IDEAS ALTERNATIVAS DE LOS ESTUDIANTES ACERCA DE LOS CONOCIMIENTOS FÍSICOS

1. IDEAS ALTERNATIVAS DE LOS ESTUDIANTES ACERCA DE LOS CONOCIMIENTOS FÍSICOS

2. Cinemática. • Piensan que dos cuerpos que pasan uno al lado del otro, en la misma dirección y sentido, tienen en el punto de encuentro la misma velocidad. • Asocian el " ir delante "con el " ir más de prisa " • Confunden la trayectoria del movimiento de un cuerpo con su representación en un gráfico de posición-tiempo. • Cuando un cuerpo llega al piso su velocidad final es cero pues está en reposo • Si un cuerpo tiene una velocidad constante mayor que otro es porque tiene mayor aceleración.

3. Cinemática.(continuación) • Si un cuerpo recorre distancias iguales en intervalos de tiempo iguales en una trayectoria recta implica que su velocidad es constante. • Consideran que los movimientos periódicos son oscilatorios. • Como la velocidad y la distancia recorrida son proporcionales en la expresión de velocidad del movimiento rectilíneo uniforme, un aumento de la distancia recorrida consideran que lleva aparejado un aumento de velocidad del cuerpo.

4. Sobre movimiento vertical bajo la acción de la fuerza de gravedad. • Un cuerpo de mayor masa cuando se desprecia la resistencia del aire cae más rápido que uno de menor masa. • La fuerza de gravedad desciende cuando un objeto sube, es cero en la parte alta de la trayectoria y se incrementa otra vez cuando el objeto baja. • La fuerza de gravedad empieza a actuar cuando los cuerpos comienzan a caer y continúa hasta que están en reposo sobre el suelo. • El valor de la fuerza de gravedad no depende de la altura que se encuentre el cuerpo de la superficie de la tierra. • La fuerza de gravedad es una fuerza que requiere un medio a través del cual actuar. Si no existe aire no existe fuerza de gravedad.

5. Fuerza, masa y peso. • La fuerza es considerada como una propiedad ligada al cuerpo. • Todo cuerpo en movimiento lleva siempre asociado una fuerza. • El cambio de velocidad siempre es consecuencia de la existencia de una fuerza actuando sobre el cuerpo, no consideran que puede ser porque la masa puede variar. • La fuerza resultante se asocia con el movimiento. La fuerza resultante tiene la misma dirección y sentido que la velocidad del cuerpo y su valor cambia de la misma forma. • Identifican fuerza con presión ( la fuerza de choque, la fuerza para penetrar, la fuerza presionando sobre la mano de uno y la fuerza interna ) que puede mantener algo estable. • La pesadez es una medida de la cantidad de materia contenida en el cuerpo y es relacionada con las propiedades del material del que está hecho.

6. Fuerza, masa y peso.(continuación) • Los cuerpos se detienen porque se agota su fuerza interna. • Los cuerpos retenidos en una posición tienen fuerza (fuerzas de configuración) • Si dos cuerpos se mueven con movimiento rectilíneo uniforme, pero uno lo hace con mayor velocidad que otro, sobre el que tiene mayor velocidad actúa una fuerza mayor. • Un cuerpo está en reposo sobre una superficie con fricción y sobre él está actuando una fuerza, la fuerza de fricción entre la superficie y el cuerpo es mayor que la actuante. • La fuerza es algo que se requiere para causar y mantener el movimiento. • La fuerza normal siempre está en la dirección de la vertical aunque el cuerpo se mueva en un plano inclinado. • Muchos estudiantes plantean que cuelgan masas y no cuerpos con determinada masa, confundiendo la propiedad cuantitativa masa con el objeto que tiene la propiedad.

7. Choques. • Modalidad única de producción o de transferencia de movimiento. • Asociación frecuente entre choque y pérdida de energía. • El choque sólo puede ocurrir por contacto directo de los cuerpos.

8. Propagación del sonido. • Sólo los alumnos de los niveles superiores conocen de un modo mayoritario el valor aproximado de la velocidad del sonido en el aire, aunque esta se estudia desde los grados elementales. • Piensan que la velocidad del sonido en el aire es mayor que en el agua por ser el medio menos denso. • Las condiciones para las cuales se produce el eco, van desde una simple descripción del fenómeno, hacia analogías mecánicas (el sonido rebota en el obstáculo).

9. Trabajo y energía. • Confusión entre trabajo y esfuerzo. • Consideran sólo uno de los factores que intervienen en el trabajo mecánico olvidando el otro. • Identifican trabajo y energía. • Asignan un cierto carácter material a la energía. • Consideran que la energía puede gastarse o almacenarse, dado que el lenguaje cotidiano está impregnado de expresiones como consumo de energía, crisis energéticas, etc. • Confunden las formas de energía con sus fuentes. • Atribuyen la energía potencial al cuerpo y no a la interacción entre los cuerpos. • Ignoran la variación de la energía interna. • Piensan que la conservación de la energía es una ley que se utiliza en la Mecánica y en la Termodinámica pero no reconocen que se cumple en todos los dominios de la Física.

10. Trabajo y energía(cont) • En raras ocasiones muestran que la conservación de la energía es un principio de toda la Física. Como consecuencia, no utilizan dicho principio para explicar fenómenos de otros campos, como el electromagnetismo, las ondas o la física moderna. Tampoco se citan las contribuciones de dichos dominios: la energía del campo libre o de la masa en reposo; y la equivalencia masa / energía. No se hace referencia a los problemas que aparecen en dichos campos con respecto a la conservación de la energía. • Solamente se considera el trabajo mecánico. • Se conceptualiza la energía como la capacidad para realizar trabajo. • Se considera la energía como una clase muy general de combustible , frecuentemente relacionado con aquellos procesos que hacen confortable la vida. • Los objetos en movimiento tienen energía , los que están en reposo no. • Identifican la fuerza con la energía.

11. Calor y temperatura. • Los ven como algo material , contenido en el cuerpo Piensan que cuanto más calor tiene un cuerpo más caliente estará. • Tienen la idea de que en los cuerpos el calor puede pasar de unas partes a otras. • Asignan un carácter sustancial al calor. • Confunden la cantidad de calor y la temperatura. • Piensan que el frío es ausencia de calor. • Piensan que el calor y el frío son dos fluidos materiales y opuestos.

12. Calor y temperatura(cont) • Valoran que la sensación calor / frío es consecuencia de la transferencia del calor / frío al cuerpo. • Consideran que son propiedades características de los cuerpos. Por ejemplo, los metales son fríos por naturaleza. • Consideran que el calentar y enfriar es la ganancia o pérdida de ese ente material llamado calor. • En el caso de una mezcla, al no tener claro de cómo se lleva a cabo el proceso identifican la temperatura con el calor. Para muchos alumnos son sinónimos. • Consideran que la temperatura mide la cantidad de calor que tiene un cuerpo. • Piensan que la temperatura depende de la masa o del volumen. • Explican el fenómeno de la dilatación como el paso del calor al interior del cuerpo haciéndolo más grande y como consecuencia, más pesado.

13. Propiedades y estructura interna de los cuerpos • . • Los gases no poseen volumen ni masa. • Un mismo volumen de cualquier líquido tiene la misma masa. • El aceite es más denso que el agua. • Un kg de hierro pesa más que un kg de pluma. • Al extraer líquido con una jeringuilla, el líquido penetra en ella porque ocupa el vacío que deja el embolo. • Los cuerpos ligero flotan y los pesados se hunden. • Todas las sustancias en estado líquido tienen sus partículas constituyentes más separadas que en estado sólido. • Las moléculas del agua se destruyen cuando esta hierve y pasa a vapor, lo que existe entonces es una mezcla de Hidrogeno y oxigeno. • Los seres vivos están formados por células y no por átomos y moléculas. • Piensan que en el estado sólido, las partículas se pueden considerar en reposo .

14. Propiedades y estructura interna de los cuerpos(cont) • Piensan que la presión de un gas está dada por la relación entre el peso del gas y la superficie ocupada. • Consideran que las partículas que componen las sustancias se pueden fundir, evaporar , disolver , expandir , contraer, dilatar , entre otras. • Piensan que entre las partículas que componen las sustancias siempre hay aire. Es difícil de aceptar la idea de que no exista algo entre las partículas. • En el caso de los cuerpos fríos, asocian el hecho de que las partículas están en reposo. Las partículas dejan de moverse al enfriarse, al llegar a Cero grados Celsius. • En muchos de los casos consideran que no hay separaciones entre ellas. • No relacionan la distancia entre las partículas con el volumen ocupado por la sustancia. • Consideran que como la masa de un cuerpo y su densidad son linealmente proporcionales, si se aumenta la masa de un cuerpo, aumenta su densidad y viceversa.

15. Cambios de estado de agregación de las sustancias. • Reconocen que el aumento de la masa de la muestra influye sobre la temperatura a la que se produce el cambio de estado. (el aumento de la masa implica un aumento de la temperatura del cambio de estado) • No reconocen que el aumento de la masa altera solamente la duración del proceso. • Asocian al fenómeno de la solidificación con una disminución de la masa de la sustancia. • No relacionan la variación de la densidad , para una misma sustancia , al pasar de un estado de agregación a otro . • Consideran que un cambio de estado supone siempre la absorción de energía por parte del sistema que lo sufre. • Consideran que los efectos térmicos en la solidificación son inexistentes o despreciables. • En el proceso de fusión , la masa de la sustancia que sufre el proceso no se conserva.

16. Electrostática. • Consideran a la carga como un fluido especial que poseen los cuerpos. • Desconocimiento de la existencia del campo eléctrico en la explicación de los fenómenos eléctricos . • Consideran que las cargas se crean en el momento en que se frota el cuerpo. • Al explicar por qué una barra metálica no se electriza al ser frotada por un paño, explican que no se electriza por: las características del paño con que se frota, la barra no se frota lo suficiente. • Confunden el vector Intensidad del campo eléctrico y el de la fuerza eléctrica. • Utilizan la expresión coloco una carga y no una partícula o cuerpo cargado confundiendo el objeto con la propiedad.

17. Corriente eléctrica. • Interpretan la corriente eléctrica como el movimiento de un fluido que se desplaza por el conductor. • Aceptan que el fluido viaja a la velocidad de la luz. • Desconocimiento de las magnitudes que intervienen en la corriente eléctrica • Confusión entre el uso del amperímetro y el voltímetro . • Algunos estudiantes interpretan la corriente eléctrica como un flujo de electrones que aumentan cada segundo. • Opinan que el voltio es la unidad de carga eléctrica • Persiste la idea de que el instrumento que mide la electricidad es el voltímetro .

18. Circuitos eléctricos. • Consideran que no hace falta cerrar un circuito para que haya corriente eléctrica. • La corriente eléctrica se gasta a lo largo del circuito, su intensidad va disminuyendo según pasa por los distintos elementos del circuito. • La diferencia de potencial se interpreta como una consecuencia del flujo de corriente y no la causa de este. • Los generadores representan un almacén de electricidad. Las pilas son vistas como almacenes de corriente que se van gastando en los distintos elementos del circuito. • El funcionamiento de un circuito es explicado por los alumnos de la siguiente manera: un circuito debe estar alimentado por los dos tipos de cargas de la fuente positivas y negativas; estas cargas fluyen por los cables pasando por el bombillo.

19. Circuitos eléctricos.(cont) • Al comparar la luminosidad de dos bombillos conectados en paralelo con los mismos bombillos conectados en serie generalmente plantean : brillan igual en los dos circuitos, ya que el brillo depende de la fuente y del tipo de bombillo; si estos son idénticos y usamos la misma fuente no influye la posición de los elementos del circuito, los bombillos tendrán igual luminosidad. En serie brillan más que en paralelo; en serie a los bombillos les llega la misma cantidad de carga de manera directa y simultánea, mientras que en paralelo un sólo bombillo está unido a la fuente de forma directa. • Piensan y aceptan que la resistencia depende de la tensión y de la intensidad de la corriente por estar estas asociadas por la ley de Ohm, o sea, un aumento de la intensidad implica un aumento de la resistencia y viceversa. • Consideran que la ley de Ohm es valida para cualquier tipo de sustancia. • Piensan que un bombillo consume o atenúa la corriente que circula por él. • Cuando se colocan varias bombillos en serie, los estudiantes predicen que el bombillo más cercano al punto de donde sale la corriente brillará con mayor intensidad que los otros, ya que la corriente se va gastando al atravesar los sucesivos bombillos. • Presentan un tipo de razonamiento secuencial para analizar el circuito . Si el circuito se modifica en un punto, por ejemplo , aumentando su resistencia, sólo se verían afectados, según este razonamiento, los elementos que se encuentran corriente abajo en el circuito, y no los que ya recorrió la corriente. • En el caso de circuitos en serie, piensan que el aumento de una resistencia conducirá a una disminución del brillo del bombillo que está más cerca de la fuente.

20. Campo magnético. • Se considera que un imán es una especie de dipolo, en cuyo polo norte se encuentran concentradas (o existe un exceso) las cargas positivas y en el polo sur, las cargas negativas . • Existe una gran confusión entre campo eléctrico y campo magnético . Los alumnos expresan en general, que un imán crea a su alrededor un campo magnético, sin embargo, al predecir sus efectos indican los debidos a la existencia de un campo eléctrico y no magnético. • Al explicar los efectos de un imán sobre cuerpos cargados o viceversa no tienen en cuenta el estado de reposo o de movimiento de las partículas cargadas. • En ocasiones señalan que el efecto del imán sobre una partícula cargada consiste en ponerla en movimiento. • Para explicar la interacción entre imanes y metales los estudiantes creen que el imán tiene en sí mismo una fuerza capaz de atraer otros cuerpos o estiman que hay un paso (transferencia) de carga del imán al metal, produciéndose la interacción al estar los dos cargados.

21. Campo magnético.(cont) • Desconocen que cerca del polo Norte geográfico se encuentra el Sur magnético y que cerca del polo Sur geográfico se encuentra el norte magnético . • No conciben y ni aceptan la idea de que la aguja magnética es un imán . • Para explicar que una aguja magnética se orienta hacia el norte geográfico dan las siguientes razones : existe un potente imán en el Norte geográfico capaz de atraer la aguja metálica de la brújula , aunque se encuentre muy lejos.

22. Óptica. • Asocian la refracción de la luz con la desviación que experimenta el rayo de luz, considerando que no hay refracción si el paso de la luz de un medio a otro se produce normal a la superficie. • Consideran que la descomposición de la luz blanca por un prisma se debe solamente a la dependencia del índice de refracción de la sustancia que compone el prisma con la longitud de onda de la luz, no tomando en consideración la forma geométrica del prisma. • Consideran que la Luna es una fuente de luz natural. • Al aplicar la ley de Malus de la polarización, no consideran las perdidas por reflexión al incidir la luz en la lámina polarizadora. • Al aplicar la ley de la absorción de la luz por una sustancia de cierto espesor, no tienen en cuenta la luz reflejada en la superficie por la que incide la luz. • No toman en consideración la difusión de la luz en la observación lateral de un rayo de luz que atraviesa una habitación. • Llaman polarizadores a los espejuelos que se oscurecen o aclaran cuando hay en ellos mayor incidencia de luz haciendo alusión al fenómeno de la polarización de la luz, no considerando que esto se debe a la dependencia del coeficiente de absorción de la sustancia de que están hechos esos espejuelos con la intensidad de la luz.