Principio de Arquímedes
en
Sistemas Acelerados
Un ejemplo del uso del conflicto
cognitivo en la enseñanza de la
Física
Aprendizaje
Memorístico
Significativo
1. Acumulación de información
1. Asimilación de la información
por repetición
por deducción
2. Poca profundidad en el análisis
de la información
3. Aprendizaje
tendencia
los conceptos
superficial
a
ser
2. Se profundiza en el análisis de
con
olvidado
rápidamente
4. La fijación de imágenes es
3. La
nueva
incorporada
información
en
el
es
esquema
cognitivo
4. Los modelos elaborados son
rígidas con poca posibilidad de
susceptibles
incorporar nuevos aspectos
ser adaptados a situaciones mas
complejas
de cambios para
Segunda Ley de Newton
Influencia
del entorno


F m a
Propiedades
intrínsecas
del cuerpo
Fuerza igual masa por aceleración
Cinemática
Conflicto Cognitivo
El
objetivo
de
un
aprendizaje
significativo
es
permitir
que
el
estudiante se adueñe del conocimiento.
Esto ocurre cuando los conceptos se
obtienen a través de deducciones que le
permiten fijar una idea lógica. En este
caso no está obligado a memorizar
fórmulas: podrá deducirlas
Las estrategias didácticas basadas en un
aprendizaje significativo producen exitosos
resultados en la enseñanza de la física.
Una buena técnica docente puede ser el
conducir al estudiante hacia un conflicto de
ideas: CONFLICTO COGNITIVO.
Este trance puede ser usado, por quien
enseña, para iniciar la revisión de algún tópico
particular
Conflicto Cognitivo:
Choque entre la idea preconcebida (o la
intuición),
sobre
un
determinado
fenómeno, y el desarrollo natural del
evento.
Reajuste de ideas:
Reorganización, actualización o sustitución
de modelos físicos
Inicio de una revisión detallada de los
conceptos y modelos ya establecidos
Resultados
aparentemente
contradictorios
El conflicto cognitivo puede
aparecer de manera espontánea o
ser deliberadamente provocado
por el docente
vs
imagen 1
El docente debe saber provocar
el conflicto de ideas en el
alumno permitiendo que éste,
ante la duda, revise los
conceptos anteriores y logre
deducir resultados lógicos que
enriquezcan su conocimiento.
Imagen 2
Generalización del principio de
Arquímedes a sistemas acelerados
Un ejemplo de estrategia del uso del
conflicto cognitivo para iniciar la
revisión de algunos temas.
Puntos a tratar en el desarrollo:
• Flotación
• Gravedad
• Principio de Equivalencia
Conflicto de ideas
A continuación,
se
comparan
los
comportamientos de una plomada colgada
del techo de un vagón, en movimiento y el
de globo atado al piso.
El antagónico comportamiento de ambos
es usado para plantearse una revisión de
algunos conceptos básicos, a partir de un
CONFLICTO DE IDEAS…
Plomada
Globo
 cte
a a 0
v
 cte
v 0  at
a
Sustentación de cada objeto
Fuerzas actuando sobre
cada objeto
Tensión
peso
Fuerza
de
empuje
Peso
Tensión
Fuerza de Empuje (Fe)
Fe = PESO
Peso del Objeto = Fe → Estático
Peso del Objeto < Fe → Subirá
Peso del Objeto > Fe→ Hunde
Volumen del líquido
desalojado igual al
volumen del objeto
FUERZA DE EMPUJE
PESO
PESO DEL
OBJETO
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
“Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza, vertical y hacia arriba,
igual al peso del fluido desalojado”.
Fe
Fe
Volumen de líquido desalojado
=
Fe  m f g
mcg
Ft  m cac
D
m
V
 m  DV
mfg
m c a c  m c g  Fe  m c g  m f g
m f  D fV

 m c  D cV
ac 
D
c
 Df
Dc

g
ECUACIÓN PARA LA FLOTACIÓN
ac 
D
c
 Df

g
Dc
•Si Dc ═ Df → Flota estático
•Si Dc > Df → Se hundirá hacia el fondo
•Si Dc < Df → flotará hacia la superficie
Eureka
La fuerza de empuje
se presenta en la
dirección vertical, en
sentido contrario a la
gravedad
gravedad
Todos los cuerpos cerca de la superficie de la Tierra caen con
igual aceleración
tierra
a 0
ag
Caída libre
Principio de equivalencia

a 0

a  g

a  g
“En los sistemas acelerados podemos describir
una aceleración de gravedad efectiva “ge” como
la combinación de la aceleración de gravedad
“g” mas la aceleración del sistema as”
ge= g +as
as
mge =m( g +as)
as
mge =m( g -as)
a
Sistema acelerado
Vista desde el interior del sistema
a
g
Gravedad efectiva en el sistema acelerado

as

ge

g

 
ge  g  a s
Tensión
fe
Peso efectivo
Tensión

m ge
D c  D f  

ac 
ge
Dc
as
a
Con el concepto de gravedad efectiva, en los
sistemas
acelerados,
podemos
explicar
el
comportamiento de ambos cuerpos en el vagón.
Por un lado, la plomada trata de caer bajo la
acción de la gravedad efectiva y esta última se
presenta en forma oblicua.
Por otra parte, el globo tiende a flotar, también bajo
el efecto de la gravedad efectiva y eso explica el
inesperado comportamiento de este cuerpo en el
vagón acelerado
FIN
Félix Aguirre
Continuará…
[email protected]
Departamento de Física
Facultad de Ciencias
Universidad de Los Andes
Mérida - Venezuela
Junio 2010
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