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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7547Registro completo de metadatos
| Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
|---|---|---|
| dc.coverage.spatial | México | - |
| dc.coverage.temporal | 2021-2023 | - |
| dc.date.accessioned | 2023-12-05T00:41:15Z | - |
| dc.date.available | 2023-12-05T00:41:15Z | - |
| dc.date.issued | 2021 | - |
| dc.identifier.uri | https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7547 | - |
| dc.description.abstract | 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. | - |
| dc.description.sponsorship | Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA) | - |
| dc.language | es | - |
| dc.rights | Todos los derechos son propiedad de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) | - |
| dc.title | Experimentos y herramientas informáticas para física moderna en un modelo educativo híbrido | - |
| dc.type | Proyecto PAPIME | - |
| dcterms.bibliographicCitation | GAITAN LOZANO, RICARDO; MONTES DE OCA YEMHA, JOSE HALIM. (2021). Experimentos y herramientas informáticas para física moderna en un modelo educativo híbrido. (Proyecto PAPIME). Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). UNAM. México. | - |
| dcterms.educationLevel | nivel superior | - |
| dcterms.provenance | Facultad de Estudios Superiores (FES) Cuautitlán | - |
| dc.identifier.papime | PE106321 | - |
| dc.subject.keywords | Cuerpo negro | - |
| dc.subject.keywords | Efecto fotoeléctrico | - |
| dc.subject.keywords | Espectros atómicos | - |
| dc.contributor.responsible | GAITAN LOZANO, RICARDO | - |
| dc.contributor.coresponsible | MONTES DE OCA YEMHA,JOSE HALIM | - |
| 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." | - |
| 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. | - |
| 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" | - |
| 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. | - |
| dc.description.area | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías | - |
| 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. | - |
| dcterms.educationLevel.SEP | Licenciatura | - |
| dcterms.callforproject | 2021 | - |
| dc.subject.DGAPA | Física | - |
| dc.description.products | "Experimento.Experimento de radiación de cuerpo negro: Se realizó el experimento de radiación de cuerpo negro para obtener la distribución de Planck y mediante el ajuste de datos calcular la constante de Planck. Este experimento se llevó a cabo gracias al equipo PASCO Blackbody Radiation Experiment EX-5529A que fue adquirido con el presupuesto asignado al presente proyecto. El arreglo del experimento consiste en una fuente de luz incandescente como aproximación de un cuerpo negro. De esta manera con una prisma se difracta la luz emitida para medir las diferentes longitudes de onda mediante el sensor del equipo PASCO. Los detalles técnicos del experimento se encuentran en el archivo tipo pdf que se anexa en los productos logrados. También se cuenta con registro en video de la realización del experimento. " | - |
| dc.description.products | Plataforma digital .Publicación de los videos en plataforma en línea de la FES Cuautitlán: Se entregan en un archivo PDF los vínculos de los archivos de video de las prácticas realizadas. Estos vínculos actualmente llevan a cuenta de dropbox mientras se consigue autorización y espacio en un sitio oficial de la FES Cuautitlán. Por esta razón se tiene un avance del 90%. | - |
| dc.description.products | Curso.Cursos para personal académico: Se realizó un curso de 40 horas dentro del Programa de Actualización y Superación Docente de la Dirección General de Asuntos del Personal Académico con título “Curso de física moderna con un enfoque en un modelo híbrido”. La fecha de este curso fue del 26 de julio al 5 de agosto del año 2022 con sede en la FES Cuautitlán y en línea a través de la aplicación Zoom. Los ponentes del curso fueron: Ing. Baruch Arriaga Morales, Dr. Ricardo Gaitán Lozano, Dr. José Halim Montes de Oca Yemha, Dr. Ramón Osorio Galicia. Todos los ponentes son profesores de la FES Cuautitlán participantes, responsable y corresponsable del presente proyecto. Dentro de los asistentes tanto se contó con participantes del proyecto como profesores fuera de la FES Cuautitlán. Se anexan constancias de organizadores y asistentes que están vinculados al proyecto. | - |
| dc.description.products | Tutorial (manual, guía, etc.). Manual de practicas de laboratorio de física moderna.: "Basado en los experimentos desarrollados, detallados como productos realizados, se documentó de forma escrita los experimentos. También se describieron las bases teóricas relacionadas con dichos experimentos junto con el análisis de datos recabados en los experimentos. El manual de prácticas que se reporta consta de 5 prácticas asociadas a los experimentos realizados. La práctica 1 corresponde al manejo de la interfaz PASCO 850 junto con el programa CAPSTONE de PASCO. La interfaz es el puente entre los sensores o dispositivos de medidas y el programa CAPSTONE instalado en una Computadora. Esta primera práctica ayuda para capacitar a los estudiantes o cualquier usuario en el uso de la interfaz 850, la cual es requerida en el resto de los experimentos. En la práctica 2 se realiza el experimento con un interferómetro tanto de microondas como con un láser. Para realizar los experimentos se usó equipo del laboratorio para complementar al adquirido. La practica 3 contiene el experimento de radiación de cuerpo negro, el cual se llevó a cabo con el equipo adquirido por este proyecto (PASCO Blackbody Radiation Experiment EX-5529A). La práctica 4 consiste en el experimento de efecto fotoeléctrico realizado con equipo adquirido por este proyecto (PASCO Photoelectric Effect Experiment EX-5549A). Finalmente los experimentos de líneas espectrales realizados con el equipo PASCO Atomic Spectra Experiment EX-5546B se documentan en la práctica 5. Para poder lograr el manual con las prácticas descritas fue necesario usar los equipos adquiridos por el presente proyecto así como la interfaz PASCO 850 y programa PASCO CAPSTONE con los que se contaba por parte del laboratorio de física de la FES Cuautitlán. El manual con las prácticas se registra como producto en un archivo tipo PDF. " | - |
| dc.description.products | Experimento.Experimento del efecto fotoeléctrico y líneas espectrales: "Descripción del experimento de efecto fotoeléctrico Para realizar el experimento de efecto fotoeléctrico se utilizó el equipo adquirido por el presente proyecto. Este equipo es el PASCO Photoelectric Effect Experiment EX-5549A. El experimento consiste en medir el voltaje de frenado necesario para compensar la corriente eléctrica generada por los electrones liberados de un fotodiodo. Para lograr liberar los electrones se requiere una fuente de luz, en este caso una lámpara de mercurio. Se observa que la corriente eléctrica aumenta cuando la intensidad de la luz aumenta, pero no la frecuencia de la luz. Sin embargo, la energía de los electrones emitidos depende de la frecuencia de la luz, y no de su intensidad. Por lo tanto, al aumentar la frecuencia de la luz, se observa que la energía de los electrones emitidos aumenta, pero no su número. Esto solamente se puede explicar bajo la hipótesis de Planck, sobre la discretización de la energía de la luz, estudiada en el experimento de radiación cuerpo negro, también realizado en este proyecto. Los detalles técnicos del experimento se encuentran en el archivo tipo pdf que se anexa en los productos logrados. También se cuenta con registro en video de la realización del experimento. Descripción del experimento de líneas espectrales. Para realizar el experimento de líneas espectrales se utilizó el equipo adquirido en este proyecto. Este equipo es el Atomic Spectra Experiment EX-5546B. El experimento consiste en analizar las longitudes de onda de las líneas discretas de los espectros atómicos de varios gases que se miden usando un espectrofotómetro de rejilla; en este caso el kit cuenta con lámparas de mercurio, hidrógeno y helio. Los espectros atómicos del hidrógeno, el helio y el mercurio se escanean a mano con un espectrofotómetro de rejilla (incluido en el kit), que mide la intensidad relativa de la luz en función del ángulo. A partir del gráfico resultante, las longitudes de onda de las líneas espectrales se pueden determinar midiendo el ángulo desde el máximo central hasta cada línea. Se examinan las líneas de primer 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 órbita de electrones correspondientes a las líneas. Los detalles técnicos del experimento se encuentran en el archivo tipo pdf que se anexa en los productos logrados. También se cuenta con registro en video de la realización del experimento." | - |
| dc.description.products | Material multimedia.Videos de los experimentos de radiación de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico y líneas espectrales: Se documentó la realización de los experimentos de radiación de cuerpo negro, efecto fotoeléctrico y líneas espectrales. Posteriormente se hizo la edición de los videos correspondientes a cada experimento. | - |
| dc.description.objectivesAchieved | 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. Con el equipo adquirido de ha mejorado la infraestructura del laboratorio y con ello utilizarlo en la realización de las prácticas con temas afines en los planes de estudio de la Licenciatura en Tecnología, Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones, Ingeniería Química y Química, se imparten en la facultad. 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, que podrá ser usado para estudiar otros sistemas. | - |
| dc.description.outcomes | El proyecto permitió la compra de de equipos de laboratorio para mejorar la enseñanza de la Física Moderna y el aprendizaje por estudiantes de la Licenciatura en Tecnología, donde esta materia es parte del plan de estudios, y en las carreras de ingeniería que realizan prácticas de laboratorio en temas afines. El adiestramiento en el manejo de los equipos por los profesores del departamento de Física de la Facultad tendrá importantes implicaciones en el desarrollo de los experimentos. Por otra parte, podría aplicarse en otros departamentos y facultades de la UNAM que tienen temas afines en los planes de estudio. | - |
| Aparece en las colecciones: | 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías | |
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