Examinando por Materia "Mecánica cuántica"

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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.
La actividad experimental como una alternativa para la construcción de explicaciones en torno al fenómeno de entrelazamiento a propósito del concepto de localidad.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2020) Zamudio Cifuentes, Xiomy Lorena; Rozo Clavijo, Mauricio
Desde el trabajo de investigación se propone una perspectiva fenomenológica en donde la actividad experimental tiene un enfoque cualitativo y un papel de vital importancia en la apropiación de conceptos. Resulta conveniente presentar los fenómenos de la mecánica cuántica a los estudiantes ya que los obliga a reformular explicaciones y conceptos que están muy arraigados en la experiencia cotidiana. La conceptualización o formalización de un sistema cuántico requiere ingresar en un nuevo dominio explicativo y aceptar que existe una forma distinta de ver la naturaleza física que desafía a la actual que hemos construido con la experiencia macroscópica. Bajo esta perspectiva, la actividad experimental es comprendida como el espacio que le permite a los estudiantes hacer diferentes interpretaciones alrededor del fenómeno para explicarlo. El estudiante formaliza una noción cuando construye un conjunto de palabras que caracterizan aspectos o cualidades de los efectos observados. Estas actividades pueden ser una alternativa de aprendizaje para que los estudiantes logren la ampliación de su experiencia y la formalización de fenomenologías, en este caso particular, la construcción de explicaciones que nos lleven a la noción de entrelazamiento cuántico y su relación con el principio de localidad.
La actividad experimental como una parte fundamental para la enseñanza de la física moderna : el caso de la mecánica cuántica.
(Editorial Universidad Pedagógica Nacional, 2019-03-05) Rozo Clavijo, Mauricio; Cortés, Carlos; Walteros, Angélica
En las últimas décadas se han propuesto metodologías y estrategias para la ense-ñanza de la mecánica cuántica. Esto se debe a que ha generado una revolución cognitiva en la medida que da una nueva visión del mundo. Esta es una de las razones por la que es importante enseñarla y a la vez permite profundizar en las dificultades que presentan los estudiantes en la apropiación de algunos conceptos en los que se fundamenta como son: la noción de estado y principio de super-posición. En este sentido, se propone un enfoque fenoménico como herramienta para la enseñanza de la mecánica cuántica. Bajo este contexto, se desarrollan actividades experimentales que son la estrategia para involucrar a los estudiantes en la construcción de explicaciones alrededor del fenómeno. La actividad experi-mental es entendida como aquella que le permite al estudiante realizar una reflexión alrededor del fenómeno para su explicación. Este enfoque favorece el desarrollo de un pensamiento físico ya que el estudiante involucra habilidades y maneras de proceder, maneras de pensar y maneras de construir y reconstruir argumentos para la explicación del fenómeno considerado. Esta forma de plantear la enseñanza de la mecánica cuántica supera la dicotomía entre experimento y teoría ya que desde esta perspectiva el experimento es considerado parte constituyente para la construcción de explicaciones en torno al fenómeno.
Algunas reflexiones en torno a las Implicaciones de la NdC en educación en ciencias: el caso de la enseñanza de la mecánica cuántica.
(Editorial Universidad Pedagógica Nacional, 2017-10-13) Cuesta Beltrán, Yeison Javier; Mosquera Suárez, Carlos Javier
Este articulopretende exponer algunas reflexiones en torno a los aportes e implicaciones de la Naturaleza de las Ciencias (NdC), en la formación de pensamiento científico. Las reflexiones se han elaborado a partir de dos categorías: NdC y Enseñanza de la Mecánica Cuántica, las cuales son emergentes en el proceso de investigación doctoral que tiene como propósito estudiar las interpretaciones históricas, epistemológicas y culturalistas del modelo estándar de partículas en la Mecánica Cuántica, además de su circulación en contextos culturales diferentes. En este escrito se identifican algunas tendencias generales cuando se intenta encontrar el papel de la NdC en la enseñanza de la Mecánica Cuántica.
Análisis histórico de los modelos del ferromagnetismo en los siglos XIX y XX.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2016) Ortiz Riaño, Edwin Johan; Cruz Bonilla, Yesid Javier
Se realiza un análisis histórico de los diferentes modelos desarrollados en torno al fenómeno de ferromagnetismo durante el siglo XIX y primera mitad del siglo XX, haciendo uso de algunos textos originales de los autores más influyentes en la explicación de las principales características mostradas por los materiales ferromagnéticos. Este trabajo de grado aborda áreas de interés para estudiantes de física y de carreras a fines que involucre la asignatura de electromagnetismo, estas áreas son: la explicación de algunos conceptos teóricos del ferromagnetismo, la reconstrucción histórica del fenómeno a lo largo de los siglos XIX y XX Y la descripción de algunos experimentos que fueron realizados en dicho periodo de tiempo que arrojaron resultados importantes para la explicación de fenómeno. El contenido general del texto va dirigido a mostrar las diferentes hipótesis que surgieron alrededor del ferromagnetismo hasta llegar a las teorías que explicaron el fenómeno y mostraron su naturaleza.
Análisis histórico del origen de la ecuación de Dirac, a partir de su relación con la estructura fina del hidrógeno.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2024) Duarte Bernal, Joan Leonardo; Cruz Bonilla, Yesid Javier
En el presente trabajo de grado se realiza un análisis histórico del origen de la ecuación de Dirac a partir del fenómeno de la estructura fina del átomo de hidrógeno. Este análisis establece un vínculo entre el contexto histórico, los aspectos conceptuales, y los resultados experimentales y matemáticos obtenidos por los físicos de finales del siglo XIX e inicios del siglo XX, en relación con la necesidad de una ecuación como la de Dirac. Gracias a esto, se genera una aproximación a una ecuación relativista de la mecánica cuántica, específicamente a la deducida por Paul Dirac. Permitiendo acercar al lector, a uno de los fenómenos de desdoblamiento presentes en los niveles de energía del átomo de hidrógeno, así como al estudio del espín del electrón desde una perspectiva relativista.
Una aproximación al concepto de radiación de cuerpo negro, a través de lámparas incandescentes.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2016) Cárdenas Rojas, Juana Carolina; Méndez Hincapié, Néstor Fernando
Este trabajo relaciona el fenómeno de radiación de cuerpo negro con bombillas incandescentes, por medio de la construcción de un montaje experimental. Los datos cuantitativos obtenidos permitirán determinar la curva de calibración entre la temperatura y la radiación emitida por el filamento de tungsteno en anchos de banda específicos de 436nm y 546nm. Con esta investigación se pretende reflexionar acerca del papel del experimento en la enseñanza de la física en particular de la mecánica cuántica.
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.
Diseño de un módulo basado en una herramienta computacional, para la enseñanza de conceptos preliminares de la mecánica cuántica a partir del experimento de Franck-Hertz.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2018) Rodríguez Cosme, Angie Carolay; Monroy Cañón, Ignacio Alberto
Este trabajo presenta una propuesta para la enseñanza de conceptos preliminares de la mecánica cuántica a partir del experimento de Franck-Hertz para estudiantes de educación media. Este trabajo está enfocado al estudio de la estructura de la materia, desde el modelo atómico de Bohr hasta, el desarrollo de un modelo cuántico, a partir del cual estudiaremos, el comportamiento de los electrones en medio de colisiones inelásticas con átomos de mercurio. En este trabajo también se realiza un módulo que incluye un conjunto de actividades basadas en una herramienta computacional con la que se realizara una simulación de la curva característica del experimento de Franck-Hertz esta ira en el lenguaje de programación de C++.
Diseño de una simulación en Vpython : un sistema de dos partículas con espines 1/2 para la descripción de la paradoja EPR.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2018) Camargo Castro, German David; Monroy Cañón, Ignacio Alberto
Este documento pretende mostrar una investigación del diseño y desarrollo de una herramienta computacional para la descripción de la correlación de espines de dos partículas que son el producto del decaimiento de una molécula de espín neutro, todo esto contextualizado en la paradoja EPR. Primero se desarrolla un marco teórico base para la creación de la simulación en el programa Vpython, se parte desde un contexto histórico de los experimentos que desencadenó el artículo “Can Quantum-Mechanical description of Physical Reality Be Considered Complete?” hasta llegar a la modificación que realizó el científico David Bohm, luego el documento habla sobre los conceptos másrelevantes en la discusión entre científicos que apoyan la mecánica cuántica y los científicos que están en desacuerdo de su interpretación. En una tercera parte se muestra el desarrollo de la simulación del experimento EPR-Bohm y los análisis con la interpretación de los datos para la descripción de los conceptos involucrados. El trabajo desarrollado es una propuesta para que futuras investigaciones perfeccionen su vínculo con la enseñanza de la física cuántica.
Diseño de una simulación para el análisis de un sistema de dos cuerpos bajo los efectos de una fuerza central.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2017) Soriano Hernández, Cristian David; Méndez Hincapié, Néstor Fernando; Monroy Cañón, Ignacio Alberto
El presente trabajo es el diseño de una simulación la cual tiene por objetivo ser una herramienta computacional para el aprendizaje de la mecánica celeste. Se busca hacer un análisis detallado de los elementos orbitales y condiciones dinámicas de un cuerpo celeste para luego dar paso a la construcción de una simulación que además de permitir una mejor comprensión de estos temas, logre dar una idea de cuál sería la posible trayectoria que seguiría un asteroide que pase lo bastante cerca de un planeta como para ser afectado por la presencia de este posibilitando así una mejor comprensión del fenómeno
Enseñanza de la física moderna una mirada del paradigma de la energía a través del efecto túnel.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2023) Guerrero Tapiero, Mahykol Styven; Rozo Clavijo, Mauricio
El siguiente trabajo tienen como objetivo la elaboración de una propuesta de enseñanza que permita el acercamiento a los docentes como estudiantes que se deseen encaminar al área de la física moderna mas exactamente de la mecánica cuántica, para este fin se tomó como principal concepto la energía en el movimiento de las partículas microscópicas dando a mostrar su importancia , como también mostrando aspectos que no son tomados en cuenta cuando se enseña o se incursiona en la enseñanza de la mecánica cuántica como lo es su continuidad , con ello se propone un fenómeno cuántico como lo es el efecto túnel que nos permite observar este concepto de una manera diferente a la habitual y al ser replicado experimentalmente de manera fácil y didáctica , nos proporciona ventajas al utilizarla para instruir a los estudiantes venideros en la física moderna .
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.
Micromundo para la enseñanza del concepto de sistema, estado y superposición desde la mecánica clásica y cuántica en estudiantes de grado octavo.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2022) Alfonso Rojas, Katherine; Pérez Rangel, Juan Alejandro
Este trabajo presenta el desarrollo de un material didáctico para la enseñanza de los conceptos de sistema, estado y superposición desde la mecánica clásica y cuántica dirigido a estudiantes de grado octavo por medio de un micromundo. En primer lugar, se presenta un paralelo conceptual entre la teoría clásica y cuántica, haciendo énfasis en los fenómenos: tiro parabólico, rodadura, polarizador de fotones y divisor de haces. Seguido de esto, se muestra la construcción del micromundo desde la metodología propuesta por Quintero, Portillo, Luque y Gonzalez (2005), y finalemente, se presenta la validación de este por expertos, dando como resultado una aceptabilidad alta, dejando la investigación abierta para poder llevarlo a escenarios educativos.
Modelización en mecánica cuántica desde la contextualización.
(Editorial Universidad Pedagógica Nacional, 2018-11-15) Céspedes, Yolanda; Tuay, Nidia
Los escenarios de la modelización en mecánica cuántica proporcionan elementos de análisis y construcción de los procesos de enseñanza yaprendizaje de los fenómenos a través de la exploración de los contextos, por tal razón la construcción de modelos en física, particularmente, en mecánica cuántica se convierten en mediadores entre la teoría y la práctica. El propósito de estaponencia es mostrar los resultados del acercamiento de la modelización a lasperspectivas de investigación educativa en mecánica cuántica.Los resultados presentados de la investigación surgen a partir de la construcción de las categorías de análisis, una categoría denominada Formalización del fenómeno, el abordaje teórico se realizó un análisis desde la modelización como una estrategia parael acercamiento de los estudiantes a la producción de conocimiento.
Una recontextualización histórica. Desde los orígenes de la mecánica cuántica hasta la idea de las antipartículas de Paul Dirac.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2024) Salamanca Quintana, Juan Estevan; Espitia Castañeda, Fernando Isidro
Este trabajo presenta una recontextualización histórica meticulosa que subraya la imperiosa necesidad de una nueva vanguardia intelectual para abordar los desafíos intrínsecos de la teoría cuántica. En este marco, se realiza un análisis exhaustivo que traza las principales contribuciones que han sido fundamentales para el desarrollo de esta teoría. Asimismo, se examina el impacto significativo del surgimiento de la mecánica cuántica en las formulaciones teóricas propuestas por Paul Dirac. En 1928, Dirac, con una lucidez excepcional, formuló una ecuación que se consolidaría como un pilar esencial de la física moderna: la ecuación de Dirac. Su objetivo era ambicioso y claro: desarrollar una ecuación que describiera con precisión el comportamiento de los electrones, integrando la relatividad especial con la mecánica cuántica. Sin embargo, lo que verdaderamente elevó esta ecuación a la categoría de obra maestra fue la introducción del concepto de antipartículas. A pesar de los desafíos y del escepticismo que prevalecía en la comunidad científica, Dirac defendió con determinación su teoría, respaldándola con dos artículos fundamentales que confrontaron las críticas más rigurosas. Este estudio también ofrece una interpretación profunda de las soluciones de energía negativa propuestas por Dirac en su ecuación, explorando su significado físico y las implicaciones teóricas subyacentes.
Secuencia didáctica basada en la trampa de iones para la enseñanza de la superposición y la cuantización.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2025) Campos Torres, Santiago; Otero Moreno, Francis
Este trabajo presenta el diseño y validación de una secuencia didáctica basada en la representación de una trampa de iones para la enseñanza de la superposición cuántica y la cuantización, ante la ausencia de la mecánica cuántica en el currículo de bachillerato colombiano, se propone una estrategia experimental accesible estructurada en tres sesiones bajo el enfoque de aprendizaje por indagación esta propuesta fue validada mediante la revisión por pares académicos, confirmando su coherencia pedagógica, rigor conceptual y viabilidad.
Sobre el potencial vectorial en mecánica cuántica.
(Universidad Pedagógica Nacional, 2017) Forero Andrade, David; Rozo Clavijo, Mauricio
En este trabajo de grado se puede ver cómo se aborda la enseñanza de la física cuántica, cuáles son algunos de los inconvenientes que se generan en los estudiantes al abordar temas relacionados con la mecánica cuántica. Se muestra el desarrollo que ha tenido el concepto de potencial vectorial, desde la teoría electromagnética clásica hasta la mecánica cuántica; haciendo un análisis cronológico, desde los experimentos iniciales para explicar los fenómenos eléctricos y magnéticos, pasando por el concepto de estado electro-tónico y la matematización del potencial vectorial, hasta la manera en que el proceso experimental, desde un contexto cuántico, muestra la naturaleza física que tiene potencial vectorial. Se observa que el fenómeno juega un papel trascendental para mostrar que el potencial vectorial efectivamente tiene un carácter físico, y no es un ente puramente matemático como se asumía en la teoría electromagnética clásica. El nuevo enfoque del potencial vectorial se da en un contexto de la mecánica cuántica.