AYUDA EN LABORATORIOS VIRTUALES DE FÍSICA: ENERGÍA MECÁNICA, LEYES DE NEWTON, PÉNDULO, FÍSICA ELÉCTRICA Y LEY DE OHM

En los cursos de física mecánica, electrofísica, electrónica, matemáticas y estadística, etc., la comprensión del planteamiento del problema es fundamental para la realización o desarrollo de los trabajos, y tareas de las universidades y colegios. En ocasiones se tratan de aspectos inimaginables, por lo que interactuar con programas o laboratorios virtuales puede facilitar su comprensión. Mostraremos varios laboratorios sobre diferentes temas, estos laboratorios pueden utilizar la computadora de su casa, tableta o teléfono móvil para practicar en línea.

Laboratorios Virtuales de Cinemática: Movimiento Parabólico

En esta práctica de laboratorios virtuales, aprenderemos cómo se mueve un objeto cuando es lanzado a una velocidad inicial (vo) y un ángulo con el suelo, o una altura inicial (yi) y se divide en cuatro simulaciones. En la primera simulación de movimiento parabólico, el cañón se encuentra con una altura inicial. Podemos ajustarlo según nuestras propias preferencias.

Otra variable que podemos modificar es el ángulo de lanzamiento. Podemos observar la trayectoria del vector de velocidad y aceleración durante todo el recorrido. También podemos calcular ciertos puntos de la trayectoria, tiempo de vuelo, distancia horizontal y altitud. 

Si queremos que la simulación sea más realista, podemos agregar un coeficiente de arrastre como la resistencia del aire en el ambiente. En la segunda simulación, además de sumar el vector de aceleración y el vector de fuerza que actúa sobre el proyectil en vuelo, también podemos cambiar la masa y el diámetro del proyectil. En la tercera simulación, podemos cambiar el coeficiente de arrastre a voluntad para ver su incidencia en la trayectoria del proyectil.

Laboratorios Virtuales de Física: Leyes de Newton

En las cuatro simulaciones de esta serie de laboratorios virtuales, podrá experimentar las leyes de Newton de objetos en movimiento u objetos. La primera simulación trata sobre la fuerza resultante sobre el objeto y su dirección.

En la segunda simulación, nos ocuparemos de la segunda ley de Newton, en la que se puede aplicar una fuerza constante a un objeto, y se puede observar cómo cambia de velocidad a medida que se mueve, porque la fuerza aplicada produce una aceleración constante. Las variables que se pueden modificar son la masa en Kilogramos (Kg) y la fuerza en Newton (N).

En la tercera simulación, se agregó una variable de fricción, en la que se puede cambiar el coeficiente de fricción. En la cuarta simulación, podemos observar la variable de aceleración cuando se aplica una fuerza constante al objeto y este comienza a moverse.

Laboratorios Virtuales del Péndulo Simple

En este nuevo laboratorio virtual podrás analizar el movimiento de objetos sujetos al extremo de una cuerda de masa despreciable e inextensible. En la primera parte, podrás ajustar tres variables, la longitud de la cuerda (m), la masa del objeto suspendido (Kg) y una variable opcional que puede cambiar la gravedad bajo la cual se realiza el experimento.

Las herramientas que tenemos son un cronómetro que cuenta el tiempo de n oscilaciones, un transportador que indica el ángulo del péndulo, y también podemos sumar la trayectoria de una oscilación simple del péndulo.

En la segunda parte del laboratorio, podemos observar cómo la energía mecánica se transforma en energía potencial y energía cinética en su movimiento periódico. En la tercera parte, además de poder indicar el vector de velocidad y aceleración en la trayectoria, también tenemos un cronómetro, que puede calcular con precisión el período de un péndulo simple.

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Laboratorios Virtuales de la Ley de Conservación de la Energía

En esta simulación se puede comprender cómo la energía del sistema se conserva cuando este cambia de posición en el espacio donde se mueve y la energía permanece constante cuando no hay fricción. También puede ver cómo la fricción entre superficies afecta el movimiento y la energía mecánica.

Las variables que puedes cambiar son la masa y la posición del patinador. También puede visualizar estos cambios en la energía cinética y la energía potencial en diferentes gráficos. Adicionalmente puedes ver los cambios de velocidad que sufren en cada parte de la pendiente.

Laboratorios Virtuales de Refracción y Reflexión de la Luz

Traemos dos nuevos laboratorios virtuales en donde podemos estudiar el comportamiento de la luz al pasar por dos medios continuos diferentes, estos fenómenos se denominan refracción y reflexión de la luz. Inicialmente, tenemos un rayo láser monocromático, dos superficies para las que podemos cambiar el índice de refracción y un transportador para medir el ángulo de la luz refractada y reflejada.

En la segunda simulación tenemos varias figuras geométricas en las que podemos hacer que el rayo láser incida y observar su comportamiento, también podemos cambiar la fuente de varios rayos de luz, y podemos cambiar sus longitudes de onda en el espectro visible.

En la tercera simulación, tenemos muchas herramientas, como la línea normal en la superficie, el ángulo de incidencia de la luz, el ángulo de reflexión y refracción, y podemos medir la velocidad de la luz en el medio de prueba.

Laboratorio Virtual Electricidad: Ley de Ohm

En esta simulación, observaremos la relación entre el voltaje (V) y la corriente (I) que pasa por una determinada resistencia (Ω), que se llama ley de Ohm.

Aquí, podemos establecer el voltaje requerido entre las resistencias y cambiar la resistencia para calcular la corriente a través de ella. Sabemos que la corriente es proporcional al voltaje suministrado a la resistencia e inversamente proporcional a la resistencia.

Laboratorio Virtual de Condensadores

En esta simulación, observamos cómo dos placas paralelas separadas por aire (dieléctrico) a corta distancia almacenan carga cuando se aplica un voltaje entre sus terminales. Esta capacidad de almacenar la carga se llama capacitancia, y su unidad de medida es el Faraday (F). Los capacitares de uso común usan fracciones de Faraday (pF, nF, uF).

En la primera parte podemos cambiar la tensión suministrada al condensador e invertir la polaridad de sus terminales. También podemos cambiar el área de las placas y la distancia entre ellas.

También puede visualizar la carga en la placa, el campo eléctrico, la dirección de la corriente cuando se carga el condensador y el voltaje a través del medidor.

En la segunda simulación, podemos ver la energía almacenada en el capacitor. También tenemos una pequeña bombilla, que cuando se carga comienza a circular corriente por su filamento. Adicionalmente podemos descargar el capacitor, produciendo así luz, hasta que la diferencia de potencial entre las placas sea cero.

Laboratorio Virtual de Electrónica: Circuitos D.C

En este laboratorio virtual, podemos utilizar algunos componentes electrónicos simples, incluidos cables, resistencias, interruptores, bombillas y baterías. También hay un voltímetro y amperímetro para analizar el circuito en cualquier momento. Podemos visualizar el sentido de la corriente eléctrica tradicional o el movimiento de los electrones. Igualmente podemos modificar la resistencia de los cables y la resistencia interna de las baterías.

Laboratorios Virtuales de la Pendiente y Ecuación de la Recta

En este laboratorio, el concepto de pendiente, se puede entender mediante el gráfico instantáneo de una línea que conecta dos puntos en el plano cartesiano. También podemos estudiar el concepto de punto de intersección con el eje y. Y visualizar la ecuación de una línea recta y proponer la ecuación del punto pendiente.

Laboratorios Virtuales de Regresión y Correlación Lineal

En esta ocasión presentamos el laboratorio virtual en donde entenderemos la posible relación lineal entre dos variables bivariadas y determinaremos si esta relación es causal mediante el coeficiente de correlación lineal o el coeficiente de Pearson. Para ello, contamos con un método manual en el que construimos un diagrama de dispersión utilizando puntos o variables que han sido predeterminados. Podemos visualizar el método de mínimos cuadrados o la línea de regresión lineal y su ecuación de predicción.