Principio de Arquímedes en Sistemas Acelerados

1. Principio de Arquímedes en Sistemas Acelerados Un ejemplo del uso del conflicto cognitivo en la enseñanza de la Física

2. Aprendizaje Significativo Asimilación de la información por deducción Se profundiza en el análisis de los conceptos La nueva información es incorporada en el esquema cognitivo Los modelos elaborados son susceptibles de cambios para ser adaptados a situaciones mas complejas Memorístico Acumulación de información por repetición Poca profundidad en el análisis de la información Aprendizaje superficial con tendencia a ser olvidado rápidamente La fijación de imágenes es rígidas con poca posibilidad de incorporar nuevos aspectos

3. Segunda Ley de Newton Propiedades intrínsecas del cuerpo Influencia del entorno Cinemática Fuerza igual masa por aceleración

4. 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

5. 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

6. Resultados aparentemente contradictorios El conflicto cognitivo puede aparecer de manera espontánea o ser deliberadamente provocado por el docente Imagen 2 vs imagen 1 Conflicto Cognitivo 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.

7. 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

8. 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…

9. Plomada a Globo

10. Sustentación de cada objeto Fuerzas actuando sobre cada objeto Tensión peso Fuerza de empuje Peso Tensión

11. Fuerza de Empuje (Fe) Peso del Objeto = Fe → Estático Peso del Objeto < Fe → Subirá Peso del Objeto > Fe→ Hunde Fe = PESO Volumen del líquido desalojado igual al volumen del objeto FUERZA DE EMPUJE PESO DEL OBJETO PESO PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES “Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta una fuerza, vertical y hacia arriba, igual al peso del fluido desalojado”.

12. Fe Fe Volumen de líquido desalojado =

13. ECUACIÓN PARA LA FLOTACIÓN • 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

14. gravedad Todos los cuerpos cerca de la superficie de la Tierra caen con igual aceleración

15. tierra Caída libre Principio de equivalencia

19. “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 as mge =m( g -as) mge =m( g +as)

20. a Sistema acelerado Vista desde el interior del sistema a g

21. Gravedad efectiva en el sistema acelerado Tensión as fe Peso efectivo Tensión

22. a

23. 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

24. FIN Félix Aguirre aguirre@ula.ve Departamento de Física Facultad de Ciencias Universidad de Los Andes Mérida - Venezuela Junio 2010 Continuará…