Licenciatura en Física

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La actividad experimental como estrategia para el acercamiento al concepto de medición de un sistema cuántico.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2021) Florez Tovar, Jhonny; Ávila Torres, Sandra Bibiana
Desde el trabajo de investigación se desarrollan actividades experimentales como instrumento que permita la construcción del concepto de medición de una variable dinámica desde la Mecánica Cuántica (M.C), como una apuesta a la contribución de estrategias para la comprensión de temáticas que involucran razonamiento abstracto. Las actividades experimentales presentes se diseñaron para la comprensión de nociones alrededor de la M.C. desde de los conceptos de observador, medición e incertidumbre; donde se aborda la descripción cualitativa y cuantitativa de los fenómenos, como contribución a las diversas estrategias planteadas al problema de la medición en la mecanica cuantica y sus posibles soluciones.
Análisis de la notación espinorial como formalismo para la enseñanza de la física moderna.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2023) Verano Palomino, Robinson Francisco; Ávila Torres, Sandra Bibiana
El presente trabajo de grado centra su atención en la notación Espinorial, en particular, aquella que remite al trabajo de Élie Cartan. Su propósito es indagar en las definiciones y compresiones de este formalismo, mostrando solo aquellos elementos de mayor relevancia al momento de abordar esta notación, para ello se realiza un análisis documental mediado por las herramientas meta-analíticas. En las cuales se resumen las relaciones de dependencia entre los diferentes conceptos que integran la teoría desde los enfoques particulares que en los libros de texto se presenta, atendiendo a diferentes planteamientos y definiciones particulares de Espinor. De manera conjunta, además, se presenta una aproximación propedéutica para la comprensión de esta teoría. Dando un vistazo a la formalización necesaria, en este apartado se muestra como aparece de manera natural la teoría del momento angular de la mecánica cuántica y clásica en la definición de Espinor, un símil entre los tensores euclídeos y los Espinares, y como se llega a las representaciones irreducibles que depende de polinomios generadores cuyos elementos son las componentes de los Espinores.
Aproximación al concepto de viscosidad : una conceptualización desde los fluidos Newtonianos y no Newtonianos.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2021) Vargas Moreno, Leidy Johana; Lugo Acero, Geraldine; Ávila Torres, Sandra Bibiana
Trabajo de grado que se propone la construcción de una propuesta pedagógica para estudiantes de grado decimo teniendo como precedente las problemáticas de enseñanza-aprendizaje de la mecánica de fluidos, por lo cual se realiza una aproximación del concepto de viscosidad, a partir de una contextualización histórica alrededor del concepto y los autores más relevantes para construcción del mismo, posteriormente se aborda el desarrollo disciplinar, es decir la formalización física y matemática que realizaron algunos autores desde los fluidos newtonianos y no newtonianos en busca de determinar el comportamiento de los fluidos, esto permite que al realizar la propuesta pedagógica con una serie de actividades que no están en relación con la resolución de ecuaciones, el docente tenga las herramientas para abordar el concepto con los estudiantes de forma experimental, generando un cambio en los conocimientos previos del estudiante por conocimientos científicos.
Aproximación al pensamiento variacional mediante la mecánica cuántica en estudiantes de quinto de primaria.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2022) Garcia Carreño, Jefferson Arley; Ávila Torres, Sandra Bibiana
El pensamiento variacional es uno de los cinco estilos de pensamiento abordados en los lineamientos curriculares de matemáticas del MEN, sin embargo, hay autores que lo definen como algo complejo de desarrollar y por ende pocos docentes se centran en desarrollarlo. Con respecto a la enseñanza de la mecánica cuántica, ésta se centra especialmente en carreras de las ciencias naturales, debido a que se considera que las personas deben tener un acercamiento a la física clásica antes de aprenderla, pero en el trabajo se plantea la importancia de abordar esta teoría en grados iniciales de escolaridad. Con base en lo anterior se plantea una relación entre los dos conceptos mencionados y la implementación de una secuencia de aprendizaje para fortalecer el pensamiento variacional a través de la mecánica cuántica en estudiantes de quinto de primaria.
Concepciones alrededor de las nociones de transparente y opaco : de Huygens a la física moderna, una propuesta para comprender la interacción de la luz con los materiales a través de la transmitancia.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2021) Zambrano Velillo, July; Ávila Torres, Sandra Bibiana
Este documento contiene reflexiones acerca de la naturaleza de la luz y la interacción con los materiales opacos y transparentes, desde la perspectiva de Christiaan Huygens con una explicación desde la propiedad óptica de los materiales, la transmitancia. Para realizar esta investigación se tuvo en cuenta la obra original de Huygens, titulada: Traité de la lumière, publicada en 1690, en la que explicaba de manera geométrica gran parte de lo que al día de hoy se conoce como la teoría ondulatoria de la luz.
Contextualización del concepto de campo como fundamento pedagógico introductorio a la teoría de campos en mecánica cuántica.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2023) Moreno Carrero, Paul Nicolás; Ávila Torres, Sandra Bibiana
Desde mediados del S. XVII se ha mantenido la discusión respecto a los origenes del movimiento. El como se define la materia y espacio es parte fundamental del entendimiento de la fenomenología. Sobre esta discusión nace la concepción de campo que se desarrolla desde la mecánica y se formaliza desde la electrodinámica clásica y este se desarrolla ampliamente hasta nuestros días. El presente trabajo de grado presenta una contexualización del concepto de campo para la enseñanza de la mecánica cuantica usando este concepto desde como se empieza a definir en el siglo XVII hasta la Ecuación de Dirac.
De la noción de materia al modelo nuclear : un análisis histórico desde el atomismo clásico hasta el surgimiento de la física nuclear.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2025) Bernal Viuche, Jonathan; Ávila Torres, Sandra Bibiana
Este trabajo presenta un análisis histórico conceptual sobre la evolución del concepto de átomo y del núcleo atómico como objeto específico de estudio. Se parte del atomismo clásico en la Grecia antigua y se examinan las transformaciones conceptuales que condujeron a la consolidación del atomismo moderno y de la física nuclear. Se enfatiza el establecimiento del núcleo atómico a comienzos del siglo XX como un punto de inflexión fundamental, impulsado por los estudios sobre radiactividad y los avances experimentales que dieron origen a la física nuclear. El recorrido culmina en 1939 con el descubrimiento de la fisión nuclear, hecho que consolidó el conocimiento teórico del núcleo. La investigación se organiza en tres capítulos: el primero aborda el desarrollo del atomismo desde sus orígenes filosóficos hasta el modelo de Thomson; el segundo analiza el surgimiento del concepto de núcleo atómico y el cambio en la concepción del átomo; y el tercero examina los avances experimentales y debates teóricos hasta 1939. Finalmente, se propone una reflexión orientada a la enseñanza del átomo en la educación media, promoviendo una comprensión más crítica, histórica y contextualizada del conocimiento.
De la teoría cinético-molecular a la física estadística : el establecimiento de la teoría de fluctuaciones y su aplicación en los circuitos electrónicos.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2025) Rincon Paez, Yersson Steven's; Ávila Torres, Sandra Bibiana
Este trabajo presenta una revisión histórica y conceptual del desarrollo de la física estadística, desde la teoría cinético-molecular y la termodinámica hasta la modelación de sistemas físicos sometidos a ruido. A través de una metodología cualitativa basada en el análisis documental, se exploran los fundamentos teóricos de las fluctuaciones térmicas y los procesos estocásticos, destacando su aplicación en circuitos electrónicos lineales como los modelos RC y RLC. Mediante la ecuación de Langevin se describe cómo el ruido influye en la dinámica de estos sistemas, revelando conexiones entre los niveles microscópico y macroscópico. Se enfatiza la importancia de integrar estos conceptos en la enseñanza de la física, promoviendo un razonamiento profundo y transferible a contextos tecnológicos actuales. Además, se reivindica el papel del ruido como herramienta para comprender la naturaleza estadística de los fenómenos físicos y como recurso pedagógico valioso en la formación científica.
Descripción de los sistemas conservativos en mecánica clásica desde el concepto de no integrabilidad de Poincaré.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2021) Segura Patiño, Andres; Ávila Torres, Sandra Bibiana
La física se describe en términos de ecuaciones dinámicas. Estas ecuaciones describen la forma en que un conjunto de variables relevantes (posición y velocidad) para el sistema cambia en el tiempo. Para ello se parte de las siguientes consideraciones: Caracterizar el estado del sistema por una serie de parámetros cuantificables (medibles) y seguidamente introducir dichos parámetros en un modelo conceptual (teoría). A partir de esto, se asume que los modelos son una representación “genuina” de las posibilidades físicas del sistema en cuestión. Por ello, la mecánica clásica es un referente, dado que permite establecer una relación biunívoca entre causa y efecto, y sería Laplace quien inmortalizaría esta noción al afirmar que, conociendo las facetas del estado presente del sistema se puede derivar cualquier estado, pasado o futuro.
Descripciones sobre la concepción de tiempo : un contraste sobre las ideas clásicas y la relación con su enseñanza.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2025) Castro Pérez, Julián David; Ávila Torres, Sandra Bibiana
El trabajo de grado aborda la problemática sobre el reduccionismo del concepto de tiempo en la enseñanza de la física (especialmente en cursos iniciales de pregrado) pues se reduce a una simple variable en una ecuación, despojándolo de su riqueza histórica y filosófica. El objetivo principal de la investigación es realizar un análisis comparativo de las concepciones clásicas del tiempo, según Isaac Newton, Gottfried Leibniz y sus predecesores en cuanto a influencia previa, para luego generar una estrategia de enseñanza que fomente una reflexión profunda del concepto. La monografía se desarrolla en tres capítulos como sigue: en el primero se examina la trayectoria histórica de las concepciones de tiempo en pensadores previos a Newton, desde las civilizaciones primigenias, la antigua Grecia y la Edad Media hasta el Renacimiento. En el segundo capítulo; se establece el contraste fundamental entre las concepciones de la mecánica clásica: los tiempos absoluto y relativo de Newton y el tiempo relacional de Leibniz. En el tercer capítulo se propone una estrategia didáctica para introducir explícitamente estas discusiones conceptuales en el aula, buscando ir más allá del reduccionismo operacional.
Estudio de estados cuánticos aplicados a la computación cuántica : el caso del qubit topológico.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2025) Rojas Sanchez, Daniel Ricardo; Ávila Torres, Sandra Bibiana
El presente trabajo de grado aborda la desconexión curricular entre la enseñanza tradicional de la física y el auge de las tecnologías cuánticas. Mediante una metodología de análisis documental, se desarrolla un estudio de caso comparativo entre los fundamentos físicos del qubit superconductor (tipo Transmon) y el qubit topológico, contrastando la madurez tecnológica del primero con la robustez intrínseca del segundo, basada en anyones no abelianos. La investigación utiliza esta comparación para evaluar la viabilidad y pertinencia de introducir temáticas de computación cuántica en la educación media y universitaria del contexto colombiano. Se concluye que, pese al desafío que impone la abstracción matemática, la integración de estos contenidos es necesaria para renovar el rol docente, sirviendo como vehículo articulador entre los principios fundamentales de la física y las demandas tecnológicas contemporáneas.
Estudio del formalismo asociado a los espines 1/2 y 1 para la enseñanza del teorema espín-estadística en cursos de mecánica cuántica.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2024) Ruiz, Juan David; Ávila Torres, Sandra Bibiana
El teorema espín-estadística es usado en cursos de física estadística para introducir las estadísticas cuánticas de Bose-Einstein y Fermi-Dirac, donde se presenta como si fuera un postulado establecido por Pauli para diferenciar los tipos de sistemas de partículas indistinguibles. Sin embargo, la explicación de este se abarca en cursos posteriores como en teoría cuántica de campos. Particularmente, en esta investigación se muestra que las bases del mismo se pueden encontrar en la formulación de la mecánica cuántica y en el formalismo que tiene el espín de fotones y electrones al considerarse en un sistema de 𝑁 partículas. Por lo que, estudiar el origen del teorema implica una reevaluación del concepto de espín, de tal forma que este pueda ser comprendido desde un curso de mecánica cuántica. Esta investigación se encuentra dividida en cuatro apartados: En la primera parte se hace una contextualización de la problemática. Luego, el primer capítulo se centra en dar una contextualización histórica de las bases del teorema, resaltando elementos claves que permitieron la conexión del espín y la descripción estadística. Posteriormente, en el segundo capítulo se hace un hincapié en el principio de indistinguibilidad de las partículas, para lo cual se analiza la formalización de las funciones de onda planteadas por Dirac y el espín propuesto por Pauli, para después caracterizar a las matrices de espín ½ y 1 como parte de los grupos de Lie SU2 y SO3. Finalmente, en el capítulo 3 se culmina con una ruta de trabajo para clases de mecánica cuántica que tiene en cuenta la solución del problema de una partícula en un pozo de potencial unidimensional modificado para considerar el teorema espín-estadística y posteriormente se dan las conclusiones.
Un estudio histórico sobre el concepto de corriente eléctrica: una aproximación de la física clásica a la física moderna.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2024) Sánchez Cubides, Álvaro Steven; Ávila Torres, Sandra Bibiana
Los fenómenos asociados a la corriente eléctrica a lo largo de la historia siempre han generado atractivo y asombro, no solo por su comportamiento tan peculiar a nivel macroscópico y microscópico, sino por el potencial que tienen en la aplicación y en el desarrollo tecnológico. Es por esta razón que, a lo largo de la historia de la física, un gran número de científicos se han embarcado en su estudio con el objetivo de lograr comprender y describir dichos fenómenos. En este orden de ideas, este trabajo se enfoca en realizar una revisión histórica y análisis en la evolución de los conceptos de la corriente eléctrica y la conducción eléctrica, desde su origen y sus primeras interpretaciones en la física clásica hasta la transición a la física moderna, además se incluye un análisis histórico y fenomenológico de la corriente superconductora a partir de la teoría de los pares de Cooper, siendo este un fenómeno propio de la física moderna, así de modo se identifican aquellos aspectos que fueron relevantes en la historia de la electricidad.
Explicación del movimiento browniano : un abordaje para el estudio de sistemas microscópicos en física estadística.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2023) Peñuela Sarta, Julian David; Ávila Torres, Sandra Bibiana
Este trabajo de grado se centra en el desarrollo histórico y conceptual del movimiento browniano. Se abordan conceptos fundamentales como el movimiento aleatorio, las funciones de probabilidad, el ruido gaussiano, el movimiento molecular, la difusión y el análisis desde la presión osmótica, con el fin de construir una guía didáctica basada en un modelo pedagógico alternativo. Esta guía tiene como objetivo facilitar a los estudiantes que cursan por primera vez el curso de física estadística en la Universidad Pedagógica Nacional la conceptualización de las herramientas probabilísticas necesarias para el análisis microscópico
La fusión nuclear y energías renovables : propuesta para la enseñanza y divulgación de los fundamentos de la fusión nuclear y conciencia ambiental en contextos de transición energética.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2025) Castro Cepeda, Brayan Alexander; Ávila Torres, Sandra Bibiana
El presente trabajo de grado desarrolla una propuesta pedagógica para la enseñanza de los fundamentos físicos de la fusión nuclear, con el objetivo de fortalecer la alfabetización científica y la conciencia ambiental en estudiantes de educación media y primeros semestres universitarios. Partiendo de un análisis del contexto energético actual, se examinan las limitaciones de las fuentes no renovables y renovables tradicionales, justificando la necesidad de explorar tecnologías más limpias y sostenibles. Se realiza un recorrido histórico por el desarrollo del conocimiento atómico y nuclear, retomando autores como Frederick Soddy y Marie Curie, como base para comprender los avances científicos que dan lugar a la energía nuclear. Posteriormente, se profundiza en los principios físicos de la fusión nuclear, abordando conceptos como energía de enlace, temperatura, confinamiento, y criterios como el de Lawson, además de revisar los proyectos internacionales más relevantes, como ITER y EAST. La propuesta de enseñanza diseñada se fundamenta en los principios de la divulgación científica según Manuel Calvo Hernando, y se dirige a estudiantes con conocimientos previos en álgebra y física básica. A través de actividades prácticas, análisis comparativos y reflexiones críticas, se busca demostrar que la fusión nuclear representa una alternativa energética viable y necesaria para el futuro. El trabajo concluye que es fundamental integrar este tipo de contenidos en la educación para formar ciudadanos informados, críticos y comprometidos con la sostenibilidad global.
Gravedad y espacio-tiempo en la relatividad general : una propuesta para llevar el concepto moderno de gravedad al aula.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2024) Pinzón Rozo, Yeisson Daniel; Ávila Torres, Sandra Bibiana
El presente trabajo propone una secuencia didáctica para el abordaje del concepto de gravedad desde la teoría general de la relatividad (TGR) en el contexto escolar. Con el fin de tratar la problemática relacionada con la falta de estrategias de enseñanza de la física moderna en el aula. Para esto, se lleva a cabo una revisión bibliográfica que permita establecer las bases conceptuales fundamentales sobre la TGR y se realiza una secuencia didáctica adaptada a los conocimientos previos de los estudiantes, con el fin de indagar en el concepto de gravedad desde la idea de que la masa atrae los cuerpos gracias a la curvatura que genera en el espacio-tiempo. Por medio de diferentes actividades que permitan establecer una conexión entre la percepción dimensional de los cuerpos, la geometría del espacio y manifestación de la curvatura del espacio-tiempo. Orientando a un cambio conceptual entre el concepto clásico y moderno de gravedad en los estudiantes del colegio Gimnasio Santa María del Alcázar. Se realiza la implementación, se documentan y analizan los resultados y se ofrecen recomendaciones finales, para futuras implementaciones.
Introducción al concepto de superposición en mecánica cuántica mediante los fundamentos de la computación cuántica.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2023) Rodríguez Velásquez, Elias Santiago; Ávila Torres, Sandra Bibiana
En el presente trabajo se construye una propuesta de guía didáctica para realizar una introducción al principio de superposición a través de la computación cuántica, por tal motivo la metodología utilizada para la investigación de este documento es la titulada documental, la cual busca recopilar información de diferentes formas de bibliografía. De esta manera, a lo largo del documento se realiza el abordaje teórico del principio de superposición, siendo el primer capítulo aquel apartado donde se encuentra toda esta descripción fenomenológica. En el segundo capítulo se encuentra la explicación del funcionamiento de las computadoras clásicas y cuánticas, este desarrollo se genera para que el lector tenga un entendimiento básico acerca de estos dos tipos de máquinas y físicamente cómo se comportan.
Sobre la enseñanza de la Mecánica Cuántica a propósito de las transformaciones de simetría : reflexión, rotación y paridad.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2019) Bermúdez Mendoza, Daniel Esteban; Ávila Torres, Sandra Bibiana
Trabajo de Grado que busca proponer una ruta de enseñanza alternativa para conceptos básicos de Mecánica Cuántica, analizando particularmente fenómenos de rotación, reflexión y paridad. El eje trasversal de la propuesta es el concepto de simetría y su relación con la calibración gauge, puesto que dicho concepto permite hacer representaciones del mundo físico atendiendo a principios de conservación, que convergen en el desarrollo de un formalismo alternativo o análogo al que se trabaja usualmente, y por el cual se verifican los mismos resultados. El concepto de simetría guarda una estrecha relación con sistemas matemáticos como la teoría de grupos, que poseen implícitamente, el paradigma actual de la ciencia física, esto es, la conservación de magnitudes u observables bajo ciertas transformaciones lineales, la invariancia de esos mismos objetos matemáticos que los representan y también la unificación de las leyes que rigen los fenómenos físicos.
Sobre la simetría Gauge en física moderna bajo una mirada del electromagnetismo.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2022) Angarita Sánchez, Dalthom; Ávila Torres, Sandra Bibiana
La simetría gauge ha tenido una repercusión relevante a lo largo del desarrollo de las matemáticas, pero en especial, en la física. A lo largo del trabajo de investigación, se desarrolla una indagación de la simetría gauge abarcando las definiciones previas que son relevantes para sus aplicaciones, sin dejar a un lado su abordaje pedagógico que puede ser involucrado dentro de un aula de clases. Así mismo, se desarrolla la aplicación de la simetría gauge bajo contextos específicos como lo puede ser en el libre albedrío en la medición de dos puntos en el espacio, en las ecuaciones de campo de Maxwell y en la fuerza de Lorentz aplicado a la mecánica cuántica, detallando los beneficios y las consecuencias de la aplicación de la simetría gauge.
El surgimiento de la simetría gauge, durante el primer tercio del siglo XX y su relación con la teoría electromagnética alrededor del potencial vectorial, desde la perspectiva de Hermann Weyl.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2020) Pedreros Cifuentes, Daniel Alejandro; Ávila Torres, Sandra Bibiana
Uno de los temas que actualmente es fundamental en física es la simetría gauge, que ha venido tomando fuerza desde la segunda mitad del siglo XX, y ahora es la base en la cual se sustentan algunas teorías nuevas en física como, por ejemplo, la física de partículas elementales. La simetría gauge surge en 1918 con Hermann Weyl, sin embargo, esta teoría no tuvo gran acogida entre los científicos de la época, pues su significado geométrico no se entendía de la mejor manera dejando a un lado los alcances que podría traer consigo misma, no obstante, perduro en el tiempo debido a que Hermann Weyl encontró en la teoría electromagnética de Maxwell el sustento más fuerte de su estructura matemática mediante el concepto de cuadripotencial magnético en el cual observo un factor de ajuste que estaba a la base de la idea fundamental de su estructura matemática. En este sentido, el trabajo de grado pretende hacer un análisis historiográfico entorno al surgimiento de la simetría gauge durante el primer tercio del siglo XX y como está simetría se abre paso en la teoría electromagnética alrededor del potencial vectorial, presentando en el primer capítulo un contexto histórico en el cual se trata su surgimiento, en el segundo capítulo se observa la importancia del potencial vectorial junto con el termino de ajuste en la teoría electromagnética, documentando como este ente matemático permite comprender la idea primaria de la simetría gauge, por último en el tercer capítulo se realiza una síntesis alrededor de la importancia de este planteamiento para el aprendizaje de física moderna, llegando a que el estudio del potencial vectorial abriría uno de los caminos para una transición de física clásica a física moderna de manera estructurada y amena, al abrir una gran gama de temas que parten desde lo que se supone que es lo más trabajado en un curso de electromagnetismo clásico.

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Examinando Licenciatura en Física por Director "Ávila Torres, Sandra Bibiana"