Saturday, October 29, 2005















Curso : Física
Nivel: secundaria



Mecánica de fluidos
- Cuerpos sumergidos en fluidos.
- El principio de Arquímedes.

Los alumnos perciben a la Física como una disciplina cuyo aprendizaje consiste en memorizar leyes y conceptos, que se traducen en formulas, que después son aplicados en la resolución de problemas que son básicamente ejercicios de paliación. Con frecuencia se detecta que los estudiantes reciben de forma distorsionada el fundamento y el objetivo de desarrollar un curso de Física, se olvida a menudo que se trata de una ciencia sujeta a la metodología científica y que existe un proceso de indagación y búsqueda en permanente construcción.

Se desarrollan trabajos experimentales concebidas como pequeñas investigaciones, que promueven la adquisición de procedimientos y habilidades básicas del quehacer científico, desde el planteamiento del problema hasta la obtención de conclusiones, pasando por la emisión de hipótesis, diseño de experiencias, realización de estas, y análisis de resultados. Es decir se siguen las fases habituales de la metodología científica. Permiten al alumno enfrentarse a un problema, cuya solución pasa por la emisión de hipótesis y el diseño de una estrategia experimental destinada a comprobar si se cumplen dichas hipótesis.

En el análisis de la sesión de aprendizaje tenemos lo siguiente:
Iniciamos la clase activando los conocimientos previos de los alumnos sobre:
1. Diferencia entre magnitudes escalares y vectoriales.
2. Concepto de densidad.
3. Fuerza y su unidad en el S.I.
4. Peso y masa.
5. Equilibrio de fuerzas.
6. Método de cambio de unidades.
La activación de los conocimientos previos se realiza también con la observación de actividades experimentales.
- El estudiante debe observar que hay cuerpos más densos que otros.
- En función de la cantidad de agua que contenga una botella flotará mas o menos. Este principio se aplica a la construcción de barcos y submarinos.

Netamente estamos aplicando la teoría de Ausubel: “averigüé que sabe el estudiante y por consiguiente enséñese”
Estos conocimientos el alumno ya lo trae de anteriores experiencias, brindados en grados y cursos y también de su interacción social –caso de experiencias en una piscina, en la playa- Vigotsky

Necesariamente tenemos que basarnos en la teoría del aprendizaje significativo de Ausubel para recuperar estos conocimientos previos, para que los nuevos conocimientos que el alumnos construya a partir de ellos logren significatividad.

Planteamos luego el desarrollo de los contenidos conceptuales:

1. Principio de Pascal. La prensa hidráulica.
2. Cuerpos sumergidos en fluidos. El principio de Arquímedes.
3. Medida de la presión en un fluido:
- Barómetro cerrado de mercurio.
- Manómetro abierto de mercurio.
Paralelamente trabajamos los contenidos procedimentales y actitudinales:

1. Resolución de ejercicios de presiones ejercidas por cuerpos o fuerzas sobre superficies.
2. Cálculo de presiones en el interior de fluidos.
3. Aplicación del principio de Pascal a situaciones de la vida cotidiana.
4. Medida experimental de empujes de objetos sumergidos en fluidos.
5. Cálculo de empujes sobre cuerpos sumergidos.
6. Observación experimental de fenómenos hidrostáticos para poner de manifiesto la presión atmosférica y el principio de Pascal.
7. Medida experimental de la presión atmosférica.
8. Estudio bibliográfico de Arquímedes
Para lograr el objetivo sobre el estudio de las fuerzas que ejercen los fluidos desarrollan un trabajo experimental:

EMPUJE SOBRE SÓLIDOS SUMERGIDOS EN FLUIDOS
Actividad 1
Examina detenidamente la leyenda siguiente y haz un resumen de ella. Interesa que recojas en el resumen, con brevedad los puntos siguientes:
-El problema que se plantea.
La experiencia que realizo Arquímedes para obtener la solución
La conclusión.
LA LEYENDA DE ARQUIMEDES Y LA CORONA DE ORO
Arquímedes era famoso en el siglo III a. C., por su gran sabiduría e ingenio. Por ello, el rey de Siracusa (ciudad situada en la actual Sicilia) pidió a Arquímedes que ideara la forma de determinar si la corona que acababa de recibir el orfebre era realmente de oro o era una falsificación y estaba compuesta por la mezcla de oro con otros metales, como cobre y palta. Arquímedes conocía que la plata y el cobre son más ligeros que el oro, pero no se le ocurría la forma de calcular el volumen de la corona porque esta no tenia forma de poliedro.
Se cuenta que, después de haber pensado en el problema multitud de veces, sin darse por vencido, se le ocurrió la solución al darse un baño, donde observo que el agua del barreño rebalsaba al introducirse en él. Salió corriendo desnudo mientras gritaba “¡eureka!” que significa lo encontré.
Introdujo la corona en un recipiente con agua y midió el agua desplazada. Hizo lo mismo con un peso igual de oro puro, y observo que el agua desplaza por el oro puro era menor que el de la corona. Tenia la solución: la corona era fraudulenta.
Comentario
Con la lectura de la leyenda se intenta interesar al alumno por el problema objeto de estudio que se plantea con este trabajo practico: el estudio del empuje que ejercen los fluidos sobre los cuerpos sumergidos en ellos. Ha de ayudar además a comprender que el problema se plantea en forma de pregunta y que tiene interés de tipo práctico.

Actividad 2
La tabla 1 contiene datos de 8 cuerpos de características diferentes A, B, C, D, E, F, G, H, que se sumergen en dos líquidos distintos según se indica.
¿Cuál de ellos desalojara un volumen de liquido mayor y cual menor, cuando se sumerjan completamente los cuerpos en él liquido correspondiente?
Si se tomaran masas iguales de cada uno de ellos y se sumergieran completamente en agua ¿cuál de ellos desalojaría mayor volumen de agua?



Tabla 1. Características de diferentes cuerpos, que se sumergen en un liquido

Comentario
Se propone comprobar que el alumno distingue entre las variables relevantes que intervienen en el problema, dado que es frecuente que los alumnos tengan idea de que existe una relación entre el peso( o la Masa), la sustancia que lo compone o la forma del cuerpo sumergido y el volumen desplazado. Algunos suponen que la densidad del liquido influye en el volumen desplazado. Se intenta poner en evidencia la existencia de muchas ideas alternativas y tratar de que distingan entre las variables intervinientes y la relación que existe ente ellas.

Actividad 3
Resume, a titulo de hipótesis, cuales son los factores de los que depende el empuje que sufre un cuerpo sumergido en un líquido.
Identifica cuales son las variables independientes y la variable dependiente. Haz un cuadro señalando los factores que intervienen y el sentido en que lo hacen.
La propuesta de emisión de hipótesis es fundamental en todo trabajo como investigación. En la actividad anterior se ha llegado a obtener que:
Empuje =peso del liquido desplazado o
Empuje = dlgVs (donde dl es la densidad del liquido y Vs el volumen sumergido)
Los alumnos suelen señalar que en el empuje influyen la densidad del liquido y el volumen sumergido, siendo la relación una proporción directa. A veces señalan que el peso del cuerpo también influye. Este es un dato interesante, dado que puede investigarse si cuerpos del mismo volumen y diferente masa experimentan el mismo empuje en el mismo liquido( por ejemplo, el agua).

Actividad 6
Diseña, lo más detalladamente posible, un montaje destinado a realizar experiencias y contrastar experimentalmente las hipótesis que has emitido acerca de los factores de los que depende el empuje que sufre un cuerpo sumergido en un liquido. Especifica en cada una de las experiencias diseñadas que variables se manipulan y cual o cuales se mantienen constantes, de modo que se realicen las experiencias de una forma ordenada. Especifica también que materiales utilizarías.


Comentario
Este trabajo se realiza en el laboratorio formando grupos, con los materiales que se tiene se diseñan los experimentos y no requieren de gran cantidad de elementos o sofisticados instrumentos. El montaje para la realización de la experiencia es semejante a la figura y deben disponer de una balanza, probetas y diversas sustancias, para verificar que la densidad del liquido en el cual esta sumergido un cuerpo también influye en la medida de la fuerza denominada empuje.

En conclusión la en enseñanza de la Física debe ser brindada en forma activa, siendo concientes que vivimos otros tiempos, que las actividades realizadas deben facilitar el aprendizaje procedimental en las labores propias de las ciencias experimentales y ofrecer una visión sobre la necesidad de priorizar un trabajo colaborativo.
Mas actividades en:

Tuesday, October 25, 2005


ESTADISTICA intro1.ppt
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