Al trabajar con sistemas abiertos, que intercambian masa y energía con el medio, este profesional debe hacer un justo balance de los recursos, renovables, no renovables y la energía, que lo conduzcan a su eficiente utilización.
El proceso de producción deberá ser controlado y evaluado constantemente, seguir la marcha del mismo le permitirá retroalimentarse y la toma de decisiones cuando sea necesario.
Esta descripción es importante pues ayuda a comprender la propuesta de la asignatura y del contenido que se incluye en ella.
Como se apuntó anteriormente las características del proceso del producción imponen la necesidad de pronosticar con un margen de error muchas veces considerable lo que viene determinado por la naturaleza ( biológica ) de los organismos que componen los ecosistemas agrícolas.
¿ Cómo desde esta asignatura se tributa a la formación de la habilidad pronosticar ?
La disciplina Física General que se imparte actualmente aborda los contenidos a partir de un análisis de la Física como ciencia y partiendo de idead rectoras como : la vinculación con los contenidos de la carrera, actualización de los contenidos, desarrollo de métodos productivos de enseñanza e incremento del desarrollo de habilidades ( Fernández et al . ,, 1992) y aunque constituyó un paso de avance con relación al plan de perfeccionamiento anterior aún gran parte de los contenidos pertenecen a las distintas materias que están en correspondencia con el enfoque determinista prevalecientes en el campo de la Física hasta finales del siglo XIX, las leyes del movimiento de Newton, los principios de la Termodinámica , las leyes del electromagnetismo sintetizadas en las ecuaciones de Maxwell , son ejemplos de ello. La resolución de problemas teóricos que se plantean en los temas referidos a estas materias conducen generalmente al cálculo de magnitudes físicas en dependencia de los valores que tomen otras magnitudes relacionadas con la incógnita `por la expresión formulada de alguna ley física.
El contenido determinista invalida la posibilidad de error al valor determinado, a no ser aquel que tiene su base en las limitaciones propias de los medios de medición.
Mediante un proceso de derivación que parte del análisis del plan de estudio y de la exploración realizada en esta investigación se determinó la relación problema – objeto – objetivo de esta asignatura, que se presenta a continuación.
Problema docente.
.Eficiente utilización de recursos renovables y no renovables en el agroecosistema para la rentabilidad y la preservación del medio ambiente.
Objeto.
Propiedades físicas de las sustancias.
Objetivo .
Aplicar las leyes de la Física que corresponden al estudio de la estructura molecular , atómica y nuclear de la sustancia en la solución de problemas teóricos y experimentales para la caracterización de las propiedades físicas de las sustancias en el agroecosistema con un enfoque fenomenológico, inductivo, descriptivo; utilizando el cálculo diferencial e integral para describir estos fenómenos y procesos y contribuir a desarrollar interés cognitivo, una concepción dialéctica materialista del mundo, desarrollo intelectual, buenas relaciones interpersonales y una conducta ambientalista.
En este trabajo se exploran los elementos de la mecánica ondulatoria específicamente de la ecuación de Shrodinguer que pudieran contribuir a la formación de la habilidad de pronosticar.
Ejemplo de enfoque del contenido seleccionado para contribuir a formar la habilidad pronosticar.
La mecánica ondulatoria fue propuesta por Edwin Schrodinger en 1926, como una alternativa a la entonces reciente mecánica matricial, mediante la cual Werner Heinsenberg había predicho con éxito la intensidad de las líneas espectrales de algunos átomos. Schrödinger proporcionó un enfoque más simple y para muchos físicos más intuitivo para la solución de muchos problemas.
En la mecánica ondulatoria, se propone que los sistemas físicos sean descritos por una función de las coordenadas y el tiempo que se denomina función de onda ψ. Dicha función, según Schrödinger sería una solución de la ecuación de onda:
Desde el punto de vista matemático, la ecuación de onda tiene las siguientes ventajas:
- Es una ecuación lineal, lo que la hace compatible con e principio de superposición
- Es de primer orden en el tiempo, por lo que sólo se requiere como condición inicial ψ para t=0 en todos los puntos del espacio
Sin embargo, la presencia de i en el miembro derecho, ψ toma valores en el campo de los nϊmeros complejos, lo que dificulta su interpretación física.
Procediendo por analogía con las ondas electromagnéticas se llegó a proponer que el valor de ψ para un instante de tiempo y un punto del espacio describía el posible comportamiento del sistema físico que esta función describe. Más exactamente, se postuló que el valor de la función de onda nos da la amplitud de la probabilidad de dicho comportamiento; en particular, la probabilidad de que la partícula se encuentre entre x y x+dx en el instante de tiempo t viene dada por:
2dx
Es precisamente en esta interpretación estadística de la función ψ en que se basa la propuesta de dirigir la enseñanza del tema en el diseño de la disciplina Física para el ingeniero agrónomo hacia la consolidación de la habilidad de pronosticar.
Para ilustrar mediante ejemplos la posibilidad que se está planteando nos referiremos a la aplicación de la ecuación de Schrödinger a los casos del movimiento de una partícula en sometida a la interacción dada por un escalón de potencial (Fig. 1) y la barrera de potencial (Fig. 2). Como la función de energía potencial en estos casos resulta independiente del tiempo, estas aplicaciones se limitan a la solución de la ecuación de Schrödinger para el caso estacionario:
En los casos que se proponen como ejemplo se pone de manifiesto la probabilidad no nula de encontrar la partícula en una zona en la cual su energía mecánica (E) es inferior al valor de la energía potencial (U), situación imposible para la mecánica clásica. En ambos casos (el escalón de potencial y la barrera de potencial), la solución de la ecuación de Schrödinger permite calcular, en este caso resulta más apropiado decir pronosticar, el hecho de que la partícula alcance la zona clásicamente "prohibida", lo cual se realiza en un sentido estadístico, de acuerdo con la interpretación de la función de onda ψ.
En el ejemplo de la barrera de potencial, la solución del problema conduce a la determinación de una intensidad de flujo de partículas transmitidas hacia la zona "prohibida", concepto del cual se deriva el de coeficiente de transmisión, que describe la proporción de las partículas transmitidas respecto de las incidentes.
Fig 1. Representación gráfica del la energía potencial correspondiente al escalón de potencial (línea verde), de altura U0. Además se ha representado una línea horizontal (anaranjada) con la energía de la partícula E.
Fig 2. Representación gráfica del la energía potencial correspondiente a la barrera de potencial, de altura U0. Además se ha representado una línea horizontal con la energía de la partícula E.
El coeficiente de transmisión (T), para el caso de la barrera (Fig. 2) viene dado por la expresión:
T = ( 4 E ( E – U0 ) / ( 4 E ( E – U0 + U02 senh2 α a )
Donde, U0 es la altura de la barrera de potencial y a es el ancho de la misma (Fig. 2).
Es decir que las posibilidades de consolidar la habilidad de pronosticar se basa en: 1) el carácter estadístico de la interpretación de la función de onda y 2) en la predicción de paso de una partícula a la zona "clásicamente prohibida".
Desde el punto de vista metodológico es importante destacar la necesidad de formar desde los temas de mecánica el trabajo con las curvas de potencial.
Conclusión.
Los presupuestos del modelo de diseño curricular que toma como eje los modos de actuación coadyuva a estrechar los vínculos de una disciplina básica con la carrera tanto en el sistema de conocimientos, como en el sistema de habilidades y consecuentemente la formación de la personalidad del futuro especialista
Bibliografía.
Altieri, M. Una alternativa dentro del sistema. Revista CERES , FAO. Vol. 27. No. 4 . Jul – Ago, 1995.
Cruz Baranda, S. A. M. Martínez Sánchez, K. Cela Noriega y R. Rodriguez Abreu.Revista Pedagogía Universitaria. Vol. 8. No. 52003
Fernández Pérez, L. A. Lau y A. Iglesias: " Perfeccionamiento en la enseñanza de la Física para Agronomía". Revista Cubana de Educación Superior. 12 ( 3 ) ( 1992 )p. 221
Autor:
M Sc. Juana Domínguez Mora
Dr. C. Eduardo Velasco Benítez
Lic. Martha Aguilar García
Lic. Leopoldo Céspedes Argote
Lic. Humberto Millán Vega.
Dr. Mario González-Posada
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