Física con Excel: el simulador de prácticas

Práctica péndulo simple
Hoy toca la práctica del péndulo

Este semestre tengo prácticas de laboratorio. Eso con permiso del coronavirus, porque está claro que, con las universidades cerradas y su gente en casita, hay que reinventarse.

He hecho dos cosas hasta ahora. La primera es un conjunto de vídeos para mis alumnos. Los grabé el mismo sábado en que se decretó el Estado de Alarma, así que la calidad no es precisamente para tirar cohetes, pero al menos me dio tiempo a hacerlos. La lista de distribución está aquí, y el primer vídeo, el del péndulo simple, está aquí.

Por desgracia esto no sirve de mucho. En clase de prácticas se aprende yendo al laboratorio de prácticas y haciendo… pues eso, prácticas. Los alumnos no pueden venir al laboratorio para trabajar, pero si les proporcionamos los datos sí pueden hacer el tratamiento de datos y el informe de prácticas.

Eso es lo que he hecho, preparar datos de prácticas. Lo ideal hubiera sido poder hacer las mediciones yo mismo en el laboratorio, pero a falta de pan buenas son tortas: he extraído los datos de los guiones de prácticas del curso pasado. Lamento no haber podido permiso a mis alumnos para usar la información que ellos trabajaron, y espero que sean comprensivos conmigo.

Para que los diversas parejas tengan datos diferentes he modificado los datos iniciales añadiendo una variabilidad aleatoria. En Excel hay una función llamada ALEATORIO(), que te da un número generado (más o menos) al azar en el intervalo [0,1]. Cada vez que hagas cualquier modificación a la hoja (borrar, añadir, lo que sea), esa variable cambia de valor. Eso irá bien para darle un toque de azar a la vida.

¿Cómo funciona en la práctica? Bien, digamos que la celda J12 tiene el valor de la longitud del péndulo, fijada en 0,95 metros. No se trata de hacer algo del tipo E12=J12+ALEATORIO(), porque si lo hiciésemos, estaríamos sumando entre cero y uno, y eso nos daría una longitud entre -0,05 y 1,95 metros.

Lo que tenemos que hacer es añadir un parámetro que me regule en cuánto va a variar la longitud. Voy a guardar ese parámetro en J11, y vamos a suponer que C12 contendrá el valor de la longitud con el elemento de azar incluido. Esta es la fórmula que vamos a usar:

C12=J12+(ALEATORIO()-0,5)*J$11*2

El truco ha sido reescalar la variación aleatoria. Si ALEATORIO() oscila entre 0 y 1, ALEATORIO()-0,5 oscila entre -0,5 y +0,5, y por tanto (ALEATORIO()-0,5)*J$11*2 oscilará entre –J$11 y +J$11, lo que finalmente nos da una longitud C12 que oscilará entre J12-J$11 y J12+J$11.

En el ejemplo de la Excel que os dejo al final del post, J12=0,95 y J$11=0,025; eso significa que C12 oscilará entre 0,925 y 0,975. Si queremos aumentar o disminuir la variabilidad de C12, no hay más que cambiar el valor de J11.

Por cierto, antes puse J$11 para poder copiar+pegar la fórmula en las celdas inferiores. Los que tengáis algo de manejo en hojas de cálculo sabréis que el símbolo $ sirve para fijar la posición, bien en fila, bien en columna. Si no hubiese añadido esa $, al copiar y pegar en C13 hubiésemos obtenido esto:

C13=J13+(ALEATORIO()-0,5)*J12*2

¿Véis? Ahora la “semilla” de azar no está en J11 sino en J12, y eso no nos conviene. Añadiendo el signo $ tras el indicativo de fila tenemos asegurado que el copipega esté bien hecho:

C13=J13+(ALEATORIO()-0,5)*J$11*2

Como de costumbre, podéis jugar con la hoja Excel todo lo que queráis. Incluso podéis hacer un péndulo en casa y usar vuestros propios datos.

Esta hoja es parte de un proyecto que he desarrollado estos últimos días para poder proporcionar a mis alumnos material para trabajar. Este cuatrimestre lo que tengo es sesiones de prácticas, algo que no creí posible poder virtualizar; pues lo he conseguido. He hecho un total de once simuladores de prácticas. No os los incluyo todos porque es necesario tener el libro de prácticas, y eso no lo tengo (sólo dispongo de mi copia en papel). Hay muchos guiones de prácticas para el péndulo, por ejemplo este que tienen mis compis de Física Teórica y del Cosmos aquí.

No quiero terminar reconocer el trabajo de mis alumnos Marina Calatrava Ramírez y Emma Mosso Peinado, del curso 2018_19. Gracias a las dos, y a los demás alumnos cuyos datos he utilizado para las otras diez simulaciones: Jesús de la Oliva Iglesias, Laura Figueroa Gómez, Adrián Moreno Sánchez, Daniel Grana Ramos, Gabriel Auñón Fernández, Enrique Aycart Maldonado, Mónica Calzado Granados y José Manuel Cano Rodríguez (sin ningún orden en particular). Lamento no haber podido pediros permiso, pero me ha resultado imposible.

He usado vuestros datos en mi hoja Excel porque vuestros informes estaban muy bien hechos. Ahora vuestro trabajo sirve a otras personas.

 

[Hoja de cálculo disponible: Simulador de práctica: péndulo simple]

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