Desarrollo De Un Laboratorio De Física-Movimiento Acelerado En Un Ambiente De Realidad Virtual En El Campus Alvernia De La Universidad Mariana

Abstract

Se presenta el desarrollo de un laboratorio de física en realidad virtual desarrollado en Unity, se analiza el Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA), con énfasis en el carril de Fletcher y la caída libre. Utilizando los datos experimentales reales de estos dos montajes los cuales fueron obtenidos en el laboratorio de física de la Universidad de Nariño en la ciudad de Pasto-Colombia se realiza una reproducción de estos dos experimentos en el ambiente de realidad virtual, también se muestra los modelados de estos dispositivos realizados en SolidWorks e implementados en el ambiente virtual. El objetivo del desarrollo de este laboratorio es crear una herramienta de apoyo en la enseñanza y aprendizaje de la física mediante gafas de realidad virtual, habilitar a los usuarios a realizar mediciones en el ambiente virtual simulado, desarrollar análisis estadísticos y visualización gráfica. Además, ofrece fundamentos teóricos del movimiento acelerado, de la teoría de gravedad, de la dinámica, y de la teoría de errores, a través de videos.

Teniendo como precedente las distintas dificultades que se han presentado en los estudiantes de ingeniería con relación a la comprensión de conceptos cinemáticos y dinámicos en los cursos de física, un aspecto crucial que este proyecto considera es la viabilidad económica en la implementación de laboratorios físicos tradicionales en comparación con el laboratorio de realidad virtual propuesto. Los costos asociados a la adquisición y mantenimiento de equipos físicos, así como los recursos humanos requeridos, pueden ser significativos en entornos educativos. Al contrario, el desarrollo de un laboratorio de física en realidad virtual ofrece una alternativa más accesible y rentable a largo plazo. Además de reducir los gastos de infraestructura, la versatilidad y reutilización de este entorno virtual permiten un uso prolongado y adaptable sin incurrir en costos adicionales significativos.

Se ha planteado el desarrollo de este proyecto con el objetivo de generar un aporte significativo a la educación como herramienta en los procesos de enseñanza y aprendizaje; integrando la tecnología 4.0 referente a la realidad virtual con el marco teórico y todos los componentes temáticos de la física clásica necesarios para el diseño e implementación de una aplicación en un visor de realidad virtual que permita la ejecución experimental de los montajes de caída libre y carril de Fletcher. Por lo tanto, este proyecto se plantea como apoyo complementario al modelo educativo implementado en los programas de ingeniería de la Universidad Mariana, además de implementar ambientes educativos a la herramienta de realidad virtual, considerando que la tecnología empleada permite un proceso de inmersión más dinámico, lúdico e innovador en los procesos de aprendizaje, generando interés y motivación por el aprendizaje autónomo en el estudiante, contribuyendo a mejorar la comprensión de los conceptos teóricos a través de la experimentación virtual, además se implementa esta herramienta al laboratorio de realidad virtual de la Universidad Mariana en la sede Alvernia. También se muestra el proceso de divulgación científica de la física y la ingeniería mecatrónica mediante este proyecto, en diferentes eventos como ferias, simposios, y encuentros divulgativos.