metadata.dcterms.educationLevel.SEP: | Licenciatura |
| metadata.dc.description.objective: | Objetivo general: Implementar, mediante el uso de nuevas tecnologías, estrategias didácticas que fortalezcan el proceso enseñanza-aprendizaje a los alumnos en el ámbito de la Física Moderna dotando a la Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán de un laboratorio propio. Objetivos específicos: "Desarrollar practicas de laboratorio con experimentos asociados a temas de física moderna. Implementar el uso de software especializado para estudiar temas de física moderna. Generar videos con contenido educativo que proporcionen una explicación y desarrollen experimentos de temas de física moderna, así como videos que enseñen la manera de implementar software especializado en temas de física moderna." |
| metadata.dc.description.strategies: | Una practica de laboratorio está constituida por un conjunto de experimentos relacionados a un tema en común, en este caso temas de física moderna. Asociada a cada práctica de laboratorio se debe generar un manual con las instrucciones detalladas y explicación de los experimentos a realizar. Este manual es una guía para el estudiante durante su proceso de aprendizaje experimental. Los experimentos planeados a realizar están relacionados con los temas de física moderna radiación de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico y líneas espectrales. Experimento de radiación de cuerpo negro. En este experimento se obtiene el espectro clásico de cuerpo negro de intensidad de luz frente a longitud de onda para una bombilla y se demuestra el cambio en la longitud de onda máxima para diferentes temperaturas de bombilla. El espectro de una bombilla incandescente se escanea a mano utilizando un espectro-fotómetro de prisma, que mide la intensidad de luz relativa en función del ángulo. Se usa un sensor de luz de amplio espectro con un prisma para que se pueda escanear todo el espectro desde aproximadamente 400 nm a 2500 nm sin los órdenes superpuestos causados por una rejilla. Las longitudes de onda correspondientes a los ángulos se calculan utilizando las ecuaciones de un espectro-fotómetro de prisma. La intensidad de luz relativa se puede representar en función de la longitud de onda a medida que se escanea el espectro, lo que da como resultado la curva característica de cuerpo negro. La intensidad de la bombilla se reduce, reduciendo la temperatura, y el escaneo se repite para mostrar cómo las curvas se anidan con un cambio en la longitud de onda máxima. La temperatura del filamento de la bombilla se puede medir indirectamente determinando la resistencia de la bombilla a partir del voltaje y la corriente medidos. A partir de la temperatura, se puede calcular la longitud de onda máxima teórica y compararla con la longitud de onda máxima medida. Experimento de efecto fotoeléctrico. Este experimento consiste en que una placa de metal en el foto-diodo se ilumina con luz de frecuencias diferentes, seleccionadas de una lámpara usando filtros. A continuación, se ajusta el voltaje para detener la corriente fotoeléctrica. El voltaje de frenado se puede obtener como función de la frecuencia y de esta manera la constante de Planck se determina a partir de la pendiente de la recta que ajusta los valores medidos. El concepto de que el voltaje de frenado no cambia con la intensidad de la luz se prueba utilizando las diversas aberturas que cambian la intensidad de la luz al bloquear parcialmente la luz. El sistema de efecto fotoeléctrico se utiliza para realizar el experimento fotoeléctrico, determinando la constante de Planck. Experimento de espectros atómicos. Las longitudes de onda de las líneas discretas de los espectros atómicos de varios gases se miden utilizando un espectrofotómetro de rejilla. Los espectros atómicos de hidrógeno, helio y mercurio se pueden medir implementando un espectro-fotómetro de rejilla, que mide la intensidad relativa de la luz en función del ángulo. Con un espectrofotómetro se puede medir las longitudes de onda de las líneas espectrales midiendo el ángulo desde el máximo central hasta cada línea. Se pueden examinar las líneas de primero y segundo orden. Las longitudes de onda de las líneas espectrales se comparan con los valores aceptados y, en el caso del hidrógeno, se identifican las transiciones de la órbita de los electrones correspondientes a las líneas. Con respecto a la metodología para implementar el uso de software especializado se ha planeado abordar Mathematica y Gaussian. Es importante mencionar que se cuentan con la licencia por parte de la UNAM para ambos software. En el caso de Mathematica se tiene programado realizar un estudio detallado sobre la solución de la ecuación de Schrödinger para el átomo de hidrógeno. El estudio de la solución detalla se refiere encontrar y analizar los diferentes estados para el átomo de hidrógeno por medio del desarrollo de un programa con el lenguaje de programación de Mathematica. En el caso del programa Gaussian se planea el estudio de átomos tipo hidrógeno. Este programa esta adecuado para estudiar los funcionales de densidad de este tipo de átomos. Los experimentos y uso de software especializado mencionados previamente será grabados por medio de una cámara de video para posteriormente editarlos con un software especializado para esta tarea. La UNAM cuenta con la licencia del programa Adobe Creative Cloud Suite. |
| metadata.dc.description.goals: | Primer año: El primer año se tiene planeado desarrollar experimentos asociados a los temas de radiación de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico y espectros atómicos. Implementar el uso del software Mathematica para estudiar temas relacionados con física moderna, en especifico con estudio de la solución del átomo de hidrogeno. Generar videos con material didáctico sobre los experimentos y uso de software planeado en este primer año. Impartir cursos de actualización y capacitación para profesor dentro de los temas del proyecto. Escritura de manuales de prácticas de laboratorio y de uso del software Mathematica para estudiar temas relacionados con física moderna. Segundo año: "Para el segundo año se considera continuar con el desarrollo de experimentos de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico y espectros atómicos. Mientras que por la parte informática se planea implementar el software Gaussian para estudiar moléculas y funcionales de densidad. Generar videos con material didáctico sobre los experimentos y uso de software planeado en este primer año. Impartir cursos de actualización y capacitación para profesor dentro de los temas del proyecto. Escritura de manuales de prácticas de laboratorio y de uso del software Gaussian para estudiar temas relacionados con física moderna" |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | El proyecto se desarrolló con algunos contratiempos que se presentaron debido a la pandemia generada por el covid-19 y que inicialmente no permitieron la realización de las prácticas de laboratorio en forma presencial. Por otra parte hubo demoras en el proceso de compra de los equipos aprobados en el proyecto. Sin embargo, se realizaron actividades virtuales y cuando se regresó en forma presencial se empezaron a realizar los experimentos. Se han logrado alcanzar los objetivos y metas propuestas y se continuarán utilizando los nuevos equipos en las prácticas de laboratorio de las carreras de la FES Cuautitlán que incluyen en los planes de estudio temas afines. |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | Se han implementado y aplicado estrategias didácticas para la realización de prácticas de Física Moderna, en las modalidades presencial y en línea, en el laboratorio de Física de la Facultad de Estudios Superiores. Se contó con la colaboración de estudiantes de la Licenciatura en Tecnología y profesores del Departamento de Física de la facultad. Se impartió el "curso de Física Moderna con enfoque en un modelo educativo híbrido" dirigido a profesores de licenciatura sobre aspectos teóricos y experimentales de Física Moderna y el uso y manejo de los equipos adquiridos con apoyo del proyecto PAPIME con con apoyo de la interfaz PASCO 850 y el programa Capstone. Se realizaron los experimentos de radiación de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico y espectros atómicos; además, el experimento de Michelson y Morley. Se generaron videos con material didáctico sobre los experimentos y el uso del software. Mediante el programa Mathematica de Wolfram se ha realizado un estudio de la solución numérica de la ecuación de Schrödinger para el sistema del átomo de hidrogeno. El código desarrollado proporciona una rutina para mostrar gráficamente los estados propios del sistema. Se generó un archivo cuyo contenido es un manual de prácticas para el laboratorio de la asignatura de física moderna de la Licenciatura en Tecnología de la FES Cuautitlán. Este manual de laboratorio contiene el desarrollo de los experimentos de Michelson y Morley, radiación de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico y espectros atómicos; además, contiene una introducción con las instrucciones para el uso y manejo de la interfaz 850 y el programa Capstone. Este manual se implementará durante el semestre 2024-1en el laboratorio de la asignatura de Física Moderna y en prácticas de Física de varias carreras de Ingeniería que se imparten en la FES Cuautitlán y cuyos planes de estudio tienen temas afines. |
| metadata.dcterms.provenance: | Facultad de Estudios Superiores (FES) Cuautitlán |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Física |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| metadata.dc.contributor.coresponsible: | MONTES DE OCA YEMHA,JOSE HALIM |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías |
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