Distinción

Agradecemos a GeoGebra el reconocimiento otorgado.

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Introducción 

Recientes  avances en pedagogía y tecnología plantean un importante reto al docente de física. Nuevos instrumentos tecnológicos están a su disposición, que le permiten analizar la diversidad de procesos naturales de manera efectiva, presentar sus conceptos, formular sus leyes, y realizar aplicaciones. Uno de estos recursos didácticos lo representan las simulaciones; las cuales no sólo están en manos del científico para su trabajo especializado, sino que ahora se encuentran a disposición libre de docentes y estudiantes para la comprensión de su entorno físico cotidiano.

      Diferentes tipos de software se han creado para simular procesos naturales; uno de gran utilidad, disponibilidad y de uso extendido a nivel mundial es GeoGebra, especialmente diseñado para elaborar applets de matemática, y que perfectamente se puede usar en enseñanza y aprendizaje de la ciencia, y en particular de la física. GeoGebra es un software matemático interactivo de libre uso, escrito en Java para múltiples plataformas por su creador Markus Hohenwarter (2001, en la Universidad de Salzburgo). Básicamente es un procesador interactivo geométrico y algebraico, que conjuga geometría, algebra y cálculo. Es decir, GeoGebra permite el trazado dinámico de construcciones geométricas, representaciones gráficas, el tratamiento algebraico y el cálculo de funciones reales, sus derivadas e integrales.

      Otras herramientas de la Web que también son de gran utilidad en enseñanza de la física son las siguientes: Adobe Audition (Audacity, Sound Forge, entre otros) para el análisis acústico (generación de sonidos con su respectiva visualización gráfica, medida de sus frecuencias, edición de los mismos, por ejemplo), Tone Generator para generar tonos acústicos de diferentes frecuencia, PitchPerfect Guitar Tuner para afinar instrumentos (cuerdas, botellas, tubos, etc.). Con esta variedad de software en la computadora, se completa el equipo requerido para enseñar y aprender el fenómeno ondulatorio, sin necesidad del instrumental sofisticado del laboratorio, como el osciloscopio, el generador de audiofrecuencia, el kit de diapasones, la cubeta de ondas, por mencionar algunos. También se usa Power Point en algunas presentaciones animadas para facilitar la elaboración de dibujos, esquemas y diagramas, con la intención de desplazar el uso tradicional de la pizarra y la tiza.

      Aprovechando estos recursos de la Web, y bajo la perspectiva de que existen formas alternativas de aprender y enseñar física, es que se ha elaborado este trabajo, con la pretensión de que sea un "libro virtual" de utilidad pedagógica. Aquí se presentan y analizan los conceptos más relevantes del movimiento oscilatorio y ondulatorio, sin rebasar los límites del formalismo y la rigurosidad matemática. Se aborda su estudio en el capítulo 1 en forma general haciendo mención, indistintamente, de los diferentes tipos de ondas que se encuentran en la naturaleza, tal como las ondas en el agua, las sonoras, las electromagnéticas, entre otras; sus propiedades, clasificación y fenomenología. El capitulo 2 se dedica a describir las ondas según su naturaleza. El capítulo 3 se aparta para la descripción de una de las aplicaciones que trasciende la cotidianidad: la música.  El capitulo 4 se dedica al estudio, en primera aproximación, de los diferentes modelos de ondas unidimensionales (mecánicas, electromagnéticas, entre otras); donde se deducen las correspondientes ecuaciones diferenciales de onda, con su respectiva discusión de los procesos energéticos involucrados. También se resuelve esta ecuación en algunos casos específicos.

      Con este estrategia didáctica no se pretende sobreponer la simulación del fenómeno físico a la demostración experimental directamente en el aula o el laboratorio; al contrario, se busca conjugar ambos recursos para lograr las competencias requerida en la enseñanza de la física. 

      Las simulaciones fueron elaboradas con GeoGebra, y se encuentran alojadas en la página oficial de GeoGebra (https://tube.geogebra.org/). Algunos videos fueron elaborados a partir de los maravillosos applets de Paul Falstad, las cuales están disponible para el libre uso en su página personal (http://www.falstad.com/). El texto completo con todo el material multimedia (applets, videos, audio, presentaciones Power Point) se encuentra alojado en Blogger bajo el título "Ondas que nos Rodean" en la siguiente dirección:  http://ondasquenosrodean.blogspot.com/.

                                                                     Los autores

A continuación se presenta una muestra de uno de los applets utilizados.

El siguiente applet 3D simula la generación y propagación de una onda superficial en la superficie libre de un líquido. Se puede observar que la amplitud de la onda disminuye a medida que se extiende en la superficie, como es de esperar. El número de onda k = 2 π/λ se puede cambiar con el Deslizador para modificar la longitud de onda λ; a es la amplitud inicial de la onda. Este applet consume mucha memoria del computador, así que se recomienda un poco de paciencia para poderlo desplegar.