REVISTA  
JUVENTUD Y CIENCIA SOLIDARIA:  
En el camino de la investigación  
Módulo de caída libre  
Ricardo Rafael Loja Otavalo, Amy Domenica Erraez Coronel,  
Paulina Michelle Robalino Quezada  
Ricardo Rafael Loja Otavalo, tengo 17  
años y curso el tercer año de Bachillerato  
General Unificado (BGU) en la Unidad  
Educativa Daniel Córdova Toral. Me  
apasionan los deportes, los videojuegos y  
la electrónica. En el futuro, deseo estudiar  
Ingeniería en Telecomunicaciones en la  
universidad, ya que me interesa comprender  
cómo funcionan las redes de comunicación y  
contribuir al desarrollo tecnológico del país.  
Paulina Michelle Robalino Quezada,  
tengo 17 años y curso el tercer año de  
Bachillerato General Unificado (BGU) en  
la Unidad Educativa Daniel Córdova Toral.  
Me gusta practicar danza, hacer deporte  
y dedicarme a la repostería. En el futuro,  
deseo estudiar Ingeniería Electrónica en la  
universidad.  
Amy Domenica Erraez Coronel,  
tengo 17 años y curso el tercer año de  
Bachillerato General Unificado (BGU)  
en la Unidad Educativa Daniel Córdova  
Toral. Me apasiona bailar, cantar y realizar  
manualidades. En el futuro deseo estudiar  
Medicina Veterinaria en la universidad.  
Resumen  
El presente proyecto consiste en la implementación de tecnología como recurso pedagógico busca despertar  
un módulo de caída libre [1] destinado a la enseñanza el interés por la ciencia a través de la experimentación  
de la física. Su objetivo principal es facilitar la com- directa. Para el desarrollo del módulo se utilizaron  
prensión de conceptos fundamentales mediante una diversos componentes electrónicos y materiales, entre  
experiencia práctica, visual e interactiva. El uso de la ellos: una placa Arduino UNO [2,3], sensores mecánicos  
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En el camino de la investigación  
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tipo fin de carrera [4] y una pantalla LCD [5]. Estos dis- gravedad, sin intervención de otras fuerzas externas  
positivos permiten la captura de datos del experimento como la resistencia del aire. En estas condiciones, to-  
en tiempo real. Además, se incorporaron resistencias dos los cuerpos experimentan la misma aceleración,  
de 220 , diodos LED amarillos, madera de 12 mm, denominada aceleración gravitatoria [7].  
vidrio esmerilado y tiras de PVC, que conformaron  
g 9.8 m/s2 en la Tierra  
la estructura y la parte estética del sistema. Durante  
la etapa de construcción se llevaron a cabo múltiples  
Este fenómeno es de gran importancia en la física  
pruebas de conexión, simulaciones y ajustes técnicos.  
porque constituye la base para comprender las leyes del  
A pesar de las dificultades iniciales, se superaron los  
movimiento y la gravitación universal [8,9]. Además,  
desafíos y se logró poner en funcionamiento el sistema.  
el estudio de la caída libre permite explicar fenómenos  
El mecanismo consiste en dejar caer una esfera de  
naturales, validar teorías y aplicar principios físicos en  
hierro desde una altura fija que atraviesa dos sensores,  
áreas como la ingeniería, la educación científica y la  
investigación experimental [8,9].  
activando un cronómetro que mide con precisión el  
tiempo de caída [6]. Con estos datos, el sistema calcula  
En el ámbito educativo, la caída libre facilita la en-  
señanza de conceptos fundamentales de la cinemática  
y la dinámica [9], incentivando el razonamiento lógico  
y la experimentación práctica en los estudiantes [9].  
Para la realización de este proyecto, partimos de  
una idea principal: construir un módulo de caída libre  
(Flores, 2020) con múltiples alturas, con fines didácti-  
cos y tecnológicos. Este módulo tiene como objetivo  
facilitar la enseñanza de los principios físicos relaciona-  
dos con la caída libre, permitiendo a los estudiantes  
visualizar y medir variables como el tiempo de caída, la  
velocidad final y la altura, con el apoyo de componentes  
electrónicos y programación básica [10]. Esta inicia-  
automáticamente la altura, el tiempo y la velocidad  
final, mostrando los resultados en la pantalla LCD [5].  
En conclusión, la aplicación de modelos tecnológicos  
en el aula contribuye a mejorar el aprendizaje de los  
estudiantes, ya que favorece su atención, comprensión  
y motivación, generando un proceso educativo más  
eficiente y didáctico.  
Palabras clave: caída libre, física, tecnología educa-  
tiva, sensores, Arduino  
Explicación del tema  
La caída libre es un movimiento rectilíneo uniforme- tiva buscó no solo reforzar el aprendizaje teórico, sino  
mente acelerado [7] (MRUA) que ocurre cuando un también fomentar el pensamiento crítico, la resolución  
cuerpo se desplaza únicamente bajo la acción de la de problemas y la experimentación directa.  
Figura 1. Pantallas LED que permiten la captura de datos del experimento  
Fuente: Autores  
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Juventud y Ciencia Solidaria.  
Tomando como referencia las recomendaciones im- cradas. Sin embargo, se cometió un error importante:  
partidas por las autoridades académicas, se optó por no se realizaron simulaciones previas del programa ni  
diseñar una estructura con forma de edificio de un del circuito completo. Este descuido generó diversos  
metro de altura [11]. Este diseño no solo cumple una inconvenientes, como la falla en la detección de al-  
función práctica dentro del experimento, sino que tam- gunos sensores, la falta de respuesta de los botones  
bién sirve como elemento estético y simbólico, repre- de activación del motor, problemas en el suministro  
sentando un entorno urbano donde ocurren fenómenos de voltaje e, incluso, la quema de uno de los sensores  
físicos de manera cotidiana. Para la construcción del debido a una conexión inadecuada.  
módulo, se emplearon una serie de componentes fun-  
cionales, decorativos y estructurales. Entre los princi-  
pales elementos electrónicos se utilizaron: una pantalla  
LCD [5] para la visualización de datos, una placa Ar-  
duino UNO [2,3] como cerebro del sistema, sensores  
PIR HC-SR501 para la detección del movimiento, un  
motor AC biaxial [12] para simular mecanismos au-  
tomáticos y un módulo L298N, también conocido como  
puente H, para controlar el motor. En cuanto a los  
materiales estructurales y decorativos, se utilizaron  
resistencias de 220W, diodos LED amarillos, vidrio  
esmerilado, tiras de PVC y cuatro tapas de madera  
de 12 mm de espesor. Las tapas fueron cortadas con  
dimensiones específicas: dos de 1 metro por 40 cm para  
las partes frontal y trasera, y otras dos de 1 metro  
por 20 cm para los laterales. Estos elementos fueron  
diseñados y ensamblados cuidadosamente para formar  
un edificio sólido, funcional y visualmente atractivo.  
Para enfrentar estas dificultades, decidimos dividir  
el proceso de solución en diferentes etapas:  
1. Primera etapa: Se realizaron pruebas individua-  
les de todos los componentes, con el objetivo  
de verificar su funcionamiento básico y asegurar  
que estuvieran correctamente conectados. Esta  
revisión permitió identificar elementos defectuo-  
sos o mal configurados desde el inicio.  
2. Segunda etapa: Al notar fallas en los sensores  
PIR, se realizaron varias investigaciones y prue-  
bas [14, 15] para calibrarlos correctamente. Fi-  
nalmente, se logró que funcionaran, aunque su  
desempeño no fue completamente confiable para  
los fines del proyecto.  
3. Tercera etapa: Se hicieron pruebas con el motor  
y el puente H, logrando que funcionaran al uti-  
lizar un cargador externo adicional. Sin embargo,  
esto introdujo ruido electrónico en el sistema, lo  
que generó señales erróneas, especialmente en  
la pantalla LCD [5], afectando gravemente la  
estabilidad del módulo.  
Una vez recolectados todos los materiales, se pro-  
cedió a realizar cortes en las láminas de madera para la  
colocación de los vidrios, los cuales, junto con las tiras  
de PVC, simularon ventanas. Además, se aplicó un  
diseño con bloques visuales para mejorar la estética del  
edificio. Para hacerlo aún más realista, se instalaron  
cables soldados a diodos LED, acompañados por sus  
respectivas resistencias de 220W, para evitar su deteri-  
oro al ser energizados. Posteriormente, se unieron las  
piezas laterales y se cerró la estructura con la tapa  
frontal. En la parte superior, se colocó una pequeña tira  
de madera recubierta con choba, simulando el techo  
del edificio. Esta etapa fue esencial para dejar lista la  
estructura y permitir una instalación organizada de  
los componentes electrónicos internos.  
4. Cuarta etapa: Se identificó un problema con el  
voltaje insuficiente que se suministraba a los com-  
ponentes. Como solución, se adaptó una fuente  
de alimentación de computadora [16], que logró  
entregar el voltaje necesario sin caídas de tensión,  
estabilizando temporalmente el sistema.  
A pesar de estas soluciones, surgieron nuevos de-  
safíos. Uno de los principales fue la incompatibilidad  
de los sensores PIR con este tipo de experimentos,  
debido a su funcionamiento por detección térmica, que  
Una vez finalizada la estructura física, se procedió no es el más adecuado para medir el paso de un objeto  
a la programación del sistema, utilizando el lenguaje en caída libre. Por ello, se decidió reemplazarlos por  
Basic [13] en la aplicación de Arduino. Se consideraron sensores infrarrojos KY-005, lo que implicó también  
todas las variables, componentes y funciones involu- rediseñar la estructura del edificio para que los nuevos  
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sensores pudieran colocarse correctamente, así como del proyecto, se decidió realizar un nuevo cambio de  
reprogramar completamente el sistema para adaptarlo sensores.  
a sus características.  
En esta ocasión, se optó por sensores mecánicos  
Sin embargo, tras el cambio de sensores, el sistema tipo fin de carrera [4], similares a pulsadores. Estos  
aún no funcionaba correctamente. Se detectó un ex- sensores ofrecían mayor estabilidad y facilidad de im-  
ceso de ruido electrónico, generado por la fuente de plementación. Se realizó una nueva investigación sobre  
computadora y el motor, lo que seguía afectando el su funcionamiento, identificando que contaban con  
funcionamiento general. En consecuencia, se tomó la tres terminales: uno de alimentación negativa, uno  
decisión de eliminar el motor del diseño, así como susti- normalmente abierto (NO) y otro normalmente cer-  
tuir la fuente de poder por dos cargadores: uno de 12V rado (NC). Se soldaron los terminales adecuados y se  
para alimentar el Arduino, la pantalla LCD [5] y los ajustó la programación para adaptarse a este nuevo  
sensores, y otro de 5V para energizar los LEDs de la componente.  
maqueta. Esta decisión permitió reducir considerable-  
mente el ruido y estabilizar la alimentación.  
Durante las primeras pruebas, se detectaron re-  
botes eléctricos que generaban falsos contactos. Para  
A pesar de estas mejoras, el sistema seguía presen- solucionar esto, se soldó un capacitor cerámico 104,  
tando fallos. Con ayuda del licenciado Max Zambrano, lo cual redujo significativamente el ruido electrónico.  
se revisó completamente el código de programación y Finalmente, el sistema funcionó correctamente: los  
se realizó una simulación en Proteus para identificar el sensores detectaban el paso de la esfera de hierro, ac-  
error. Se exploraron varias opciones, como cambiar los tivaban el cronómetro y los datos se visualizaban en  
pines de conexión, incluso probar otro Arduino, pero la pantalla LCD [5] sin errores.  
los errores persistían.  
Como etapa final, se realizaron ajustes estéticos y  
Finalmente, se llegó a la conclusión de que el pro- de presentación. Se colocó la tapa trasera con un sis-  
blema seguía siendo generado por los sensores infrar- tema que permite abrirla y cerrarla fácilmente. Se cor-  
rojos, los cuales requieren condiciones específicas para rigieron imperfecciones en la pintura, se acomodaron  
funcionar correctamente: oscuridad total y alineación los cables de forma más ordenada y se limpiaron los  
perfecta entre el emisor y el receptor. Al no poder vidrios y tiras de PVC para darle un acabado limpio y  
garantizar estas condiciones dentro de la estructura profesional a la maqueta.  
Figura 2. Proceso de construcción del módulo  
Fuente: Autores  
Gracias a este proceso se logró conseguir los resul- ve el sistema ya funcionando.  
tados que se envidencian en la figura 3, en donde se  
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Juventud y Ciencia Solidaria.  
Figura 3. Proyecto terminado  
Fuente: Autores  
fundamentales para lograr la culminación exitosa de  
este trabajo.  
Conclusiones  
El presente proyecto permite concluir que la incor-  
poración de tecnologías en el proceso educativo hace  
posible enseñar la física de manera innovadora, lo-  
grando que las clases sean más interactivas, dinámicas  
y atractivas. Esta metodología contribuye a fortale-  
cer el aprendizaje en áreas técnicas, fomentando en  
los estudiantes la creatividad, la experimentación y  
el desarrollo de proyectos prácticos que enriquecen su  
formación académica y profesional.  
Amy Erraez: Quiero expresar mi más sincero  
agradecimiento al licenciado Max Zambrano por su  
guía y apoyo incondicional durante todo el proyecto,  
su experiencia y conocimientos fueron fundamentales  
para lograr nuestro éxito. También agradezco a mi  
familia por su apoyo emocional y financiero, y por  
último agradezco a mis compañeros de trabajo por el  
compromiso que tuvieron con el proyecto.  
Paulina Robalino: Principalmente, agradezco a  
mis padres por todo el apoyo que me brindaron du-  
rante este proceso. También expreso mi gratitud al  
licenciado Max Zambrano, ya que gracias a su guía  
y acompañamiento logramos concluir este proyecto  
de manera exitosa, adquiriendo valiosos aprendizajes  
sobre temas que hasta entonces nos eran desconoci-  
dos. Finalmente, agradezco a mi grupo de trabajo,  
porque a pesar de los altibajos que enfrentamos, supi-  
mos mantenernos unidos y no rendirnos, alcanzando  
juntos nuestros objetivos.  
Asimismo, la propuesta constituye un aporte rele-  
vante al área de Física, particularmente en la ilus-  
tración de conceptos de cinemática, facilitando la com-  
prensión de fenómenos como la caída libre mediante  
representaciones visuales y experimentales. Al analizar  
los resultados, se observa una ligera variación entre los  
datos obtenidos manualmente y aquellos calculados me-  
diante computadora, lo que evidencia que los cálculos  
computacionales pueden presentar pequeñas desvia-  
ciones y no ser totalmente exactos; sin embargo, los  
resultados obtenidos mantienen una alta congruencia  
y representan de manera confiable el comportamiento  
del fenómeno estudiado.  
Referencia  
[1] D. J. Lorduy Flórez, C. P. Naranjo Zuluaga,  
D. J. Lorduy Flórez, and C. P. Naranjo Zuluaga,  
“Tecnologías de la información y la comunicación  
aplicadas a la educación en ciencias,” vol. 11,  
no. 27, publisher: Universidad Pedagógica y  
Tecnológica de Colombia (UPTC). [Online]. Avail-  
Agradecimientos  
Ricardo Loja: Mi agradecimiento se dirige especial-  
mente al licenciado Max Zambrano, quien estuvo siem-  
pre pendiente de nuestros avances durante el desarrollo  
del proyecto, brindándonos su apoyo y aclarando cada  
una de nuestras dudas. Asimismo, expreso mi gratitud  
a mi familia, cuyo respaldo, ayuda y motivación fueron  
   
En el camino de la investigación  
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[2] ArduinoDocs. Arduino integrated development [10] L. Llamas. Qué son los parámetros de una función.  
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[Online]. Available: http://bit.ly/4oAPnCx  
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[11] Wikipedia, “Sistema,” page Version  
ID:  
[3] Y. Fernández. Qué es arduino, cómo funciona y  
qué puedes hacer con uno. Section: basics. [On-  
169958634. [Online]. Available: http://bit.ly/  
[12] M.-T. Potteiger. What is the difference between  
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[4] G. Smith. ¿qué es un sensor y qué hace?  
[Online]. Available: https://dewesoft.com/blog/  
[13] A. Robledano. Qué es c++ y su importancia  
en la programación moderna | OpenWebinars.  
[Online]. Available: http://bit.ly/3Lpnf6R  
[5] Phidgets. LCD character display guide. [Online].  
[14] A. A. Team. Su guía completa sobre el  
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Section: Knowledge Center. [Online]. Available:  
[6] A. Raeburn. Exactitud vs. precisión: ¿cuál  
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[7] D. C. Giancoli, Física, 6th ed.  
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[15] PowerData. Integración de datos: Concepto e  
importancia en la empresa actual. [Online].  
[8] P. A. Tipler and G. Mosca, Física para la cien-  
cia y la tecnología. I. Reverte, google-Books-ID:  
9MFLer5mAtMC.  
[16] Wikipedia, “Fuente de alimentación,” page  
Version ID: 169801592. [Online]. Available:  
[9] Física universitaria: con física moderna, Primera  
edición ed. Pearson, OCLC: 1059572616.