Estudio sobre la simulación de ondas electromagnéticas

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SIMULACIÓN DE ONDAS ESTACIONARIAS DE NATURALEZA
ELECTROMAGNETICA
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Juan Bautista Pacheco Fernández
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2. REVISTA COLOMBIANA DE FISICA, VOL. 35, No. 1, 2003
251
SIMULACIÓN DE ONDAS ESTACIONARIAS DE NATURALEZA
ELECTROMAGNETICA
Castro José Ángel*, Neira B. Oscar León**
, Pacheco Juan**
*
Estudiante Ing. Electrónica
**Departamento de Física, Laboratorio de Óptica e Informática Universidad Popular
del Cesar
nolneira@col3.telecom.com.co
RESUMEN
Se presenta la simulación del fenómeno de ondas estacionarias luminosas utilizando el
concepto de onda electromagnética plana monocromática, mediante el uso del ambiente
de programación “Flash”. El producto informático busca complementar y facilitar el
grado de apropiación de algunos conceptos de la física del movimiento ondulatorio en
los estudiantes de ingeniería electrónica de la Universidad Popular del Cesar.
ABSTRACT
The simulation of the phenomenon of luminous stationary waves using the concept of
electromagnetic monochrome plane wave is presented, by means of the use of the
programming atmosphere “Flash.” The computer product looks for to supplement and
to facilitate the grade of appropriation of some concepts of the physics of the wave
movement in the students of electronic engineering of the Popular University of the
Cesar
I. INTRODUCCIÓN
En las Facultades de Ciencias en los últimos años se observa una preocupación por su
enseñanza, como lo muestran las investigaciones y las publicaciones que se presentan
en congresos, coloquios y revistas de ámbito nacional e internacional. Algunas
contribuciones se refieren al estudio de los procesos de aprendizaje de los estudiantes, y
otras a soluciones a problemas concretos. Sin embargo, el impacto es mínimo en el aula,
a pesar de investigaciones en la didáctica de la ciencia. Por otro lado, cuando el número
de estudiantes es grande, y muchos de ellos no han tenido la oportunidad de fijar los
conceptos previos necesarios, o no tienen suficiente capacidad de razonamiento lógico
abstracto, muestra la necesidad de buscar otra alternativa para complementar los
procesos de aprendizaje de los estudiantes [1].
Al interior del departamento de Física de la Universidad Popular del Cesar (UPC), los
esfuerzos por mejorar las condiciones dentro y fuera del aula de clase, toma como
referente que el objetivo básico, es lograr en los estudiantes un aprendizaje significativo
al finalizar un curso de física, es decir, la habilidad de interpretar y usar el conocimiento
en situaciones no idénticas a aquellas en las que fue inicialmente adquirido sigue siendo
un reto[
.2]
Por otra parte, los ordenadores están presentes en todos los ámbitos de la vida
moderna, transformándola de muchas formas En el campo de la educación, el
ordenador presenta muchas ventajas derivadas no sólo de la posibilidad de acceder a
través del mismo a cantidades de información guardadas en discos ópticos o en
servidores conectados a la red Internet. De otro lado, la Multimedia, es decir, la
capacidad del ordenador de integrar en un mismo soporte físico distintos tipos de

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información en forma electrónica hace mucho más atractivo su uso en comparación a la
información en su simple papel, ya que el texto viene ilustrado no sólo con imágenes
estáticas, sino también, con animaciones, secuencias de vídeo y narraciones en viva voz,
poniendo a nuestro alcance información en forma atractiva y de fácil acceso [3].
La enseñanza de la Física se puede beneficiar del uso del ordenador, a través de varias
vías: el cálculo numérico y la programación, la utilización de programas interactivos, y
finalmente, las expectativas que abre Internet. Dentro de esta visión, se ha elaborado un
producto informático que busca complementar y facilitar el grado de apropiación de
algunos conceptos de la física del movimiento ondulatorio en los estudiantes de
ingeniería electrónica de la Universidad Popular del Cesar en el curso de Física III. De
manera específica se ha simulado de la propagación de una onda electromagnética plana
monocromática utilizando el ambiente de programación “Flash”.
II. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En el intento por lograr un aprendizaje significativo en los estudiantes del curso de
Física III de la UPC, se ha venido buscando la forma de ayudar al estudiante para que
desarrolle y aplique ideas importantes (principios y leyes) que expliquen un amplio
campo de fenómenos en el dominio de la Física, que aprenda técnicas, y adquiera
hábitos o modos de pensar y razonar, que sea responsable de su propio proceso de
aprendizaje, que logra una actitud positiva hacia la ciencia y en particular, hacia la
Física
La experiencia con estudiantes de Física III de Ingeniería electrónica, muestra que gran
parte de los estudiantes considera a la Física como una asignatura abstracta, difícil y
árida, que es necesario aprobar para pasar en los primeros cursos de la carrera
universitaria. Esta opinión, se adquiere a lo largo de los cursos de la media, y no cambia
substancialmente a lo largo del primer año universitario [2] . De otro lado, se tienen
estudiantes con distintas expectativas frente a un mismo curso, a veces con distintos
grados de formación inicial y ritmos diferentes de apropiación conceptual.
Lo anterior muestra y evidencia lo complejo del proceso educativo, confirmando que no
soluciones simples a este problema y la necesidad de hacer una mirada a los diferentes
enfoques didácticos, que buscan abordar los diferentes problemas de los procesos de
construcción, apropiación y reconstrucción de los conceptos fundamentales en un saber
específico.
III. PROPUESTA DE UNA SOLUCIÓN PARCIAL ALTERNA AL PROBLEMA
Metodología: Para alcanzar un aprendizaje significativo, se pueden emplear métodos
tradicionales o modernos de enseñanza, y como complemento importante se puede
hacer uso de programas interactivos en un PC. Es fundamental que se entienda que un
Curso Interactivo de Física no es una forma alternativa de trasladar los temas sacados
de un libro texto, o de las notas de un profesor, sino que se trata de aprovechar una de
las características más sobresalientes de la interactividad que pretende crear

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condiciones que favorezcan el aprendizaje o apropiación de los conceptos o
construcción mental de un fenómeno en forma coherente de la mayor parte de los temas
que se imparten en elcurso.
“Interactividad” significa que los estudiantes tienen que realizar una determinada tarea
en contraste con las animaciones, donde ellos se limitan a contemplar la sucesión de
imágenes sin intervención alguna. Ambas aproximaciones no son excluyentes ysu
utilización depende de los objetivos que se pretendan conseguir, del ámbito y del nivel
de los estudiantes. Esta aproximación puede hacer disminuir la tendencia de una
proporción importante de estudiantes que memorizan las soluciones de los problemas
que el profesor plantea y corrige en la pizarra [3]. De manera concreta se aborda el
problema que tiene los estudiantes de Física III de construir la imagen mental del
fenómeno de propagación de una onda luminosa vista como una onda de naturaleza
electromagnética
IV. PRODUCTO INFORMÁTICO EN UN AMBIENTE “FLASH” [4]
Interface de usuario: La interface permite la comunicación entre el programa y el
usuario de un programa. Esta interacción consiste en la introducción de los datos y en la
presentación de los resultados de forma gráfica o animada en la pantalla del ordenador.
El programa cumple con los objetivos de crear condiciones para ayudar a entender y
facilitar la construcción de un modelo mental de la dinámica de los vectores campo
eléctrico y campo magnético que conforman la onda luminosa como un fenómeno de
naturaleza electromagnética en su proceso de propagación y superposición que dan
origen a las ondas estacionarias [5].
Fig. 1 presentación inicial Fig.2. Dinámica del los vectores E y B en
la onda

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Fig. 3 Dinámica en un instante posterior Fig.4. Dinámica en un instante más
tarde
El programa ejecutable en ambiente “Flash”, muestra la simulación de la dinámica de
los vectores campo eléctrico y magnético en la onda luminosa
CONCLUSIONES
Se ha mostrado los alcances de la implementación de un Método de simulación de la
dinámica de la propagación de una onda electromagnética plana monocromática
polarizada linealmente, mediante la descripción visual en un ambiente “Flash” del
comportamiento de los vectores campo eléctrico y magnético a medida que la onda
avanza en su propagación en un medio.
En la “descripción visual” hecha mediante la simulación se crean las condiciones que le
permiten al estudiante de Física III del programa de Ing. Electrónica de la Universidad
Popular del Cesar hacer aproximaciones no excluyentes de la dinámica del fenómeno
físico estudiando, con un producto informático que busca complementar y facilitar el
grado de apropiación de algunos conceptos de la física del movimiento ondulatorio,
aspecto que favorece sin duda un aprendizaje significativo, independiente del empleo
de métodos tradicionales o modernos de enseñanza,
REFERENCIAS
[1] http://www.pignc-ispi.com Clifton B. Chadwick. La Psicología de Aprendizaje del
Enfoque Constructivista
[2] Pozo, Juan y Gómez, Miguel. Aprender y enseñar ciencia. Ediciones Morata.
Madrid. 1998. Pág. 206-213
[3] Clifton B. Chadwick, Computadoras en la Educación: Problemas y precauciones,
http://www.pignc-ispi.com
[4] http://www.macromedia.com El ambiente Flash de macromedia
[5] Matvee, A.N. Optics, Editorial MIR, Moscú 1990.
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