Sugerencias Concursos de Aparatos y Experimentos de Física

La Física es una disciplina que requiere observaciones, planteamientos, desarrollos y análisis objetivos y cuantitativos. Por tal razón, es importante tomar en cuenta que el mayor énfasis de los trabajos presentados en estos concursos debe contemplar aspectos de la Física, demostrando el conocimiento y entendimiento de los principios teóricos involucrados, esto a través de proyectos creativos y, por qué no, divertidos. En el fondo, los proyectos son investigaciones que ofrecen alguna novedad acorde al nivel bachillerato, por lo que se evalúa:

a) Originalidad;
b) Objetivos; Planteamiento y método;
c) Conceptos y principios físicos;
d) Presentación escrita y defensa oral de los trabajos por parte de los alumnos ante un jurado.

El reporte escrito no deberá ser mayor a 5 cuartillas incluyendo las gráficas, dibujos, fotografías, etc. escrito en letra Arial 12 pts. La carátula deberá contener la modalidad; título del trabajo; nombres de los participantes; nombres de las instituciones. (ver punto a) más adelante). El trabajo debe incluir: objetivo; método; desarrollo; y resultados.

Si bien cada proyecto tiene su historia de cómo se desarrolló, se requiere que tanto la presentación oral como el reporte escrito sean claros y con una estructura que represente una secuencia lógica que haga entendible al proyecto. A continuación se ofrecen algunas sugerencias y recomendaciones para la presentación de los trabajos.

a) Presentación del proyecto. Representa la carátula del trabajo escrito. En la presentación oral puede estar contenida en una lámina.
b) Nombre del proyecto y modalidad. Es importante elegir un nombre corto y conciso, de no más de 8-10 palabras, puede ser llamativo e indicativo de lo que se pretende mostrar. vg: “PMM: Plataforma Móvil Multiusos”
c) institución, subsistema, fecha, ciudad, VERACRUZ
d) nombre(s) del(de los) alumno(s) participante(s); nombre del tutor
e) OBJETIVO. Es importante plantear claramente y desde un principio el objetivo del trabajo. Desarrollar únicamente en un párrafo, cuidando que el vocabulario corresponda con el de las leyes y principios físicos utilizados.

Ejemplos: “Diseño y construcción de un dispositivo de bajo costo para el estudio del Principio de Bernoulli en los niveles de secundaria y bachillerato”; “Estudio de la variación del alcance de un proyectil en tiro parabólico lanzado a distintos ángulos, proponiendo como lanzador un dispositivo que puede construirse a bajo costo”; “Diseño y construcción de un prototipo de máquina caladora para uso artesanal, con base en los principios de la mecánica y costos de elaboración. Se ofrecen resultados de su funcionamiento y viabilidad de uso”.
Una vez determinado el objetivo, es importante que TODO el trabajo sea consistente con él, es la “brújula” del trabajo y los evaluadores verificarán su coherencia. Hay que tener en cuenta que si bien el objetivo del trabajo es lo que guía el proceso, hay veces que éste se modifica durante el desarrollo del proyecto, por lo que es importante tener en cuenta cualquier cambio y ser consistentes para realizar los ajustes necesarios tanto en la redacción del objetivo como en las actividades ya realizadas y las que haya que realizar.

Tenga en cuenta que no podemos experimentar con todos y cada uno de los casos en que una Ley o principio puede ser aplicado, por lo que las Leyes en la Física NO se demuestran, tan sólo se corroboran dentro de ciertos límites experimentales, por lo que un objetivo correcto sería “Corroborar el Principio de Pascal para el caso…” y no “Demostrar el Principio de Pascal para el caso…”
f) Introducción. Esto NO va en la carátula de la presentación escrita. Aquí se puede plantear de manera clara y corta la motivación del trabajo para poder presentar un problema específico que interesa resolver. Esta es la oportunidad de hacer ver la originalidad del trabajo pero sin exagerar, todo el discurso debe tener objetividad con base en hechos, por lo que es conveniente hacer ver que se han hecho comparaciones o alguna búsqueda de alternativas de solución del problema, es decir, que se realizó al menos una pequeña investigación sobre el asunto.

Una vez planteado el problema, presentar el objetivo y explicar la manera, principios y métodos que se utilizarán para resolverlo. Si hay alguna parte histórica mencionarla aquí, pero no desarrollarla. Tome en cuenta que después se retomarán con más detalle algunos aspectos, sólo lleve al lector/escucha de manera clara y rápida desde la motivación a la problemática y presente de manera precisa el planteamiento del problema y la manera en que se desarrollará el trabajo, es decir, el Método, que es la siguiente sección.
a) Método. Una vez definido el problema e indicando de manera general la manera en que desarrollará el trabajo, presente el método que utilizará. Este debe ser preciso y claro, por ejemplo: “Para corroborar que la atracción magnética entre dos imanes se comporta de manera inversa del cuadrado de la distancia, se fija uno de ellos a una mesa y el otro se une a un resorte que se encuentra suspendido en un soporte universal, de tal manera que pueda cambiarse su altura (ver figura 1 [no incluida en estas recomendaciones]). Las polaridades de los imanes están dispuestos de manera tal que se ejerce una atracción entre ellos. A 5 alturas diferentes se mide las distancia entre los imanes y la elongación del resorte, cuidando que nunca se lleguen a tocar. Dado que en cada situación el sistema está en equilibrio, se puede obtener la fuerza magnética utilizando la Ley de Hooke y considerando el peso del imán suspendido (ver figura 2 [no incluida en estas recomendaciones]), según el siguiente desarrollo… [aquí vendría el planteamiento de la ecuación considerando las fuerzas del sistema y obtención de la fuerza deseada]. A partir de las fuerzas así obtenidas y las distancias entre los imanes, es posible analizar la fuerza entre los imanes en un gráfico F vs d. Dado que para determinar las fuerzas correspondientes para cada elongación del resorte, se requiere conocer la constante k del resorte, siendo posible obtenerla experimentalmente de la siguiente manera… (etc…)”.

Nótese que el vocabulario corresponde a los fenómenos de la Física que se están considerando. Por otro lado, la descripción del método debe ser clara, completa y concisa, pensando en que si alguien desea replicar el proyecto, lo podrá hacer entendiendo esta parte. Para ello son particularmente útiles las figuras y los diagramas. El método debe proporcionar las condiciones de control en que se llevan a cabo las mediciones, asegurándose que es un procedimiento repetible.

Si bien las ecuaciones de la Física que se utilizan son derivadas de algunas Leyes o Principios, hay veces en que no es necesario realizar todo el desarrollo, a menos que sea directo y relevante. En caso contrario pueden omitirse sus derivaciones, sin embargo es importante entenderlas y saber cómo se obtienen, conocer y entender las Leyes y Principios de donde provienen y que están involucrados en el proyecto. Asegúrese de conocerlos pero sobre todo, de comprenderlos de manera general y cómo están presentes para comprender su proyecto, las magnitudes involucradas y las unidades asociadas a cada una de ellas.

Es conveniente también conocer cómo estos principios o leyes se aplican y explican otros fenómenos o situaciones diferentes a su proyecto. En nuestro ejemplo, sería importante conocer sobre la Segunda Ley de Newton, concepto y cálculo del peso de un cuerpo, planteamiento de fuerzas y fuerzas en equilibrio, Ley de Hooke y sus límites y, por supuesto, Magnetismo.

Las mediciones de magnitudes físicas (como distancia o tiempo) de su proyecto deben ser obtenidas directamente mediante la experimentación o indirectamente a través de cálculos con magnitudes obtenidas experimentalmente (como la velocidad = d/t) y no a través de cálculos sin soporte experimental (por ejemplo calcular el alcance horizontal de un proyectil en tiro parabólico con base a la altura de lanzamiento y el tiempo vuelo y no medirlo experimentalmente), es decir, el cálculo de las expresiones matemáticas NO son resultados experimentales y de ninguna manera constituyen la “prueba” de algo, a no ser que sean contrastadas con mediciones físicas a fin de corroborar alguna hipótesis.

Cerciórese que su método no considera esta situación en donde el experimento es confundido con la aplicación de la teoría.
g) Desarrollo. En esta parte refiera la implementación de su dispositivo y los resultados obtenidos en sus mediciones. En caso de dispositivos en la modalidad Tecnológica, explique cómo obtuvo el diseño y cuál es su contribución. Se espera que en el desarrollo existan mediciones experimentales, las cuales es conveniente presentarlas en tablas. Las tablas deben ir numeradas, tener un título de la tabla y títulos para cada columna.

Es conveniente tener en cuenta que las mediciones experimentales conllevan de manera natural errores, no los trate de eliminar, están implícitos en las mediciones! si sabe cómo hacerlo, haga un tratamiento de los errores o mida varias veces los eventos que tengan variación y obtenga un promedio. En física NO hay mediciones exactas, a no ser que sean magnitudes discretas (por ejemplo número de barriles). Si conoce cómo manejar incertidumbres, hágalo.

Es importante el manejo de las unidades ¡nunca las olvide! Los análisis dimensionales son muy útiles para verificar la consistencia de lo que se está obteniendo y clarifican el sentido físico de los resultados si se aprenden a interpretar.

Una manera muy conveniente para representar resultados son las gráficas. Las gráficas deben ir numeradas, graficar únicamente los puntos experimentales y NO trazando una curva que pase por todos ellos; los ejes deben estar claramente marcados, cada uno debe tener indicado su magnitud y unidades. A lo largo de los ejes debe de contener los números que hagan referencia a las magnitudes. Por lo anterior grafique de preferencia en papel milimétrico y NO en computadora.
h) Resultados. Para la presentación de resultados es necesario realizar un análisis de los datos obtenidos experimentalmente. En la mayoría de los casos es conveniente la utilización de gráficos para realizar el análisis de las mediciones. La linealización de las gráficas permite ajustar una recta que proporciona la relación funcional entre variables. Esta relación entre las variables representa el resultado buscado, y que, además, se debe interpretar la relación entre ellas (por ejemplo "las variables C y G guardan una relación inversamente proporiconal y por lo tanto..." ).

La interpretación de resultados debe dejar claro que sus resultados son consistentes con el sentido físico del fenómeno. No caiga en la tentación de modificar o inventar datos! Es importante hacer la interpretación de los resultados explícitamente, reforzando así que usted comprende adecuadamente los principios que rigen el problema. La linealización puede hacerse realizando un cambio de variables, utilizando papel log-log o semi-log y el ajuste puede llevarse a cabo “a ojo” o por mínimos cuadrados. No dude en preguntarnos acerca de estos métodos.

A) Modalidad Experimento: Consistente en la búsqueda de los principios que explican el comportamiento físico de la materia, utilizando métodos experimentales, análisis cuantitativo e interpretación de resultados. El énfasis está puesto en el planteamiento del problema, el planteamiento del método experimental, y el desarrollo análisis e interpretación de los resultados. Es indispensable en esta modalidad la medición de magnitudes físicas de manera experimental y el análisis de las mediciones con métodos claros y precisos, dando lugar a relaciones funcionales, valores de magnitudes físicas o corroboración de principios físicos.

B) Aparato de enseñanza: Dispositivo que sirve a docentes y estudiantes para exponer y comprender principios físicos de manera clara y de preferencia, cuantitativa. El énfasis en esta modalidad es el entendimiento que se logre de los principios físicos que se desean transmitir. Es importante la originalidad que ofrece, el entendimiento y profundidad que se logra. Es muy conveniente que contemple la enseñanza de principios físicos de manera cuantitativa y no sólo cualitativa. Recuerde que la Física es una ciencia cuantitativa.

C) Aparato Tecnológico: Instrumento o mecanismo de carácter novedoso, cuya función es hacer uso de los principios físicos para conseguir un fin práctico y útil. El énfasis en esta modalidad es la originalidad y la aplicación y entendimiento de los principios físicos. La motivación y la posible aplicación son relevantes. Trate de considerar aspectos cuantitativos y no sólo cualitativos. Una exposición corta acerca de su originalidad y de su potencial utilidad. Un análisis de la viabilidad del dispositivo, materiales utilizados y costos involucrados es importante. No caiga en la exageración de lo que podría hacer su dispositivo, siempre sea objetivo y claro.

Recuerde, cada proyecto deberá ser elaborado por hasta dos alumnos y un asesor. Los trabajos serán defendidos por los estudiantes ante un Jurado en forma oral y el asesor NO puede intervenir en la presentación.

Generalmente se ofrecen de 8 a 10 minutos de exposición para la defensa del trabajo, por lo que le sugerimos estructurar la presentación haciendo énfasis en los puntos relevantes. Practique la presentación tantas veces como sea necesario a fin de que no termine su tiempo de exposición dejando fuera algún tema. Utilice lenguaje coloquial pero siempre utilizando el vocabulario acorde a los principios involucrados. El jurado le podrá hacer preguntas sobre el tema, trate de responder objetivamente y de manera concisa. En toda la presentación mantenga la calma y recuerde… participar es ganar, por lo que no se estrese… relájese y… ¡¡¡disfrute el evento al máximo!!!