Teis de Maestría

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https://hdl.handle.net/20.500.12371/21039

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  • Tesis de maestría
    Comparación de los efectos de una enseñanza tradicional y una no tradicional en la persistencia de las concepciones intuitivas de los alumnos sobre corriente eléctrica
    (Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 2003) Suárez Aca, Oliva; Brito Orta, Raúl A.; Corona Cruz, Adrián/Fuchs Gómez, Leticia
    En este trabajo se reportan las preconcepciones (o ideas previas) relacionadas con el concepto de corriente eléctrica que tienen los estudiantes del nivel medio superior de dos escuelas preparatorias de la BUAP en México, en particular, del Estado de Puebla, también se haya el resultado de la comparación realizada entre las ideas de estos estudiantes con las de estudiantes de otros países. Además, mediante un estudio exploratorio de carácter descriptivo, intentamos encontrar el grado de persistencia de las preconcepciones de los alumnos después de ser sometidos a diferentes metodologías de enseñanza, una tradicional y otra no-tradicional. Para ello y retomando la investigación bibliográfica realizada, primero elaboramos las secuencias didácticas, una que cumpliese las características de la labor docente desde la perspectiva tradicional y otra con las características de la labor docente desde la perspectiva no-tradicional, a la par elaboramos un cuestionario (al que llamamos instrumento de evaluación), ya teniendo las dos secuencias didácticas y el instrumento de evaluación, se aplicó el instrumento de evaluación antes de la enseñanza del concepto de corriente eléctrica, después se pusieron en práctica las secuencias didácticas, y por último se volvió a aplicar el instrumento de evaluación. Posteriormente se retomaron las respuestas emitidas por lo alumnos para realizar el estudio de carácter exploratorio, descriptivo y correlacional, y comparar el impacto de las secuencias didácticas a través del cambio conceptual logrado en los alumnos de las escuelas preparatorias "Enrique Cabrera Barroso" de Tecamachalco y "Lic. Benito Juárez García" ambas de la BUAP. De él, se concluyó que las ideas previas relacionadas con el concepto de corriente eléctrica de los alumnos de la BUAP, son semejantes a las ideas de alumnos del mismo nivel académico de otros países, también que estas ideas previas persisten después de la enseñanza de este concepto sin importar la metodología de enseñanza seguida durante sus cursos, además también nos muestra que existe diferencia en la conceptualización de los alumnos relacionada con este concepto, y que depende de la metodología de enseñanza, lo que nos permite sugerir una metodología de enseñanza más apropiada para enseñar física a los estudiantes del nivel medio superior.
  • Tesis de maestría
    Deteccion subterranea de rayos cosmicos de alta energia en el CERN
    (Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 2002) Roman Lopez, Sergio; Rosado Sanchez, Alfonso; Fernandez Tellez, Arturo
    Los rayos cósmicos tienen un enorme interés para los científicos en el área de la física de partículas o altas energías, ya que su origen y naturaleza, siguen siendo un gran misterio dentro de las energías mayores a 1014, a pesar de que sus productos están continuamente penetrando nuestro planeta y por consiguiente nuestros cuerpos. El estudio de los rayos cósmicos hizo posible la unificación de dos disciplinas de la física (astronomía y física de partículas). Históricamente, los rayos cósmicos han contribuido a algunos de los descubrimientos más importantes de la física de partículas. En 1932 la primera partícula de antimateria -el positrón- fue encontrada en los residuos de rayos cósmicos. Unos cuantos años más tarde fueron descubiertos el muón y el pión. Desde finales del siglo XIX se tienen los primeros estudios acerca de los rayos cósmicos por el científico Charles Wilson, cuando midió la fuga de la carga eléctrica en un electroscopio. En un intento por averiguar cual era la causa de aquella fuga, Wilson colocó su electroscopio en un contenedor herméticamente cerrado, pensaba que probablemente el aire contaminado era el causante de tal fuga. Sin embargo, vió que aún colocándolo a las afueras de la ciudad, el comportamiento era el mismo. Volvió a intentar, ahora comparándolo con el día y la noche y observó lo mismo. Wilson pensaba que se debía a iones que había en el aire, pero aún no conocía la fuente de esos iones, en algún momento pensó que se debía a algunas partículas cargadas que provenían del espacio. Una forma de probar esto, era subir el electroscopio a cierta altitud o llevarlo bajo tierra, decidió hacer lo segundo pero desafortunadamente el electroscopio que usó no era muy sensible para notar la diferencia, por lo que descartó la idea [1]. Con el tiempo se realizaron mejoras dentro de los aparatos de detección hasta llegar a las cámaras de ionización, estas fueron usadas por Victor F. Hess y retomando la idea de Wilson, realizó varios vuelos en globo, solo que en lugar de usar un electroscopio, utilizó cámaras de ionización, por lo que con esto pudo comprobar que había partículas que provenían del espacio exterior y era la causa de la ionización en el aire [1]. Entre los años 1927 y 1929, se descubrieron los chubascos atmosféricos o chubascos extendidos en el aire (EAS, de las siglas en inglés, Extended Air Shower) por el fisico francés Pierre Auger, también descubrió junto con Skobeltzyn que estos chubascos eran muy energéticos y al parecer contenían otro tipo de partículas diferente a las conocidas en aquel entonces (electrones, positrones y rayos gamma) (2). Esta partícula posteriormente fue medida por Neddermeyer y Anderson, estableciendo que era de más o menos 200 veces mayor que la masa del electrón, esta partícula es la que hoy conocemos como muốn. De acuerdo a estudios posteriores, se descubrió que los chubascos eran producidos por una particula proveniente del espacio y altamente energética, la energía fue medida por Lisley y Scarci en un experimento llamado Volcano Ranch donde midieron que la partícula que produjo el chubasco (rayo primario) era de 1020 eV [3], cabe mencionar que los chubascos son generados por parículas con energías mostradas en la figura 2.2. En recientes décadas, los chubascos producidos por un protón de alta energía o núcleos colisionando en la atmósfera, han sido estudiados con experimentos en grandes extensiones sobre la superficie del suelo o subterráneos. En un principio, aquellos experimentos exploraban dos cosas diferentes, una era la interacción de partículas y la otra, la astrofísica de estas partículas (su origen y su naturaleza). La medición precisa del espectro de energía de los rayos cósmicos y la composición química de los primarios en la vecindad de la "rodilla" (1015 eV a 10 eV) puede descifrar ligeramente el origen de estos rayos y por consiguiente sus mecanismos de aceleración, ya que al conocer estos datos, se puede saber si su origen es galáctico o extragaláctico. Esta composición es conocida en mediciones directas por medio de satélites y experimentos en globos sólo para energías inferiores a 1014 eV. Sin embargo, para energías más altas, debemos estudiarlos con detectores colocados en la superficie y/o subterráneos, ésto se debe al excesivo flujo de partículas secundarias producidas por la interacción hadrónica en la atmósfera. La determinación de la composición química a partir de las observaciones al nivel del suelo, depende del detallado entendimiento del mecanismo de interacción de las partículas del chubasco con el aire. Por otro lado, la producción de partículas y la dirección de éstas puede ser estimada únicamente por modelos basados en la extrapo- lación de los datos obtenidos en aceleradores (~ 1012 eV). Desde luego, aún no hay datos para producción a ángulos muy pequeños y de energías alrededor de la rodilla, hasta hoy en día la energía a la que han alcanzado los aceleradores están en el orden de TeV (1012 eV). También hay que considerar que nuevos fenómenos en interacciones hadrónicas a altas energías pueden significativamente influir en la cascada y por consiguiente en las observaciones. Tales fenómenos como la producción coherente de piones, estados condensados desorientados quirales, entre otros. Se cree que lo anterior es la posible causa por lo que no coinciden los resultados entre varios experimentos. Los chubascos son caracterizados por la distribución de las componentes muónica y electromagnética a nivel del suelo y por distribuciones de muones en diferentes niveles dentro de la tierra. Por lo que se puede pensar que con experimentos a profundidades modestas, podrían ser complementarios a los muchos estudios previos ya existentes, tanto subterráneos como en la superficie, subterráneos tenemos a MACRO [4], Super Kamiokande [5], IMB [6] y Frejus [7] [8], donde el momento del muón es de 1 TeV, en contraste con los experimentos en superficie tales como KASKADE [9], AGASA [10] y CASA-MIA [11] donde el momento es del orden de 1 a 2 GeV. De acuerdo a lo expuesto antes, se tiene la propuesta de construir un experimento en la caverna de PA4 en el túnel del nuevo acelerador LHC del CERN, esta propuesta propone con construir un arreglo de detectores (cámaras de arrastre) a una profundidad de 140 m y en conjunto con un arreglo de centelladores en la superficie, la propuesta se llama CORAL, que proviene de Cosmic Ray experiment in and Above the LHC tunnel [12]. Esta propuesta se describe con más detalle en el siguiente capítulo. En resumen, el objetivo de este trabajo consiste en mostrar la construcción de un pequeño módulo, que sería una parte del arreglo subterráneo, este diseño experimental se muestra y se describe en el capítulo 3. También se abordan problemas dentro de la construcción del módulo así como sus soluciones y de esta forma se logre hacer una buena extrapolación para la construcción del arreglo completo. Estos tópicos son mostrados y discutidos tanto en el capítulo del diseño experimental como el de resultados. Por último, en el capítulo 4 se presentan las conclusiones extraidas de este trabajo y además se discuten brevemente posibles proyectos a futuro.
  • Tesis de maestría
    Uso de los pseudopotenciales en ERMLER, ROSS Y CHRISTIANSEN en algunos compuestos de actinidos
    (Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, 2000) Chigo Anota, Ernesto; Rivas Silva, J.F
    El tratamiento atómico de los elementos pesados, así como los cálculos moleculares que envuelven átomos de este tipo es bastante complejo desde el punto de vista teórico y práctico. La razón principal es el gran número de electrones que estos sistemas contienen, así como la necesidad de involucrar en su estudio efectos que no son necesarios para el caso de átomos más livianos: el acoplamiento espín-órbita y especialmente los efectos relativistas. Esto debe ser tomado en cuenta desarrollando una teoría atómica y molecular suficiente, como se cita en la literatura, donde aparecen métodos basados en el campo autoconsistente (SCF) y su extensión a efectos relativistas llamado HFD & Hartree-Fock-Dirac. En esa extensión se desarrolla una metodología para resolver la ecuación de Dirac para un sistema de muchos electrones suponiendo un potencial Coulombiano central. Desde el punto de vista práctico se han desarrollado programas computacionales que llevan a cabo estos métodos y que pueden ser utilizados dependiendo de los intereses y la precisión que requiera el usuario. El tratamiento de un átomo pesado por ejemplo, tomando en cuenta todos sus electrones, implica resolver la ecuación de Dirac para mas de 70 electrones. Esto es suficientemente complejo aún para las actuales computadoras. Desde el principio de la teoría cuántica se buscó la manera de hacer un cálculo que no trabajara con todos los electrones, tratándose de quedar solamente con las llamados electrones de valencia, sustituyendo los electrones del core de una manera apropiada, tal que tome en cuenta solamente su interacción principal. El objetivo general de este trabajo es el de mostrar la utilidad del uso de la teoria de pseudopotenciales en el cálculo de propiedades moleculares. Estas ideas datan de Hellmann (1935) y Fock (1940), aunque fueron Phillips y Kleinman (1935) quienes propusieron la idea de los llamados potenciales efectivos. Posteriormente Weeks, Goddar (1968) y recientemente Hay, Wadt (1978, 1991) y Ermler, Ross y Christiansen han desarrollado técnicas para estos pseudopotenciales relativistas que permiten realizar cálculos con los átomos pesados mas adecuadamente. Por ello, en este trabajo: A) En el primer capítulo se presenta tanto la teoría desarrollada por Hartree para los cálculos en sistemas polielectrónicos, como las contribuciones hechas por Fock, y además se incluye el tratamiento de sistemas moleculares. B) Se hace una monografia de la teoría de pseudopotenciales y bases desarrolladas en la literatura haciendo una breve exposición de la teoría atómica y molecular a nivel de cálculos relativistas HFD, como se muestra en el capítulo 2. C) En el tercer capítulo se presenta la teoría del hamiltoniano efectivo y pseudopotenciales desarrollada por Hellmann. D) Se proponen casos de prueba en moléculas y sólidos donde se explica la manera de implementar esa teoría, y cuyos resultados son mostrados en el capítulo 4. Junto con ello se hace un resumen de los trabajos de Ermler, Ross, y Christiansen (ERC). como exponentes importantes de la teoría de pseudopotenciales desarrollados para toda la tabla periódica, como se muestra en el capítulo 4 también. E) Finalmente se realizan cálculos aproximados de propiedades (absorción y emisión) de los sistemas propuestos, analizando su calidad al compararse con datos experimentales y con datos provenientes de otra clase de cálculos.