Existen infinidad de situaciones en la Física que pueden ser representadas algebraicamente para poder darles una solución. En este contexto, el concepto de función es examinado desde un contexto no-matemático, utilizando la experimentación para identificar las variables que afectan los procesos de fenómenos físicos.
La modelización como proceso de descubrimiento
En la investigación de un fenómeno físico, el trabajo de modelización involucra la recolección de datos que a su vez lleva a la graficación de funciones de la matemática. El punto de partida de tal teoría es el reconocimiento de que cada interacción particular es descrita en sus componentes y en términos de la estructura de las relaciones entre dichos componentes. Por medio de una práctica de la física se pretende que los estudiantes identifiquen las funciones exponenciales y logarítmicas que resultan de la graficación de la función que modela el fenómeno físico.
Se parte del supuesto de que la práctica contiene una buena carga de elementos empíricos que surgen del fenómeno físico. Los datos que de la práctica resultan refieren magnitudes, por ejemplo, de tiempo t contra voltaje V y corriente I, cuyas gráficas representan funciones matemáticas. Para realizar este proceso, es fundamental tomar como punto de partida un croquis o diagrama donde plasmamos de manera gráfica y exacta la dinámica seguida por cada una de las unidades implicadas en el suceso.
Aplicación del método experimental
La experimentación permite identificar las variables que afectan los procesos. Para llevar a cabo la deducción de la función, se pueden seguir los siguientes pasos:
- Recolección de datos: Dispongan instrumentos para medir uno de los parámetros del sistema y comiencen a tomar lecturas periódicas de los parámetros eléctricos o físicos del fenómeno.
- Registro sistemático: Registren los datos obtenidos en tablas de valores.
- Elaboración de gráficas: Planteen gráficamente los puntos obtenidos en un plano cartesiano.
- Análisis comparativo: Comparen las gráficas resultantes con un listado de funciones conocidas (lineales, cuadráticas, exponenciales, logarítmicas, etc.) para identificar la tendencia.
Cuando graficas una ecuación lineal en el plano cartesiano, obtienes una línea recta; sin embargo, en procesos de carga o descarga de capacitores, las gráficas representan funciones exponenciales o logarítmicas. En la medida en que las gráficas elaboradas a partir de los datos de la experimentación son semejantes a las funciones teóricas, es posible identificar la expresión algebraica que gobierna el fenómeno.
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Validación y utilidad de las funciones deducidas
El conocimiento así obtenido se va estructurando gradualmente en la forma de teoría, un conjunto coherente de proposiciones que describen una parte de la realidad y del cual es posible deducir ciertas consecuencias observables. Cuando estas consecuencias observables son ya conocidas, se dice que la teoría explica los eventos observados, en tanto que si son desconocidas, se dice que la teoría las predice.
La capacidad para predecir consecuencias específicas y precisas es el rasgo fundamental de cientificidad de una teoría. En los casos donde se aplican estas deducciones, como en la reconstrucción de accidentes de tráfico o el estudio de circuitos eléctricos, los peritos y estudiantes logran una síntesis de la solución sin mediar necesariamente en el procedimiento analítico completo, siempre que el uso de estas herramientas se realice adecuadamente para favorecer el entendimiento de la resolución de problemas.
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