Creación y uso de modelos físicos y gráficos en ciencia

Volcanes de malvavisco y chocolate

No se puede hacer un volcán real, ¡y es posible que ni siquiera pueda viajar para ver uno! Es común en las clases de ciencias que el maestro asigne a los estudiantes la realización de modelos de varios procesos en la Tierra, como las erupciones volcánicas. Los estudiantes han hecho volcanes con bocadillos crujientes de arroz, o incluso una pila de malvaviscos cubiertos de chocolate. Eso es genial para los estudiantes que están aprendiendo sobre la tierra, pero cuando se trata de investigación y educación académicas reales, se deben crear modelos más avanzados.

Modelos físicos de sistemas

Los modelos físicos son objetos tridimensionales que se pueden sostener y manipular para estudiar un objeto o fenómeno que representa. Un ejemplo de esto sería un modelo tridimensional de los límites de las placas de la Tierra. Pueden consistir en un conjunto de placas de espuma, cartón o plástico que se pueden orientar de formas específicas que representan los diferentes tipos de límites de placas tectónicas. Las placas tectónicas son secciones de la corteza terrestre que se rompen y las partes se mueven entre sí creando montañas o grietas.

Estos modelos se pueden moldear a mano con arcilla para hacer moldes. Una vez hechos los moldes, se pueden verter resinas o plástico en los moldes para hacer los moldes, que pueden pintarse o no dependiendo de lo realista que tenga que ser el modelo.

Otro método consiste en utilizar un molde de metal para estampar modelos de plástico.

El diagrama 1 muestra un modelo físico muy simplista de límites de placa hechos de cartón.

Diagrama 1. El modelo A muestra un límite divergente, con magma simulado elevándose en el vacío. El modelo B muestra un límite convergente con la construcción de una montaña simulada. El modelo C muestra un límite de transformación donde las placas se deslizan paralelas entre sí.

Las impresoras 3-D también se están volviendo más comunes al hacer modelos físicos. Se utiliza un programa de computadora para dibujar un objeto en tres dimensiones. Luego, una máquina toma ese dibujo y lo imprime usando plástico líquido que se solidifica o un polvo especial que se solidifica con la luz ultravioleta. Es el proceso opuesto mediante el cual se esculpe un bloque de madera o una masa de arcilla quitando material. Una impresora 3D comienza sin nada y agrega material capa por capa hasta que se imprime todo el objeto.

Objeto impreso en 3-D

Modelos graficos

Los modelos gráficos son representaciones visuales, gráficos que representan datos o cuadros que simplifican la visualización de datos con fines de comparación. Todos estos se pueden dibujar a mano o hacer usando una computadora con el software apropiado. Repasemos algunos ejemplos de modelos gráficos.

Representaciones visuales

Pangea es conocido como el supercontinente que existió hace más de 200 millones de años. No podemos retroceder en el tiempo para tomar fotografías de Pangea, o tomar medidas, por lo que hacemos un modelo gráfico bidimensional y mostramos cómo cambió durante cientos de millones de años.

Rastreando continentes a través del tiempo

Este modelo gráfico se hizo utilizando software de computadora, pero podría haber comenzado con un científico dibujándolo primero como un prototipo, que es una representación inicial de algo para obtener una representación visual de la imaginación en algo concreto.

Gráficos de datos

Los gráficos que representan datos son una herramienta muy útil en el estudio de la ciencia. El viejo dicho dice «una imagen vale más que mil palabras», ¡y esto también se aplica a los gráficos! La representación visual de datos puede brindar a los científicos y a quienes están aprendiendo ciencias una idea de lo que está sucediendo en una situación. ¡También puede ayudar al público en caso de que surja una situación de emergencia, como un tsunami inminente!

Esta es una representación gráfica de la posición de las olas del tsunami generadas por un terremoto en la costa suroeste de América del Sur con respecto al tiempo.

Los modelos informáticos pueden tomar datos de terremotos y generar estos gráficos. Transmitir la gran cantidad de información contenida en este gráfico sería abrumador, llevaría mucho tiempo y posiblemente sería confuso.

Gráficos

Las computadoras también ayudan a generar gráficos, que son otra forma de datos representados visualmente. Los gráficos ayudan a comparar datos entre diferentes objetos o escenarios.

Gráfico que compara la explosividad de erupciones volcánicas conocidas.

Resumen de la lección

En ciencia, es común utilizar modelos físicos y gráficos para transmitir información que puede ser difícil de comprender debido al alcance del escenario.

Los modelos físicos son representaciones tridimensionales de un objeto o fenómeno. Se pueden hacer esculpiendo arcilla en un molde y vertiendo resina en el molde para hacer un molde. También se suele realizar el estampado de piezas. Las impresoras 3-D se están volviendo más comunes al hacer modelos físicos. Es útil comprender un objeto que no es de fácil acceso (como los límites de las placas de la Tierra) al poder manipular un modelo en sus manos cuando de otra manera no podría.

Los modelos gráficos son representaciones bidimensionales de un objeto de un fenómeno. Incluyen:

• representaciones visuales de algo
• gráficos que representan datos
• gráficos que comparan datos

Muchas veces, un científico / artista dibujará una representación visual de algo, que puede o no volver a dibujarse con la ayuda de una computadora y un software apropiado.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador