sábado, 3 de julio de 2021
jueves, 1 de julio de 2021
Introducción
miércoles, 30 de junio de 2021
Descripción
PARTÍCULAS ELEMENTALES.
DESCRIPCIÓN DEL FENÓMENO
La física de partículas conocida también como física de altas energías o física sub nuclear es una disciplina científica cuyo objetivo es determinar cuáles son los Constituyentes básicos o elementales de la materia y las propiedades de las fuerzas que intervienen en sus interacciones. Por ende, las partículas elementales han ocupado durante mucho tiempo un papel preponderante de los estudios de la física de altas energías (Ferrer & Ros, 2005).
De acuerdo con lo mencionado por (Tipler & Mosca, 2015) las partículas elementales se clasifican basándose en la interacción de las fuerzas de la naturaleza, estas interacciones básicas son: nuclear fuerte, electromagnética, nuclear débil y gravitatoria. Por su parte (Cabrerizo, 2020) define a una partícula elemental como “aquella partícula que es realmente fundamental por ser constituyente básico de toda la materia del universo” (p.65).
Además la autora complementa que la división de partículas elementales es la siguiente: Leptones grupos pequeños comprenden el electrón, el muón, neutrinos y sus correspondientes antipartículas y son caracterizados por su participación en las interacciones débiles y electromagnética si están cargados. Hadrones partículas que interactúan mediante fuerzas nucleares fuertes, se dividen en mesones y bariones dentro de los cuales se encuentran el neutrón y el protón.
Otra definición de partículas elementales que podríamos mencionar es que son constituyente de la materia que no puede subdividirse, “caracterizado comúnmente por su masa, carga eléctrica, espín y paridad. La mayor parte de las partículas elementales son inestables” (Cobián, 2018, pp.7-8). Alguno de los nombres de partículas elementales que podríamos mencionar por ejemplo son Fermión, quark, leptón, bosón, positrón, fotón, gravitón. Enfatizando en la pregunta
¿Cuáles son algunas de las características de las partículas elementales, se plantean algunas posibles opciones a valorar cómo las siguientes:
1. No son
constituyentes de la materia suelen dividirse en otras partículas.
2. Se clasifican de acuerdo con su estado de interacción.
3. Posee masa, suelen ser inestables, tiene carga eléctrica, espín y paridad.
Tratando de ofrecer una respuesta desde el tema visto, las partículas elementales suelen caracterizarse dada su masa, ser inestables cuentan con carga eléctrica, espín y paridad. Complementamos el tema con un video que permite ampliar sobre partículas elementales de Al War (2008).
Importancia
IMPORTANCIA DE LAS PARTÍCULAS ELEMENTALES
Aplicaciones
POSIBILIDADES DE APLICACIÓN EN LA VIDA DIARIA.
Como se mencionó en la descripción las partículas elementales son las partículas que no están constituidas por partículas más pequeñas, algunas de estas como los electrones, muones y quarks (constituyentes de los neutrones y protones) tienen diversas aplicaciones en diversos campos y se describirán algunas sus aplicaciones a continuación:Generación de corriente eléctrica:La aplicación más conocida de los electrones y quizás una de las más importantes es la generación de corriente eléctrica que sirve como fuente de energía a los diversos aparatos y máquinas de uso cotidiano. Young & Freedman (2013), definen a la corriente como cualquier movimiento de carga de una región a otra, en los metales (material conductor) la corriente eléctrica es el movimiento o flujo de las partículas elementales llamadas electrones.Estos electrones que tienen la capacidad de moverse se les conoce como electrones libre y son los que se encuentran en la órbita más lejana del núcleo en donde la fuerza de atracción ha disminuido, por lo tanto al aplicarles una fuerza externa como por ejemplo como un campo magnético los electrones se salen de sus orbitas, quedando libres moviéndose de un átomo a otro, originando así lo que se conoce como corriente de electrones, o lo que también se denomina corriente eléctrica ( ver en figura 2) y esta es la base de la electricidad. (Bosques & Suacedo, 2005).Figura 2. Corriente eléctrica, Kino (2019).
Fibra óptica:Una aplicación de los fotones, usada diariamente por miles de personas es la fibra óptica, la cual utiliza pulsos luminosos para transmitir información a través de circuitos de fibra, siendo el cable de fibra óptica un medio de comunicación que utiliza luz modulada para transmitir datos a través de fibras de vidrio delgadas, .expresa que la transmisión por fibra óptica involucra el cambio de las señales eléctricas en pulsos de luz, usando un transmisor opto electrónico y enviando los pulsos hacia el núcleo de una fibra óptica, en donde en el extremo opuesto, un receptor cambia los pulsos regresándolos a señales eléctricas.(Pinto y Cabezas, 2014).Una fibra óptica de acuerdo con Prieto, (2014), consiste en un finísimo hilo de vidrio muy puro (aunque también se construyen de plástico, por economía), con un diámetro de entre cinco o diez micras. Para darle rigidez mecánica, al fabricarlo se rodea de más vidrio o plástico, pero este vidrio o plástico de fuera no es el que conduce la luz. De hecho las dos partes de la fibra óptica se construyen a propósito con un índice de refracción diferente para que la luz sea reflejada siempre hacia el interior y así confinar el haz. Externamente se le pone un recubrimiento para su protección frente al exterior. (Prieto, 2014, p.6)Microscopios electrónicos:
Los microscopios electrónicos utilizan electrones para realizar las observaciones a diferencia de los microscopios ópticos que utilizan luz (fotones). Reyes,(2020), expresa que el aporte crucial para la construcción del microscopio electrónico fue el realizado por Hans Busch, el cual indicaba que era posible enfocar un haz de electrones con campos electromagnéticos (bobinas) de la misma manera en que las ondas de luz se enfocan mediante las lentes de vidrio.Reyes (2020), expresa que la contribución de los dos tipos principales de microscopios electrónicos (de transmisión y de barrido) a las nanociencias ha sido excepcional por ser el equipo que permite estudiar y analizar materiales nanométricos, ya que este posee un mayor aumento y mejor resolución que el microscopio óptico.Se debe de mencionar que esto depende de la longitud de onda, siendo una relación inversamente proporcional ya que los electrones en movimiento presentan una longitud de onda más pequeña que la luz y, por lo tanto, podrían ofrecer una resolución mejor que el microscopio de luz.En el siguiente video de Explainers group (2016), se muestra el funcionamiento de un microscopio electrónico.
Propuesta didáctica
¿QUÉ VAMOS A APRENDER DE
PARTÍCULAS ELEMENTALES?
La propuesta de aplicación didáctica se enfoca en reconocer la importancia de las partículas elementales en el contexto real, y que los estudiantes sean capaces de diferenciar las partículas fundamentales de las elementales.
Será aplicada en el nivel décimo año, concretando el tema de los átomos y su composición. Desarrollando para ello actividades de focalización, exploración, contrastación y aplicación, que permitan el desarrollo de habilidades y destrezas orientadas al análisis, pensamiento divergente, trabajo cooperativo y exploración, y resultados de aprendizaje enfocados al reconocimiento del tema de partículas fundamentales, sus partes y componentes así como el análisis de su importancia en la conformación de los diferentes objetos humanos y materiales integrados de materia.
El desglose de cada uno de los momentos de aprendizaje se detalla a continuación:
En la etapa de focalización:
La persona docente realiza una lluvia de ideas del tema sobre las diferencias entre un electrón, protón y neutrón, realiza interrogantes generales al estudiantado sobre los siguientes aspectos:
¿Conocen las diferencias de los elementos sub atómicos y sus características?
¿Han escuchado de las partículas elementales y la diferencia de las fundamentales?
¿Cuál es la relevancia de estas partículas para el ser humano?
Adicionalmente la persona docente les presenta los siguientes materiales audiovisuales de: UNAM Global (2018) sobre las partículas elementales, clave para entender el universo.
Mann & Speed (2020) sobre el modelo estándar de la física de partículas, para que se amplíe más el contenido en estudio:
Seguidamente les brinda las indicaciones de los procesos que se llevarán a cabo en las etapas de exploración y contrastación.
Etapa de exploración: Entiendo la importancia de las partículas
Es importante que desde un aspecto micro, identifiquen la composición de las partículas y sus características, en ese sentido, la persona docente ofrecerá al estudiantado plasticina de colores, un modelo en papel y una base de cartón para que se realice lo siguiente:
Sobre la base de cartón cada pareja de estudiantes, luego de haber analizado los videos, conversado de su contenido, tratará de representar las partículas y subpartículas que conforman la materia.
Usará para su guía ilustraciones que la persona docente les ofrezca, tratando de representar partículas como los quarks con sus características de interacción, leptones, electrones, protones, neutrones y su procedencia.
Para la elaboración del diseño de partículas se pueden enfocar en razonamientos logrados producto del contenido presente en las figuras 5 y 6.
Para la valoración de este momento del aprendizaje la persona docente desde una lista de cotejo evaluará aspectos como:Seguimiento de instrucciones, diseño del modelo acorde a la naturaleza de las partículas, trabajo cooperativo realizado en el tiempo destinado de la actividad. creatividad en el diseño, presentación del diseño al resto del grupo.
Etapas de Contrastación y Aplicación para lograr los resultados del aprendizaje.Una vez realizada la actividad de diseño, vistos y contrastados los contenidos desde aspectos minuciosos sobre las características de cada elemento subatómico, conformación y propiedades, de las partículas elementales, los estudiantes en parejas realizan la actividad lúdica de cierre !Siga a esta partícula!, para comprobar la comprensión de los conocimientos en el tema estudiado. ( Barradas, 2002b).
Este es un juego de mesa elaborado por el profesor Joe Cook en conjunto con el European Organization for Nuclear Research (CERN), que consiste en tirar los dados de colores para leer lo que se va presentando en cada casilla hasta tratar de conseguir la máxima puntuación para elegir una partícula. El mismo juego explica de los aciertos y consecuencias de caer en determinada casilla, es similar a un gran banco, evalúa conocimientos de partículas fundamentales. Se puede ver un extracto del juego aqui y en la figura 7.
Recursos para docentes
lunes, 28 de junio de 2021
Referencias Bibliográficas
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Conclusiones y recomendaciones