Cursos complementarios

de la Facultad de Física de la UNMSM

Biographía

Dr. Herbert Ruefer

Herbert Ruefer estudió Física y obtuvo su doctorado en la Universidad Técnica de Karlsruhe, Alemania. Después de una permanencia de investigación en la empresa IBM, San José, California, EEUU, enseñó en la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (UNMSM) en Lima, Perú. Además de la enseñanza de física experimental básica y otros cursos de especialización, estudiantes fueron supervisados en muchos proyectos para obtener su tesis.

A continuación, asumió tareas en la industria química en Alemania. La investigación y el desarrollo para la estabilización de los procesos en la producción industrial a gran escala fueron las principales preocupaciones. Con su experiencia inició un programa de entrenamiento para reforzar la competitividad internacional tanto técnica como económicamente.

Después de su activa vida profesional, se dedicó a métodos ópticos especiales para observaciones astronómicas y de nuevo resume cursos en la UNMSM, que le otorgó un doctorado honoris causa en 2017.

Para preparar a los estudiantes para su graduación de la universidad, introdujo un nuevo curso al año siguiente, al que seguirán otros cursos prácticos cada año.

Historia, Colaboración e Enseñanza

De izquierda a derecha: Jorge Bravo, Victor Peña, Herbert Ruefer, Percy Paz, Justiniano Quispe, Eusebio Torres, Andres Diaz, Cesar Aguirre

Con la enseñanza de cursos de Física experimental en la Facultad de Ciencias Físicas de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos (UNMSM) hace más que 3 décadas, surgió una relación que sigue hasta hoy.

Después de investigación y enseñanza universitaria y muchos años de experiencia industrial en numerosos países, el deseo de presentar esta experiencia con cursos prácticos se desarrolló en colaboración con la Facultad de Física (UNMSM). Así salió una propuesta del tema:

ANÁLISIS DE SISTEMAS DE PARÁMETROS MÚLTIPLES

Cursos

Análisis de Sistemas de Parámetros Múltiples

Los cursos proporcionan acceso estructurado para analizar y entender la función de un sistema de parámetros múltiples aun con datos limitados. Resultados precisos se aplica tanto en la industria como en la ciencia y la tecnología.

La idea fundamental consistió en una extensión del término relación señal-ruido (SNR). La SNR permitió centrarse en la precisión y la disipación, incluyendo el rendimiento, el tiempo y el costo.

Estos son los cálculos más decisivos en la industria manufacturera con respecto a la obtención de una ventaja competitiva.

Además de su aplicación en el campo técnico, este procedimiento se utilizó también en el campo médico / clínico, así como en la industria farmacéutica para mejorar la fiabilidad del diagnóstico.

En general, la conexión de la parte analítica del método con la capacidad de hacer diagnósticos hizo posible predecir resultados o situaciones que no se conocían. Para fines técnicos y científicos, los rendimientos se pronostican en la misma manera como la recuperación dependiente del tiempo en caso de una permanencia clínica.

Hoy también hay interés aplicar este método en caso de desastres naturales, con el fin de prevenir o al menos mitigar las pérdidas y daños.

Análisis de Sistemas Estáticos de Parámetros Múltiples

El tema principal tratado a lo largo del curso es la relación señal-ruido (SNR). Se introduce el principio que sirve como criterio objetivo para la comparación y la evaluación de la función de sistemas controlado por parámetros múltiples.

Esto vale para cualquier sistema tanto en la Ciencia como en la Técnica (Física, Química, Biología, Medicina, e Ingeniería) y de igual manera en la Industria.

Sobre la base de la SNR, se obtiene la contribución de cada parámetro por la respuesta del sistema en su conjunto y se establece un modelo para la predicción.

Experimentos o cálculos de simulación están diseñados con el propósito de obtener información con respecto a la interacción entre parámetros y fuentes de ruido. La ventaja puede ser tomada de los parámetros que muestran una función de transferencia no lineal, para neutralizar el impacto del ruido.

Esto resulta en la SNR más alta alcanzable, con la consecuencia de tocar un objetivo determinado con la mayor precisión y de la manera más fiable, a pesar de todas las fuentes de ruido existentes.

Análisis de Sistemas Dinámicos de Parámetros Múltiples

Los sistemas estáticos forman una parte menor de un comportamiento dinámico. En la primera situación, los síntomas pueden ser tratados para mejorar las características importantes, este último, llamado sistema dinámico, proporciona un análisis más profundo que permite mejorar la eficiencia de la función en sí.

Además de una respuesta analógica del sistema, la mayor parte de la tecnología contemporánea es digital.

Un hecho menos conocido es la aplicación de tales datos para el uso médico de productos farmacéuticos. En cuanto al tratamiento médico de alto riesgo, se presenta un camino científico para llegar a la dosificación más efectiva en cuanto a la seguridad del paciente.

Lo mismo vale para reacciones químicas, cualquier sistema dependiente del tiempo, e incluso para sistemas electrónicos, donde se utiliza números complejos por la calculación de la SNR para reducir la pérdida innecesaria de energía eléctrica.

No todos los sistemas responden de manera lineal. Esto requiere un cálculo matemático adicional que resulta en más información a través de las SNR correspondientes.

Física Moderna: Aplicaciones y Preguntas como Estímulo

Las observaciones de los fenómenos naturales y su confirmación exitosa en los experimentos en general llevan el nombre de su descubridor y a veces se denominan efectos físicos.

Los efectos pueden clasificarse de diversas categorías, interconectando las subáreas de cantidades mecánicas, térmicas, eléctricas, magnéticas y ópticas. Normalmente se intenta encontrar una ley lo más simple posible para la relación de las variables medidas.

A veces, las aplicaciones importantes extienden a otros campos como la astronomía, la geología, la medicina, por mencionar algunos. Este criterio se utiliza para hacer una selección más estrecha de aquellos efectos que tienen un impacto en otras disciplinas.

Simetría y Similitudes en la Física

El concepto de simetría es de gran importancia. Se debe diferenciar entre simetría discreta, como la simetría de espejo, y simetría continua, como la simetría rotacional.

Otro término es la ruptura de simetría. Una pregunta que aún queda por responder es cómo pudo haber surgido la asimetría extrema entre la materia y la antimateria.

Lo similar se puede observar en la naturaleza animada. Por lo tanto, los isómeros de imagen espejada tienen los mismos niveles de energía. Con la surgida de la vida, sin embargo, la simetría del espejo se rompe por procesos autocatalíticos.

En áreas completamente diferentes de la física, se pueden reconocer similitudes, por ejemplo, con oscilaciones en la mecánica y la óptica. Además, es posible ampliar los resultados de modelos (up-scale) que representan un aspecto importante, por ejemplo, en la aerodinámica, si se respetan determinados índices sin dimensiones.

Algunos ejemplos seleccionados contribuyen a una comprensión más profunda de los fenómenos físicos.

La Teoría De La Relatividad: La Idea De Einstein, ¿Existe Una Visión Alternativa?

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Aunque muchas de las ideas revolucionarias de Albert Einstein son conocidas hace más de 100 años, no han perdido nada de su espectacularidad. Con la verificación y confirmación experimental de sus afirmaciones, Einstein pasó a la historia de la física como un genio. Los principales hallazgos que se le pueden atribuir son:

• La clarificación del efecto fotoeléctrico con la transformación de la luz de la naturaleza de onda a la de partícula, más tarde denominada fotón
• La interpretación del movimiento de pequeñas partículas bajo observación microscópica, denominado movimiento browniano en honor a su descubridor R. Brown, como prueba empírica de la teoría de las moléculas y los átomos

• La existencia de la emisión estimulada, confirmada décadas más tarde con la invención de las fuentes de luz láser
• La teoría de la relatividad, que poco a poco construyó, corrigió y amplió. Su origen está en la constatación de que la velocidad de la luz es independiente de la velocidad de la fuente y del observador. Con la inclusión del principio de equivalencia, derivó la teoría de la gravitación.

Sus investigaciones sobre la naturaleza de la gravitación cambiaron profundamente la perspectiva de Newton válida anteriormente y exigieron una profunda revisión de la física del espacio, del tiempo y de la masa. La teoría de la relatividad se considera difícil de entender por sus laboriosas y complicadas representaciones matemáticas. Sin embargo, un paseo por las publicaciones originales de Einstein demuestra que esto no tiene que ser así. De ahí nació la idea de recoger también sus visiones alternativas para hacer su teoría de la relatividad más fácilmente accesible a un público interesado.

Diagnóstico y Pronóstico de Sistemas de Parámetros Múltiples

Las cadenas de reacciones químicas que están controladas por enzimas con mecanismos de retroacción existen en el campo de la biología.

Analizar dicho sistema puede ser engañoso debido a las numerosas interacciones que confunden el efecto de los parámetros. Por lo tanto, el primer paso no es analizar los parámetros sino reconocer la apariencia de objetos o más genérica, un patrón.

Si se pueden distinguir patrones ligeramente diferentes, la identificación de los parámetros responsables de un patrón específico debe ser el segundo paso.

El primer paso llamado reconocimiento de patrones tiene en cuenta todas las correlaciones de parámetros emparejados. Con respecto al segundo paso, se aplica la SNR para un análisis posterior.

Además, se puede usar un conjunto de datos para determinar si los datos existentes ya están compuestos de diferentes patrones. Por lo tanto, datos científicos se puede analizar para revelar patrones ocultos para mejorar el entendimiento de las leyes de la naturaleza.

Si en un conjunto de datos compuesto por variables y sus respectivos resultados característicos, los valores de las variables cambiarán, el resultado característico nuevo correspondiente se puede calcular con una precisión razonable.

El pronóstico del término genérico es apropiado ya que es válido para casi cualquier número de variables, más o menos correlacionadas, digitales o continuas, con o sin dispersión.

Esta aplicación inversa hace uso de la SNR y define sus valores numéricos como peso para establecer un pronóstico con respecto a un resultado característico desconocido.

Otra propiedad valiosa del pronóstico es que, presuponiendo que la exactitud de los resultados sea lo suficientemente alta como lo demuestra la SNR correspondiente, se analizan las relaciones existentes entre las variables y el resultado característico. Esto muestra la dirección y la magnitud de los efectos de cada variable individual al resultado característico sin la necesidad de realizar ningún experimento.

Documentación

Notas, dibujos y formulas para imprimir se pueden encontrar al final de cada página de las lécciones.

Actualizaciones

El curso ANÁLISIS DE SISTEMAS ESTÁTICOS DE PARÁMETROS MÚLTIPLES se enseñó en noviembre 2018.

El lugar es el salón de conferencias #109 de la Facultad de Física.

Para el curso ANÁLISIS DE SISTEMAS DINÁMICOS DE PARÁMETROS MÚLTIPLES  existe acceso al sitio web a partir de enero de 2020.

Debido a la situación actual, el curso FÍSICA MODERNA: APLICACIONES Y PREGUNTAS COMO ESTÍMULO está disponible en el sitio web desde mayo de 2021.

El próximo curso SIMETRÍA Y SIMILITUDES EN LA FÍSICA estará disponible en el sitio web a partir de septiembre de 2023.

La posibilidad de enseñanza personal de un curso o de temas seleccionados está prevista en 2024.

El programa concreto (horario, lugar, contacto) se comunicará a su debido tiempo.