Una práctica de laboratorio para ecuaciones diferenciales parciales: conducción de calor en una barra de cobre

Resumen

Considerando que las clases prácticas hacen más placentero y significativo el proceso de enseñanza y aprendizaje, así como, buscando proponer a los estudiantes una mejor comprensión de la asignatura de ecuaciones diferenciales parciales, en este trabajo se realizó un experimento que involucró pruebas de laboratorio y el uso de diferenciales ecuaciones. La investigación en cuestión aborda un problema de conducción de calor, que se desarrolló en dos momentos, el primero fue una prueba de laboratorio donde se realizó el calentamiento de una barra de cobre. El segundo análisis del problema, en cambio, se abordó analíticamente, mediante la modelización matemática de la función de conducción de calor, que se obtuvo mediante la ecuación diferencial parcial que describe el flujo de calor en una barra. Así, el trabajo, en particular, consiste en el estudio térmico de una barra de cobre cuyos extremos fueron aislados, y durante la prueba la barra se calentó inicialmente y luego se enfrió a temperatura ambiente, comparando así los métodos empírico y analítico. Para la recolección de datos en el laboratorio se utilizaron sensores de temperatura y para obtener los resultados mediante la ecuación de conducción de calor se utilizó una herramienta computacional Maple. En posesión de los resultados, se realizaron análisis de resultados y comportamiento, con la ayuda de Tablas y Gráficos. Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, con importantes similitudes entre ambos experimentos, lo que implica la viabilidad de aplicar la tarea práctica en el desarrollo de la disciplina.