Aplicación de laboratorio virtual de experimentos de física para estudiantes

Abstract

El proyecto realizado pretende proporcionar a los estudiantes de física, más concretamente para estudiantes de la ESO, bachillerato e incluso primeros cursos de grados universitarios, una herramienta a través de la cual puedan probar y visualizar con detalle experimentos de física básica, con el objetivo de facilitar el aprendizaje y entendimiento de la cinemática y la dinámica. Con la aplicación, los estudiantes pueden seleccionar diferentes escenarios de simulación en 3D y, mediante la configuración de diferentes parámetros de los cuerpos sólidos que intervienen, experimentar los efectos que se producen como cambios de trayectorias o variación de magnitudes y, conseguir así, una mejor comprensión de los problemas. Cabe mencionar también que, aunque muchos escenarios son elementales, se pueden añadir configuraciones que hagan que la solución no se pueda obtener de forma analítica, por lo que la herramienta permite avanzar en el estudio más allá de los conceptos básicos. La aplicación consta de cinco escenarios de simulación, los cuales son: tiro parabólico, plano inclinado, ley de Hooke, fuerza de tensión y colisiones elásticas e inelásticas. El desarrollo del programa se ha realizado sobre el motor de videojuegos Unity3D. El motivo por el que se ha decidido utilizar esta herramienta es porque trae integrado un motor de físicas ya definido, el cual es NVIDIA PhysX. Esto permite que toda la parte de la física que afecta a los cuerpos sólidos como la gravedad, las colisiones, el rozamiento y otras fuerzas, sean tratadas de forma automática por la propia herramienta de Unity, por ello, es ideal para desarrollar de manera sencilla el proyecto planteado. Además, Unity cuenta con una serie de modelos 3D primitivos por defecto, que pueden ser escalados y rotados, que también se han utilizado para la aplicación por su sencillez. Los modelos en concreto son el cubo, la esfera, la cápsula, el cilindro, el plano y el cuadrante.