Fourier: Creando Ondas

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Fourier: Creando Ondas

La serie de Fourier es una ecuación, que permite describir una función como una serie de ondas sinusoidales.

La serie de Fourier, aproxima la función con la suma de senos y cosenos. Estas funciones reciben el nombre de funciones periódicas. De igual modo, el sonido también es catalogado como una sinusoidal. Las ondas presentan propiedades, siendo la base de lo que se conoce como el Principio de Incertidumbre de Heisenberg.

A continuación, se presenta la práctica Fourier: Creando Ondas, con el objetivo de introducir al estudiante en el análisis de Fourier, comprenda las funciones periódicas, reconozca los componentes de Fourier como una onda sinusoidal, describa los sonidos como ondas sinusoidales. Finalmente, reconoce cómo el Principio de Incertidumbre de Heisenberg resulta de las propiedades de las ondas.

Este Objeto Virtual de Aprendizaje [OVA] es un Laboratorio Virtual. Precisa introducir a los estudiantes en el concepto de onda, funciones periódicas, componentes de Fourier, así como en el principio de incertidumbre de Heisenberg. Lo anterior se logra mediante la utilización de textos explicativos, así como recursos multimedia. El OVA cuenta con lo siguiente: introducción, consideraciones teóricas, y como último recurso se presenta una guía explicativa para la práctica en el laboratorio virtual. Dicho laboratorio se basa en el modelo de aprendizaje basado en problemas, de modo que el estudiante sea parte del proceso constructivo de su propio aprendizaje.

Simulación de PhET Interactive Simulations (https://phet.colorado.edu/es), Universidad de Colorado Boulder, bajo la licencia CC-BY-4.0.

Objetivos

  • Analizar y comprender ondas

    Explicar por qué las ondas pueden representarse como una función del tiempo, el espacio o el espacio-tiempo, utilizando una simulación virtual.

    Comprender los componentes de Fourier e interactuar con las ondas

    Explicar cualitativamente cómo los senos y cosenos se suman para producir funciones periódicas arbitrarias. Reconocer que cada componente de Fourier, corresponde a una onda sinusoidal con una longitud de onda o período diferente. Describir los sonidos en términos de ondas sinusoidales. Comparar y contrastar las ondas en el espacio y las ondas en el tiempo. Reconocer que la longitud de onda y el periodo no corresponden a puntos específicos de la gráfica, estos indican la longitud/tiempo entre dos valles consecutivos, picos o cualquier otro punto correspondiente. Relacionar la notación matemática de una serie de Fourier con su representación gráfica, y determinar qué aspecto de la gráfica describe cada uno de los símbolos de la ecuación. Reconocer que λ & T y k & ω son análogos, pero no iguales. Traducir una ecuación de la notación sumatoria a la notación expandida. Reconocer que la anchura de un paquete de ondas en el espacio de posición, está inversamente relacionada con la anchura de un paquete de ondas en el espacio de Fourier. Explicar cómo el Principio de Incertidumbre de Heisenberg, resulta de las propiedades de las ondas. Reconocer que el espaciado entre las componentes de Fourier están inversamente relacionados con el espaciado entre los paquetes de ondas, y que una distribución continua de las componentes de Fourier conduce a un único paquete de ondas.

Nombre laboratorio

Laboratorio Fourier: Creando Ondas

Explicar por qué las ondas pueden representarse como una función del tiempo, el espacio o el espacio-tiempo, utilizando una simulación virtual.

Beneficios

  • Experiencia de usuario

    Los laboratorios que utilizan simulaciones PhET permiten a los estudiantes participar en exploraciones que no serían posibles o prácticas con equipos reales.
  • Rápida repetibilidad

    Las simulaciones PhET permiten una repetibilidad fácil y precisa. Cuando los usuarios interactúan con estas herramientas reciben retroalimentación inmediata sobre los cambios que han efectuado. Esto les permite analizar las relaciones de causa-efecto y responder a preguntas científicas mediante la exploración de la simulación.
  • Herramientas de medición integradas.

    Muchas simulaciones PhET incluyen una variedad de herramientas de medición, como instrumentos, gráficos de energía, cronómetros y reglas, por lo que se prestan bien a experimentos de laboratorio.
  • Educación STEM

    Para ayudar a que los estudiantes se involucren en ciencias y matemáticas a través de la investigación, las simulaciones PhET fueron desarrolladas con base en fomentar la investigación científica y proveer interactividad.

¿Qué es PhET?

Conozca como puede reinventar la forma de llevar a cabo prácticas y laboratorios virtuales para conseguir una formación más alineada a las necesidades y retos del presente

Competencias

Relacionar a las ondas como función del espacio y el tiempo y el espacio- tiempo.

El estudiante será capaz de comparar y contrastar las ondas en el espacio y las ondas en el tiempo.

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Testimonios

  • Phd. Edwin Tellez Dextre Jara

    Phd. Edwin Tellez Dextre Jara

    Universidad Nacional de Ingeniería de Perú

    Felicitaciones por la gran labor que realiza vuestra empresa INGCO en favor de la educación en América Latina y seguro a nivel mundial. En esta época en la que la humanidad vive una situación tan crítica debido a la pandemia del COVID 19, ustedes tuvieron la habilidad de anticiparse al futuro con herramientas virtuales que hoy en día son tan necesarias para seguir capacitado con calidad a las nuevas generaciones de profesionales.

  • Ing. Edson Ricardo Amaya Silva

    Ing. Edson Ricardo Amaya Silva

    Universidad Central de Colombia

    A mí me gustaron mucho las prácticas virtuales de VirtualPlant, les aconsejo que soliciten el demo, lo realicen y se den cuenta del potencial de esta herramienta pedagógica. Esto puede marcar la diferencia en el aprendizaje de nuestros estudiantes.

  • PhD.  Guillermo Evangelista Benites

    PhD. Guillermo Evangelista Benites

    Universidad Nacional de Trujillo

    VirtualPlant es una herramienta muy importante para apoyar y fortalecer los procesos de capacitación y entrenamiento relacionados con diversas temáticas del mundo de la Ingeniería.

  • Ing. Néstor González

    Ing. Néstor González

    Universidad Santo Tomás VUAD - Colombia

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