Aprendizaje en física y química II. Comentarios.

Guía del profesor del material para física y química de 3õ de BUP, 3õ y 4õ de FP o 1õ del Bachillerato de la Reforma de Enseñanzas Medias. Se enmarca en un modelo de enseñanza constructivista de aprendizaje de las ciencias. Se parte de las ideas previas de los alumnos para, mediante procesos de cambio conceptual, acercarse a las ideas de la ciencia actual. Se estructura en seis unidades: Iniciación al modelo atómico y a la teoría del enlace químico, Reacciones químicas, Química del carbono, Fuerzas, Cinemática y Dinámica. Cada unidad tiene una parte de conocimientos, otra de actividades de recuperación, actividades de profundización, control de clase y correción del ejercicio de autoevaluación.

Physics 1 for OCR.

Este volumen se ha desarrollado para cubrir la nueva especificación del Nivel Avanzado (AS) de Ciencia del año dos mil ocho y ha sido respaldado por el OCR. Los objetivos están definidos para que los estudiantes sepan exactamente qué es lo que necesitan aprender. Las preguntas de auto-evaluación y el modelo de examen al final de cada capítulo, ofrecen oportunidades para el estudio independiente. Viene con un CD-ROM que proporciona información adicional y enlaces a sitios web libres, llenos de actividades de aprendizaje electrónico para el avance de los alumnos que lo necesiten y fomentar así la la ampliación del conocimiento . Física 1 permite a los alumnos aprender sobre:cinemática; movimiento acelerado; dinámica - explicar el movimiento; trabajo con vectores; fuerzas, momentos y presión; fuerzas, los vehículos y la seguridad; trabajo, energía y potencia; deformación de sólidos; la corriente eléctrica; resistencia y resistividad; tensión, la energía; circuitos; circuitos prácticos; leyes de Kirchoff; ondas; ondas electromagnéticas; superposición de ondas; ondas estacionarias; física cuántica; espectros. Tiene un glosario de palabras clave, respuestas a la autoevaluación e índice.

Physics: IB Diploma Programme.

Esta guía contiene una revisión de todos los temas de física para el Programa del Diploma de Bachillerato Internacional (IB Diploma). Los temas del libro son: medidas experimentales y la evaluación interna, cinemática, fuerzas y movimiento, proyectiles, el movimiento armónico simple, ondas, el fenómeno de la onda, física térmica, termodinámica, corrientes eléctricas, el campo y el potencial, inducción electromagnética, física atómica y nuclear, fuentes de energía, radiación solar y el efecto greenhouse, el cambio climático, tecnologías para reducir el cambio climático, energías renovables, el poder nuclear, tecnología digital, astrofísica, comunicaciones, ondas electromagnéticas.

Aplicaciones didácticas de un calculador electrónico.

Se exponen dos aplicaciones sencillas, en el ámbito de la física de enseñanza media, realizadas con un calculador programable. La primera, consiste en dibujar ondas y perturbaciones propagándose en el tiempo. La segunda es una simulación estroboscópica de movimientos como base para un estudio práctico individualizado de la cinemática.

Detección, análisis y acciones remediales de las dificultades críticas en las materias fundamentales del primer curso de carrera de las Escuelas Técnicas Superiores de la Universidad Politécnica de Madrid.

Diseño y aplicación de una prueba de conocimientos que permitiese obtener información acerca del perfil de conocimientos con los que acceden a la Universidad los alumnos del primer curso de carrera de las Escuelas Técnicas Superiores de la Universidad Politécnica de Madrid. Curso 1979-80: 583 alumnos de nuevo ingreso de la Facultad de Informática, Escuela Técnica Superior de Ingenieros Navales y ETS de Ingenieros de Caminos. Curso 1980-81: 1113 alumnos no repetidores. De la muestra global se tomaron dos colectivos de 102 alumnos cada uno (Navales e Informática) para el análisis de correlación entre las puntuaciones obtenidas en la prueba y las obtenidas en el primer año de carrera. Se tomaron 35 profesores de Escuelas Técnicas Superiores y de la Facultad de Informática y 16 de Escuelas Técnicas de Grado Medio y 269 alumnos. La prueba diseñada versa sobre 3 materias básicas y fundamentales para cursar sin dificultades supletorias el primer curso de carrera: Matemáticas, Física y Química. Cada materia se clasificó en 3 áreas. 2 Aplicaciones: 1) Curso 79-80, 2) En el 80-81. La aplicación se desarrolló en 2 sesiones (2 horas de duración cada una). Se pasó una encuesta a una muestra de profesores y alumnos para conocer su opinión acerca de la prueba y obtener información adicional. Se analizaron las materias que son menos conocidas por los alumnos y su orden de dificultad. Bibliografía. Prueba objetiva de perfil de conocimientos. Encuesta. Estadística descriptiva. Del análisis global se deduce: Los alumnos muestran un nivel bajo de conocimientos en las áreas de Geometría y Aritmética elemental, propio del primer ciclo de EGB. En Física se aprecia una falta conceptual y de coordinación en la secuencia de conocimientos y falta de base en Cinemática y Electricidad. Falta de preparación en temas como Química Orgánica. De la correlación entre los resultados de la prueba y los obtenidos por los alumnos en los cursos de carrera, se observa: existe una buena correlación con las asignaturas de Álgebra y Cálculo y mejor aún en Geometría, Trigonometría y Logaritmos. La correlación es mayor en el caso de Física que en el de Química. En general, las pruebas han sido bien acogidas por profesores y alumnos. Existe una fuerte dependencia entre el nivel de los alumnos al acceder a la Universidad Politécnica y los resultados académicos que en ella se obtienen y esta dependencia es más fuerte en Matemáticas que en Física y Química.

Introducción de las técnicas de adquisición de datos y control de experiencias por ordenador en el laboratorio de ciencias experimentales.

Aportar nuevas perspectivas a las experiencias didácticas, utilizando las técnicas de la robótica y control mediante ordenador. Exponer cómo es posible realizar el seguimiento espacial tridimensional de los móviles en experiencias de demostración de cinemática y dinámica. Obtener gráficos del comportamiento real del campo eléctrico. Obtener colecciones de medidas que informen sobre la distribución de potenciales eléctricos en el espacio tridimensional. Medir sistemáticamente las 3 componentes del campo magnético en puntos distribuidos en una zona espacial tridimensional. Estudiar los fenómenos ondulatorios en las 3 dimensiones del espacio y observar su evolución temporal. 3 Grupos de 3 alumnos de Enseñanzas Medias y un grupo de 4 alumnos de Universidad. Transforman el ordenador en una ventana abierta a la naturaleza y al mundo físico. Observan y analizan experiencias en el espacio en sus tres dimensiones y en el tiempo, hacen scanners de campos eléctricos y magnéticos, siguen en el espacio móviles mecánicos y hacen visibles las ondas sonoras. Estas experiencias se han sometido a la consideración de los alumnos, mediante un cuestionario, para conocer las distintas posibilidades que el nuevo material facilita como herramienta didáctica. Cuestionario. Figuras. 1. Se ha desarrollado un sistema de seguimiento de móviles en 3 dimensiones mediante ultrasonidos que permite hacer experiencias de mecánica en tiempo real. 2. Se ha construido un prototipo en el que, mediante un robot didáctico, un ordenador y una cubeta con electrolito, se realizan scanners del campo eléctrico. 3. Se ha puesto a punto un equipo que, mediante un robot, un ordenador y una bobina, permite realizar colecciones de datos tridimensionales de las componentes del campo magnético y observar las trayectorias de éstas en el espacio. 4. Se ha construido una instalación que permite observar las ondas sonoras en el espacio y en el tiempo. Se ven las ondas de sonido como olas en movimiento y se aprecian fenómenos como interferencias, difracción, etc. 5. Las técnicas resultan interesantes porque permiten a los alumnos vivir con mayor protagonismo el aprendizaje. Ante todo, existe por su parte la aspiración de que les sirvan para realizar proyectos concretos y redescubrimiento de las leyes de la Naturaleza. 6. Se han realizado cinco publicaciones en revistas nacionales. 7. Se han solicitado dos patentes. 8. Se ha llegado a un acuerdo con la empresa Edibon. (Consultar los resultados del cuestionario en la propia investigación).

Pressure-jump-induced kinetics reveals a hydration dependent folding/unfolding mechanism of ribonuclease A

Pressure-jump (p-jump)-induced relaxation kinetics was used to explore the energy landscape of protein folding/unfolding of Y115W, a fluorescent variant of ribonuclease A. Pressure-jumps of 40MPa amplitude (5ms dead-time) were conducted both to higher (unfolding) and to lower (folding) pressure, in the range from 100 to 500MPa, between 30 and 50°C. Significant deviations from the expected symmetrical protein relaxation kinetics were observed. Whereas downward p-jumps resulted always in single exponential kinetics, the kinetics induced by upward p-jumps were biphasic in the low pressure range and monophasic at higher pressures. The relative amplitude of the slow phase decreased as a function of both pressure and temperature. At 50°C, only the fast phase remained. These results can be interpreted within the framework of a two-dimensional energy surface containing a pressure- and temperature-dependent barrier between two unfolded states differing in the isomeric state of the Asn-113–Pro-114 bond. Analysis of the activation volume of the fast kinetic phase revealed a temperature-dependent shift of the unfolding transition state to a larger volume. The observed compensation of this effect by glycerol offers an explanation for its protein stabilizing effect

Conception mécanique d'un chien robot : GIPO

La conceció de GIPO té com a areferència el gos AIBO, desenvolupat per Sony. L'estudi per a la seva realització comprèn el desenvolupament de la part tecnològica. S'assumeix que la cinemàtica d'AIBO ha estat àmpliament provada i que és òptima.

Contribució al posicionament dinàmic de robots mòbils per mitjà d'un sistema làser

Aquesta tesi tracta el problema del posicionament de robots mòbils quan, en el decurs del moviment, es realitzen mesures angulars relatives al robot de l'orientació de la recta entre un dels seus punts i punts de l'entorn de posició coneguda. Es considera que les mesures angulars són fetes per un sensor làser giratori que detecta diferents reflectors catadiòptrics fixos. La contribució principal és el desenvolupament d'un algorisme dinàmic, basat en un filtre de Kalman estès (EKF), que estima a cada instant de temps l'estat format pels angles associats als reflectors. La simulació hodomètrica dels angles entre mesures directes del sensor làser garanteix l'ús consistent i continuat dels mètodes de triangulació per a determinar la posició i l'orientació del robot. Inclou simulacions informàtiques i experiments per a validar la precisió del mètode de posicionament proposat. En l'experimentació s'utilitza un robot mòbil omnidireccional amb tres rodes de lliscament direccional de corrons esfèrics.

Metodología para la implantación de una herramienta de control virtual de robots serie

[Es]El objetivo principal de este trabajo es la introducción del usuario al mundo de la robótica, explicando para ello, desde un punto de vista práctico, los conceptos teóricos relacionados con la cinemática de mecanismos espaciales, específicamente la de los robots serie. Para lograr este objetivo se ha creado una metodología de aprendizaje, basada en tres ejercicios, que explica los comandos principales de RobotStudio; software de programación necesario para el control virtual de robots de la marca ABB, robot disponible en la escuela. Junto con esto, se desarrollan los conceptos necesarios para la realización de tareas básicas dentro del ámbito de la robótica. Mediante la implantación de esta metodología se pretende dotar al usuario de los conceptos esenciales para programar robots serie dentro de un ámbito virtual, otorgándole la posibilidad de conectarlo posteriormente a un robot real, obteniendo resultados prácticos y visibles.

Um modelo numerico para analise de estruturas de materiais compostos considerando efeitos viscoelasticos e falhas progressivas

Neste trabalho apresentam-se pocedimentos para análise não linear de estruturas de materiais compostos laminados reforçados por fibras. A formulação é baseada em uma descrição cinemática incremental Lagrangeana Total, que permite o tratamento de deslocamentos arbitrariamente grandes com pequenas deformações, utilizando elementos finitos tridimensionais degenerados deduzidos para a análise de cascas. As estruturas são consideradas como submetidas a cargas mecânicas e a ações de temperatura e de umidade. O material é suposto elástico linear com propriedades dependentes, ou não, dos valores da temperatura e da concentração de umidade, ou viscoelástico linear com uma relação constitutiva em integral hereditária , e com comportamento higrotermo-reologicamente simples. As lâminas são consideradas como sujeitas a falhas, as quais são detectadas através de critérios macroscópicos, baseados em tensões ou em deformações. As equações não lineares de equilíbrio são resolvidas através de procedimentos iterativos e as deformações dependentes do tempo são avaliadas pelo método das variáveis de estado. Diversos exemplos numéricos de estruturas submetidas à flexão, flambagem elástica e viscoelástica e falhas são apresentados.

Simulação e modelagem computacionais como recursos auxiliares no ensino de física geral il.

O objetivo deste trabalho foi analisar o processo de ensino-aprendizagem de Física através de abordagens didáticas envolvendo o uso de atividades de simulação e modelagem computacionais em um ambiente de atividade colaborativa presencial. Num primeiro estudo, realizado a partir de uma metodologia quantitativa, avaliou-se o desempenho dos alunos em testes que tinham como tópico a interpretação de gráficos da Cinemática, antes e depois de trabalharem com atividades de simulação e modelagem computacionais em atividades extra-aula. Os resultados deste primeiro estudo mostram que houve melhorias estatisticamente significativas no desempenho dos alunos do grupo experimental, quando comparado aos estudantes do grupo de controle, submetidos apenas ao método tradicional de ensino. Na seqüência, foram realizados outros dois estudos dentro de uma metodologia qualitativa, em que o foco estava no processo de ensino-aprendizagem que ocorre em ambiente de sala de aula. Foi utilizada uma abordagem que envolveu, além das atividades computacionais, um método colaborativo presencial como dinâmica de base para o estabelecimento das relações interpessoais entre o professor e a turma, e os alunos entre si.A fundamentação teórica adotada esteve baseada na teoria de Ausubel sobre aprendizagem significativa e na teoria de Vygotsky sobre interação social. O referencial de Halloun sobre modelagem esquemática também foi utilizado. Os resultados sugerem que as atividades de simulação e modelagem computacionais são potencialmente facilitadoras de aprendizagem significativa em Física. Sugerem, também, que a atividade colaborativa presencial contribui positivamente para esse tipo de aprendizagem.

Simulação computacional do comportamento de estruturas de aço sob incêndio

A análise do comportamento estrutural sob incêndio constitui uma parte importante da engenharia de proteção contra incêndio, especialmente no caso de estruturas de aço, por sua alta condutividade térmica e relativa esbeltez das seções. As dificuldades econômicas e práticas, associadas à avaliação do comportamento estrutural, por meio de ensaios em escala real, têm estimulado o desenvolvimento e uso de métodos de simulação numérica. Esta tese trata da simulação numérica do comportamento de estruturas de aço sob condições de incêndio e se divide em três partes. As duas primeiras partes foram desenvolvidas na Universidade de Liége, na Bélgica, usando-se o programa SAFIR como ferramenta numérica. A terceira parte foi desenvolvida de forma independente, na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Na primeira parte, é feito um estudo comparativo entre o uso de elementos finitos de viga e de casca, na modelagem de vigas simplesmente apoiadas, sujeitas a flambagem lateral por torção. Os esforços de torção, presentes no caso de flambagem lateral, podem levar a uma plastificação da seção transversal e à conseqüente redução da rigidez à torção da seção. Da mesma forma, a degradação das propriedades do material, com o aumento da temperatura, leva à redução da rigidez à torção Havia dúvidas se o modelo com elementos de viga, com uma rigidez à torção constante, poderia fornecer uma resposta aceitável. O estudo mostrou que uma resposta com boa precisão pode ser conseguida, usando-se elementos de viga, desde que o módulo de elasticidade transversal seja ajustado para refletir seu valor correspondente à temperatura de falha. Isso implica um processo iterativo, uma vez que a temperatura de falha não é previamente conhecida. Por outro lado, a degradação da rigidez à torção, por efeitos de plastificação, pode ser ignorada. Na segunda parte, é feita a comparação entre as modelagens bidimensional e tridimensional, de galpões industriais de um andar, sob incêndio. Comumente, a estrutura de galpões industriais é composta por pórticos-tipo, dispostos em paralelo. A análise desses galpões é comumente feita pela simulação no plano do pórtico de aço ou, simplesmente, da treliça da cobertura Na análise bidimensional, importantes efeitos fora do plano são ignorados, como a redistribuição de esforços devido à degradação do material ou à expansão térmica, ou instabilidade lateral dos elementos. A importância desses efeitos e a adequabilidade do modelo 2D para representar o comportamento real são discutidas. Na terceira parte, um modelo numérico para a simulação tridimensional do comportamento de estruturas de aço sob incêndio é apresentado. O modelo é baseado no conceito de rótulas plásticas generalizadas, com modificações para melhor representar a formação e expansão da plastificação no elemento. A descrição cinemática adotada permite obter bons resultados, mesmo com o uso de poucos elementos. A determinação do vetor de esforços internos no elemento, incluindo os efeitos da temperatura, é detalhada. O procedimento foi validado por comparação com ensaios e com modelos numéricos mais sofisticados, como o programa SAFIR. Os resultados demonstram que o procedimento proposto pode ser usado como uma forma alternativa de análise 3D de estruturas sob incêndio, com precisão razoável e baixo esforço computacional.

Introdução ao uso da informática no ensino de física no ensino médio

Neste trabalho foi proposta e avaliada uma concepção alternativa de ensino de Física para o ensino médio, onde recursos de informática, como: animações, applets, páginas e softwares educacionais, foram incorporados ao contexto de aulas teóricas e de laboratório, no ensino de Cinemática, Dinâmica e Energia. Parte dos recursos de informática foi desenvolvida para este projeto, e parte foi selecionada dentre o material de livre acesso disponível na internet. O objetivo deste trabalho foi proporcionar aos alunos um ensino de Física mais dinâmico, com aplicação do que é estudado em sala de aula, relacionando conceitos com os fenômenos estudados, a partir de análises gráficas, exercícios, experiências virtuais e demais recursos da informática. O referencial teórico para o desenvolvimento do projeto foi o da aprendizagem sob um enfoque cognitivista (Piaget), através de um desenvolvimento progressivo, com a aquisição e análise do conhecimento pelo aluno durante todo processo educacional. O material educacional produzido foi aplicado no Colégio Salesiano Dom Bosco (Escola Particular), em duas etapas: em 2003 de maneira experimental, com duas turmas de primeiro ano do Ensino Médio (101 e 102), a fim de verificar qual metodologia seria a mais adequada, quais as estratégias a serem desenvolvidas e quais as eventuais dificuldades encontradas. Na segunda etapa, em 2004, foi aplicado o material otimizado na turma 103. A avaliação do material foi realizada a partir de um teste aplicado no início e no final do período letivo. O teste teve por objetivo verificar as concepções sobre conceitos de Física trazidos das séries anteriores. Observou-se um aumento significativo no número de acertos no final do ano letivo, o que sugere uma evolução no entendimento dos conceitos estudados em sala de aula. A eficiência do material pôde ser melhor avaliada ao comparar os resultados do teste obtidos para alunos de duas turmas, a que participou do projeto, e outra, da mesma série e Escola, que não participou do projeto. Para esta outra turma, o índice de acertos praticamente não se alterou em comparação com o teste realizado no início do ano, indicando que o método tradicional foi pouco eficiente em provocar mudanças nas concepções alternativas dos estudantes. Para a turma que participou do projeto, houve mudanças significativas. O produto educacional produzido inclui um CD, contendo o hipertexto desenvolvido sobre: Cinemática, Dinâmica e Energia, com textos, ambiente educacional, vídeos, exercícios e artigos.

Funções e suas derivadas

Capítulo 1 do Livro Noções de "Cálculo Diferencial e Integral para Tecnólogos"