Evaluaciones y tareas personalizadas en física
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REVISTA DE ENSEÑANZA DE LA FÍSICA, Vol. 36, n.
o
1 (2024) 137
ANEXO
Código fuente para implementar la generación de exámenes aleatorios sobre campos eléctricos
library(rmarkdown)
library(exams)
library(knitr)
library(pdftools)
# Establecer el directorio de trabajo al directorio actual del script
setwd(dirname(sys.frame(1)$ofile))
# Campo Eléctrico de una carga puntual
generarPreguntaCampoElectrico1 <- function() {
carga1 <- sprintf("%.2f", sample(seq(-5, 5, 0.3), 1)) # Carga aleatoria entre -5 y 5
carga2 <- sprintf("%.2f", sample(seq(-5, 5, 0.3), 1)) # Carga aleatoria entre -5 y 5
x_S <- sprintf("%.2f", sample(seq(-2, 2, 0.1), 1)) # Coordenada X de la segunda carga, aleatoria entre -2 y 2
y_S <- sprintf("%.2f", sample(seq(-2, 2, 0.1), 1)) # Coordenada Y de la segunda carga, aleatoria entre -2 y 2
x_P <- sprintf("%.2f", sample(seq(-2, 2, 0.1), 1)) # Coordenada X del punto P, aleatoria entre -2 y 2
y_P <- sprintf("%.2f", sample(seq(-2, 2, 0.1), 1)) # Coordenada Y del punto P, aleatoria entre -2 y 2
list(
pregunta = paste0("La carga puntual \\(q_1=", carga1," [nC]\\) se encuentra en el origen y la carga puntual \\(q_2=", carga2," [nC]\\) tiene coor-
denadas \\(x_2=", x_S," [cm]\\), \\(y_2=", y_S," [cm]\\). El punto P tiene coordenadas \\(x_P=", x_P," [cm]\\), \\(y_P=", y_P," [cm]\\). a) Calcule los
campos eléctricos \\(\\vec{\\mathbf{E_1}}\\) y \\(\\vec{\\mathbf{E_2}}\\) en el punto P debidos a las cargas \\(q_1\\) y \\(q_2\\) respectivamente.
Exprese los resultados en componentes. b) Utilice los resultados del inciso a) para obtener el campo total resultante en P, expresado en compo-
nentes.")
)
}
# Campo eléctrico en la esquina de un cuadrado
generarPreguntaCampoElectrico2 <- function() {
carga <- sprintf("%.2f", sample(seq(-5, 5, 0.3), 1)) # Carga aleatoria entre -5 y 5
lado <- sprintf("%.2f", sample(seq(1, 4, 0.3), 1)) # Lado del cuadrado, aleatorio entre 1 y 4
list(
pregunta = paste0("Calcule el campo eléctrico en una esquina de un cuadrado de ", lado," [m] de lado si las otras tres esquinas están ocupadas
por cargas de ", carga," [\\(\\mu C\\)]. Exprese el resultado en forma de componentes vectoriales (\\(\\vec{\\mathbf{E}} = E_x\\mathbf{\\hat{i}} +
E_y\\mathbf{\\hat{j}} + E_z\\mathbf{\\hat{k}}\\)), y en forma de módulo y dirección (\\(\\vec{\\mathbf{E}} = E\\mathbf{\\hat{E}}\\)).")
)
}
# Movimiento de una partícula cargada en un campo eléctrico
generarPreguntaCampoElectrico3 <- function() {
tiempo <- sprintf("%.2f", sample(seq(2, 5, 0.3), 1)) # Tiempo, aleatorio entre 2 y 5 segundos
velocidad <- sprintf("%.2f", sample(seq(1, 4, 0.3), 1)) # Velocidad inicial, aleatoria entre 1 y 4 m/s
E_x <- sprintf("%.2f", sample(seq(1, 5, 0.1), 1)) # Componente X del campo eléctrico, aleatorio entre 1 y 5 x 10^11 N/C
E_y <- sprintf("%.2f", sample(seq(1, 5, 0.1), 1)) # Componente Y del campo eléctrico, aleatorio entre 1 y 5 x 10^11 N/C
eje <- sample(c("x", "y"), 1) # Dirección del movimiento inicial, aleatoriamente elegida entre "x" y "y"
list(
pregunta = paste0("Un electrón está viajando a través de un campo eléctrico uniforme. El campo es constante y está dado por
\\(\\vec{\\mathbf{E}} = ", E_x,"\\cdot 10^{11}[\\frac{N}{C}]\\mathbf{\\hat{i}} + ", E_y,"\\cdot 10^{11}[\\frac{N}{C}]\\mathbf{\\hat{j}}\\). En t=0 el
electron está en el origen y está viajando en la dirección del eje \\(", eje,"\\) con una velocidad de ", velocidad,"[m/s]. ¿Cuál es su posición ",
tiempo,"[s] después?")
)
}
# Momento dipolar y torque bajo la acción de un campo en un dipolo eléctrico
generarPreguntaCampoElectrico4 <- function() {
separacion <- sprintf("%.2f", sample(seq(0.1, 1, 0.01), 1)) # Separación entre cargas, aleatoria entre 0.1 y 1 nm
eje <- sample(c("i", "j"), 1) # Dirección del campo eléctrico, aleatoriamente elegida entre "i" y "j"
E_u <- sprintf("%.2f", sample(seq(1, 5, 0.1), 1)) # Intensidad del campo eléctrico, aleatoria entre 1 y 5 x 10^4 N/C
angulo <- sprintf("%.2f", sample(seq(20, 70, 1), 1)) # Ángulo con respecto al campo, aleatorio entre 20 y 70 grados
list(
pregunta = paste0("Un dipolo consiste de cargas +e y -e separadas por ", separacion,"[nm]. Está en un campo eléctrico uniforme
\\(\\vec{\\mathbf{E}} = ", E_u,"\\cdot 10^{4}[\\frac{N}{C}]\\mathbf{\\hat{", eje,"}}\\). a) ¿Cuál es el valor del momento dipolar? b) ¿Cuál es el torque
en el dipolo cuando es perpendicular al campo (expresado en forma vectorial)? c) ¿Cuál es la magnitud del torque en el dipolo cuando forma un
ángulo de ", angulo,"[grados] con respecto al campo?")