¬     ¡Bienvenido a FísicaLab!

Copyright (C)  2009, 2010, 2012  German A. Arias.
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FísicaLab es una aplicación educativa para la resolución de problemas físicos. Su objetivo es que el usuario se enfoque en los conceptos físicos dejando de lado la matemática implicada, de la cual se ocupa FísicaLab. Esto le permitirá al usuario familiarizarse con los conceptos físicos sin correr el riesgo de perderse en los detalles matemáticos. Y de esta forma, cuando el usuario gane confianza en la aplicación de los conceptos físico, estará mejor preparado para resolver los problemas a mano (con lápiz y papel). FísicaLab es fácil de usar y muy intuitivo. Sin embargo, para que pueda aprovechar toda la potencia de FísicaLab, le recomendamos leer primero esta ayuda para que se familiarice con las convenciones adoptadas. Al mismo tiempo que aprende como plantear problemas a través de los ejemplos aquí mostrados.

FísicaLab consiste de dos ventanas, una llamada Módulos y elementos y otra llamada Pizarra. La primera de ellas contiene los diferentes módulos que pueden utilizarse para resolver problemas. Dichos módulos están agrupados en: Cinemática, Estática, Dinámica, etc. (imagen de abajo). Estos grupos de módulos se seleccionan con los iconos de la parte superior, los indicados con (1) en la imagen. Dejando el puntero del ratón sobre cada uno de estos iconos, aparece una etiqueta con el nombre del grupo. Los botones de opción marcados con (2) permiten seleccionar el sistema de unidades que deseamos utilizar: SI o inglés. En el recuadro indicado por (3) se ven los módulos del grupo seleccionado, los cuales pueden seleccionarse con las pestañas indicadas por (4). Los elementos del módulo seleccionado aparecen en el recuadro indicado por (5). Dichos elementos nos sirven para plantearle el problema a FísicaLab. En el recuadro indicado por (6) se ingresan los datos de cada elemento añadido a la Pizarra (si no hay ningún elemento en la Pizarra, dicho recuadro aparecerá vació). 

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La ventana Pizarra (la imagen de abajo), tiene en la parte superior izquierda dos botones, indicados con (7). El de la izquierda sirve para resolver el problema planteado, y el de la derecha para borrar todos los elementos añadidos a la pizarra. El rectángulo de color negro indicado por (8), es la pizarra propiamente dicha. Hay que tener en mente, aunque no se ve, que la pizarra es cuadriculada. Estando constituida por celdas de 50x50 píxeles. El tamaño por defecto es de 26x18 celdas y puede configurarse en el panel de Preferencias hasta un máximo de 100x100 (Un tamaño mayor al predeterminado puede ser útil para resolver problemas de armaduras). El visor de texto indicado por (9), es donde FísicaLab muestra los resultados o mensajes pertinentes. Inmediatamente debajo de la pizarra, la casilla de selección indicada por (10), que por defecto esta seleccionada, borra todo el contenido del visor de texto antes de mostrar los resultados del siguiente cálculo. Si se desean conservar los datos anteriores, hay que desactivar esta casilla dando un clic sobre ella. En este caso, el visor permite agregar texto. Por ejemplo, notas para saber a que problema corresponden las soluciones.

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Manejando los elementos
        
Una vez seleccionado el módulo que se desea utilizar (al iniciar la aplicación aparece seleccionado el grupo Cinemática y el módulo Puntual), podemos agregar elementos a la Pizarra simplemente dando un clic sobre el elemento deseado. Una vez seleccionado un elemento, el cursor del ratón se convertirá en una mano abierta, indicándonos que estamos por agregar un elemento a la pizarra. Dando un clic en la ubicación de la pizarra donde queremos colocar el elemento, el elemento aparecerá en dicha ubicación y el cursor del ratón regresara a su forma original.

Cada vez que se agregue un nuevo elemento un recuadro amarillo aparecerá rodeando dicho elemento. Este recuadro amarillo indica que la información de este elemento es la que aparece, para su edición, en el panel de Módulos y elementos. Si se selecciona otro elemento, el recuadro amarillo pasara a resaltar dicho elemento, indicando que ahora es la información de este elemento la que esta disponible para su edición en el panel. Si se deja el puntero del ratón sobre cualquier elemento, una etiqueta aparecerá desplegando la información del elemento. El tamaño de la letra en estas etiquetas puede configurarse desde el panel de Preferencias.

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Si se desea cambiar de lugar un elemento, simplemente debemos dar un clic sobre dicho elemento, manteniendo presionada la tecla Control. Esto hará que el elemento desaparezca del lugar donde se encontraba y que el cursor del ratón se convierta en una mano cerrada, indicándonos que estamos moviendo un elemento. Dando un clic en la nueva ubicación, el elemento aparecerá y el cursor regresara a su forma original. Por otra parte, si lo que se desea es borrar un elemento, simplemente debemos dar un clic en el elemento, manteniendo la tecla Shift presionada.

Algo que se debe tener en cuenta, a la hora de plantear problemas, es que FísicaLab no permite combinar elementos de diferentes módulos. Los elementos contenidos en cada módulo, son suficientes para plantear una gran variedad de problemas.

Datos de los elementos

Al seleccionar un elemento de la pizarra, o agregar un nuevo elemento, aparecerá en la parte inferior de la ventana Módulos y elementos una tabla con los datos de dicho elemento. Dando un doble clic en cualquier campo de la segunda columna, se pueden ingresar los datos correspondientes al elemento. FísicaLab soporta notación científica, para ello se debe utilizar la letra E para indicar el exponente de la base diez. Por ejemplo, para ingresar el número 3.45 x10-5, se debe escribir:

3.45E-5

Todos los datos numéricos deben ser ingresados sin espacios. Por ejemplo, los siguientes datos, no son aceptados:

- 5.3
7.8E - 8

FísicaLab también incorpora una gran cantidad de factores de conversión. Dichos factores pueden utilizarse colocando el carácter @ antes de la conversión deseada. Si tenemos seleccionado el sistema de unidades SI, FísicaLab asumirá que los datos ingresados están en metros, kilogramos, segundos, etc. Si tenemos seleccionado el sistema Inglés, FísicaLab asumirá que los datos ingresados están en pies, libras, slugs, segundos, etc. (en el sistema inglés la masa debe estar en slugs). Pero si, por ejemplo, queremos ingresar una velocidad de 75 km/h, puede hacerse de la siguiente forma:

75 @ km/h

En este caso los espacios delante y detrás del carácter @ son aceptados por claridad. Aunque no son indispensables. Cada módulo tiene su conjunto de factores de conversión aceptados, como se puede ver en las secciones que tratan sobre cada uno de dichos módulos.

Las incógnitas del problema se representan con letras o conjuntos de letras. Si, por ejemplo, en un problema de cinemática la velocidad final es una incógnita, esta puede representarse como:

vf
vfinal
velfinal

o cualquier otra combinación que se desee utilizar. Aunque es recomendable que el nombre de la incógnita se relacione con el dato buscado (es decir, no son recomendables nombres como perro, gato o fkrg que no tienen relación con el dato buscado). Los factores de conversión también pueden utilizarse para las incógnitas, indicándole a FísicaLab las unidades en las que queremos el resultado. Por ejemplo, para un dato de tiempo:

t @ min

lo que nos dará el resultado del tiempo en minutos. También es posible utilizar la notación científica en las incógnitas, para el caso cuando el resultado es muy pequeño o muy grande, agregando los caracteres #E al final del nombre de la incógnita. Por ejemplo, para un coeficiente de expansión térmica, que es un dato muy pequeño:

coeficiente#E

También es posible la combinación con un factor de conversión. Por ejemplo, para una distancia muy grande que deseamos en kilómetros:

distancia#E @ km

Todos los factores de conversión están también disponibles desde un menú contextual. Una vez seleccionado el renglón del dato al que se desea agregar el factor, un clic derecho desplegara el menú contextual con los factores disponibles.

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FísicaLab permite realizar operaciones matemáticas directamente en los campos donde se ingresan los datos. Pueden llevarse a cabo operaciones de suma (+), resta (-), multiplicación (*) y división (/). Aunque no esta permitido agrupar operaciones mediante paréntesis. También se proveen algunas funciones útiles para ciertos cálculos. Estas se listan a continuación con su respectiva descripción:

cos(ang)		Calcula el coseno del ángulo sexagesimal "ang".
sin(ang)		Calcula el seno del ángulo sexagesimal "ang".
tan(ang)		Calcula la tangente del ángulo sexagesimal "ang".
sqrt(x)		Calcula la raíz cuadrada del número "x".
hypot(a,b)	Calcula la hipotenusa del triangulo rectángulo cuyos catetos son "a" y "b".
leg(c,a)		Calcula el cateto del triangulo rectángulo cuya hipotenusa es "c" y el otro
			cateto es "a".
rd(m1,m2,d)	Calcula la distancia de la masa "m1" al centro de masa del sistema
			conformado por las masas "m1" y "m2", que están separadas la
			distancia "d".

Los números que se pasen como parámetros de estas funciones deben tener unidades consistentes. Por ejemplo, en la función hypot() ambos catetos deben estar en las mismas unidades, ya sean centímetros, metros, pulgadas, etc. Estas funciones pueden utilizarse en operaciones de suma, resta, multiplicación y división. En las operaciones matemáticas los espacios en blanco no están permitidos. Aquí algunos ejemplos:

8*cos(34)
hypot(4,3)-2
rd(3,6,40)*sin(30) @ cm
15*8/hypot(13,8)

Una vez ingresada la operación, FísicaLab llevara a cabo el cálculo y escribirá el resultado en la entrada. Obsérvese que es posible aplicar factores de conversión. Aunque estos también pueden aplicarse una vez efectuado el cálculo.

Los campos donde se ingresan ángulos no permiten las operaciones y funciones descritas anteriormente. Esto es porque estos campos tienen sus propias operaciones y funciones disponibles. Por ejemplo, FísicaLab permite ingresar los ángulos como pendientes (a/b), convirtiéndolos automáticamente a ángulos sexagesimales. Lo que es muy útil para los problemas de armaduras.

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Para estos campos están disponibles dos funciones que permiten calcular un ángulo a partir de otras relaciones. Estas funciones son:

acos(a/c)	Calcula el ángulo sexagesimal cuyo coseno es la relación "a/c".
asin(b/c)		Calcula el ángulo sexagesimal cuyo seno es la relación "b/c".

Si una operación se ingresa de forma incorrecta, si por ejemplo contiene espacios o contiene una función con un número incorrecto de parámetros, FísicaLab no hará nada y tomara esa cadena de caracteres como una incógnita.

Precaución: FísicaLab no emitirá ningún mensaje de advertencia si se utiliza un factor de conversión inadecuado. Si, por ejemplo, para un dato de longitud se utiliza una conversión de masa, FísicaLab utilizara dicha conversión provocando con ello un error en el resultado.

Funcionamiento de FísicaLab

FísicaLab trabaja sobre la base número de ecuaciones = número de incógnitas, Teniendo esto en mente, y una vez que se conocen las características de los elementos, es fácil plantear los problemas. Sin embargo, en caso de que no se satisfaga esta condición, FísicaLab mostrara el mensaje "El sistema es indeterminado" en el visor de texto. En general, no hay que preocuparse en cumplir con esta condición, solamente hay que tener en mente que si aparece dicho mensaje, es porque se ha colocado un dato numérico donde debe ir una incógnita. En los ejemplos correspondientes a cada módulo se trata esto con más claridad.

Mensajes en el visor de texto

FísicaLab mostrara diversos mensajes en el visor de texto cuando un problema este mal planteado. Sin embargo, siempre aparecerá un mensaje después de los resultados encontrados, indicando el estado del cálculo, como se muestra en la siguiente imagen:

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La última línea que dice "Estado = success", indica que el cálculo fue exitoso. Cualquier otro estado del cálculo que no sea success, significa o que el problema planteado no tiene solución, o que ocurrió un error inesperado.