Laboratorio de física a través de simulación computacional.

Abstract

El comportamiento matemático de la naturaleza en el plano microscópico, mesoscópico y macroscópico ha permitido su simulación en la pantalla de un computador convirtiendo a este en un laboratorio ideal de experimentación. De esta forma, la experimentación computacional se ha convertido en uno de los baluartes de la física para realizar experimentos de formas que no son posibles en un laboratorio real: facilidad de variación de parámetros experimentales; repetir experimentos las veces que sea necesario; recursos experimentales ilimitados; acceso ilimitado a un laboratorio incluso en época de confinamiento por pandemia, o por la ausencia de un laboratorio real. Todo lo anterior y el hecho de que los resultados experimentales-computacionales se ajusten perfectamente a la realidad física, ha redundado en una mejor comprensión de los conceptos de la física por parte de los estudiantes de ingeniería. Por estas razones se ha desarrollado el Laboratorio de Física a través de Simulación Computacional, como una herramienta pedagógica que toma las simulaciones de phET Interactive Simulations (University of Colorado Boulder) para reforzar en los estudiantes los conceptos relevantes de la física mecánica y física eléctrica a través de seis guías de laboratorio: movimiento parabólico, plano inclinado con fricción, conservación de la energía mecánica, ley de Coulomb, condensadores de placas paralelas y campo magnético de un imán.

The mathematical behavior of nature at the microscopic, mesoscopic, and macroscopic levels has allowed its simulation on a computer screen, turning it into an ideal laboratory for experimentation. In this way, computational experimentation has become one of the bastions of physics to carry out experiments in ways that are not possible in a real laboratory: ease of variation of experimental parameters; repeat experiments as many times as necessary; unlimited experimental resources; unlimited access to a laboratory even in times of confinement due to a pandemic, or due to the absence of a real laboratory. All the above and the fact that the experimental-computational results fit perfectly with physical reality, has resulted in a better understanding of physics concepts by engineering students. For these reasons, the Physics Laboratory through Computational Simulation has been developed as a pedagogical tool that takes the simulations of phET Interactive Simulations (University of Colorado Boulder) to reinforce in students the relevant concepts of mechanical physics and electrical physics. Through six laboratory guides: parabolic motion, inclined plane with friction, conservation of mechanical energy, Coulomb's law, parallel plate capacitors and magnetic field of a magnet.