Licenciatura en Física

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Acercamiento a la relatividad especial a partir de su historia y nociones de equivalencia entre masa y energía.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2023) Gualteros Rojas, Duvan Felipe; Castillo Ayala, Juan Carlos
Este trabajo de grado se centra en el desarrollo de un análisis conceptual e histórico de la Teoría Especial de la Relatividad (TER), centrándose en el concepto de equivalencia entre masa y energía. Abordando aspectos fundamentales como el espacio-tiempo, la masa, la fuerza y la energía, examinando estas ideas desde el punto de vista de la teoría clásica a la relativista. Surgiendo de una revisión de nuevas temáticas destinadas a la enseñanza de aspectos de física moderna aula. Además, se presenta una propuesta de aula diseñada para estudiantes de grado once, con el objetivo de acercarlos a las ideas de la física moderna de manera accesible enfocándose en conceptos relativistas llegando a la equivalencia masa-energía.
Análisis conceptual del espacio-tiempo como elemento para la enseñanza de la teoría especial de la relatividad.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2021) Pardo Ariza, Laura Stefany; Castillo Ayala, Juan Carlos
El presente trabajo es un análisis de corte conceptual del concepto espacio-tiempo, en donde se abordan factores de orden filosófico, histórico, físico y pedagógico, que permitirán llegar a distintas reflexiones sobre la enseñanza de la relatividad. Las reflexiones filosóficas presentadas permiten reconocer los aportes de dos grandes autores quienes fueron reconocidos por Albert Einstein como las bases que le permitieron replantear los conceptos de espacio y tiempo propios de la mecánica newtoniana. Asi mismo, las reflexiones de orden físico, consideran aspectos de la problematica presente en el electromagnetismo, la cual permitió la consolidación de la teoría especial de la relatividad. Con base a estas dos reflexiones, se expone la importancia de los estudios histórico-filosóficos para la enseñanza de las ciencias, siendo estos aspectos claves para el entendimiento significativo de la física.
Análisis conceptual del tratado de J.C Maxwell desde la perspectiva de campos para la enseñanza de la electrostática.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2019) Albornoz Villalobos, Paola Andrea; Castillo Ayala, Juan Carlos
Debido a la poca experiencia sensible de los fenómenos eléctricos y magnéticos se hace complejo introducir de manera clara conceptos asociados al fenómeno de tal manera que se logre comprender y asociar el fenómeno con su desarrollo matemático, y este queda reducido a ejemplos que permiten aproximar al concepto, pero que no permiten abordar de manera organizada el fenómeno. De acuerdo al contexto del problema el trabajo está orientado bajo la siguiente pregunta ¿Cómo a partir de un análisis conceptual se pueden establecer criterios para generar propuestas claras en el ámbito de la enseñanza de la electrostática desde una perspectiva de campos? De acuerdo con lo anterior el trabajo desarrolla un análisis conceptual tomando como base el tratado de Maxwell, específicamente los experimentos con el fin de generar criterios que le permiten al maestro producir propuestas de enseñanza enfocada en la electrostática desde una perspectiva de campos.
Análisis conceptual en la mecánica de fluidos : las líneas de flujo como concepto organizador.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2013) Gutiérrez Chitiva, Juliette Andrea; Castillo Ayala, Juan Carlos
Haciendo una revisión sobre cómo el hombre se ha preocupado por adquirir conocimiento al pasar el tiempo y su constante interés por dar explicación a los eventos físicos que lo rodean, encuentra en la enseñanza de las ciencias un medio para que el resto de los hombres interpreten el comportamiento de la naturaleza. Entonces cuando llega a los escenarios académicos en los que puede dar a conocer toda su experiencia, se enfrenta con que la descripción de algunos eventos físicos que se enseñan se hace de forma aislada, como sucede en algunos cursos introductorios de física en la universidad, pues hay aspectos pertinentes e importantes que se muestran de forma vaga y poco precisa, de tal manera que en la enseñanza no se logren construir espacios en los cuales se precisen conceptos relevantes en la explicación de fenómenos físicos. En ese sentido se encuentra la necesidad de poder elegir problemas para ser abordados desde lo disciplinar, lo cual permite enriquecer en gran medida el conocimiento, logrando dar una mejor organización al espacio de la enseñanza de la física. (Castillo, 2004) Así que la elección de estos problemas debe ser de forma exhaustiva y con cierto criterio, lo cual apoye esa recolección de temas de la física que se van a enseñar más adelante, de esta forma es pertinente hacer propuestas pedagógicas que no sólo se caractericen por sus aspectos disciplinares, sino que permitan la construcción de contenidos, que promuevan la estructuración de situaciones, el planteamiento de problemas y desarrollo de explicaciones de los eventos que describe la física. Desde este punto de vista la organización y selección de problemas cobra importancia en el estudio de la mecánica de fluidos para la formación de docentes de física (Gómez, 2005).
Análisis de corte histórico de la conservación de momentum desde la visión de René Descartes : un estudio para la enseñanza de la mecánica.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2022) Martin Bautista, Andrea Carolina; Castillo Ayala, Juan Carlos
Este trabajo instaura una ruta que sirve como aprendizaje de la historia de las ciencias, del principio de conservación de momentum, tomando como base elementos históricos y epistemológicos - tales como las obras originales de René Descartes; esto, desde el enfoque de recontextualización de saberes, es así que, se realizó un estudio de corte histórico-conceptual, del trabajo de Descartes, en relación con la conservación de momentum, con el fin de aportar elementos conceptuales, para plantear situaciones de estudio y argumentos para la enseñanza del principio de conservación de momentum. Asimismo, resaltar la importancia de la historia de las ciencias como un eje relevante en la estructuración de explicaciones y en la construcción de significados, permitiendo así que el docente configure propuestas de enseñanza de las ciencias en donde relacione los problemas de conocimiento planteados en el aula, con las problemáticas que dieron origen a los productos de la ciencia.
Análisis de corte histórico para la recontextualización del trabajo de Carnot, acerca de la máquina térmica, en la enseñanza de la Termodinámica.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2018) Salinas Cardona, Dora Liceth; Castillo Ayala, Juan Carlos
El trabajo investigativo se sitúa en el campo de la enseñanza de la termodinámica, como un análisis de corte histórico que aporta a la recontextualización de saberes en el ejercicio docente, en el que se resalta la importancia de la historia de las ciencias como un eje relevante en la estructuración de explicaciones y en la construcción de significados. Esto contribuye a que el maestro configure propuestas de enseñanza de las ciencias en donde relacione los problemas de conocimiento planteados en el aula, con las problemáticas que le dieron origen a los productos de la ciencia. En ese sentido, se busca realizar una reflexión en torno a la enseñanza de la termodinámica haciendo uso de las máquinas térmicas, ya que, como lo afirma Ordoñez (1987) “éstas tenían la posibilidad de enseñarnos algo acerca de la naturaleza física al ser productoras de potencia motriz”, vinculando así, la actividad científica con los criterios y organizaciones que pueda llegar a plantear el maestro en su actividad educativa.
Análisis histórico del principio de conservación desde las perspectivas de Joule y Mayer : la energía, concepto estructurante del conocimiento en física.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2020) Castro Aranzales, Cristhian Giovanny; Castillo Ayala, Juan Carlos
Trabajo de grado en el cual se propone un estudio histórico-crítico del principio de conservación de energía a partir de las consideraciones filosófica que llevaron a Julius Robert von Mayer y James Prescott Joule como lo son la causa, las propiedades de la materia y los procesos de conversión, generando de tal manera una reflexión con respecto a los trabajos históricos y la filosofía de la ciencia y su contexto en la educación teniendo como eje transversal los conceptos de energía por parte de los dos autores a partir de la re-contextualización por medio de los trabajos históricos.
El aporte de la geometría para la enseñanza del fenómeno de la flotación.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2019) Carrillo Ramos, Mónica; Castillo Ayala, Juan Carlos
Este documento contiene un trabajo de investigación acerca del fenómeno de la flotación de los cuerpos, se centra en realizar un análisis de los escritos de Arquímedes sobre los Cuerpos Flotantes expuestos en el libro Científicos Griegos de Francisco Vera (Científicos Griegos Tomo II, 1970) a fin de comprender el desarrollo de su obra y de esta forma adquirir y reconocer herramientas pedagógicas y disciplinares tanto en Física como en Geometría que puedan aportar al estudio de la hidrostática especialmente al fenómeno de flotación. Lo anterior, con el fin de desarrollar reflexiones que apunten a la construcción de explicaciones para la enseñanza de dicho fenómeno.
Una aproximación a la explicación de los sismos a través del concepto de onda mecánica.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2019) Tovar Quimbayo, Stefania; Castillo Ayala, Juan Carlos
Este trabajo investigativo se enfoca en la onda sísmica, la cual produce uno de los fenómenos naturales más comunes en la vida cotidiana como lo son los terremotos. Para analizar este tipo de fenómenos, es necesario hacer un análisis de diferentes conceptos y teorías que los expliquen. Este análisis se hace a partir de los medios continuos, del concepto de onda, de la onda mecánica como perturbación y de la sismología en general. Por otra parte se nombra la importancia de la interdisciplinariedad (implica la interacción de varias disciplinas) en los procesos formativos y para este caso la interdisciplinariedad vista mediante la geología y la física.
Aproximación a los saltos con suspensión del cuerpo humano a partir del estudio de la trayectoria generada por el centro de masa.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2022) Rodríguez Toro, Diego Alejandro; Castillo Ayala, Juan Carlos
El análisis de los cuerpos en movimiento, posibilita comprender como se mueven los cuerpos en el espacio, sin embargo, existen cuerpos para los cuales no es sencillo realizar un análisis de este tipo debido a la geometría que este puede contener. Es por esta razón, que el presente trabajo tiene como objetivo realizar un análisis de movimiento para un cuerpo con una geometría no simétrica y de forma cambiante como el cuerpo humano, usando el concepto de centro de masa como base teórica y análisis de la suspensión que los deportistas pueden generar en el aire, encontrar una relación entre el movimiento de estos cuerpos y la física.
Aproximación al concepto de constelación a partir de algunos relatos de la mitología griega.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2019) Reyes Olaya, Dennix Yineth; Castillo Ayala, Juan Carlos
En este trabajo de grado se quiso despertar la curiosidad de los estudiantes al estudio de las constelaciones a partir de algunos relatos de la mitología griega, en el recorrido dimos significado a esos puntos, los cuales no se parecen en nada a sus asterismos, pero dando sentido a los diferentes relatos, se evidencia porque de la ubicación de cada una. La cultura griega se ha caracterizado por sus aportes en diferentes áreas de conocimiento, y la astronomía no es la excepción, su riqueza verbal llena de deidades más humanas que otra cosa han hecho que perdure por muchos años, es así como el cielo y sus constelaciones se apropian de ellas, para relatarnos historias de dioses, mortales, animales fantásticos y hasta de relaciones personales. Así fue como a partir de estos se acercó a los estudiantes de la electiva de astronomía del departamento de física a conocer y ubicar algunas constelaciones, y como su proximidad con otras coincidía de acuerdo con los relatos. Se diseña una estrategia de aula, donde se aproxime al concepto de constelación a partir de algunos relatos de la mitología griega, teniendo de precedente los fundamentos teóricos y pedagógicos necesarios para esto, así esta se dividió en tres actividades desencadenantes, las cuales conducían al objetivo. Luego de la implementación se evidencia en los resultados, una trascendencia pues los estudiantes no solo lograron reconocer el concepto de constelación tanto en definición como en lo práctico, pues al momento de visualizar las constelaciones con sus respectivos asterismos se nota como adquieren valor esos puntos aislados que observamos en el firmamento los cuales dan origen a la creación de estos relatos.
La atomística de Boltzmann como hipótesis mecánica en la organización de los fenómenos térmicos: un análisis de corte histórico a la física teórica del siglo XIX.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2020) Márquez Ramírez, Nicolás Andrés; Castillo Ayala, Juan Carlos
En el presente trabajo se hace un análisis de una serie de escritos de autores como Maxwell, Boltzmann, Mach, Planck y Lenin; para dar cuenta del desarrollo científico que conduce a la consolidación de la mecánica estadística, y que es uno de los estadios de las teorías atómicas de la física; además, permite una comprensión más profunda de la física y brinda elementos al maestro de ciencias para su formación y para la estructuración de propuestas para la enseñanza. Este tipo de estudios de corte histórico, hace uso de traducciones y de fuentes secundarias, cuyos esfuerzos, son entre otros, significar el papel de la historia de la ciencia en su propio proceder y en su enseñanza. Los cuales proveen elementos que dan cuenta de una imagen de la actividad científica. En este sentido, los estudios de corte histórico-crítico y la recontextualización de saberes, son esclarecedores sobre las diferentes problemáticas teóricas, fenomenológicas y filosóficas, entre otras, a las que se enfrentan los científicos de una determinada época, aspecto que contribuye a los procesos de recontextualización para la enseñanza de las ciencias.
Caracterización de los fenómenos electrostáticos desde una perspectiva de campos.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2014) Ulloa Cataño, Andrea Estefanía; Paque Burgos, David Alexander; Castillo Ayala, Juan Carlos
En la enseñanza del electromagnetismo, particularmente en los temas relacionados con la electrostática, las propuestas y textos tradicionales, fundamentan la explicación de los fenómenos electromagnéticos desde una perspectiva de acción a distancia; esta perspectiva es bastante útil para caracterizar la fuerza entre cuerpos electrificados, especialmente si éstos se consideran partículas, pero presenta dificultades para la explicación de fenómenos tales como la electrificación por inducción y por conducción, y resulta muy inadecuada para dar cuenta de los fenómenos electrodinámicos como las ondas electromagnéticas. Es por esto que se planteó como alternativa una ruta teórica que permitiera la caracterización de los fenómenos electrostáticos, poniendo como eje central la perspectiva de campos propuesta por Maxwell y Faraday
La caracterización del sonido como onda mecánica : una propuesta para la enseñanza en la escuela.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2016) Bermúdez Moreno, Sarah Alejandra; Castillo Ayala, Juan Carlos
Este trabajo contextualiza una propuesta de aula diferente que permite a los estudiantes de los grados introductorios de física, profundizar en las características de la propagación del sonido; así, se evidencia mediante la experiencia que el sonido tiene un comportamiento ondulatorio que depende del medio de propagación, la temperatura y la presión del mismo. Por consiguiente se toman en cuenta algunos autores que realizan un trabajo en el aula, donde dependiendo de las actividades, logran construir propuestas de aula en las que se hace evidente el uso de estrategias para la exploración de fenómenos y por lo tanto contribuyen en la construcción del presente documento, aportando ideas y datos que hacen posible la construcción de la propuesta de aula. Es necesario hablar de las ondas y sus características generales, para que al hablar del comportamiento ondulatorio del fenómeno sonoro, se evidencien las particularidades que permiten caracterizar al sonido de esa forma. Este trabajo, busca incentivar a los estudiantes a preguntarse sobre el sonido, sus características, su propagación, su emisión y su recepción, entre otros, de manera que guiados por la observación de las situaciones cotidianas en donde se produce el fenómeno sonoro, generen hipótesis que posteriormente sean resueltas por ellos mismos, mediante la experimentación, investigación y el dialogo. De acuerdo con esto, las actividades se centran en el desarrollo de ideas como: la propagación del sonido, relación entre el emisor y el receptor, las fuentes sonoras, medios de propagación, entre otras características que sirven de herramienta para el desarrollo y consolidación de una idea en particular asociada a la propagación, vibración u otras características que permiten hablar del sonido como onda.
La caracterización del sonido: un estudio alrededor del tono.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2017) Gómez Briñez, Estefanía; Castillo Ayala, Juan Carlos; Cárdenas Valbuena, Diana Yised
La presente investigación es un estudio acerca del tono como cualidad del sonido, en donde se abordan aspectos y elementos que se fundamentan en el trabajo de Pitágoras con las cuerdas vibrantes. Este trabajo surgió a partir de las prácticas como docente en formación, mediante un trabajo de campo en el aula. Allí se observó cómo los estudiantes de grado octavo del Colegio Ciudadela Educativa De Bosa construyen su conocimiento con base a su experiencia. Y de qué manera la exploración con instrumentos musicales permitió ahondar y conocer diferentes sonoridades producidas por cuerdas de diferentes longitudes y grosores con el propósito de identificar tonalidades entre intervalos consonantes.
La cartografía conceptual : una estrategia para la enseñanza del concepto de onda electromagnética.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2021) Martínez Castiblanco, Julieth Khaterinee; Castillo Ayala, Juan Carlos
Es un trabajo basado en la elaboración de una cartografía conceptual, desde la perspectiva de la recontextualización del conocimiento, que busca presentar aquellos temas que estuvieron en la base de la construcción del concepto de onda electromagnética, para lo cual se realiza una revisión de fuentes, que deben ser de corte investigativo o académico, El propósito fue construir aspectos y criterios para su enseñanza, pero también hacer un análisis y reflexión sobre la información que se estaba recopilando, pues si bien las fuentes hablaban de las ondas electromagnéticas, no todas hablaban de ellas desde el mismo punto de vista, o bajo el mismo aspecto, ya sea histórico, teórico, conceptual, entre otros. Por otro lado, la cartografía se desarrolló bajo tres ejes, los cuales fueron propuestos por Sergio Tobón, quien propone 8, pero debido a la naturaleza del trabajo, se adoptan tres: categorización, vinculación y ejemplificación; los cuales se explican y desarrollan a lo largo del trabajo; finalmente, se presenta una cartografía conceptual en 3D, con el fin de ilustrar el análisis y las reflexiones obtenidas del desarrollo de la investigación, esta producción es sólo una ilustración pero no es la cartografía en sí, ésta requirió de otros procesos de reflexión, vinculación y otros que se explicitan dentro del mismo trabajo.
El concepto de onda electromagnética y su medio de propagación a partir de la teoría de Maxwell y los trabajos de Hertz.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2012) Segura López, Ana Consuelo; Castillo Ayala, Juan Carlos
trabajo parte o consiste de un análisis detallado de la onda electromagnética y su medio de propagación; por ende se realiza una búsqueda cronológica para el estudio de ella, basándonos en la teoría en el libro de las OEM de Heinrich Hertz quien realizo una serie de experimentos buscando o comprobando la polarización de los materiales dieléctricos, que de alguna manera le permitieron llegar a la comprobación de la existencia de la OEM. Por otro lado también se involucra un estudio de la ley (inducción) de Faraday quien lleva a maxwell a la formulación matemática de la predicción de dicha onda electromagnética y su medio de propagación que se consideraba como un aislante (dieléctrico). Al describir y analizar cada uno de los experimentos que realizo Hertz, nos da cuenta del proceso con detalle, para llegar al concepto como tal de la OEM y su medio de propagación. Se analiza el concepto de onda, onda mecánica, movimiento ondulatorio y sus ecuaciones; los cuales permiten tener una idea clara de estos fenómenos. Por ende están relacionados con las oscilaciones de un campo eléctrico y magnético, y además se llega a saber cuál es la diferencia y a analogía de la onda mecánica y onda electromagnética, y por qué la onda mecánica requiere de medio material con unas ciertas característica y propiedades (elasticidad, densidad, etc.) de tal modo que la velocidad de propagación de la onda depende de ellas, para poder propagarse. La OEM no requiere de medio y porque se le llama vacío, y cuáles son esas propiedades, se supone que la velocidad de propagación de ella debe depender de estas propiedades.
Conservación de momentum y energía, una mirada desde los fenómenos de transporte
(Universidad Pedagógica Nacional, 2020) Quintero Molina, Jesus David; Castillo Ayala, Juan Carlos
El siguiente trabajo de grado es un análisis conceptual que busca enlazar la conservación del momentum y la energía con los fenómenos de transporte mediante unas ideas de flujo y transferencia. Partimos de que, en el campo de la enseñanza de la física para cursos introductorios, se toma la conservación de energía y momentum desde ejercicios de medición de momentum inicial y momentum final, como primer paso para dar explicación a los fenómenos asociados a dicha conservación, sin embargo, se deja de lado la transferencia del momentum, así como la transferencia de energía. De aquí deviene la problemática que se abordará, y este trabajo consiste en estudiar dichos conceptos de flujo, de transferencia, y mostrar la conservación de momentum y energía desde unos fenómenos de transporte como los son la viscosidad y el transporte de momentum en ondas. Con este análisis de conceptos se busca que se tenga en cuenta estudiar este gran tema de la conservación visto desde otra perspectiva como lo son los fenómenos de transporte, que no es tan usual, pero que brindan mucha complejidad y muestran lo que sucede con la transferencia de las cantidades de un cuerpo a otro, haciendo de estos fenómenos una gran estrategia de enseñanza. También como parte fundamental se tomará de base la re contextualización de saberes para abordar todos estos conceptos y mostrar los fenómenos de transporte como una posible estrategia que podrían utilizar los maestros de física para enseñar la conservación de momentum y energía en cursos introductorios.
Construcción del concepto de campo a través del vínculo de la fuerza, carga, flujo y superficies equipotenciales.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2019) Villamil Turga, Alejandro; Castillo Ayala, Juan Carlos
Este es un documento que presenta algunas reflexiones de carácter disciplinar y pedagógico al rededor del concepto de campo y los problemas que presentan los estudiantes de los cursos de electromagnetismo para la comprensión de este. Esto conlleva que la investigación se vea orientada al rededor del vínculo que tiene la fuerza, carga, flujo y superficies equipotenciales en la construcción del concepto, haciendo una comparativa entre las ideas expuestas por Faraday y algunos experimentos electroestáticos usados por Maxwell para la formalización de este. Estas consideraciones se sitúan en un análisis detallado alrededor de la construcción del concepto de campo y la importancia de la recontextualización de saberes para el maestro y el estudiante del curso de electromagnetismo, con el fin de crear una perspectiva que permita establecer una postura alrededor de ¿que se enseña?, ¿cómo se enseña?, ¿qué se puede proponer?, de una teoría y su trasfondo.
Construcción y descripción física del fenómeno de consonancia musical
(Universidad Pedagógica Nacional, 2020) Pardo Ríos, Yesid David; Castillo Ayala, Juan Carlos
El siguiente trabajo se hace alrededor de contraponer una idea perceptiva de sensaciones que desde un punto de vista subjetivo y reduccionista solemos calificar ya sea de agradables o desagradables, asociando este hecho a intervalos consonantes y disonantes, un concepto muy puntual de la Armonía musical, a través de una descripción física de las relaciones entre frecuencias y modos de vibración de los armónicos de una cuerda, en función de dar un aporte a la enseñanza de las ciencias como una estrategia dinamizadora e integradora de saberes.

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Examinando Licenciatura en Física por Director "Castillo Ayala, Juan Carlos"