Ideas IA Física NM IB

Banco ampliado de preguntas para evaluación interna, organizado por bloques A–E y subbloques del programa.

Banco ampliado de ideas para Evaluación Interna de Física NM

Diseñado para que el alumnado encuentre una idea viable, con una pregunta investigable, modelo físico claro, posibilidad de obtener datos propios y margen para evaluar limitaciones. Las propuestas de cinemática y dinámica están especialmente ampliadas por ser las más sencillas de realizar en laboratorio escolar.

Uso recomendado: elegir una idea, concretar una variable independiente y una dependiente medible, hacer pruebas preliminares y reformular la pregunta. No conviene copiar una pregunta literalmente: debe adaptarse al montaje real del alumno.
A. Espacio, tiempo y movimiento51 ideas
A.1 Cinemática20 ideas
A1.1 — Caída libre con vídeo: estimación de g
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la altura de caída a la velocidad de impacto de una pelota?
  • ¿Qué valor de g se obtiene al analizar la posición de una pelota en caída libre con vídeo?
  • ¿Hasta qué punto el modelo s = 1/2 gt² describe la caída de distintos objetos compactos?
Qué se pretende

El alumno graba una pelota cayendo junto a una escala métrica y extrae posiciones fotograma a fotograma. La IA se centra en comprobar el modelo de MRUA y cuantificar incertidumbres de vídeo.

Modelo / fórmulas principales

\(s=ut+\frac12 at^2\); \(v^2=u^2+2as\); pendiente de \(s\) frente a \(t^2\): \(m=\frac{g}{2}\).

Ventajas
  • Muy accesible; buen tratamiento de incertidumbres; permite linealización clara; no requiere material caro.
Inconvenientes
  • Rozamiento del aire; calibración de escala; dificultad al soltar sin velocidad inicial; pocos fotogramas si la caída es corta.
A1.2 — Movimiento en rampa y aceleración
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el ángulo de inclinación de una rampa a la aceleración de un carrito?
  • ¿Qué valor efectivo de rozamiento se obtiene al estudiar un carrito descendiendo por una rampa?
  • ¿Cómo cambia la aceleración de una canica al variar la inclinación de la pista?
Qué se pretende

Se mide la aceleración de un móvil sobre una rampa para comparar con la componente del peso a lo largo del plano. Puede hacerse con vídeo, sensor de movimiento o fotopuertas.

Modelo / fórmulas principales

\(a=g\operatorname{sen}\theta\) para rozamiento despreciable; con rozamiento: \(a=g(\operatorname{sen}\theta-\mu\cos\theta)\).

Ventajas
  • Experimento muy estable; fácil variar la independiente; permite discutir rozamiento y sistemáticos.
Inconvenientes
  • Necesita medir bien θ; el rozamiento de ruedas puede no ser simple; la rampa debe ser rígida y repetible.
A1.3 — Velocidad terminal de filtros de café
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la masa de un conjunto de filtros de café a su velocidad terminal?
  • ¿Qué relación existe entre el número de filtros y la velocidad terminal durante la caída?
  • ¿Qué modelo de arrastre se ajusta mejor: lineal o cuadrático?
Qué se pretende

Se dejan caer filtros de café apilados y se mide su velocidad terminal con vídeo. Es una IA clásica, pero muy potente si se compara un modelo de arrastre lineal y cuadrático.

Modelo / fórmulas principales

En velocidad terminal: \(mg=kv\) o \(mg=cv^2\); por tanto \(v_t\propto m\) o \(v_t\propto\sqrt m\), según el modelo.

Ventajas
  • Muy visual; permite comparar modelos; ideal para análisis gráfico y log-log.
Inconvenientes
  • Corrientes de aire; deformación de filtros; difícil garantizar velocidad terminal si la altura es pequeña.
A1.4 — Tiro horizontal con una canica
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la altura de lanzamiento al alcance horizontal de una canica?
  • ¿Qué velocidad horizontal inicial se obtiene a partir del alcance de un proyectil?
  • ¿Hasta qué punto el movimiento horizontal y vertical son independientes?
Qué se pretende

Una canica sale horizontalmente de una mesa o pista y cae al suelo. Se mide el alcance para distintas alturas o velocidades iniciales.

Modelo / fórmulas principales

\(x=vt\); \(y=\frac12gt^2\); \(R=v\sqrt{\frac{2h}{g}}\).

Ventajas
  • Muy accesible; conecta dos dimensiones; resultados normalmente claros.
Inconvenientes
  • Medir la velocidad inicial puede ser difícil; rebotes; altura del punto de salida debe estar clara.
A1.5 — Lanzamiento parabólico con vídeo
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo varía el alcance de una pelota con el ángulo de lanzamiento?
  • ¿Qué ángulo produce el máximo alcance para una velocidad inicial aproximadamente constante?
  • ¿Cómo afecta la resistencia del aire a la simetría del movimiento parabólico?
Qué se pretende

Se graba el lanzamiento de una pelota y se extraen trayectorias. Puede compararse con el modelo ideal de proyectil.

Modelo / fórmulas principales

\(x=v_0\cos\theta\,t\); \(y=v_0\operatorname{sen}\theta\,t-\frac12gt^2\); \(R=\frac{v_0^2\operatorname{sen}(2\theta)}{g}\).

Ventajas
  • Interesante y visual; permite discutir limitaciones del modelo ideal.
Inconvenientes
  • Mantener constante v₀ es difícil; el rozamiento del aire puede ser relevante; medición de ángulo inicial.
A1.6 — Coeficiente de restitución en rebotes
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la altura inicial al coeficiente de restitución de una pelota?
  • ¿Cómo cambia el coeficiente de restitución entre distintos materiales de pelota?
  • ¿Depende la fracción de energía perdida de la altura de caída?
Qué se pretende

Se deja caer una pelota desde diferentes alturas y se mide la altura del rebote. El foco es energía, pero el análisis cinemático es sencillo.

Modelo / fórmulas principales

\(e=\sqrt{\frac{h_{\text{rebote}}}{h_{\text{inicial}}}}\); \(E=mgh\).

Ventajas
  • Muy fácil de montar; datos rápidos; buen análisis de energía e incertidumbre.
Inconvenientes
  • Superficie de impacto debe ser constante; rotación de la pelota; medir alturas con precisión.
A1.7 — Aceleración centrípeta con vídeo
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo depende la aceleración centrípeta de la velocidad angular en un movimiento circular?
  • ¿Cómo afecta el radio al periodo de giro de un objeto sujeto a una cuerda?
  • ¿Qué relación existe entre fuerza centrípeta y frecuencia de giro?
Qué se pretende

Se hace girar un tapón o masa en una trayectoria circular y se mide radio, periodo y, si se puede, tensión. Muy adaptable al material del laboratorio.

Modelo / fórmulas principales

\(a_c=\frac{v^2}{r}=\frac{4\pi^2r}{T^2}\); \(F_c=\frac{mv^2}{r}\).

Ventajas
  • Buena conexión entre cinemática y dinámica; permite linealizar frente a 1/T².
Inconvenientes
  • Mantener radio constante es difícil; riesgos si se suelta; medir tensión puede ser impreciso.
A1.8 — Rodadura de cilindros por una rampa
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la distribución de masa al tiempo de descenso de un objeto rodante?
  • ¿Qué aceleración presentan cilindros macizos y huecos al descender por una rampa?
  • ¿Hasta qué punto el modelo de rodadura sin deslizamiento describe el movimiento observado?
Qué se pretende

Se comparan objetos que ruedan por una rampa: esfera, cilindro, aro. Aunque el tratamiento completo de rotación puede ser más avanzado, en SL puede centrarse en medidas y energía.

Modelo / fórmulas principales

\(a=\frac{g\operatorname{sen}\theta}{1+\frac{I}{mr^2}}\); para comparar: menor \(\frac{I}{mr^2}\) implica mayor aceleración.

Ventajas
  • Muy visual; buena discusión de modelos; permite comparación entre objetos.
Inconvenientes
  • Rotación puede ser conceptualmente exigente para SL; deslizamiento; objetos no ideales.
A1.9 — Frenado por rozamiento en horizontal
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la masa de un bloque a la distancia de frenado por rozamiento?
  • ¿Cómo depende la aceleración de frenado del tipo de superficie?
  • ¿Qué coeficiente de rozamiento cinético se obtiene a partir del movimiento de un bloque?
Qué se pretende

Se empuja un bloque con velocidad inicial y se mide cómo se detiene. Con vídeo se obtiene aceleración negativa y se calcula μ.

Modelo / fórmulas principales

\(a=-\mu g\); \(v^2=u^2-2\mu gs\).

Ventajas
  • Montaje simple; análisis claro; mucha evaluación posible.
Inconvenientes
  • Velocidad inicial variable; rozamiento no uniforme; bloque puede rotar o engancharse.
A1.10 — Movimiento vertical de un globo o paracaídas casero
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el área de un paracaídas a la velocidad terminal de una masa?
  • ¿Qué relación existe entre el tamaño de un globo/paracaídas y el tiempo de caída?
  • ¿Cómo cambia el modelo de caída cuando aumenta el área efectiva?
Qué se pretende

Se diseñan paracaídas con distintos radios y se mide su velocidad de caída. Interesante para comparar arrastre y peso.

Modelo / fórmulas principales

En velocidad terminal: \(mg\approx\frac12\rho C_D A v^2\); \(v_t\propto\frac{1}{\sqrt A}\).

Ventajas
  • Muy accesible y visual; permite diseño personal.
Inconvenientes
  • Área efectiva cambia durante la caída; corrientes de aire; movimiento no vertical.
A1.11 — MRU de un coche teledirigido
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la potencia seleccionada a la velocidad de un coche teledirigido?
  • ¿Hasta qué punto un coche eléctrico pequeño mantiene velocidad constante?
  • ¿Cómo varía la velocidad media con la carga de la batería?
Qué se pretende

Se mide posición frente a tiempo para un vehículo sencillo. Adecuado para introducir ajuste lineal y discutir cuándo un movimiento es realmente uniforme.

Modelo / fórmulas principales

\(x=x_0+vt\); pendiente de \(x\) frente a \(t\): \(v\).

Ventajas
  • Muy sencillo; los datos se obtienen rápido; útil para incertidumbres básicas.
Inconvenientes
  • Batería variable; superficie irregular; difícil controlar potencia real.
A1.12 — Aceleración inicial de un carrito impulsado por una goma
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el estiramiento inicial de una goma a la velocidad inicial de un carrito?
  • ¿Cómo varía la distancia recorrida por un carrito con la elongación de una banda elástica?
  • ¿Qué porcentaje de energía elástica se transforma en energía cinética?
Qué se pretende

Una goma elástica impulsa un carrito. Se mide velocidad inicial con vídeo o fotopuertas para estudiar transferencia de energía y cinemática.

Modelo / fórmulas principales

\(E_{\text{elástica}}\approx\frac12kx^2\); \(E_k=\frac12mv^2\); \(v^2\propto x^2\) si el rendimiento es constante.

Ventajas
  • Motivador; permite combinar cinemática y energía.
Inconvenientes
  • La goma no siempre sigue Hooke; pérdidas grandes; lanzamiento poco repetible.
A1.13 — Deslizamiento en tobogán o rampa curva
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo cambia la velocidad de salida al variar la altura inicial en una rampa curva?
  • ¿Qué fracción de energía se pierde en una rampa de juguete?
  • ¿Cómo afecta el material de la pista a la velocidad de salida?
Qué se pretende

Se usa una pista de juguete o rampa para medir velocidad al final según altura inicial. Muy viable con vídeo o fotopuertas.

Modelo / fórmulas principales

\(mgh=\frac12mv^2+\text{pérdidas}\); \(v^2=2gh\) si no hay pérdidas.

Ventajas
  • Fácil y seguro; buen análisis de energía; permite linealizar v² frente a h.
Inconvenientes
  • Pérdidas por rotación y rozamiento; medir velocidad final; deformaciones de la pista.
A1.14 — Caída de esferas en líquidos
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el radio de una esfera a su velocidad terminal en un líquido?
  • ¿Cómo varía la velocidad terminal con la viscosidad del líquido?
  • ¿Qué viscosidad se puede estimar usando la ley de Stokes?
Qué se pretende

Se dejan caer pequeñas esferas en un tubo transparente con líquido. Si el régimen es adecuado, puede usarse Stokes; si no, se evalúa la limitación.

Modelo / fórmulas principales

\(F_d=6\pi\eta rv\); en velocidad terminal: \(6\pi\eta rv=\) peso efectivo.

Ventajas
  • Muy buena física; datos visuales; conecta con viscosidad.
Inconvenientes
  • Requiere cuidado con régimen laminar; paredes del tubo; medir radio y densidad.
A1.15 — Tiempo de reacción con regla
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la distracción al tiempo de reacción medido con una regla?
  • ¿Existe diferencia entre estímulo visual y auditivo en el tiempo de reacción?
  • ¿Cómo varía el tiempo de reacción con la práctica?
Qué se pretende

Se suelta una regla y se mide la distancia antes de atraparla. Aunque tiene componente biológico, el modelo físico es cinemático.

Modelo / fórmulas principales

\(s=\frac12gt^2\); \(t=\sqrt{\frac{2s}{g}}\).

Ventajas
  • Muy fácil; muchos datos; posibilidad de estadística básica.
Inconvenientes
  • Puede alejarse de física si se centra demasiado en biología; sesgos humanos; ética y consentimiento.
A1.16 — Movimiento armónico vertical de un muelle: cinemática
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la masa colgada al periodo de oscilación de un muelle?
  • ¿Cómo varía la frecuencia natural de un sistema masa-muelle con la masa?
  • ¿Qué valor de k se obtiene a partir de un análisis temporal?
Qué se pretende

Se mide el periodo de oscilación para distintas masas y se analiza la cinemática del MAS.

Modelo / fórmulas principales

\(T=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}\); \(T^2=\frac{4\pi^2}{k}m\).

Ventajas
  • Clásico y fiable; análisis claro; buen tratamiento gráfico.
Inconvenientes
  • Amplitudes grandes alteran el modelo; masa del muelle; amortiguamiento.
A1.17 — Péndulo simple: dependencia con longitud
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la longitud de un péndulo a su periodo?
  • ¿Qué valor de g se obtiene a partir del periodo de un péndulo?
  • ¿Cómo influye la amplitud inicial en el periodo para ángulos pequeños y moderados?
Qué se pretende

Se mide el periodo para distintas longitudes. Para que no sea demasiado típico, conviene estudiar la validez del modelo para distintas amplitudes o hacer una evaluación fuerte.

Modelo / fórmulas principales

\(T=2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}\); \(T^2=\frac{4\pi^2}{g}L\).

Ventajas
  • Muy fiable; excelente para linealización e incertidumbre.
Inconvenientes
  • Tema muy frecuente; reacción humana al cronometrar; longitud al centro de masa.
A1.18 — Fricción en una pista de aire casera o app de móvil
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo varía la desaceleración de un móvil al cambiar la superficie?
  • ¿Qué coeficiente de rozamiento se obtiene mediante vídeo en una superficie horizontal?
  • ¿Cómo afecta la masa del móvil a la desaceleración por rozamiento?
Qué se pretende

Se analiza el movimiento de un objeto que se desliza hasta detenerse. Puede hacerse con una app de vídeo o sensores del móvil.

Modelo / fórmulas principales

\(v=u+at\); \(a=-\mu g\).

Ventajas
  • Montaje barato; muchos datos; buena discusión de incertidumbre.
Inconvenientes
  • Superficies no homogéneas; empuje inicial variable; puede haber rotación.
A1.19 — Movimiento de una burbuja en un tubo inclinado
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el ángulo de inclinación de un tubo a la velocidad de una burbuja?
  • ¿Qué relación existe entre inclinación y velocidad de una burbuja en líquido?
  • ¿Puede modelarse el movimiento de una burbuja como MRU?
Qué se pretende

Una burbuja se desplaza en un tubo con líquido. Se mide su velocidad para distintas inclinaciones.

Modelo / fórmulas principales

\(v=\frac{\Delta x}{\Delta t}\); posible relación empírica con \(\operatorname{sen}\theta\).

Ventajas
  • Muy seguro; movimiento lento y fácil de medir; ideal para vídeo.
Inconvenientes
  • Modelo físico menos directo; temperatura y viscosidad influyen; burbuja puede cambiar de tamaño.
A1.20 — Ascenso de un globo de helio
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la masa añadida a la velocidad de ascenso de un globo de helio?
  • ¿Qué fuerza de empuje efectiva se estima a partir de la aceleración inicial?
  • ¿Cuándo se alcanza velocidad terminal en el ascenso?
Qué se pretende

Se añade masa a un globo de helio y se mide su ascenso con vídeo. Permite combinar cinemática, fuerzas y arrastre.

Modelo / fórmulas principales

\(F_{\text{net}}=E-mg-D\); \(a=\frac{F_{\text{net}}}{m}\); en terminal: \(F_{\text{net}}=0\).

Ventajas
  • Original; visual; conecta varias áreas.
Inconvenientes
  • Corrientes de aire; difícil medir empuje; altura limitada; seguridad en interior.
A.2 Fuerzas y cantidad de movimiento21 ideas
A2.1 — Ley de Hooke con muelles distintos
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo depende la extensión de un muelle de la fuerza aplicada?
  • ¿Qué constante elástica tiene un muelle y hasta dónde se cumple la ley de Hooke?
  • ¿Cómo cambia k si se combinan dos muelles en serie o en paralelo?
Qué se pretende

Se cuelgan masas y se mide extensión. Puede enriquecerse estudiando límite elástico o combinaciones de muelles.

Modelo / fórmulas principales

\(F=kx\); serie: \(\frac{1}{k_{\text{eq}}}=\frac{1}{k_1}+\frac{1}{k_2}\); paralelo: \(k_{\text{eq}}=k_1+k_2\).

Ventajas
  • Muy fiable; fácil de hacer; análisis lineal directo.
Inconvenientes
  • Demasiado clásico si no se profundiza; histéresis; lectura de elongación.
A2.2 — Rozamiento estático máximo
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la masa de un bloque a la fuerza máxima de rozamiento estático?
  • ¿Cómo varía el coeficiente de rozamiento estático con el tipo de superficie?
  • ¿Depende μ_s del área aparente de contacto?
Qué se pretende

Se tira de un bloque con dinamómetro hasta que empieza a moverse. Ideal para comprobar F_f ≤ μ_s N.

Modelo / fórmulas principales

\(F_{f,\max}=\mu_sN\).

Ventajas
  • Muy fácil; muchos datos; permite discutir dispersión.
Inconvenientes
  • Lectura del pico de fuerza difícil; tirones no constantes; superficies se desgastan.
A2.3 — Rozamiento cinético con plano inclinado
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo cambia la aceleración de un bloque con el ángulo del plano inclinado?
  • ¿Qué coeficiente de rozamiento cinético se obtiene al deslizar un bloque por una rampa?
  • ¿Cuál es el ángulo crítico de deslizamiento para distintos materiales?
Qué se pretende

Se estudia el inicio del deslizamiento o el movimiento con velocidad constante sobre una rampa. Puede estimar μ_s o μ_k.

Modelo / fórmulas principales

Para inicio del deslizamiento: \(\mu_s=\tan\theta_c\); durante el deslizamiento: \(a=g(\operatorname{sen}\theta-\mu_k\cos\theta)\).

Ventajas
  • Sencillo; buena conexión entre fuerzas y cinemática.
Inconvenientes
  • Determinar el ángulo crítico tiene subjetividad; bloque puede vibrar; superficies no uniformes.
A2.4 — Segunda ley de Newton con carrito y masa colgante
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la fuerza neta a la aceleración de un carrito?
  • ¿Cómo cambia la aceleración si se mantiene la fuerza y aumenta la masa total?
  • ¿Hasta qué punto se cumple F = ma en un sistema carrito-masa colgante?
Qué se pretende

Un carrito es acelerado por una masa colgante. Se mide a con fotopuerta o vídeo, variando fuerza o masa total.

Modelo / fórmulas principales

\(F_{\text{net}}=ma\); para sistema ideal: \(a=\frac{m_{\text{colgante}}g}{m_{\text{total}}}\).

Ventajas
  • Muy IB; permite control de variables; análisis cuantitativo fuerte.
Inconvenientes
  • Rozamiento de polea y carrito; cuerda no ideal; masa colgante debe ser pequeña para evitar aceleraciones excesivas.
A2.5 — Impulso y cambio de cantidad de movimiento
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el material de impacto al tiempo de colisión y a la fuerza media?
  • ¿Cómo se relaciona el impulso recibido por un carrito con su cambio de velocidad?
  • ¿Cómo cambia la fuerza media al usar una superficie amortiguadora?
Qué se pretende

Con un carrito, sensor de fuerza o vídeo, se estudian colisiones contra superficies blandas y duras.

Modelo / fórmulas principales

\(J=F\Delta t=\Delta p=m\Delta v\).

Ventajas
  • Muy buen análisis físico; permite conectar seguridad y airbags.
Inconvenientes
  • Sensor de fuerza puede no estar disponible; tiempos de colisión muy cortos; calibración.
A2.6 — Conservación de cantidad de movimiento en colisiones de carritos
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Se conserva la cantidad de movimiento en colisiones elásticas entre carritos?
  • ¿Cómo cambia la energía cinética en una colisión inelástica?
  • ¿Qué efecto tiene la masa relativa de los carritos en las velocidades finales?
Qué se pretende

Se usan carritos en una pista, con imanes o velcro. Se miden velocidades antes y después.

Modelo / fórmulas principales

\(m_1u_1+m_2u_2=m_1v_1+m_2v_2\); comparar \(E_k\) antes y después.

Ventajas
  • Excelente IA si se miden bien velocidades; análisis rico.
Inconvenientes
  • Pista debe estar nivelada; rozamiento; colisiones no perfectamente elásticas.
A2.7 — Choques con bolas o canicas en carril
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo se conserva la cantidad de movimiento en colisiones unidimensionales entre bolas?
  • ¿Cómo afecta la masa de las bolas al reparto de velocidades tras el choque?
  • ¿Qué fracción de energía se conserva en choques entre canicas?
Qué se pretende

Alternativa barata a carritos. Se puede usar vídeo desde arriba para medir velocidades.

Modelo / fórmulas principales

Conservación de \(p\); coeficiente de restitución: \(e=\frac{\text{velocidad relativa después}}{\text{velocidad relativa antes}}\).

Ventajas
  • Material accesible; visual; permite vídeo análisis.
Inconvenientes
  • Rotación; choques no perfectamente centrales; dificultad en medir velocidades instantáneas.
A2.8 — Atwood: tensión y aceleración
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la diferencia de masas a la aceleración de una máquina de Atwood?
  • ¿Qué efecto tiene la masa de la polea sobre el modelo ideal?
  • ¿Cómo cambia la tensión en la cuerda al variar las masas?
Qué se pretende

Dos masas conectadas por una cuerda sobre polea. Se mide aceleración para distintas diferencias de masa.

Modelo / fórmulas principales

\(a=\frac{(m_2-m_1)g}{m_1+m_2}\) en el modelo ideal.

Ventajas
  • Muy buena dinámica; controlable; análisis claro.
Inconvenientes
  • Rozamiento y momento de inercia de polea; cuerda puede deslizar; masas oscilan.
A2.9 — Tensión en cuerdas formando ángulos
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo cambia la tensión en una cuerda al variar el ángulo de suspensión de una masa?
  • ¿Por qué aumenta mucho la tensión cuando una cuerda se aproxima a la horizontal?
  • ¿Qué modelo vectorial predice la tensión en un sistema de dos cuerdas?
Qué se pretende

Una masa cuelga de dos cuerdas con ángulos variables. Se miden tensiones con dinamómetros.

Modelo / fórmulas principales

Equilibrio: \(\sum F_x=0\), \(\sum F_y=0\); si hay simetría: \(2T\operatorname{sen}\theta=mg\).

Ventajas
  • Experimento estático fácil; muy útil para vectores.
Inconvenientes
  • Dinamómetros imprecisos; medir ángulos; rozamiento en nudos.
A2.10 — Fuerza centrípeta con masa giratoria
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo depende la fuerza centrípeta de la velocidad angular?
  • ¿Cómo afecta el radio a la fuerza necesaria para mantener movimiento circular?
  • ¿Qué relación se obtiene entre tensión y periodo de giro?
Qué se pretende

Se hace girar una masa en círculo y se mide tensión/radio/periodo. Puede hacerse con tapón de goma y pesos.

Modelo / fórmulas principales

\(F_c=\frac{mv^2}{r}=\frac{4\pi^2mr}{T^2}\).

Ventajas
  • Clásico potente; permite linealizar F frente a 1/T².
Inconvenientes
  • Riesgo si se suelta; radio cambia; medir tensión en movimiento es difícil.
A2.11 — Empuje de Arquímedes
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el volumen sumergido a la fuerza de empuje sobre un objeto?
  • ¿Qué densidad de un líquido se puede obtener midiendo empuje?
  • ¿Cómo varía el peso aparente de un objeto al sumergirlo progresivamente?
Qué se pretende

Se cuelga un objeto de un dinamómetro y se sumerge a distintas profundidades o volúmenes.

Modelo / fórmulas principales

\(E=\rho gV\); peso aparente: \(P_{\text{ap}}=mg-E\).

Ventajas
  • Seguro; datos claros; buena conexión con densidad.
Inconvenientes
  • Medir volumen sumergido; burbujas; tensión superficial en objetos pequeños.
A2.12 — Fuerza de arrastre sobre coches de juguete
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la velocidad de un coche de juguete a la fuerza de arrastre estimada?
  • ¿Cómo cambia la distancia de frenado al añadir superficies frontales?
  • ¿Se ajusta mejor un modelo de arrastre lineal o cuadrático?
Qué se pretende

Se modifica el área frontal de un coche o carrito y se mide su desaceleración. Permite estimar una fuerza resistiva efectiva.

Modelo / fórmulas principales

\(F_d\approx bv\) o \(F_d\approx cv^2\); \(F_{\text{net}}=ma\).

Ventajas
  • Original; buena evaluación de modelos.
Inconvenientes
  • Difícil aislar rozamiento de arrastre; velocidades bajas; formas poco aerodinámicas.
A2.13 — Fuerza magnética entre imanes
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo varía la fuerza de repulsión entre dos imanes con la distancia?
  • ¿Qué modelo potencial describe mejor la interacción entre imanes pequeños?
  • ¿Cómo cambia la fuerza máxima al apilar imanes?
Qué se pretende

Se mide la fuerza necesaria para mantener dos imanes a distintas separaciones, usando balanza o dinamómetro.

Modelo / fórmulas principales

Modelo empírico: \(F\propto\frac{1}{r^n}\); ajuste log-log para determinar \(n\).

Ventajas
  • Muy atractivo; permite modelos no lineales y ajuste de potencia.
Inconvenientes
  • Imanes no son cargas puntuales; alineación crítica; distancias pequeñas difíciles.
A2.14 — Fuerza de flotación y estabilidad de barcos de papel/aluminio
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la forma de un casco a la masa máxima que puede soportar antes de hundirse?
  • ¿Qué relación existe entre volumen desplazado y carga máxima?
  • ¿Cómo cambia la estabilidad con la anchura del casco?
Qué se pretende

Se construyen pequeños cascos de aluminio de igual masa pero distinta geometría. Se mide carga máxima antes de hundirse.

Modelo / fórmulas principales

\(E=\rho gV_{\text{desplazado}}\); equilibrio vertical: \(E=P_{\text{total}}\).

Ventajas
  • Creativo y cercano; permite muchas repeticiones.
Inconvenientes
  • Geometría difícil de medir; entrada de agua; evaluación puede volverse demasiado tecnológica si no se centra en física.
A2.15 — Fricción rodante de ruedas
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el diámetro de una rueda a la distancia recorrida por un carrito?
  • ¿Cómo varía la fuerza de rozamiento rodante con la carga?
  • ¿Qué superficie reduce más la resistencia al avance?
Qué se pretende

Se mide el movimiento de un carrito en distintas condiciones. El objetivo es obtener una fuerza resistiva efectiva.

Modelo / fórmulas principales

\(F_{\text{res}}\approx\mu_rN\); trabajo perdido: \(W_{\text{perdido}}=F_{\text{res}}d\).

Ventajas
  • Muy accesible; aplicable a vida real.
Inconvenientes
  • El modelo de rozamiento rodante es complejo; ejes y ruedas dominan el resultado.
A2.16 — Elasticidad de gomas: límite de Hooke
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Hasta qué fuerza se comporta una goma elástica como un muelle?
  • ¿Cómo cambia la constante elástica efectiva con el número de gomas en paralelo?
  • ¿Existe histéresis al cargar y descargar una goma?
Qué se pretende

Se cuelgan masas en una goma y se registra elongación al cargar y descargar. Muy buena para discutir modelos no ideales.

Modelo / fórmulas principales

\(F\approx kx\) solo en rango pequeño; energía: área bajo la curva \(F\)-\(x\).

Ventajas
  • Muy buena evaluación; permite detectar histéresis.
Inconvenientes
  • No linealidad fuerte; deformación permanente; tiempos de relajación.
A2.17 — Resistencia de materiales por flexión de una regla
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la fuerza aplicada a la deflexión de una regla en voladizo?
  • ¿Cómo depende la deflexión de la longitud libre de una regla?
  • ¿Qué material presenta mayor rigidez a flexión?
Qué se pretende

Una regla se fija a una mesa y se cuelgan masas en el extremo. Se mide la deflexión.

Modelo / fórmulas principales

Modelo de viga: \(d\propto\frac{WL^3}{EI}\), o modelo empírico \(d\propto W\) para \(L\) constante.

Ventajas
  • Muy fácil; buenos datos; conexión con elasticidad.
Inconvenientes
  • La fórmula completa puede ser avanzada; grandes deformaciones; fijación debe ser rígida.
A2.18 — Fuerza y aceleración con smartphone
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo se relaciona la fuerza aplicada a un móvil sobre carrito con la aceleración medida por el sensor?
  • ¿Qué precisión tiene el acelerómetro de un teléfono en un movimiento rectilíneo?
  • ¿Cómo cambia la aceleración al variar la masa total del sistema?
Qué se pretende

Se coloca un móvil sobre un carrito y se usa el acelerómetro. Puede compararse con fuerza medida o componente del peso en rampa.

Modelo / fórmulas principales

\(F=ma\); componente en rampa: \(a=g\operatorname{sen}\theta\).

Ventajas
  • Tecnológico y accesible; muchos datos.
Inconvenientes
  • Sensores con ruido; calibración; ejes del móvil mal alineados.
A2.19 — Tensión máxima antes de rotura en hilo
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el diámetro de un hilo a la fuerza máxima antes de romperse?
  • ¿Qué tensión máxima soportan distintos materiales de hilo?
  • ¿Cómo cambia la fuerza de rotura con la longitud inicial?
Qué se pretende

Se aumenta gradualmente la carga hasta que el hilo rompe. Debe hacerse con seguridad y cargas pequeñas.

Modelo / fórmulas principales

Esfuerzo: \(\sigma=\frac{F}{A}\); resistencia máxima del material.

Ventajas
  • Muy directo; conecta con materiales.
Inconvenientes
  • Riesgo de rotura y proyectiles; dispersión alta; medir diámetros finos.
A2.20 — Poleas y ventaja mecánica
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo cambia la fuerza necesaria para elevar una masa al aumentar el número de poleas móviles?
  • ¿Qué rendimiento tiene un sistema de poleas real?
  • ¿Cómo afecta la carga al rendimiento de una polea?
Qué se pretende

Se construyen sistemas de poleas y se mide fuerza de tracción y distancia recorrida.

Modelo / fórmulas principales

\(\eta=\frac{\text{trabajo útil}}{\text{trabajo de entrada}}\); ventaja mecánica ideal \(\approx\) número de tramos de cuerda.

Ventajas
  • Muy tangible; excelente para fuerzas y energía.
Inconvenientes
  • Rozamiento en poleas; montaje puede ser inestable; medir desplazamientos.
A2.21 — Fuerza de frenado en ruedas con distintos materiales
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el material de una pastilla de freno casera a la fuerza de frenado de una rueda?
  • ¿Cómo varía el tiempo de frenado con la fuerza normal aplicada?
  • ¿Qué coeficiente de rozamiento se estima en un sistema de frenado simple?
Qué se pretende

Una rueda giratoria se frena con materiales distintos aplicando una fuerza normal controlada. Se mide tiempo hasta detenerse.

Modelo / fórmulas principales

Torque: \(\tau=Fr\); energía rotacional perdida; \(F_f=\mu N\).

Ventajas
  • Original; conecta dinámica y energía.
Inconvenientes
  • Rotación puede complicar; fuerza normal difícil de mantener; desgaste.
A.3 Trabajo, energía y potencia8 ideas
A3.1 — Eficiencia de una rampa
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el ángulo de una rampa al trabajo necesario para subir una masa?
  • ¿Qué eficiencia mecánica tiene una rampa real?
  • ¿Cómo cambia el trabajo contra rozamiento con la longitud de la rampa?
Qué se pretende

Se sube un objeto por rampas de distinta inclinación midiendo fuerza y distancia.

Modelo / fórmulas principales

\(W=Fd\); energía útil: \(mgh\); eficiencia: \(\eta=\frac{mgh}{W_{\text{entrada}}}\).

Ventajas
  • Fácil; aplicable; buena discusión de rozamiento.
Inconvenientes
  • Fuerza variable; dinamómetro manual; superficie irregular.
A3.2 — Potencia humana al subir escaleras
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo varía la potencia desarrollada al subir escaleras con la velocidad?
  • ¿Qué potencia media produce una persona al subir una altura conocida?
  • ¿Cómo afecta cargar una mochila a la potencia necesaria?
Qué se pretende

Se mide masa, altura y tiempo al subir escaleras. Debe tratarse con seguridad y consentimiento.

Modelo / fórmulas principales

\(P=\frac{\Delta E}{\Delta t}=\frac{mgh}{t}\).

Ventajas
  • Muy sencillo y personal; muchos datos.
Inconvenientes
  • Factores biológicos; seguridad; no debe convertirse en educación física más que física.
A3.3 — Energía en un péndulo amortiguado
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo disminuye la amplitud de un péndulo con el tiempo?
  • ¿Qué modelo describe mejor la pérdida de energía de un péndulo?
  • ¿Cómo afecta el tamaño de la masa al amortiguamiento?
Qué se pretende

Se graba un péndulo durante muchas oscilaciones y se mide amplitud. Puede ajustarse una envolvente exponencial.

Modelo / fórmulas principales

\(E\propto A^2\); \(A(t)\approx A_0e^{-bt}\).

Ventajas
  • Buen análisis de modelos; datos abundantes.
Inconvenientes
  • Amortiguamiento débil; medición de amplitud; corrientes de aire.
A3.4 — Rendimiento de una goma elástica
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué fracción de energía almacenada en una goma se transforma en energía cinética?
  • ¿Cómo afecta la elongación inicial a la velocidad de un proyectil seguro?
  • ¿Cómo cambia el rendimiento con distintas gomas?
Qué se pretende

Se caracteriza una goma con curva fuerza-elongación y luego se usa para lanzar un carrito o masa ligera.

Modelo / fórmulas principales

\(E_{\text{elástica}}=\) área bajo la curva \(F\)-\(x\); \(E_k=\frac12mv^2\).

Ventajas
  • IA rica; combina medición estática y dinámica.
Inconvenientes
  • Gomas no ideales; seguridad; pérdidas por calor y sonido.
A3.5 — Energía de rebote en pelotas
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la temperatura de una pelota a la energía conservada en el rebote?
  • ¿Qué material de pelota conserva mayor proporción de energía?
  • ¿Cómo varía la eficiencia del rebote con la altura inicial?
Qué se pretende

Se mide altura inicial y altura de rebote para pelotas o temperaturas distintas.

Modelo / fórmulas principales

\(\eta=\frac{h_{\text{rebote}}}{h_{\text{inicial}}}\); \(e=\sqrt\eta\).

Ventajas
  • Fácil; muchas variaciones posibles.
Inconvenientes
  • Control de temperatura; superficie; rotación.
A3.6 — Motor eléctrico y eficiencia
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo varía la eficiencia de un pequeño motor eléctrico con la carga levantada?
  • ¿Qué relación existe entre potencia eléctrica de entrada y potencia mecánica de salida?
  • ¿Cómo afecta el voltaje aplicado a la potencia útil de un motor?
Qué se pretende

Un motor levanta masas con un hilo. Se miden V, I, masa, altura y tiempo.

Modelo / fórmulas principales

\(P_{\text{in}}=VI\); \(P_{\text{out}}=\frac{mgh}{t}\); \(\eta=\frac{P_{\text{out}}}{P_{\text{in}}}\).

Ventajas
  • Muy buena conexión con circuitos; resultados aplicados.
Inconvenientes
  • Motor se calienta; corriente variable; rozamiento en eje.
A3.7 — Pérdidas de energía en una pista de canicas
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el material de la pista a la energía mecánica perdida por una canica?
  • ¿Cómo cambia la velocidad final con la altura inicial?
  • ¿Qué porcentaje de energía se pierde en cada tramo?
Qué se pretende

Se mide velocidad de una canica en una pista desde distintas alturas.

Modelo / fórmulas principales

\(mgh=\frac12mv^2+\frac12I\omega^2+\text{pérdidas}\).

Ventajas
  • Visual; buen análisis energético.
Inconvenientes
  • Rodadura añade energía rotacional; medir velocidad; pista no uniforme.
A3.8 — Energía almacenada en un condensador cargando un LED
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la capacitancia al tiempo durante el que un LED permanece encendido?
  • ¿Qué energía almacena un condensador y cuánta se transforma en luz/calor?
  • ¿Cómo varía la descarga de un condensador con la resistencia?
Qué se pretende

Aunque pertenece a circuitos, puede tratarse como energía y potencia. Se mide V(t) durante descarga.

Modelo / fórmulas principales

\(E=\frac12CV^2\); \(V=V_0e^{-t/(RC)}\).

Ventajas
  • Buen uso de sensores; conexión con electricidad.
Inconvenientes
  • Puede ser más de B.5; LED no lineal; requiere seguridad eléctrica básica.
A.5 Relatividad galileana y especial / modelos de movimiento2 ideas
A5.1 — Transformaciones galileanas con vídeos de movimiento
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo cambia la descripción de la velocidad al analizar un móvil desde dos sistemas de referencia?
  • ¿Cómo se verifica experimentalmente la suma galileana de velocidades con una cinta transportadora o carrito?
Qué se pretende

Se puede montar un carrito sobre una plataforma móvil o analizar vídeo para comparar velocidades relativas.

Modelo / fórmulas principales

\(v_{AB}=v_{AC}-v_{BC}\).

Ventajas
  • Asequible; buen enfoque conceptual.
Inconvenientes
  • Relatividad especial no es experimental en laboratorio escolar; requiere explicación clara de sistemas de referencia.
A5.2 — Simulación de dilatación temporal
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo varía el factor gamma con la velocidad en distintos escenarios relativistas?
  • ¿Qué velocidades serían necesarias para observar diferencias temporales apreciables?
Qué se pretende

Investigación de modelización con simulación o datos de muones. Adecuada si se explican límites y fuentes.

Modelo / fórmulas principales

\(\gamma=\frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}\); \(\Delta t=\gamma\Delta t_0\).

Ventajas
  • Permite usar datos reales; conexión conceptual potente.
Inconvenientes
  • No experimental directo; riesgo de quedarse en cálculo; debe incluir análisis crítico.
B. La naturaleza corpuscular de la materia15 ideas
B.1 Transferencias de energía térmica4 ideas
B1.1 — Enfriamiento de Newton
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la diferencia de temperatura inicial a la tasa de enfriamiento de agua?
  • ¿Cómo cambia la constante de enfriamiento al usar distintos recipientes?
  • ¿Qué material aísla mejor una bebida caliente?
Qué se pretende

Se mide la temperatura de agua caliente con el tiempo en recipientes distintos. Puede ajustarse un modelo exponencial.

Modelo / fórmulas principales

\(\frac{dT}{dt}=-k(T-T_{\text{amb}})\); \(T=T_{\text{amb}}+(T_0-T_{\text{amb}})e^{-kt}\).

Ventajas
  • Muy fiable; fácil de repetir; datos abundantes.
Inconvenientes
  • Temperatura ambiente variable; evaporación; sensor debe estar calibrado.
B1.2 — Aislamiento térmico de materiales cotidianos
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el grosor de un aislante a la tasa de pérdida de calor?
  • ¿Qué material reduce más la transferencia de energía térmica?
  • ¿Cómo cambia la conductividad efectiva de una taza aislada?
Qué se pretende

Se comparan recipientes envueltos en materiales diferentes y se mide enfriamiento.

Modelo / fórmulas principales

\(\frac{Q}{t}\approx\frac{kA\Delta T}{L}\), o ajuste empírico con constante de enfriamiento.

Ventajas
  • Muy accesible; buen contexto cotidiano.
Inconvenientes
  • Muchas variables no controladas; convección y evaporación; difícil aislar conducción.
B1.3 — Calor específico de un metal
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué calor específico tiene una pieza metálica usando calorimetría de mezcla?
  • ¿Cómo se comparan calores específicos de distintos metales?
Qué se pretende

Metal caliente se introduce en agua fría y se mide equilibrio térmico.

Modelo / fórmulas principales

\(m_m c_m\Delta T_m=m_w c_w\Delta T_w+\text{pérdidas}\).

Ventajas
  • Clásico; buen análisis de incertidumbres.
Inconvenientes
  • Pérdidas al entorno; temperatura inicial del metal; recipiente absorbe calor.
B1.4 — Absorción de radiación según color
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el color de una superficie a la tasa de calentamiento bajo una lámpara?
  • ¿Qué superficie absorbe más radiación térmica?
Qué se pretende

Se calientan superficies de distintos colores con la misma lámpara y se mide temperatura.

Modelo / fórmulas principales

Potencia absorbida proporcional a la absortividad; \(\frac{\Delta T}{\Delta t}\big|_{\text{inicial}}\propto\frac{P_{\text{abs}}}{mc}\).

Ventajas
  • Visual; fácil; conexión con radiación.
Inconvenientes
  • Lámpara calienta por convección también; distancia crítica; masas diferentes.
B.2 Efecto invernadero2 ideas
B2.1 — Modelo de invernadero en botellas
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta una cubierta transparente a la temperatura de equilibrio de un recipiente iluminado?
  • ¿Cómo cambia la tasa de calentamiento al variar el material de la cubierta?
Qué se pretende

Se comparan recipientes expuestos a luz con y sin cubierta, midiendo temperatura.

Modelo / fórmulas principales

Balance energético: \(P_{\text{abs}}=P_{\text{emitida}}+\text{pérdidas}\); \(P_{\text{emitida}}\approx\varepsilon\sigma AT^4\).

Ventajas
  • Contexto actual; fácil de visualizar.
Inconvenientes
  • Modelo simplificado; convección dominante; no es equivalente al efecto invernadero atmosférico.
B2.2 — Albedo y calentamiento
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el albedo de una superficie a su temperatura de equilibrio?
  • ¿Qué relación existe entre reflectividad visual y calentamiento bajo una lámpara?
Qué se pretende

Se comparan superficies claras/oscuras con misma iluminación.

Modelo / fórmulas principales

\(P_{\text{abs}}=(1-\alpha)P_{\text{incidente}}\); calentamiento inicial \(\propto P_{\text{abs}}\).

Ventajas
  • Sencillo; datos claros.
Inconvenientes
  • Medir albedo real es difícil; lámpara no simula espectro solar; convección.
B.3 Leyes de los gases3 ideas
B3.1 — Ley de Boyle con jeringa
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el volumen de un gas a su presión a temperatura constante?
  • ¿Hasta qué punto se cumple PV = constante en una jeringa?
Qué se pretende

Se comprime aire en una jeringa conectada a sensor de presión. Se mide P para distintos V.

Modelo / fórmulas principales

\(PV=nRT\); \(P\propto\frac{1}{V}\).

Ventajas
  • Muy buena IA; modelo simple; gráficas claras.
Inconvenientes
  • Fricción de la jeringa; temperatura cambia al comprimir rápido; volumen muerto.
B3.2 — Ley de Charles con globo
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la temperatura al volumen de un gas a presión aproximadamente constante?
  • ¿Qué valor de cero absoluto se puede extrapolar a partir de V-T?
Qué se pretende

Se introduce un globo o tubo con aire en baños a distintas temperaturas.

Modelo / fórmulas principales

\(V\propto T\), con \(T\) en kelvin.

Ventajas
  • Interesante; permite extrapolación.
Inconvenientes
  • Presión no perfectamente constante; medir volumen; seguridad con agua caliente.
B3.3 — Presión y temperatura en recipiente cerrado
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la temperatura a la presión de un gas a volumen constante?
  • ¿Qué relación lineal se obtiene entre P y T en kelvin?
Qué se pretende

Botella rígida o matraz conectado a sensor de presión en baños térmicos.

Modelo / fórmulas principales

\(\frac{P}{T}=\text{constante}\).

Ventajas
  • Datos limpios con sensor; buen ajuste lineal.
Inconvenientes
  • Necesita sensor de presión; fugas; volumen no perfectamente constante.
B.4 Termodinámica2 ideas
B4.1 — Trabajo en expansión de un gas con jeringa
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo cambia el trabajo realizado al comprimir aire a diferentes volúmenes finales?
  • ¿Qué diferencia hay entre compresión rápida y lenta?
Qué se pretende

Se mide presión y volumen durante compresión de una jeringa para estimar área bajo curva P-V.

Modelo / fórmulas principales

\(W=\int P\,dV\); para un proceso isotermo ideal: \(PV=\text{constante}\).

Ventajas
  • Más avanzado pero muy potente; análisis gráfico auténtico.
Inconvenientes
  • Necesita sensor; fugas y fricción; control de temperatura difícil.
B4.2 — Eficiencia de una máquina térmica sencilla
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué eficiencia tiene un motor Stirling educativo al variar la diferencia de temperatura?
  • ¿Cómo depende la potencia de salida de un motor térmico de ΔT?
Qué se pretende

Si hay motor Stirling de laboratorio, se mide velocidad o potencia de salida con diferentes fuentes térmicas.

Modelo / fórmulas principales

\(\eta\le 1-\frac{T_c}{T_h}\); \(P=\frac{W}{t}\).

Ventajas
  • Muy motivador; conecta teoría y tecnología.
Inconvenientes
  • Material específico; medición de potencia difícil; pérdidas enormes.
B.5 Corriente y circuitos4 ideas
B5.1 — Ley de Ohm en resistencias y lámparas
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo varía la corriente con el voltaje en una resistencia óhmica?
  • ¿Por qué una lámpara no sigue la ley de Ohm a voltajes altos?
  • ¿Cómo cambia la resistencia de un filamento con la temperatura?
Qué se pretende

Se mide I-V para resistencia, lámpara o LED. Se comparan componentes óhmicos y no óhmicos.

Modelo / fórmulas principales

\(V=IR\); \(R=\frac{V}{I}\).

Ventajas
  • Muy fiable; buen análisis gráfico.
Inconvenientes
  • Calentamiento; instrumentos deben conectarse bien; LED requiere cuidado.
B5.2 — Resistividad de un hilo
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la longitud de un hilo conductor a su resistencia?
  • ¿Qué resistividad tiene un hilo metálico a partir de R-L?
  • ¿Cómo afecta el diámetro del hilo a la resistencia?
Qué se pretende

Se mide resistencia de distintas longitudes de hilo conductor.

Modelo / fórmulas principales

\(R=\rho\frac{L}{A}\).

Ventajas
  • Clásico y fuerte; relación lineal clara.
Inconvenientes
  • Resistencias muy pequeñas; contactos; medir diámetro.
B5.3 — Divisor de tensión con LDR
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la intensidad luminosa a la resistencia de una LDR?
  • ¿Qué modelo describe la respuesta de una LDR frente a la distancia a una lámpara?
Qué se pretende

Se mide voltaje en un divisor con LDR para distintas distancias o iluminancias.

Modelo / fórmulas principales

\(V_{\text{out}}=V_{\text{in}}\frac{R_2}{R_1+R_2}\); intensidad \(\propto\frac{1}{r^2}\); \(R_{\text{LDR}}\) empírica.

Ventajas
  • Contexto tecnológico; datos no lineales interesantes.
Inconvenientes
  • Iluminación ambiental; respuesta lenta; calibrar intensidad.
B5.4 — Descarga de condensador
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la resistencia al tiempo característico de descarga de un condensador?
  • ¿Qué valor de capacitancia se obtiene a partir de V(t)?
Qué se pretende

Se carga y descarga un condensador midiendo voltaje frente a tiempo.

Modelo / fórmulas principales

\(V=V_0e^{-t/(RC)}\); \(\tau=RC\).

Ventajas
  • Excelente para ajuste exponencial; datos claros.
Inconvenientes
  • Requiere sensor o multímetro rápido; condensadores con tolerancia; seguridad en voltajes bajos.
C. Comportamiento de las ondas13 ideas
C.1 Movimiento armónico simple2 ideas
C1.1 — Masa-muelle y constante elástica
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la masa al periodo de un oscilador masa-muelle?
  • ¿Qué valor de k se obtiene a partir de T² frente a m?
Qué se pretende

Se mide el periodo de oscilación para distintas masas.

Modelo / fórmulas principales

\(T=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}\).

Ventajas
  • Muy fiable; buen análisis lineal.
Inconvenientes
  • Amplitud; masa del muelle; amortiguamiento.
C1.2 — Péndulo y amplitud
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Hasta qué ángulo inicial es válida la aproximación de péndulo simple?
  • ¿Cómo afecta la amplitud inicial al periodo?
Qué se pretende

Se mide T para distintos ángulos iniciales manteniendo longitud constante.

Modelo / fórmulas principales

\(T\approx2\pi\sqrt{\frac{L}{g}}\) para ángulos pequeños.

Ventajas
  • Mejora el clásico péndulo; buena evaluación del modelo.
Inconvenientes
  • Diferencias pequeñas; medir ángulo; cronometraje.
C.2 Modelo ondulatorio3 ideas
C2.1 — Frecuencia de cuerda de ukelele/guitarra
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la tensión de una cuerda a la frecuencia fundamental?
  • ¿Cómo varía la frecuencia con la longitud vibrante de una cuerda?
Qué se pretende

Se usa sonómetro o instrumento y app de frecuencia.

Modelo / fórmulas principales

\(f=\frac{1}{2L}\sqrt{\frac{T}{\mu}}\); \(f^2\propto T\).

Ventajas
  • Muy IB; conexión personal; datos fáciles.
Inconvenientes
  • Medir tensión; apps de frecuencia; armónicos.
C2.2 — Velocidad del sonido con tubo resonante
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué velocidad del sonido se obtiene usando resonancia en un tubo?
  • ¿Cómo afecta la temperatura del aire a la velocidad del sonido?
Qué se pretende

Se mide longitud de resonancia en tubo abierto/cerrado para una frecuencia conocida.

Modelo / fórmulas principales

\(v=f\lambda\); tubo cerrado: \(L\approx\frac{\lambda}{4}\), con corrección de extremo.

Ventajas
  • Muy buena física; análisis claro.
Inconvenientes
  • Corrección de extremo; ruido; medir longitudes.
C2.3 — Ondas en una cuerda: longitud de onda y frecuencia
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo depende la longitud de onda de la frecuencia en una cuerda bajo tensión constante?
  • ¿Qué velocidad de onda se obtiene en una cuerda vibrante?
Qué se pretende

Con generador de ondas o vibrador, se forman ondas estacionarias en cuerda.

Modelo / fórmulas principales

\(v=f\lambda\); \(v=\sqrt{\frac{T}{\mu}}\).

Ventajas
  • Conecta teoría y experimento; visual.
Inconvenientes
  • Requiere vibrador; tensión estable; nodos no perfectamente definidos.
C.3 Fenómenos ondulatorios4 ideas
C3.1 — Difracción por un cabello
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué diámetro de cabello se obtiene mediante difracción láser?
  • ¿Cómo afecta la distancia pantalla-obstáculo a la separación entre mínimos?
Qué se pretende

Un cabello actúa como obstáculo equivalente por el principio de Babinet. Se mide patrón de difracción.

Modelo / fórmulas principales

\(y\approx\frac{\lambda L}{d}\).

Ventajas
  • Muy accesible; mide micras; visual.
Inconvenientes
  • Tema frecuente; identificación de mínimos; seguridad láser.
C3.2 — Índice de refracción con ley de Snell
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué índice de refracción tiene un bloque acrílico?
  • ¿Cómo varía el ángulo refractado con el ángulo incidente?
Qué se pretende

Se mide incidencia y refracción en bloque semicircular.

Modelo / fórmulas principales

\(n_1\operatorname{sen}\theta_1=n_2\operatorname{sen}\theta_2\).

Ventajas
  • Simple y preciso; buen gráfico senθ.
Inconvenientes
  • Lectura de ángulos; anchura del haz; alineación.
C3.3 — Difracción con rendijas o red
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué longitud de onda tiene un láser usando una red de difracción?
  • ¿Cómo afecta la separación de rendijas al patrón de interferencia?
Qué se pretende

Se usa red de difracción conocida o rendijas dobles.

Modelo / fórmulas principales

\(d\operatorname{sen}\theta=m\lambda\); para ángulos pequeños: \(y\approx\frac{\lambda L}{d}\).

Ventajas
  • Muy buena óptica; datos limpios.
Inconvenientes
  • Láser; alineación; disponibilidad de redes.
C3.4 — Polarización con filtros
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo varía la intensidad transmitida con el ángulo entre polarizadores?
  • ¿Hasta qué punto se cumple la ley de Malus?
Qué se pretende

Se usan dos polarizadores y sensor de luz o app.

Modelo / fórmulas principales

\(I=I_0\cos^2\theta\).

Ventajas
  • Elegante; modelo claro.
Inconvenientes
  • Sensores de móvil no calibrados; luz ambiental; filtros imperfectos.
C.4 Ondas estacionarias y resonancia2 ideas
C4.1 — Resonancia en tubos
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo depende la frecuencia fundamental de la longitud de un tubo abierto?
  • ¿Qué corrección de extremo se obtiene para un tubo cerrado?
Qué se pretende

Se excita un tubo con sonido y se identifica resonancia.

Modelo / fórmulas principales

\(f=\frac{v}{2L}\) o \(f=\frac{v}{4L}\), según extremos.

Ventajas
  • Muy adecuado para SL; conexión acústica.
Inconvenientes
  • Detección de máximos subjetiva; ruido ambiental; extremos no ideales.
C4.2 — Copas y resonancia
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el volumen de agua en una copa a su frecuencia de resonancia?
  • ¿Qué modelo empírico relaciona frecuencia y altura de agua?
Qué se pretende

Se golpean copas con distinta cantidad de agua y se mide frecuencia.

Modelo / fórmulas principales

Modelo empírico; \(f\) relacionada con masa efectiva y rigidez.

Ventajas
  • Muy motivador; fácil con app.
Inconvenientes
  • Modelo teórico complejo; copas diferentes; amplitud de golpe.
C.5 Efecto Doppler2 ideas
C5.1 — Doppler con fuente sonora móvil
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué velocidad de una fuente sonora se obtiene a partir del desplazamiento Doppler?
  • ¿Cómo cambia la frecuencia percibida cuando una fuente se acerca y se aleja?
Qué se pretende

Un móvil emite un tono constante y se mueve respecto al micrófono. Se analiza el audio.

Modelo / fórmulas principales

\(f'=f\frac{v}{v\pm u_s}\) para observador estacionario.

Ventajas
  • Muy visual; uso de móvil; conexión real.
Inconvenientes
  • Velocidades bajas producen cambios pequeños; ruido; seguridad en movimiento.
C5.2 — Doppler con simulación y datos reales
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo cambia el desplazamiento Doppler con la velocidad de una ambulancia?
  • ¿Qué velocidad se estima a partir de una grabación de sirena?
Qué se pretende

Puede usarse grabación propia o análisis de audio controlado.

Modelo / fórmulas principales

\(\frac{\Delta f}{f}\approx\frac{v_s}{v}\) para velocidades pequeñas.

Ventajas
  • Original; contextual.
Inconvenientes
  • Control experimental difícil; puede ser más modelización que experimento.
D. Campos9 ideas
D.1 Campos gravitatorios2 ideas
D1.1 — g con péndulo
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué valor de g se obtiene a partir de un péndulo?
  • ¿Cómo afecta la longitud al valor calculado de g?
Qué se pretende

Se usa el péndulo como método indirecto para g.

Modelo / fórmulas principales

\(g=\frac{4\pi^2L}{T^2}\).

Ventajas
  • Accesible; buen análisis de incertidumbre.
Inconvenientes
  • Muy clásico; longitud al centro de masa; amplitud.
D1.2 — Campo gravitatorio con datos astronómicos
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo se puede estimar la masa de Júpiter usando periodos orbitales de sus lunas?
  • ¿Hasta qué punto los datos de satélites verifican la tercera ley de Kepler?
Qué se pretende

IA de datos secundarios con datos de lunas/satélites.

Modelo / fórmulas principales

\(T^2=\frac{4\pi^2r^3}{GM}\).

Ventajas
  • No necesita laboratorio; datos reales.
Inconvenientes
  • Debe citar datos; no es experimental propio; cuidado con unidades.
D.2 Campos eléctricos y magnéticos3 ideas
D2.1 — Campo magnético de un solenoide
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la corriente al campo magnético dentro de un solenoide?
  • ¿Cómo cambia B con el número de espiras por unidad de longitud?
Qué se pretende

Se mide B con sensor o app de magnetómetro para distintas corrientes.

Modelo / fórmulas principales

\(B=\mu_0nI\).

Ventajas
  • Datos lineales; conecta electricidad y magnetismo.
Inconvenientes
  • Apps de móvil tienen sesgo; campos externos; calentamiento.
D2.2 — Campo magnético de un imán con distancia
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo varía el campo magnético de un imán con la distancia?
  • ¿Qué exponente se obtiene en un ajuste B ∝ r^{-n}?
Qué se pretende

Se mide campo con magnetómetro del móvil a distintas distancias.

Modelo / fórmulas principales

Modelo empírico \(B\propto\frac{1}{r^n}\); dipolo lejano: \(B\propto\frac{1}{r^3}\).

Ventajas
  • Muy accesible; ajuste log-log.
Inconvenientes
  • Sensor saturado cerca; orientación crítica; imán no puntual.
D2.3 — Fuerza sobre un conductor en campo magnético
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo depende la fuerza magnética sobre un conductor de la corriente?
  • ¿Cómo cambia la fuerza al variar la longitud de conductor dentro del campo?
Qué se pretende

Con una balanza se mide fuerza sobre un conductor entre imanes.

Modelo / fórmulas principales

\(F=BIL\operatorname{sen}\theta\).

Ventajas
  • Muy buena física; lineal.
Inconvenientes
  • Montaje delicado; fuerzas pequeñas; calentamiento.
D.3 Movimiento en campos eléctricos y magnéticos2 ideas
D3.1 — Deflexión de una esfera cargada entre placas
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta el voltaje entre placas al desplazamiento de una esfera cargada?
  • ¿Qué relación existe entre fuerza eléctrica y campo aplicado?
Qué se pretende

Versión escolar de esfera ligera suspendida entre placas. Requiere extrema seguridad si hay alto voltaje.

Modelo / fórmulas principales

\(F=qE\); \(E=\frac{V}{d}\); equilibrio con tensión y peso.

Ventajas
  • Conceptualmente potente.
Inconvenientes
  • Material específico; seguridad; carga difícil de controlar.
D3.2 — Simulación de partículas cargadas
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo depende el radio de curvatura de una partícula cargada de su velocidad en un campo magnético?
  • ¿Cómo cambia la trayectoria al variar B?
Qué se pretende

Investigación con simulador si no hay equipo. Debe incluir validación y discusión de límites.

Modelo / fórmulas principales

\(qvB=\frac{mv^2}{r}\); \(r=\frac{mv}{qB}\).

Ventajas
  • Permite explorar variables imposibles en clase.
Inconvenientes
  • No experimental; debe evitar ser solo captura de simulador.
D.4 Inducción electromagnética2 ideas
D4.1 — Ley de Faraday con imán y bobina
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la velocidad de entrada de un imán en una bobina al voltaje inducido máximo?
  • ¿Cómo cambia la fem inducida con el número de espiras?
Qué se pretende

Se deja caer o mueve un imán a través de bobinas y se mide voltaje con sensor.

Modelo / fórmulas principales

\(\varepsilon=-N\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\).

Ventajas
  • Muy buena IA; visual; datos ricos.
Inconvenientes
  • Necesita sensor rápido; movimiento reproducible; orientación del imán.
D4.2 — Generador casero
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la frecuencia de giro al voltaje inducido en una bobina?
  • ¿Cómo cambia el voltaje RMS al variar el número de espiras?
Qué se pretende

Se gira un imán o bobina y se mide voltaje alterno.

Modelo / fórmulas principales

\(\varepsilon_{\max}=NBA\omega\).

Ventajas
  • Conecta electricidad y energía; motivador.
Inconvenientes
  • Giro uniforme difícil; voltajes pequeños; fricción.
E. Física nuclear y cuántica10 ideas
E.1 Estructura del átomo2 ideas
E1.1 — Espectros de emisión con red de difracción
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué longitudes de onda aparecen en el espectro de una lámpara LED o de gas?
  • ¿Cómo se estima la constante de Rydberg usando líneas del hidrógeno?
Qué se pretende

Se usa una red de difracción y cámara para medir ángulos/posiciones de líneas espectrales.

Modelo / fórmulas principales

\(d\operatorname{sen}\theta=m\lambda\); para hidrógeno: \(\frac{1}{\lambda}=R\left(\frac{1}{n_f^2}-\frac{1}{n_i^2}\right)\).

Ventajas
  • Muy buena conexión con cuántica; visual.
Inconvenientes
  • Necesita fuentes espectrales; calibración; cámara y geometría.
E1.2 — Modelo de niveles energéticos con datos secundarios
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo se relacionan las líneas espectrales de un elemento con transiciones de energía?
  • ¿Qué energía de fotones corresponden a líneas visibles de un gas?
Qué se pretende

Análisis de datos espectrales publicados, con cálculo de energías.

Modelo / fórmulas principales

\(E=hf=\frac{hc}{\lambda}\).

Ventajas
  • Viable sin laboratorio especializado.
Inconvenientes
  • Debe tener buen análisis propio; riesgo de ser descriptivo.
E.2 Física cuántica2 ideas
E2.1 — Efecto fotoeléctrico con simulación PhET
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la frecuencia de la luz al potencial de frenado?
  • ¿Qué valor de h/e se obtiene a partir de V_s frente a f?
Qué se pretende

Si no hay equipo, se puede hacer una investigación de simulación bien justificada y comparada con teoría.

Modelo / fórmulas principales

\(eV_s=hf-\Phi\); pendiente de \(V_s\) frente a \(f\): \(\frac{h}{e}\).

Ventajas
  • Conceptualmente fuerte; análisis lineal.
Inconvenientes
  • No experimental real; debe explicar que es simulación y evaluar sus límites.
E2.2 — LEDs y constante de Planck
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué valor de h se puede estimar midiendo el voltaje umbral de LEDs de diferentes colores?
  • ¿Cómo se relaciona el color de un LED con la energía del fotón emitido?
Qué se pretende

Se mide voltaje umbral de LEDs y se asocia a longitud de onda/color.

Modelo / fórmulas principales

\(eV\approx\frac{hc}{\lambda}\).

Ventajas
  • Muy accesible; buena conexión cuántica-circuitos.
Inconvenientes
  • Voltaje umbral ambiguo; espectro del LED ancho; aproximación fuerte.
E.3 Desintegración radiactiva2 ideas
E3.1 — Decaimiento con dados
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo reproduce un modelo de dados la desintegración radiactiva?
  • ¿Cómo afecta la probabilidad de desintegración a la vida media simulada?
Qué se pretende

Simulación física con dados o programación. Cada tirada representa un intervalo temporal.

Modelo / fórmulas principales

\(N=N_0e^{-\lambda t}\); \(T_{1/2}=\frac{\ln 2}{\lambda}\).

Ventajas
  • Seguro; muchos datos; excelente para estadística.
Inconvenientes
  • Modelo analógico; no mide radiación real; debe estar bien justificado.
E3.2 — Datos reales de semivida
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué semivida se obtiene a partir de datos publicados de decaimiento?
  • ¿Cómo afecta el fondo radiactivo a la estimación de la semivida?
Qué se pretende

Análisis de datos secundarios o de laboratorio si hay contador Geiger seguro.

Modelo / fórmulas principales

\(A=A_0e^{-\lambda t}+\text{fondo}\).

Ventajas
  • Buena modelización; conecta con incertidumbres.
Inconvenientes
  • Acceso a datos; seguridad si hay fuente real; estadística Poisson.
E.4 Fisión2 ideas
E4.1 — Modelo de reacción en cadena con simulación
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo afecta la probabilidad de captura al crecimiento de una reacción en cadena?
  • ¿Qué condiciones permiten una reacción crítica en un modelo simplificado?
Qué se pretende

Se usa simulación o modelo Monte Carlo sencillo para neutrones y núcleos.

Modelo / fórmulas principales

Factor de multiplicación \(k\); crecimiento si \(k>1\).

Ventajas
  • Interesante; permite programación simple.
Inconvenientes
  • Muy modelizado; alejado del laboratorio; requiere explicación crítica.
E4.2 — Energía liberada en fisión con datos de masas
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué energía se libera en una reacción de fisión concreta?
  • ¿Cómo se compara la energía por kg de combustible nuclear con combustibles químicos?
Qué se pretende

Análisis de masas nucleares y conversión energía-masa.

Modelo / fórmulas principales

\(E=\Delta mc^2\); \(1\,\mathrm{u}\approx931.5\,\mathrm{MeV}/c^2\).

Ventajas
  • Buen uso de cuadernillo; contexto energético.
Inconvenientes
  • No experimental; puede volverse solo cálculo si no hay pregunta investigable.
E.5 Fusión y estrellas2 ideas
E5.1 — Diagrama HR con datos reales
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Cómo se relacionan luminosidad y temperatura en estrellas de la secuencia principal?
  • ¿Qué radio estelar se estima a partir de luminosidad y temperatura?
Qué se pretende

Se usan datos astronómicos de estrellas y se ajustan relaciones.

Modelo / fórmulas principales

\(L=4\pi R^2\sigma T^4\); brillo aparente: \(b=\frac{L}{4\pi d^2}\).

Ventajas
  • Datos reales; muy buena conexión con astrofísica.
Inconvenientes
  • Debe citar fuentes; incertidumbres astronómicas; no experimental escolar.
E5.2 — Energía de fusión en el Sol
Posibles preguntas de investigación
  • ¿Qué pérdida de masa por segundo corresponde a la luminosidad solar?
  • ¿Cuánta energía se libera en la cadena protón-protón?
Qué se pretende

Investigación de modelización con constantes del cuadernillo.

Modelo / fórmulas principales

\(E=\Delta mc^2\); \(P=\frac{E}{t}\).

Ventajas
  • Conecta nuclear y astrofísica; buen cálculo.
Inconvenientes
  • Puede ser demasiado teórico; debe incluir análisis y evaluación.