La Ciencia vista desde la Física y la Matemática

Resumen: 

Matemáticas y Física nacieron históricamente juntas. En este proyecto se pretende que su reencuentro se restablezca en la propia capacidad de síntesis del estudiante. El leit motiv de las sesiones es la realización de experimentos y observaciones de carácter cotidiano que se remonten a las grandes ideas de la ciencia: la visualización práctica de teorías científicas. Cómo llegar a comprender sistemas y modelos matemáticos complejos, como pueden ser el mundo de las finanzas o la criptografía, mediante técnicas al alcance de la mano. Cómo comprender la expansión del Universo mediante la deducción en una simple aula de la ley de Hubble. Así podríamos poner otros ejemplos que se detallan después. Los estudiantes recrearán por sí mismos experimentos clave que decidieron en su día la evolución de la ciencia, o construirán con sus propias manos instrumentos de experimentación de gran alcance. En definitiva, la unificación de matemáticas y física y la recreación personal de ejemplos bien elegidos pueden tener una capacidad formativa que les será a los estudiantes agradable e inolvidable.
 

1ª Sesión

  • Computación numérica: La economía moderna depende fuertemente de las Matemáticas y del Cálculo Simbólico, desde las fórmulas más simples para el cálculo de cuotas o tipos de interés a los más complejos modelos matemáticos de predicción. Es notorio el desconocimiento generalizado del significado de muchas fórmulas y términos de uso común. Se pretende dar una visión clarificadora de los conceptos básicos e introducir el papel de las Matemáticas en modelos económicos más complejos. La sesión será eminentemente práctica y estará centrada en el uso de programas de cálculo en un ordenador, por lo que se desarrollará en las aulas de informática. Se centrará en el manejo de programas de cálculo simbólico con los que poder desarrollar algoritmos en números, con aplicaciones al estudio de tests de primalidad y aplicaciones a la seguridad en las comunicaciones. En particular se hará uso de protocolos que permitan comunicaciones seguras y en redes de ordenadores. Especial hincapié haremos en la seguridad en el comercio electrónico.
  • Observación de los diez experimentos más bellos de la Física.


 

2ª Sesión

  • Radiactividad.

    • Efecto fotoeléctrico: Estudio del mecanismo por el que un haz de radiación luminosa arranca electrones de un material metálico.
    • Detección de la radiación: Estudio de la ley de desintegración radiactiva y del mecanismo de absorción de radiación por la materia.
  • Geometría del plano y del espacio. La sesión irá enfocada a contribuir al desarrollo de la competencia matemática relacionándola con las competencias en expresión cultural y artística y la social y ciudadana, mostrando a los alumnos la presencia de elementos matemáticos, en particular geométricos,  en el mundo del arte y en los medios de comunicación. Concretamente, la Geometría es una parte integral de la expresión artística de la humanidad al ofrecer medios para describir y comprender el mundo que nos rodea y apreciar la belleza de las estructuras que ha creado. De manera particular, ilustraremos la importancia de los movimientos en el plano para el estudio de las teselaciones en los mosaicos de la Alhambra, las propiedades geométricas de los trabajos de Escher y la explicación de algunos fenómenos ópticos en la creación artística.
  • Se hará un tratamiento previo de los resultados experimentales que se realizarán el día siguiente, para lo que se realizarán ensayos en los jardines y alrededores de la Facultad de Ciencias.
  • Análisis del papel que desempeñan las matemáticas en diferentes medios de comunicación: prensa, televisión, películas, Internet, literatura, etc., y el uso adecuado de ellas para valorar las matemáticas como parte integrante de nuestra cultura, tanto desde un punto de vista histórico como desde la perspectiva de su papel en la sociedad actual. Aplicar los conocimientos matemáticos para analizar y valorar fenómenos sociales y presentaremos situaciones reales en las que a través del análisis funcional y de la estadística se aportan criterios científicos para la interpretación de la información.

 

3ª Sesión

 

  • Óptica. Análisis de algunos fenómenos ópticos y su aplicación en distintas ramas de la Ciencia

1. Estudio de la polarización: concepto de polarización; luz natural y luz polarizada; luz polarizada en la vida cotidiana; aplicaciones.
2. Luz y color percibido: Diferencia entre señal de color y color percibido. Efectos de la luz ambiente sobre la captura de imágenes usando diferentes dispositivos. Balance de blancos en estos dispositivos.
3. Análisis de la difracción.
4. Espectroscopía: Cada alumno realizará un espectroscopio portátil usando una plantilla que se le suministrará. Observación del espectro solar y de distintas fuentes luminosas (lámparas, pantalla de móvil).

  • Actividades de medición y cálculo de longitudes y alturas mediante el uso de teodolitos y aparatos GPS.

 

4ª Sesión

  • Manipulación y construcciones. Para muchos de los problemas de la industria y la técnica actuales observamos que las soluciones pasan por el desarrollo de procedimientos abstractos, y que es el manejo de estos procedimientos lo que permite encontrar las soluciones óptimas. Uno de los problemas que plantearemos es el siguiente: ¿cómo encordonar un zapato de forma que la longitud del cordón (para recorrer todos los ojales) sea mínima? La búsqueda de un modelo discreto, en contraposición a los métodos tradicionales que usan modelos continuos, pone de manifiesto las formas muy diferentes de abordar la resolución de problemas. Plantearemos muchos otros problemas y estudiaremos sus soluciones, poniendo de manifiesto cómo muy diversas herramientas ayudan a la resolución de problemas en el mundo físico, la ciencia y la técnica.
  • Espectro de galaxias y expansión del Universo: Comprender la información física que puede obtenerse del espectro de la luz de un objeto. Medir, mediante el efecto Doppler, la velocidad de alejamiento/acercamiento en el espectro de algunas galaxias. A partir de estas medidas,  determinar la expansión del universo (ley de Hubble)

 

5ª Sesión

  • Los alumnos recopilarán material en cada una de las sesiones realizadas: anotaciones, resultados, fotografías, vídeos, etc. Cada alumno trabajará en un proyecto final de la actividad; éste versará sobre uno de los temas propuestos para tal fin al inicio de la actividad; estos temas estarán relacionados directamente con el contenido de alguna de las sesiones y para su elaboración se dispondrá del material y la documentación necesaria. 
  • Se realizará una presentación en la que explicará a sus compañeros el fundamento científico, procedimiento, resultados  y conclusiones obtenidos. Durante la exposición los asistentes podrán plantear cuantas cuestiones estimen oportuno.Estas presentaciones serán en power point, aunque también elaboran pequeños vídeos resumen de las actividades.
Referencias recomendadas: 
Lugar donde se desarrollará el proyecto: 
Universidad de Granada
Facultad de Ciencias
Campus: 
Departamento: 
Facultad de Ciencias
Provincia: