Recursos de aprendizaje sobre circuitos eléctricos

Entre los primeros temas de nuestro curso estudiamos las oscilaciones en un circuito eléctrico muy sencillo, conocido como circuito LC, y posteriormente extendemos el estudio al circuito RLC en el cual revisamos oscilaciones amortiguadas y oscilaciones forzadaas. El circuito RLC es un modelo muy usado para este tema ya que es fácil de construir conceptualmente y en el laboratorio, y el estudio de sus oscilaciones forzadas y el fenómeno de resonancia tienen aplicación inmediata para entender la sintonía de aparatos de radio y televisión. Antes de entrar en este tema, es conveniente estudiar de nuevo los rudimentos de circuitos eléctricos del curso de Electromagnetismo. En esta página, cuyo autor lamentablemente no se identifica (hay mucho que agradecerle) se reúnen ligas/vínculos/enlaces a materiales que exponen, plantean problemas y presentan respuestas a problemas y preguntas relacionados con estos circuitos. Es altamente recomendable revisarlos y, en la medida de lo posible, hacer los ejercicios antes de la clase correspondiente.

Oscilador armónico - material introductorio.

Recurso sobre movimiento armónico simple, hallazgo de compañeros de un semestre anterior: http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/oscilaciones/mas/mas.htm - todo el sitio es recomendable.

Math2Me: matemáticas básicas, en línea.

Matemáticas muy básicas: en http://www.math2me.com/ encontrarán las matemáticas más básicas, desde aritmética, que puedan necesitar para actualizar, completar o corregir sus conocimientos y habilidades. Es un sitio mexicano (de Tijuana, más específicamente) que acaba de recibir el premio FRIDA a proyectos de tecnología e Internet en América Latina. El modelo es parecido al de la Khan Academy y está muy bien hecho en español. Ojalá les resulte útil.

Presentación del curso Fundamentos de Espectroscopía

Fundamentos de Espectroscopía Presentación Alejandro Pisanty Baruch El objetivo global de este curso es preparar a los alumnos para el estudio de la interacción entre radiación y materia en campos específicos y en sus fundamentos atómicos y moleculares, en asignaturas como Química Orgánica, Inorgánica, Analítica y de Estado Sólido, y en Química Cuántica, respectivamente. Para ello el curso estudia el origen de las ondas electromagnéticas y su naturaleza en forma cuantitativa y explora sus propiedades y algunas de sus aplicaciones más importantes. Construiremos las ondas electromagnéticas a partir de las ecuaciones fundamentales del electromagnetismo y exploraremos fenómenos como la transmisión, reflexión, refracción, interferencia y difracción, y sus aplicaciones en sistemas ópticos formadores de imagen y otros que no lo son como las rejillas de difracción. El antecedente imiprescindible de ese estudio será el estudio de las ondas en general: ecuación general de ondas en distintas geometrías y sus aplicaciones. A su vez, ese estudio requerirá como preparación el de las oscilaciones libres, amortiguadas y forzadas de diversos sistemas físicos modelo y del de sistemas reales. Se estudiarán oscilaciones en cuerpos ligados a resortes, péndulos, gases, y circuitos. En el proceso procuraremos de manera colaborativa dominar las matemáticas necesarias y abrir nuestras capacidades analíticas para abstraer variables relevantes y sus relaciones, y aplicar los métodos de la física para cuantificar los fenómenos, describirlos matemáticamente, predecir sus comportamientos, y hacer un mapa entre los resultados analíticos, las mediciones y prácticas de laboratorio, y la realidad sensible a nuestro alrededor.

Coordenadas normales, modos normales, y espectro vibracional de las moléculas.

Referencia útil para el tema "coordenadas normales, modos normales, y espectro vibracional de las moléculas": http://troglerlab.ucsd.edu/GroupTheory224/chap5.pdf Un recurso educativo sobre este tema, altamente ilustrativo (al que ya se ha hecho referencia en este blog): También en el tema de oscilaciones: Relación entre vibraciones moleculares y espectro infrarrojo, en material producido por el profesor de la Facultad de Química de la UNAM Dr. Carlos Rius http://www.iocd.unam.mx/organica/teoria1411/flash/ir2.swf - exploren a fondo este material; hacerlo contiene muchos aprendizajes. Éste es un buen momento del curso para hacerlo. Exploren para distintas moléculas los modos normales de vibración de cada pico del espectro, y vuelvan a los simuladores de osciladores acoplados para comparar, contrastar, confrontar, comprender. Un libro de referencia indispensable en este tema: Colthup et al. Introduction to Infrared and Raman Spectroscopy, Capítulo 4; disponible en la Biblioteca de la Facultad de Química, UNAM (impreso solamente).

Oscilador armónico: problemas resueltos

En http://matematicasjjp.webcindario.com/oscilador_armonico_problemas_resueltos.pdf se encuentra publicada una buena colección de problemas resueltos relativos a oscilador armónico y algunas aplicaciones, incluído el movimiento de un péndulo.

Si bien esta serie de problemas está sugerida para segundo año de bachillerato, representa también el nivel inicial de dominio del tema que se espera en los estudiantes universitarios. Por ello es altamente recomendable resolver todos los problemas de esta serie.

Oscilador armónico: ecuaciones, simulaciones, videos

En http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=148 he encontrado una colección especialmente buena, a pesar de ser concisa, de materiales para educarnos sobre el sistema conocido como oscilador armónico simple.

Este excelente recurso contiene ecuaciones resueltas para la ecuación de movimiento, una simulación muy clara de la relación del movimiento armónico simple con el movimiento circular uniforme, y dos videos altamente ilustrativos y muy bien hechos.

El texto de la presentación está traducido a varios idiomas. Los videos están en inglés; su claridad los hace fáciles de entender y de aplicar lo aprendido.

NUEVO SEMESTRE, AGOSTO DE 2012

Bienvenidos al semestre 2013-1, que empieza - ¿obviamente? - en agosto de 2012.

Este semestre añadiré nuevos materiales, procurando que ayuden al aprendizaje tanto en apoyo a la clase presencial en la Facultad de Química de la UNAM como fuera de la misma. Para este segundo fin preferiré materiales que ilustren ampliamente los temas, guíen el aprendizaje, o ambas. Trataré de acercarme a materiales autosuficientes sin garantía de lograrlo todavía.

Ondas - material educativo introductorio

Para el tema de Ondas, recomiendo un material introductorio sistemático, bien ordenado y bien ilustrado, y acompañado de simulaciones y ejercicios muy didácticos: http://www.physicsclassroom.com/Class/waves/ Vale la pena aprovecharlo bien; utilicen las simulaciones y hagan los problemas. Es un gran complemento a la clase del Prof. Lewin, con menor exigencia en matemáticas.

Relación entre oscilaciones moleculares y espectro infrarrojo - sitio del Prof. Carlos Rius

También en el tema de oscilaciones: Relación entre vibraciones moleculares y espectro infrarrojo, en material producido por el profesor de la Facultad de Química de la UNAM Dr. Carlos Rius http://www.iocd.unam.mx/organica/teoria1411/flash/ir2.swf - exploren a fondo este material; hacerlo contiene muchos aprendizajes. Éste es un buen momento del curso para hacerlo. Exploren para distintas moléculas los modos normales de vibración de cada pico del espectro, y vuelvan a los simuladores de osciladores acoplados para comparar, contrastar, confrontar, comprender.

Osciladores acoplados

Osciladores acoplados: pueden ayudarse a entender mejor lo explicado en clase con las simulaciones que permite hacer http://www.falstad.com/coupled - pueden variar el número de osciladores, seleccionar los distintos modos normales aislados o probar el resultado de que más de uno esté presente a la vez, y ajustar variables como amortiguamiento y otras. Empiecen por simular los modos de vibración de tres osciladores como lo estuvimos haciendo en clase, y crezcan de allí. Puntos extra por reportar buenos experimentos, observaciones y análisis. Si encuentran otros recursos en línea, bienvenidos a anunciarlos aquí.

Primera medición espectroscópica en átomos de antimateria

Esta breve nota de prensa informa acerca de la primera medición espectroscópica en un átomo de antimateria, el antihidrógeno: http://www.chemspy.com/the-first-spectroscopic-measurement-of-an-anti-atom.html

La nota sobre mediciones espectroscópicas en antihidrógeno lleva a esta referencia mucho más detallada pero que sigue siendo sumamente legible: http://newscenter.lbl.gov/feature-stories/2012/03/07/measure-antiatom/ - verán aquí una ilustración de lo dicho en clase, que incluso los sistemas más sencillos siguen siendo útiles para el avance de la ciencia y la tecnología. Aquí sólo se está comprobando que el antihidrógeno tenga el mismo espectro que el hidrógeno (aunque no es el espectro electrónico sino el de acoplamiento hiperfino del spin). Nótese la complejidad del sistema experimental para producir el antihidrógeno y mantener libre de contaminación el espectro.

Introducción a las ondas, por el Prof. Walter Lewin. MIT OpenCourseware

Vamos hacia el tema de Ondas. La clase del Prof. Lewin en el OpenCourseware del MIT que lleva a la deducción de la ecuación de ondas está en http://www.youtube.com/watch?v=r2GIY2ZmXPY - como siempre, altamente recomendable. Vean también los videos de las partes 1 y 3, motivación y consecuencias de la ecuación de onda. Dedíquenle tiempo y atención. Es un placer ver a un profesor con una comprensión profunda de su materia y apasionado de transmitirla.

Grupo de Facebook enero-junio 2012

En https://www.facebook.com/groups/160765904035192/?notif_t=group_r2j está el grupo (cerrado) que hemos creado como apoyo al curso. Sólo para uso académico. Protejan su privacidad adecuadamente por favor. Toda violación a la misma será penalizada.

Tarea semana del 6 de febrero 2012

En http://canales.facmed.unam.mx/teaching/Fundamentos_de_Espectroscopia2012-2/FQ_tareafundamentos1_2012-2.pdf encontrarán la tarea elaborada por Ernesto Ladrón de Guevara y un el autor de este blog, para entrega en la siguiente clase.

Simulaciones computacionales de oscilaciones armónicas

Los siguientes sitios Web contienen útiles simulaciones computacionales de oscilaciones armónicas:

http://www.falstad.com/mathphysics.html

http://www.phy.ntnu.edu.tw/ntnujava/index.php?topic=148

http://www.iro.umontreal.ca/~eckdoug/vibe/index.html

http://www.walter-fendt.de/ph14e/

http://www.myphysicslab.com/pendulum1.html



Simulaciones computacionales de oscilaciones armónicas por Alejandro Pisanty se encuentra bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 2.5 México.
Basada en una obra en fundespec.blogspot.com.
Permisos que vayan más allá de lo cub
ierto por esta licencia pueden encontrarse en mailto:apisan@unam.mx.

Oscilaciones en un microscopio de fuerza atómica ((AFM)

En http://www.nanoscience.com/products/AFM_cantilevers.html un fabricante de microscopios de fuerza atómica (AFM) describe en detalle le funcionamiento de las agujas de esos microscopios, y la importancia de sus oscilaciones. Aunque el material está dirigido a un objetivo comecial, es muy útil e informativo.

Series de Fourier y ondas cuadradas

Aproximación por series de Fourier a la onda cuadrada en un contexto de circuitos eléctricos y aplicaciones en electrónica: http://www.allaboutcircuits.com/vol_2/chpt_7/2.html

Square wave signals : MIXED-FREQUENCY AC SIGNALS
www.allaboutcircuits.com
It has been found that any repeating, non-sinusoidal waveform can be equated to a combination of DC voltage, sine waves, and/or cosine waves (sine waves with a 90 degree phase shift) at various amplitudes and frequencies. This is true no matter how strange or convoluted the waveform in question may...

Alejandro Pisanty
Explicación compacta de la aproximación de una onda cuadrada mediante series de Fourier, incluyendo Fenómeno de Gibbs y medición de la calidad de la aproximación mediante minimización del error rms: http://cnx.org/content/m0041/latest/

Fourier Series Approximation of a Square Wave
cnx.org
Shows how to use Fourier series to approximate a square wave, as opposed to the sinusoidal waves seen previously.

Un sitio útil: The Physics Classroom

Encuentro útil un sitio Web muy bien desarrollado para la educación en física: The Physics Classroom. en particular el tema de ondas aparece en http://www.physicsclassroom.com/Class/waves/

Relación entre oscilaciones moleculares y espectro infrarrojo - sitio del Prof. Carlos Rius

En http://www.iocd.unam.mx/organica/teoria1411/flash/ir2.swf el Prof. Carlos Rius, de la Facultad de Química de la UNAM, provee un ejemplo de la relación entre los modos normales de oscilación de moléculas poliatómicas y sus espectros en el infrarrojo. El sitio contiene información y ayudas de aprendizaje riquísimas y muy bien orientadas para su fácil uso por parte de los estudiantes.