Herramienta para la resolución y simulación de problemas físicos sobre choques en una y dos dimensiones con fines de uso didáctico e interactivo

María del Pilar Cuenca Marcano; Salomón Mizrachi Cohén; Gabriela Banezca Luces; José Villegas Vera

doi:10.51302/tce.2025.21499

Autores/as

María del Pilar Cuenca Marcano Profesora de la Universidad Metropolitana (Caracas, Venezuela) https://orcid.org/0000-0002-1029-1919
Salomón Mizrachi Cohén Profesor de la Universidad Metropolitana (Caracas, Venezuela) https://orcid.org/0009-0004-8895-8025
Gabriela Banezca Luces Graduada en Ingeniería de Sistemas por la Universidad Metropolitana (Caracas, Venezuela) https://orcid.org/0009-0001-2232-7261
José Villegas Vera Graduado en Ingeniería de Sistemas por la Universidad Metropolitana (Caracas, Venezuela) https://orcid.org/0009-0009-8868-5537

DOI:

https://doi.org/10.51302/tce.2025.21499

Palabras clave:

colisiones, simulador, física, enseñanza, Unity, aprendizaje, Scrum

Resumen

El estudio de la física presenta desafíos para estudiantes y docentes (hombres y mujeres). Implica comprender y predecir el comportamiento natural a través de leyes asociadas a la experimentación. Las simulaciones ofrecen oportunidades para el aprendizaje práctico y la exploración de conceptos abstractos al permitir crear situaciones ideales, manipular variables y observar su impacto en fenómenos concretos. El propósito de este trabajo es crear un laboratorio de física virtual sobre colisiones entre partículas con la finalidad de ayudar a los estudiantes de los primeros cursos de Física universitaria a comprender estos conceptos a través de representaciones visuales y el proceso matemático asociado. Se evalúa la viabilidad y eficacia de utilizar un motor de videojuegos para el desarrollo rápido de un simulador que represente con precisión distintos tipos de colisiones, aprovechando que el uso de colisiones es parte fundamental del motor.

El proyecto consiste en una investigación aplicada, orientada a resolver problemas prácticos mediante la creación de un software específico. Se inició con una revisión bibliográfica, considerando aspectos pedagógicos y técnicos, y continuó con el desarrollo del software, empleando Scrum para crear un producto mínimo viable. Se utilizó el motor de juegos Unity. El simulador permite generar problemas personalizados y consta de cuatro módulos que muestran el comportamiento de las partículas antes y después de la colisión, tanto gráfica como matemática y vectorialmente.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Biografía del autor/a

María del Pilar Cuenca Marcano, Profesora de la Universidad Metropolitana (Caracas, Venezuela)

Ingeniera de Sistemas con Maestría de Administración (Mención Gerencia de Finanzas) por la Universidad Metropolitana. Actualmente, trabaja como profesora del Departamento de Gestión de Proyectos y Sistemas en la Universidad Metropolitana en las áreas de Bases de Datos, Sistemas de Información e Ingeniería de Software. Ha incorporado el marco de trabajo ágil en la educación a nivel de pregrado en el área de Desarrollo de Software.

Salomón Mizrachi Cohén, Profesor de la Universidad Metropolitana (Caracas, Venezuela)

Licenciado en Física e ingeniero civil. Actualmente, trabaja como profesor de Física del Departamento de Física de la Universidad Metropolitana. Es responsable de la creación y difusión de simulaciones de física y de las actividades asíncronas de dicho departamento.

Gabriela Banezca Luces, Graduada en Ingeniería de Sistemas por la Universidad Metropolitana (Caracas, Venezuela)

Profesional con habilidades destacadas para el trabajo en equipo y orientada a la mejora continua como desarrolladora. Posee competencias en C#, Python, JS, Java, HTML, CSS y Unity. Cuenta con experiencia en el desarrollo de bases de datos en SQL Server para proyectos .NET y roles de asistente de investigación. Se graduó con mención honorífica por su tesis sobre un simulador de colisiones físicas en Unity. Ha recibido reconocimientos académicos y ha completado formación complementaria en áreas como SQL Server, React JS, MongoDB, JavaScript y redes neuronales.

José Villegas Vera, Graduado en Ingeniería de Sistemas por la Universidad Metropolitana (Caracas, Venezuela)

Profesional con amplia trayectoria en trabajo en equipo y en métodos de desarrollo con metodologías ágiles. Cuenta con experiencia en distintos lenguajes, como HTML, Java, JS, CSS, SQL, C# y C++; en diferentes frameworks, como Angular y React; en motores de videojuegos, como Unity; y en otras tecnologías, como MongoDB, PostgreSQL, PyTorch y TensorFlow. Ha desempeñado roles como asistente de profesorado en la Universidad Metropolitana dentro del área de Administración de Base de Datos. Actualmente, trabaja como auditor de sistemas en Mercantil Banco.

Citas

Aguas, L., Recalde, H., Toasa, R. y Salazar, E. (2023). Design of a video game applying a layered architecture based on the unity framework. En Á. Rocha, C. Ferrás y W. Ibarra (Eds.), Information Technology and Systems (pp. 535-550). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-031-33261-6_46

Alonso, S., Kalinowski, M., Ferreira, B., Barbosa, S. D. J. y Lopes, H. (2023). A systematic mapping study and practitioner insights on the use of software engineering practices to develop MVPs. Information and Software Technology, 156. https://doi.org/10.1016/j.infsof.2022.107144

Barragán Suescún, F. (2020). Simulaciones interactivas: nuevas herramientas en el aprendizaje contextualizado de la Física universitaria. Revista Ciencias de la Educación, 30(56), 541-568. http://servicio.bc.uc.edu.ve/educacion/revista/56/art02.pdf

Boettcher, K. y Behr, A. (2021). Using virtual reality for teaching the derivation of conservation laws in fluid mechanics. International Journal of Engineering Pedagogy, 11(4), 42-57. https://doi.org/10.3991/ijep.v11i4.20155

Carangui Cárdenas, L. R., Cajamarca Criollo, O. A. y Mantilla Crespo, X. A. (2017). Impacto del uso de simuladores en la enseñanza de la administración financiera. Innovación Educativa (México, DF), 17(75), 103-122. https://www.redalyc.org/pdf/1794/179454112006.pdf

Chandra, A. Y., Prasetyaningrum, P. T., Suria, O., Santosa, P. I. y Nugroho, L. E. (2021). Virtual reality mobile application development with Scrum framework as a new media in learning english. International Journal of Interactive Mobile Technologies, 15(8), 31-49. https://doi.org/10.3991/ijim.v15i08.19923

Chen, J. y Price, E. (2022). Game Development with Unity for .NET Developers: The Ultimate Guide to Creating Games with Unity and Microsoft Game Stack. Packt Publishing Ltd.

Chover, M., Marín, C., Rebollo, C. y Remolar, I. (2020). A game engine designed to simplify 2D video game development. Multimedia Tools & Applications, 79(17-18), 12.307-12.328. https://doi.org/10.1007/s11042-019-08433-z

Ciekanowska, A., Kiszczak-Gli´nski, A. y Dziedzic, K. (2021). Comparative analysis of Unity and unreal engine efficiency in creating virtual exhibitions of 3D scanned models. Journal of Computer Sciences Institute, 20, 247-253. https://doi.org/10.35784/jcsi.2698

Elizondo Treviño, M.ª S. (2013). Dificultades en el proceso enseñanza aprendizaje de la Física. Presencia Universitaria, Año 3(5), 70-77. http://eprints.uanl.mx/3368/1/Dificultades_en_el_proceso_ense%C3%B1anza_aprendizaje_de_la_F%C3%ADsica.pdf

El-Wajeh, Y. A. M., Hatton, P. V. y Lee, N. J. (2022). Unreal Engine 5 and immersive surgical training: translating advances in gaming technology into extended-reality surgical simulation training programmes. British Journal of Surgery, 109(5), 470-471. https://doi.org/10.1093/bjs/znac015

Epic Games. (2024). Unreal Engine 5.3 Documentation. https://docs.unrealengine.com/5.3/en-US/

González-González, C. S., Toledo-Delgado, P. y Muñoz-Cruz, V. (2015). Agile human centered methodologies to develop educational software. DYNA, 82(193), 187-194. https://doi.org/10.15446/dyna.v82n193.53495

Hernández-Paez, A., Domínguez Falcón, J. A. y Pi Cruz, A. A. (2018). Arquitectura de software para el desarrollo de videojuegos sobre el motor de juego Unity 3D. Revista de I+D Tecnológico, 14(1), 54-65. https://doi.org/10.33412/idt.v14.1.1803

Hernández Sampieri, R., Fernández Collado, C. y Baptista Lucio, P. (2014). Metodología de la investigación (6.ª ed.). McGraw-Hill.

Isela Aguilar Vargas, L. R. y Otuyemi Rondero, E. O. (2020). Análisis documental: importancia de los entornos virtuales en los procesos educativos en el nivel superior. Tecnología, Ciencia y Educación, 17, 57-77. https://doi.org/10.51302/tce.2020.485

Jiménez-Torres, V. H., Tello-Borja, W. y Rios-Patiño, J. I. (2014). Lenguajes de patrones de arquitectura de software: una aproximación al estado del arte. Revista Scientia et Technica, 19, 371-376. https://revistas.utp.edu.co/index.php/revistaciencia/article/view/8595/5869

Kortemeyer, G. (2023). Writing virtual reality teaching resources. The Physics Teacher, 61(2), 107-109. https://doi.org/10.1119/5.0067963

López-Mera, D. D., Archila-Gutiérrez, A. C., Hernández-Montoya, B. C., Suárez-Chávez, S. E. y Pérez-Rojas, E. H. (2021). Modelo para la creación del juego de realidad alternativa «El Plan de Gauss»: matemáticas, relatos y juegos en instituciones de educación superior. Tecnología, Ciencia y Educación, 133-154. https://doi.org/10.51302/tce.2021.529

Makamu, G. y Ramnarain, U. (2022). Physical sciences teachers’ enactment of simulations in 5E inquiry-based science teaching. Education Sciences, 12(12), Article 12. https://doi.org/10.3390/educsci12120864

Monfort Salvador, V. y E-Martín, Y. (2022). CoopDev project: learning developments through different methodologies and strategies. Conference Proceedings International Scientific & Professional Conference Contemporary Issues in Economy & Technology, CIET (pp. 848-859).

O3DE. (2024). https://o3de.org/

Otto, A. I., Bakieva Karimova, M. y García Laborda, J. (2023). Evaluación formativa a través de herramientas informáticas: nuevos enfoques y perspectivas. Tecnología, Ciencia y Educación, 26, 7-8. https://www.tecnologia-ciencia-educacion.com/index.php/TCE/article/view/19285

Pérez-Higuera, G. D., Niño-Vega, J. A. y Fernández-Morales, F. H. (2020). Estrategia pedagógica basada en simuladores para potenciar las competencias de solución de problemas de física. Aibi. Revista de Investigación, Administración e Ingeniería, 8(3) 17-23. https://doi.org/10.15649/2346030X.863

Prado Martínez, W. (2008). Simulación computacional para la enseñanza de la física. Entre Ciencia e Ingeniería, 3, 111-124. https://revistas.ucp.edu.co/index.php/entrecienciaeingenieria/article/view/826

Rodrigues de Oliveira, E., Cabral Ribeiro, P. C., Picinini Méxas, M. y Barbará de Oliviera, S. (2023). Scrum method assessment in Federal Universities in Brazil: multiple case studies. Brazilian Journal of Operations & Production Management, 20(1), 1-14. https://doi.org/10.14488/BJOPM.1496.2023

Salimzyanova, E. Sh. (2022). Agile in digital didactics in the era of the VUCA world in education. ARPHA Proceedings, 5, 1.417-1.432. https://zenodo.org/records/6132816

Schwaber, K. y Sutherland, J. (2020). La guía Scrum: la guía definitiva de Scrum: las reglas del juego. https://scrumguides.org/docs/scrumguide/v2020/2020-Scrum-Guide-Spanish-European.pdf

Scott, E. y Campo, M. (2023). An adaptive 3D virtual learning environment for training software developers in Scrum. Interactive Learning Environments, 31(8), 5.200-5.218. https://doi.org/10.1080/10494820.2021.1999985

Torres-Blasco, C. y Pérez-Garcias, A. (2023). Indicadores de agencia en experiencias educativas Agile: una revisión panorámica. Píxel-Bit. Revista de Medios y Educacion, 68, 183-215. https://doi.org/10.12795/pixelbit.98457

Umbreen, J., Mirza, M. Z., Ahmad, Y. y Naseem, A. (2022). Assessing the role of minimum viable products in digital startups. 2022 IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management (IEEM) (pp. 1.073-1.077). https://doi.org/10.1109/IEEM55944.2022.9989653

Unity Technologies. (2019). Unity Documentation. Unity User Manual. Física. https://docs.unity3d.com/es/2018.4/Manual/PhysicsSection.html

United Technologies. (2025). Unity Documentation-Scripting API: ForceMode.Impulse. https://docs.unity3d.com/ScriptReference/ForceMode.Impulse.html

Unity Technologies. (2025). Unity Documentation. Docs and Guides to Work with the Unity Ecosystem. https://docs.unity.com/

Wiesing, M., Fink, G. R. y Weidner, R. (2020). Accuracy and precision of stimulus timing and reaction times with Unreal Engine and SteamVR. PLOS ONE, 15(4), 1-24. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231152