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EL MODELO DE ENSEÑANZA DE LA CIENCIA COMO INVESTIGACIÓN ORIENTADA Y LA EMSIÓN DE
HIPOTESIS; POSIBLES ALCANCES Y LIMITACIONES
DARÍO CHAPARRO PINEDA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN
BOGOTÁ, COLOMBIA
2017
ii
EL MODELO DE ENSEÑANZA DE LA CIENCIA COMO INVESTIGACIÓN ORIENTADA Y LA EMISIÓN DE
HIPÓTESIS; POSIBLES ALCANCES Y LIMITACIONES
DARÍO CHAPARRO PINEDA
Director
CARLOS JAVIER MOSQUERA
Trabajo de grado para optar por el título de magister en Educación
con énfasis en Ciencias de la Naturaleza y la Tecnología
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE CIENCIAS Y EDUCACIÓN
MAESTRÍA EN EDUCACIÓN
BOGOTÁ, COLOMBIA
2017
iii
Resumen
Este trabajo de grado presenta los resultados de aplicar el modelo contemporáneo de enseñanza
de las ciencias como investigación orientada en estudiantes de grado undécimo del colegio
Carlos Pizarro Leongómez, con el propósito de examinar si en efecto dicha metodología
promueve en el estudiante el conocimiento de contenidos de tipo procedimental
específicamente en relación a la emisión de hipótesis
Palabras claves
Investigación orientada, conocimientos de tipo procedimental, emisión de hipótesis.
Summary
This work presents the results of applying the contemporary model of science teaching as
research oriented eleventh grade students Carlos Pizarro Leongomez, with the purpose of
examining whether this methodology in fact promotes in the student the knowledge of contents of
Procedural type specifically in relation to the emission of hypotheses
Keywords
Oriented research, procedural knowledge, hypothesis emission.
iv
Contenido
Capítulo 1 ............................................................................................................................... 1
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................. 1
1.Planteamiento del problema de investigación ................................................................................. 3
1.1.Pregunta problema ........................................................................................................................ 3
Capítulo 2 ............................................................................................................................... 4
OBJETIVOS ........................................................................................................................... 4
2.Objetivo General ............................................................................................................................. 4
2.1.Objetivos Específicos ................................................................................................................... 4
Capítulo 3. ......................................................................................................................................... 5
REFERENTES CONCEPTUALES ............................................................................................... 5
3.1.Origen del modelo de enseñanza de la ciencia como investigación orientada ........................... 5
3.2.Fundamentación epistemológica del modelo IO .......................................................................... 7
3.3.Características metodológicas del modelo de enseñanza como investigación orientada ............. 9
3.4.Estructura problematizada: algunas consideraciones previas ..................................................... 11
3.5.La emisión de hipótesis y los contenidos de tipo procedimental ............................................... 12
3.6.La emisión de hipótesis .............................................................................................................. 15
Capítulo 4 ........................................................................................................................................ 18
REFERENTES METODOLÓGICOS ......................................................................................... 18
4.1.La investigación cualitativa ........................................................................................................ 18
4.2.La investigación acción .............................................................................................................. 19
4.2.1.Fase Uno .................................................................................................................................. 19
4.2.1.1.Planificación ......................................................................................................................... 19
4.2.1.2.Actuación ............................................................................................................................. 20
4.2.1.3.Observación .......................................................................................................................... 20
4.2.1.4.Reflexión .............................................................................................................................. 20
4.2.2.Fase Dos .................................................................................................................................. 21
4.2.2.1.Planificación ......................................................................................................................... 21
4.2.2.2.Actuación ............................................................................................................................. 21
4.2.2.3.Observación .......................................................................................................................... 21
v
4.2.2.4.Reflexión .............................................................................................................................. 21
4.3.Técnica empleada para la recolección de la información ........................................................... 22
4.4.Elaboración de la estructura problematizada .............................................................................. 23
Capítulo 5 ........................................................................................................................................ 25
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE LA IMPLEMENTACIÓN ............................................... 25
5.1.Análisis de los portafolios de los estudiantes ............................................................................. 26
5.2.Comprobación empírica (Fase uno) ........................................................................................... 27
5.2.1.Uso de analogías en la elaboración de los modelos experimentales ....................................... 31
5.3.Fundamentación teórica (Fase Uno) ........................................................................................... 32
5.4.Identificación de variables y posibles relaciones ....................................................................... 34
5.4.1.Fase Dos (Fundamentación teórica) ........................................................................................ 37
5.5.Fase Tres (Fundamentación Teórica) ......................................................................................... 41
5.5.1.Ecuación de continuidad ......................................................................................................... 41
5.5.2.Embudo y bola de icopor (Experimento discrepante) ............................................................. 43
5.5.3.Funcionamiento de la aspiradora............................................................................................ 46
5.6.Balance general frente a las hipótesis planteadas ....................................................................... 47
CAPÍTULO 6 .................................................................................................................................. 49
REFLEXIONES ............................................................................................................................. 49
6.1.El modelo de enseñanza de las ciencias como investigación orientada ..................................... 49
6.2.La emisión de hipótesis bajo el modelo de enseñanza como investigación orientada ............... 52
CAPITULO 7 ........................................................................................................................ 54
CONCLUSIONES................................................................................................................. 54
7.1.Los obstáculos ............................................................................................................................ 54
7.2.Los alcances de la propuesta ...................................................................................................... 55
Bibliografía ..................................................................................................................................... 57
Anexos ............................................................................................................................................. 60
vi
Lista de Tablas
Tabla 1. Estrategia de enseñanzas para un aprendizaje como investigación orientada ................... 9
Tabla 2. Aspectos a tener en cuenta para la elaboración de la estructura problematizada ............ 11
Tabla 3. Cuestionamientos base para la elaboración de la estructura problematizada.................. 12
Tabla 4. Clasificación de conocimientos de tipo procedimental ................................................... 13
Tabla 5. Conocimientos de tipo procedimental ............................................................................. 14
Tabla 6. Contenidos de tipo procedimental ................................................................................... 15
Tabla 7. Hipótesis planteadas por los diferentes grupos ............................................................... 26
Tabla 8. Modelos realizados por los diferentes grupos ................................................................. 28
Tabla 9. Comprobación empírica de los estudiantes mediante el empleo de modelos ................. 31
Tabla 10. Variables y relaciones establecidas ............................................................................... 35
Tabla 11. Codificación de actividades complementarias .............................................................. 38
Tabla 12. Codificación de actividades complementarias .............................................................. 41
Tabla 13. Ecuación de continuidad, descripción por grupos......................................................... 42
Tabla 14. Experimento Discrepante descripción por grupos ........................................................ 44
Tabla 15. Funcionamiento de una aspiradora descripción por grupos .......................................... 46
vii
Lista de Imágenes
Imagen 1. Espiarles metodológicas ............................................................................................... 22
Imagen 2. Fases de intervención ................................................................................................... 25
Lista de Cuadros
Cuadro 1. Codificación portafolio de estudiantes ......................................................................... 27
Listo de Gráficos
Gráfico 1. Comprobación empírica a través del uso de modelos ................................................. 31
Anexos
Anexo. N° 1 Transcripción de los portafolios de los estudiantes.................................................. 60
Anexo N° 2 Originales de los portafolios de los estudiantes ....................................................... 82
Anexo N°. 3 Actividades complementarias por grupo ................................................................ 118
Anexo N°. 4 Actividades complementarias generales: Ecuación de continuidad....................... 133
Anexo N°. 5 Aspiradora .............................................................................................................. 139
Anexo N°. 6 Experimento Discrepante ....................................................................................... 145
Anexo N°. 7 Instrumento de validación: Profesores .................................................................. 149
Anexo. N°.8 Instrumento de validación: Estudiantes ................................................................. 151
Anexo N°. 9 Diario de campo ..................................................................................................... 153
Anexo N°. 10 Estructura problematizada .................................................................................... 189
1
Capítulo 1
INTRODUCCIÓN
El modelo didáctico de enseñanza de la ciencia como investigación orientada, (IO en adelante)
constituye una mirada constructivista de la enseñanza de las ciencias, que vincula directamente
consideraciones que privilegian la importancia de involucrar activamente al estudiante en tareas
de investigación, junto con la necesidad de integrar la historia y la epistemología de las ciencias
en la construcción del pensamiento científico escolar. Para Cañal (2007), orientar actividades que
propicien la investigación en la escuela se encuentra sustentado en el hecho que los procesos de
indagación se encuentran presentes en todo ser humano y hacen parte de un rasgo adaptativo de
nuestra especie, interviniendo en dichos procesos la curiosidad, la capacidad para la
identificación y solución de situaciones problemáticas.
En este sentido, la IO se encuentra en consonancia con dicho planteamiento y reflejo de ello lo
constituye su metodología, donde el estudiante identifica y aborda problemas de su interés y con
ayuda del profesor quien actúa como facilitador del aprendizaje, tanto de los contenidos de tipo
conceptual como procedimental, tendrá la oportunidad en un nuevo escenario de enseñanza y
aprendizaje, de aprender elaborando conocimiento escolar a partir de la activación de sus ideas y
conocimientos previos, así como de conocimientos elaborados en otros contextos y momentos,
planteando posibles hipótesis de solución e identificando rutas exploratorias para explicar
diversas situaciones con estrategias como la realización de montajes experimentales que podrían
ayudar a consolidar los supuestos o emprender la búsqueda de otros caminos de solución como
resultado de nuevas ideas y derroteros exploratorios. Se pretende que el estudiante reconozca
desarrollando actividades científicas escolares tareas que le permitan “admirar la profundidad,
potencia, rigor, imaginación y belleza de las ciencias pero siendo capaces, al mismo tiempo de
considerarlas empresas genuinamente humanas, no exentas de limitaciones, yerros y desvíos”
(Adúriz-Bravo, 2011, p.9).
2
Más arriba se comentó que bajo la mirada del modelo IO, la intervención del profesor debe
enfatizarse en facilitar el aprendizaje de contenidos no solo de tipo conceptual sino también de
carácter procedimental, tales como la identificación de problemas, la emisión de hipótesis, la
realización de predicciones, entre otros. De Pro (1998) indica que esta clase de contenidos son
enseñables al interior del aula pero para ello se requiere de acciones que hagan posible su
aprendizaje. Acogiendo este planteamiento, en este proyecto se implementó el modelo IO dadas
sus características metodológicas para el logro de propósitos como los anteriormente señalados,
con el propósito de observar, describir y caracterizar las hipótesis planteadas por los estudiantes
durante el abordaje de un marco conceptual específico en un curso de física escolar.
En esta dirección se considera relevante traducir al interior del aula experiencias que surgen
como resultado de procesos de investigación en el campo de la didáctica de las ciencias, con el
propósito de obtener una mirada que pueda constituir un punto de partida hacia cambios
sustanciales en la práctica personal pero conservando desde luego, una mirada crítica que haga
factible el “saber distinguir entre convicción compartida y resultado demostrado” (Guisasola,
2005, p.21).
3
1. Planteamiento del problema de investigación
El modelo de enseñanza habitual por recepción de conocimientos previamente elaborados no
involucra de manera significativa aprendizajes de tipo procedimental, necesarios en el
aprendizaje de las ciencias como la emisión de hipótesis. Surge entonces la intención de llevar al
aula un modelo que gracias a su metodología podría ser calificado como procedimental por la
especial importancia que hace de este tipo de conocimientos, pero no con la intención de
aplicarlo acríticamente esperando que constituya una respuesta terminada frente a cómo podrían
ser enseñadas las ciencias para superar la limitación exclusiva a la simple recepción de temas casi
siempre conceptuales sino a cambio, para observar si en efecto dicha metodología promueve de
manera apreciable la adquisición de contenidos de tipo procedimental, específicamente en
relación a la emisión de hipótesis. Surge entonces la pregunta que orienta la presente
investigación:
1.1. Pregunta problema
¿Puede la metodología de enseñanza de las ciencias como investigación orientada favorecer el
aprendizaje de contenidos procedimentales de la ciencia como la emisión de hipótesis?
4
Capítulo 2
OBJETIVOS
2. Objetivo General
Identificar posibles alcances y limitaciones del modelo de enseñanza como investigación
orientada en el aprendizaje de contenidos de tipo procedimental, específicamente
referidos al planteamiento de hipótesis.
2.1. Objetivos Específicos
Elaborar la estructura problematizada de acuerdo con el modelo de enseñanza como
investigación orientada.
Aplicar el modelo de enseñanza como investigación orientada en un grado undécimo del
IED Carlos Pizarro Leongómez.
Caracterizar las hipótesis planteadas por los estudiantes durante el ejercicio de aplicación.
Describir el proceso seguido por los estudiantes frente a la emisión de hipótesis.
5
Capítulo 3.
REFERENTES CONCEPTUALES
3.1. Origen del modelo de enseñanza de la ciencia como investigación orientada
Se podría señalar que el modelo de enseñanza de la ciencia como investigación orientada deviene
de acuerdo con el análisis realizado por Gil (1983), de la iniciativa por aproximar el aprendizaje
de las ciencias a las características del trabajo científico. Dicha iniciativa tuvo lugar en las
décadas de los 60 y 70, y si bien el tiempo indicaría que el modelo de enseñanza y de aprendizaje
por transmisión - asimilación de información demostró su insuficiencia para el logro de
aprendizajes que posibilitaran mejores comprensiones de la ciencia y de la actividad científica,
sin lugar a dudas la reflexión sobre el modelo y sobre sus implicaciones constituyeron una
alternativa de renovación curricular.
A partir de estas reflexiones, se pasó a postular más o menos consensuadamente una iniciativa
que pretendía congregar en su imaginario diversos elementos tales como la familiarización del
estudiante con el trabajo científico, reclamar la atención sobre la especificidad de los métodos de
la ciencia, proporcionar una visión más abierta y accesible de la misma y lograr una actitud más
positiva frente al qué hacer científico (Gil, 1993). Dicho modelo fue conocido con el nombre de
aprendizaje por descubrimiento. Se podría definir el aprendizaje por descubrimiento como una
actividad autoreguladora de resolución de problemas, que requiere la comprobación de hipótesis
como centro lógico del acto del descubrimiento (Barrón, 1993). No obstante, el inductivismo
extremo, la falta de atención a los contenidos en que incurría el modelo, junto con una discreta
adquisición de los conocimientos y una evidente distorsión de la naturaleza de la ciencia basada
según Hodson (1994), en supuestos equivocados acerca de la prioridad y certeza de las
observaciones, motivaron que diversos autores sostuvieran una fuerte crítica hacia el modelo. En
esta dirección Hodson (1994) señala crudamente las deficiencias que acompañaron el aprendizaje
por descubrimiento“…basta con decir que existe una fuerte corriente de opinión cuyo mensaje es
que el aprendizaje basado en el descubrimiento es epistemológicamente equivocado,
psicológicamente erróneo y pedagógicamente impracticable” (Hodson, 1994, p. 302).
6
Esto daría paso una nueva transición donde se consideraba necesario continuar con las
reflexiones frente a la posibilidad de acercar el trabajo científico al aula y generar actitudes
positivas hacia la ciencia y su aprendizaje, pero procurando superar las limitaciones identificadas
al modelo de aprendizaje por descubrimiento. Por ello se generaría una línea de investigación
encargada de estudiar las concepciones subyacentes acerca de la ciencia y la aproximación de la
filosofía contemporánea de la ciencia, surgiendo entonces el modelo por recepción significativa,
que para algunos constituyó el retorno a las formas iniciales de recepción de conocimientos
previamente elaborados, pero que sin duda redundó en la intención por familiarizar a los
estudiantes con el trabajo científico, toda vez que en el modelo se lograba establecer una
coherencia con las tesis de la epistemología contemporánea acerca de la naturaleza de las
ciencias: atención hacia los conocimientos previos de los alumnos, y que la incorporación de
nuevos conocimientos en sus estructuras mentales se correspondía con los paradigmas teóricos en
el proceso de la investigación científica (Gil, 1993). Por otra parte, la función del educador como
facilitador del aprendizaje significativo, permitió que se estableciera una analogía entre el papel
de quien dirige una investigación (el educador) y los investigadores novatos o noveles, que para
este caso, resultan ser los estudiantes. Sin embargo, se planteaba la asimilación de conceptos por
parte del estudiante sin que éste pudiera participar en su construcción, convirtiendo el papel del
educador en un transmisor de conocimientos ya elaborados pero organizados para ser asimilados
no arbitrariamente sino significativamente lo que no permitía un efectivo proceso activo de
relación, diferenciación y reconciliación integradora propuesta por Ausubel como proceso
necesario para la asimilación de los conocimientos.
Lograr lo anterior supondría de acuerdo con Gil (1983), mayor tiempo para que el estudiante
trabaje con los conceptos hasta incorporarlos en su estructura conceptual, realizar actividades que
propicien el trabajo de relación, diferenciación y reconciliación integradora y observar el nivel de
apropiación de los estudiantes. Esto conllevó a que se pensara que el trabajo de asimilación
debería ser dirigido, aproximando de esta manera la asimilación a la construcción del
conocimiento.
De igual forma que lo ocurrido con el modelo de aprendizaje por descubrimiento, el modelo de
recepción significativa dejó ver algunas fisuras toda vez que los conceptos se valoraban como
algo externo al sujeto y que deben ser captados por él, alejándose de la concepción frente a cómo
7
se construyen los conocimientos científicos, desconociendo por ejemplo acciones de tipo
procedimental y presentando a la vez una imagen a blanco y negro del trabajo científico, y a
pesar de que la esencia del modelo era eminentemente conceptual, de hecho los resultados frente
al grado de apropiación de los mismos resultaban ser altamente discretos.
Esto sin duda permitió que surgiera un nuevo modelo que se valiera del camino ya recorrido por
el modelo de aprendizaje por descubrimiento y por el modelo de recepción significativa y que
atendería primordialmente la relación entre el trabajo científico y el trabajo que se puede realizar
al interior del aula en procura de la construcción del pensamiento científico escolar, en donde se
considerarían importantes las contribuciones provenientes de la psicología del aprendizaje y el
papel de la historia y filosofa de las ciencias. Dicho modelo recibiría el nombre de enseñanza
como investigación orientada IO.
3.2. Fundamentación epistemológica del modelo IO
De acuerdo con Hodson (1988, citado por Mellado y Carracedo, 1993, p.2) diferentes cursos o
programas sobre la enseñanza de las ciencias han fracasado por debilidades en su fundamentación
epistemológica, deviniendo en orientaciones de carácter positivista que han demostrado ser
equivocadas para el aprendizaje de la ciencia.
En este apartado me referiré brevemente a la epistemología que fundamenta el modelo IO,
aspecto que considero necesario dada la incidencia de la epistemología en la didáctica de las
ciencias, donde las últimas décadas de reflexión en esta naciente disciplina han conducido a la
necesidad de vincular en los procesos de enseñanza, aprendizaje, innovación y currículo entre
otros, miradas de carácter epistemológico que permitan su fundamentación (Adúriz – Bravo,
2011)
En este marco de ideas, el modelo IO pertenece a una mirada constructivista de la ciencia que
considera que “el conocimiento científico es construido por la inteligencia humana, en un
contexto generalmente social, teniendo en cuenta el conocimiento existente, y por actos creativos
en los que la teoría precede a la observación” (Mellado, Carrecedo, 1993, p.6). Es así como en un
modelo de aprendizaje congruente con esta mirada sobre la construcción del conocimiento
científico, se valorarán las concepciones previas del estudiante, propiciando estrategias que
8
permitan que éste construya su propio conocimiento en el contexto social en el que se
desempeña. De Cudmani (De Cudmani et al, 2000) sostiene que corrientes epistemológicas
constructivistas como el revolucionismo (Kuhn) y las metodologías de investigación científica
(Lakatos) dieron origen a modelos de cambio conceptual. Sin embargo, la experiencia demostró
que gran parte de las ideas previas de los estudiantes no experimentaban cambios notables pese a
intervenciones orientadas a producir dicho cambio conceptual (Engel y Driver, 1986; Shuell,
1987; White y Gunstone, 1989, citados por De Cudmani et at, 2000, p.2).
Es así como la epistemología de Laudan despertó gran interés. Autores como De Cudmani
(2000), Mellado y Carrecedo (1993), sostienen que fueron Duschl y Gitomer (1991) quienes
propusieron la epistemología de Laudan (tradiciones de investigación) que incluye supuestos,
metodologías, problemas y teorías (Mellado, 2003), como una alternativa a las antes
referenciadas de Kuhn y Lakatos, ya que éstas suponen incorrectamente que el cambio de teorías
produciría de forma simultánea cambios ontológicos y metodológicos (Mellado, Carrecedo,
1993).
En esta dirección, Gil (1993) mantuvo reservas frente a la metodología del cambio conceptual
emitiendo cuestionamientos frente a la utilidad que los estudiantes enuncien sus ideas para luego
sustituirlas por las concepciones científicas que poseen mayor capacidad explicativa: “¿qué
sentido tiene hacer que los alumnos expliciten y afiancen sus ideas para seguidamente
cuestionarlas? ¿Cómo no ver en ello un artificio que aleja la situación de lo que constituye la
construcción de conocimientos?” (Gil, 1993, p, 202).
De esta manera surge el modelo IO que justificaría el abordaje de situaciones abiertas con alto
potencial e intencionalidad para despertar el interés de los estudiantes y para generar un
aprendizaje de tipo conceptual como consecuencia de cambios metodológicos y actitudinales en
consonancia con las ideas epistemológicas de Laudan, en donde un cambio de tradición de
investigación se sucede no solo por un cambio en las teorías, sino como consecuencia de cambios
en los fines y en las metodologías de investigación, de esta manera el cambio metodológico
entraría a ser un factor indispensable. Esta concepción influiría de manera notable en la
fundamentación epistemológica de un nuevo modelo de enseñanza de la ciencia que bajo el
nombre de investigación orientada comenzaría a recorrer el camino ya transitado por el modelo
de cambio conceptual.
9
3.3. Características metodológicas del modelo de enseñanza como investigación
orientada
Con la intensión de producir cambios apreciables frente a los diferentes contenidos de la ciencia,
el modelo IO dedicó gran interés a los contenidos de tipo procedimental, ya que desde el punto
de vista epistemológico, los cambios conceptuales solo son posibles como consecuencia de un
cambio metodológico y un ejemplo de ello lo constituye el cambio de la formas aristotélico/
escolásticas de ciencia, por el sistema galileano. Es así como se sostiene que sin un cambio
metodológico no podría considerarse un verdadero cambio conceptual (Gil, 1986). La
metodología científica se pondría entonces a la vanguardia del modelo de IO con la proposición
de situaciones problema de carácter abierto con alto potencial de despertar el interés de los
estudiantes, la emisión de posibles intentos de solución a título de hipótesis, el sometimiento de
las mismas a intentos de verificación o contrastación, la divulgación de los resultados entre otras
acciones, con el propósito de establecer un modelo de enseñanza en correspondencia con la
visión constructivista de la ciencia, toda vez que los estudiantes participan en la construcción del
conocimiento y no en la llana reconstrucción subjetiva de los mismos. El siguiente cuadro
presenta la metodología del modelo IO, y que de acuerdo con Gil (1993) reúne aspectos
esenciales de la actividad científica y que han sido colocados de relieve por la historia y filosofía
de la ciencia.
Tabla 1. Estrategia de enseñanzas para un aprendizaje como investigación orientada
1. Plantear situaciones problemáticas que generen interés y proporcionen una
concepción preliminar de la tarea.
2. Proponer a los estudiantes el estudio cualitativo de las situaciones problemáticas
planteadas y la toma de decisiones, con la ayuda de las necesarias búsquedas
bibliográficas, para acotar problemas precisos (ocasión para que comiencen a
explicitar funcionalmente sus ideas).
3. Orientar el tratamiento científico de los problemas planteados, lo que conlleva,
entre otros:
La invención de conceptos y emisión de hipótesis (ocasión para que las ideas previas
sean utilizadas para hacer predicciones).
- La elaboración de estrategias de resolución (incluyendo, en su caso, diseños
experimentales) para la contrastación de las hipótesis a la luz del cuerpo de
conocimientos de que se dispone.
10
-La resolución y el análisis de los resultados, cotejándolos con los obtenidos por
otros grupos de alumnos y por la comunidad científica. Ello puede convertirse en
ocasión de conflicto cognoscitivo entre distintas concepciones (tomadas todas ellas
como hipótesis) y obligar a concebir nuevas hipótesis.
4. Plantear el manejo reiterado de los nuevos conocimientos en una variedad de
situaciones para hacer posible la profundización y afianzamiento de los mismos,
poniendo un énfasis especial en las relaciones ciencia/técnica/sociedad que enmarcan
el desarrollo científico (propiciando, a este respecto, la toma de decisiones) y
dirigiendo todo este tratamiento a mostrar el carácter de cuerpo coherente que tiene
toda ciencia.
Favorecer, en particular, las actividades de síntesis (esquemas, memorias, mapas
conceptuales...), la elaboración de productos (susceptibles de romper con
planteamientos excesivamente escolares y de reforzar el interés por la tarea) y la
concepción de nuevos problemas.
Fuente: contribución de la historia y la filosofía de las ciencias al desarrollo de un
modelo de enseñanza/aprendizaje como investigación 1993.
Es importante mencionar que el modelo IO no solo considera imprescindible el atender a la forma
en cómo se produce el conocimiento científico, es decir su fundamentación epistemológica, sino
que además considera relevante integrar la historia de la ciencia al aula, ya que proporciona
contextos a los conocimientos permitiendo responder a interrogantes acerca de dónde y cómo se
generó la ciencia, o cómo se formulan o formularon las teorías, al tiempo que permite además
reconocer las ideas de los estudiantes, ilustra la naturaleza de las ciencias, invita a leer buenas
historias y puede inspirar nuevas estrategias para el abordaje de temas complejos (Izquierdo et
al., 2016).
Por otra parte, Aduriz- Bravo (2011) sostiene que la importancia que se atribuye hoy a la
naturaleza de la ciencia, que contiene aspectos históricos y epistemológicos entre otros, ha
permitido justificar su enseñanza para una educación científica de calidad en tres formas
principales: cumpliendo una labor intrínseca, ya que permite responder a interrogantes
formulados más arriba en relación con ¿qué es la ciencia y su relación con otras empresas
humanas? ¿Cómo se elabora y cuál es su grado de validez? ¿Cómo cambia la ciencia con el
trascurrir del tiempo? o ¿qué valores sostiene una comunidad científica en determinado
momento? Por otra parte cumple con una finalidad cultural, ya que la naturaleza de la ciencia
permite apreciar las ciencias naturales como un producto del intelecto que interactúa con otras
actividades humanas como la política, la economía el arte entre otras. Por último cumpliendo una
función instrumental ya que ayuda a identificar y superar obstáculos que dificultan el aprendizaje
junto con la aplicación y la transferencia de los contenidos científicos (Adúriz- Bravo, 2011, p.8).
11
En el apartado siguiente referiré algunas indicaciones para la elaboración de la estructura
problematizada, nombre dado en el modelo IO a los aspectos históricos y epistemológicos que
serán abordados en clase.
3.4. Estructura problematizada: algunas consideraciones previas
De acuerdo con Aduriz- Bravo (2011), los pasajes históricos que se aborden en el aula deben ser
ideas epistemológicas clave que permitan al estudiante pensar de manera crítica sobre la ciencia.
De acuerdo con Osuna (2007), la secuencia de actividades a realizar bajo la óptica de la
investigación orientada tienen su punto de partida en la estructura problematizada que posee las
siguientes cualidades:
Tabla 2. Aspectos a tener en cuenta para la elaboración de la estructura problematizada
Cualidades de la estructura problematizada
1. En el inicio del tema se debe plantear un problema, o problemas de
interés que posean la suficiente capacidad de estructura para organizar
la enseñanza en torno a él.
2. La secuencia de apartados o índice debe ser una posible lógica para
tratar de solucionar dicho problema.
3. Los conceptos y modelos deben introducirse tentativamente, como
hipótesis fundadas que habrán de ser sometidos a prueba.
4. La evaluación debe ser entendida como un instrumento de
recapitulación, impulso y afianzamiento de los avances producidos en
la resolución del problema inicial.
Fuente: Osuna et al2007, planificando la estructura problematizada. El
ejemplo de la óptica geométrica en educación secundaria.
Por otra parte, se hace imprescindible el conocimiento de los aspectos históricos y
epistemológicos por parte del educador o grupo de educadores que permitan el abordaje del tema
con estructura problematizada, estableciendo inicialmente, los problemas que dieron origen a un
campo determinado de conocimientos, los obstáculos que se tuvieron que sortear, las ideas que
finalmente permitieron la superación de dichos impedimentos y que permitieron generar un
nuevo conocimiento. Con respecto a esta primera fase, Gil (2005) en un extenso escrito a
propósito de la promoción de la actitud científica en jóvenes entre 15 y 18 años hace algunas
12
recomendaciones frente a la construcción de la estructura problematizada que comienzan con la
respuesta de algunos interrogantes base (pág. 190) y reunidos en el siguiente cuadro
Tabla 3. Cuestionamientos base para la elaboración de la estructura problematizada
Aspecto Interrogantes a ser formulados
A propósito de la identificación de los
objetivos claves (meta orientadora) y
problema:
¿Qué conocimientos nos gustaría que
prendieran nuestros alumnos sobre el
tema, que tengan la capacidad explicativa
y predictiva como para ser útiles y con
suficiente entidad para ser objetivo de la
enseñanza?
¿Qué problema o problemas podrían ser
adecuados para organizar la enseñanza?
Con respecto a la identificación de las
metas parciales y el anticipo de
eventuales dificultades que puedan
encontrar nuestros estudiantes en la
apropiación de las ideas base para el
progreso en el abordaje del tema:
¿Cuáles fueron las ideas que
contribuyeron a la solución del problema
y cuáles fueron los obstáculos que
tuvieron que ser superados?
Para la proposición del posible índice
que responda a la lógica de
investigación y recapitulación para el
establecimiento de los alcances
adquiridos en el aprendizaje:
¿Qué estrategia seguir para avanzar en la
solución del problema planteado?
Fuente. Gil-Pérez, A.(2005). ¿Cómo promover el interés por la cultura científica:
Una propuesta didáctica fundamentada para la educación científica de jóvenes de 15
a 18 años. Década de la educación para el desarrollo sostenible 2005-2014.
OREALC/UNESCO, Santiago de Chile.
3.5. La emisión de hipótesis y los contenidos de tipo procedimental
Son diversos los contenidos de tipo procedimental que son enseñables al interior de la escuela. En
este dirección, De Pro (1998) referencia una amplia gama de estos contenidos y que han sido
identificados por diversos autores y asociaciones, obedeciendo de acuerdo con el autor a sus
correspondientes modelos didácticos, educativos e ideológicos. En cada una de estas
clasificaciones, la emisión de hipótesis se encuentra presente. En el cuadro No 1 se referencia el
autor o asociación y la clasificación del contenido procedimental en donde se referencia la
emisión de hipótesis (De Pro, 1998, p.23).
13
Tabla 4. Clasificación de conocimientos de tipo procedimental
Clasificación Contenido procedimental
Kirschener,Mester,
Middelbeek y
Hermans(1993)
Diseño de experiencias:
Diseñar para contrastar hipótesis.
Lawson (1994)
Emisión de hipótesis:
Diferenciar cuestión- hipótesis;
observación-generalización-explicación
Reconocer el carácter provisional de las
hipótesis.
Diferenciar explicación provisional-
fenómeno.
Generar combinación de hipótesis.
Tamir y García(1992)
Procesos Integrados:
Emisión de hipótesis.
De Pro (1993)
Habilidades de investigación (Predicción
e hipótesis)
Establecimiento de conjeturas
contrastables.
Deducción de predicciones a partir de
experiencias y resultados.
Emisión de hipótesis a partir de un marco
teórico.
Fuente. De Pro, A. (1998). ¿Se pueden enseñar contenidos
procedimentales en las clases de ciencias? Revista Enseñanza de las
Ciencias, N 16(1), p.2.
Surge entonces el interrogante frente a qué se entiende por contenido de tipo procedimental. De
acuerdo con Lawson (1994), un contenido de tipo procedimental es aquel que se emplea en la
generación del conocimiento de tipo declarativo, es decir “Los procedimientos que se utilizan
para general ese conocimiento declarativo se conocen colectivamente como conocimiento
procedimental” (Lawson. 1994, p.12). Para Marín (2003), el conocimiento declarativo se
entiende como aquel que se puede expresar mediante significantes aplicándolo para la
elaboración de inferencias, clasificar, prever, solucionar problemas y evaluar sus consecuencias.
Sin embargo para este autor, “si se hace referencia al conocimiento del sujeto, tanto lo declarativo
14
como lo procedimental resultan difíciles de definir, ya que dependen del modelo cognitivo que se
use para interpretar al sujeto” (Marín, 2003, p. 69).
Para Duggan y Gott (1995, citado por De Pro, 1998), un conocimiento de tipo procedimental
hace referencia a la habilidad de los alumnos para dar solución a problemas prácticos desde sus
propios recursos de destrezas y conceptos sin recetas de un guión o del profesor. No obstante y
pese a las diferencias o semejanzas que se puedan establecer frente a la definición sobre un
contenido procedimental, De Pro (1998) señala que son enseñables así como los contenidos de
tipo teórico y para ello se necesitará de intervenciones planificadas que puedan hacer factible su
aprendizaje.
De acuerdo con Lawson (1994), dada la importancia de este tipo de contenidos tanto para la
ciencia como el razonamiento crítico, educadores y psicólogos han intentado identificar sus
componentes con la mayor precisión que ha sido posible. En este sentido este autor referencia la
clasificación hecha por Burmester (1952) para nutrir la propia a título de diferentes tipos de
destrezas, ver tabla 5.
Tabla 5. Conocimientos de tipo procedimental
1. Destreza en describir apropiadamente la naturaleza.
2. Destreza en percibir y plantear cuestiones causales sobre la
naturaleza.
3. Destreza en generar y formular predicciones lógicas basadas en la
bondad asumida de las hipótesis y de las condiciones
experimentales imaginadas.
4. Destreza en recoger, organizar y analizar datos experimentales y
correlacionales relevantes.
5. Destreza en extraer y aplicar conclusiones razonables.
6. Destreza en reconocer las presunciones que deben hacerse para
aplicar una conclusión a una situación nueva.
Fuente. Clasificación hecha por Lawson (1994) de destrezas de tipo
procedimental
Una clasificación que reúne diversas propuestas de integración es la realizada por De Pro (1998),
en donde este tipo de contenidos se agrupan en tres grandes categorías: habilidades de
15
investigación, destrezas manuales y comunicación, siendo la primera la más extensa con un total
de 12 sub divisiones. En la tabla 6 se presentan los contenidos procedimentales, clasificación
realizada por este autor.
Tabla 6. Contenidos de tipo procedimental
Habilidades de investigación
Identificación de problemas
Predicción e hipótesis
Relación entre variables
Diseños experimentales
Observación
Medición
Clasificación y seriación
Técnicas de investigación
Transformación e interpretación de datos
Análisis de datos
Utilización de modelos
Elaboración de conclusiones
Destrezas manuales
Manejo de materiales y realización de montajes
Construcción de aparatos, máquinas, simulaciones
Comunicación
Análisis de material escrito o audiovisual
Utilización de diversas fuentes
Elaboración de material escrito
Fuente. Contenidos procedimentales, clasificación hecha por De Pro (1998)
3.6. La emisión de hipótesis
Una mirada histórica sobre el papel desempeñado por la emisión de hipótesis en la construcción
del pensamiento científico, permite atribuir el desplazamiento de las concepciones aristotélicas
como consecuencia de un cambio metodológico que posibilitó superar la seguridad de las
16
evidencias del sentido común, la tendencia a emitir conclusiones precipitadas y a generalizar con
base a un número reducido de experiencias, a cambio de una metodología en donde se impone el
experimento en situaciones controladas que privilegia una forma de pensamiento más creativa y
rigurosa donde el esfuerzo por imaginar nuevas posibilidades recae sobre la creación de las
hipótesis (Gil,1986). De esta forma la nueva metodología con la emisión de hipótesis a la cabeza
constituyó de acuerdo a la terminología kuhniana, un nuevo paradigma. Por otra parte, el Instituto
de Epistemología Genética con Piaget bajo su orientación, permitió establecer un paralelismo
entre la evolución histórica de la ciencia y la adquisición de las ideas en el niño, permitiendo
fundamentar la idea que un cambio conceptual en los estudiantes sería consecuencia de un
cambio en la metodología (Gil, 1993). Un ejemplo de ello lo constituyen las concepciones
aristotélicas o del sentido común, que fueron desplazadas por el nuevo paradigma que supuso la
física de Galileo
En sintonía con el imaginario de ciencia aportado por Kuhn y que fuera empleado para dar
soporte al modelo IO, los conocimientos de tipo procedimental como la emisión de hipótesis han
desempeñado un papel preponderante, en este sentido se sostiene que “si tenemos que producir
una reestructuración radical de conceptos, lo que constituye el correlato personal de la idea
kuhniana de revolución científica, parece que deberíamos enseñar también los conocimientos
procedimentales implicados” (Duschl y Gitomer, 1991, citado por Gil 1993, p.202).
Es así como la emisión de hipótesis sale del “laboratorio” para ingresar directamente al aula y
participar en la construcción del pensamiento científico escolar en consonancia con la intensión
de aproximar el qué hacer científico y la enseñanza de las ciencias.
Por otra parte la importancia de la emisión de hipótesis junto con el diseño de experimentos son
considerados como aspectos fundamentales del pensamiento divergente, propios de un proceso de
investigación en donde si bien se logra obtener evidencia experimental en condiciones definidas y
controladas, propósito esencial de la actividad científica, se hace necesario relativizar dicho papel
que sólo obtiene sentido con relación a la hipótesis a contrastar y a los diseños concebidos para
tal efecto (Gil, 1993).
En los apartados anteriores se evidenció que la emisión de hipótesis es un contenido de tipo
procedimental referenciado en diversas clasificaciones. De acuerdo con Bunge (1985), una de las
17
características principales de la ciencia se relaciona con los hechos y su explicación a través de
las hipótesis, “… el conocimiento científico racionaliza la experiencia en lugar de limitarse a
describirla; la ciencia da cuenta de los hechos no inventariándolos sino explicándolos por medio
de hipótesis (en particular, enunciados de leyes) y sistemas de hipótesis (teorías)” (Bunge, 1985,
p.12).
La definición que hace Bunge de hipótesis científica lleva inserto de manera explícita un criterio
ineludible en el momento de su planteamiento: el criterio de verificabilidad. Para este autor
cuando una proposición general puede verificarse por el examen de algunas de sus consecuencias
se puede llamar hipótesis científica. Es importante señalar que en la definición de hipótesis como
un enunciado verificable hecha por este autor, se excluye la posibilidad de emplear otros términos
como conjetura, corazonada o sospecha, suposición o presunción, justificándolo desde la
etimología del término, entendido éste como punto de partida, en donde de acuerdo con él,
“ciertamente lo es una vez se ha dado con ella” (p.31).
Kerlinger (1985), define una hipótesis como un enunciado conjetural de la relación entre dos o
más variables y a pesar de contradecir la tácita recomendación hecha por Bunge de no definirla
como conjetura, guarda una relación cercana con la definición hecha por este autor ya que uno de
los criterios que define Kerlinger para su elaboración, involucra la verificación, de hecho “las
hipótesis contienen implicaciones claras para probar las relaciones enunciadas” (p.23).
La definición hecha por Nieto y Orgaz (2002, citada en Beltrán y Torres 2009) se refiere a las
hipótesis como ideas provisionales que representan posibles soluciones o razones explicativas de
un hecho, situación o problema. Complementan su definición señalando que el planteamiento de
hipótesis y estrategias de acción ante una situación dudosa y su comprobación promueven
argumentos nuevos que favorecen la construcción del aprendizaje ya sea por verificación o
contrastación (p.69).
18
Capítulo 4
REFERENTES METODOLÓGICOS
El tipo de investigación que se adoptó en el desarrollo de este trabajo corresponde a uno de tipo
cualitativo. En este capítulo se hará referencia a las características esenciales de una investigación
de tipo cualitativo y la investigación acción como modalidad metodológica empleada en el
presente trabajo junto con la descripción del proceso de elaboración y validación de la estructura
problematizada, aspecto importante en el modelo IO.
4.1. La investigación cualitativa
Los diseños científicos están condicionados por una mirada política, existiendo una relación
estrecha entre conocimiento e interés (Habermas 1986, citado por Cisterna 2005). En este sentido
Habermas (1986) distingue tres tipos de intereses: el técnico, el práctico y el emancipatorio,
constituyendo cada uno de ellos un paradigma investigativo al que le corresponde a su vez una
metodología propia de investigación. El interés técnico origina el paradigma neo - positivista
expresado en ciencias empírico- analíticas de naturaleza cuantitativa, el interés práctico que da
origen a las ciencias histórico hermenéuticas, de naturaleza cualitativa y por último, el interés
emancipatorio que da origen a las ciencias socio –críticas que metodológicamente emplean
elementos tanto cualitativos como cuantitativos.
Dicha mirada frente a la construcción del conocimiento científico trascendió de acuerdo al
análisis hecho por Cisterna (2005) al campo educativo, integrando la educación al interior del
paradigma práctico, es decir, bajo la mirada de una metodología hermenéutica.
Investigar desde este paradigma hermenéutico supone una forma de abordar, estudiar, entender,
analizar y construir conocimientos a través del proceso de interpretación, asumiendo la
construcción del mismo como un proceso subjetivo e intersubjetivo, en tanto es el investigador
quien construye el diseño de la investigación, recopila la información, la organiza y le da sentido,
desde sus categorías apriorísticas como de las emergentes (Cisterna, 2005).
19
4.2. La investigación acción
La metodología de investigación adoptada para la elaboración en el presente trabajo fue la que
proporciona la investigación- acción, (IA en adelante) metodología ampliamente difundida en el
campo educativo ya que posibilita que sea el mismo educador quien reflexiona sobre su propia
práctica y emprenda acciones de tipo carácter investigativo que permitan su modificación. En
este sentido Bausela (2004), sostiene que la IA conlleva a entender el oficio docente integrando la
reflexión y el trabajo intelectual en el análisis de las experiencias que se realizan con el propósito
de introducir mejoras sucesivas en procura de optimizar el proceso de enseñanza y aprendizaje.
En la misma dirección Kemmis y McTaggert (1988, citado por Latorre, 2003) sostienen que la
finalidad o propósito de la IA es mejorar la educación a través del cambio y de aprender a partir
de las consecuencias de los mismos.
En la planificación de una IA se debe tener en cuenta que se trata de un diálogo constante entre la
reflexión y la acción donde su puesta en práctica consiste en un proceso cíclico de planificación,
actuación, observación y reflexión.
En consideración con lo hasta aquí expuesto, me referiré a cada una de las etapas que
conformaron las espirales de la IO divididos en dos ciclos o fases.
4.2.1. Fase Uno
4.2.1.1. Planificación
En esta fase se estableció que el modelo IO podría constituir una alternativa viable para la
enseñanza de contenidos de tipo procedimental, emprendiendo una fundamentación más rigurosa
que permitió establecer la conexión directa del modelo con la historia y epistemología de la
ciencia junto con el papel que desempeña la investigación escolar dentro de él. De esta manera se
emprendió la búsqueda de información que permitiera la reconstrucción de los pasajes históricos
y epistemológicos que al interior del modelo reciben el nombre de Estructura Problematizada,
elaborando un escrito que buscó dar respuesta a diversos interrogantes planteados para este fin y
que obedecen a la ruta metodológica para su construcción. El primer borrador de este escrito fue
20
presentado a algunos educadores de física que se encuentran cursando esta maestría junto con
algunos estudiantes de grado décimo. El resultado final, producto de los cambios realizados en
atención a diferentes recomendaciones, fue presentado a un grupo undécimo para el abordaje de
los fluidos en movimiento dando inicio a otro memento en la espiral de la investigación acción.
4.2.1.2. Actuación
En este momento de la espiral se presentó la estructura problematizada a los estudiantes con el
propósito de que identificaran alguna situación problemática de su interés y propusieran una
posible respuesta para la cual sería diseñada una manera de ponerla a prueba mediante la
realización de montajes experimentales.
4.2.1.3. Observación
La observación del momento anterior quedó registrada en los portafolios o memorias de los
estudiantes junto con el diario de campo del educador. El propósito de estas observaciones fue
caracterizar las hipótesis planteadas por los estudiantes junto con la observación del modelo IO
propiamente dicho.
4.2.1.4. Reflexión
Para este momento los diferentes grupos ya habían identificado un problema, planteando una
hipótesis de solución y establecido una estrategia experimental que les había permitido verificar o
replantear sus supuestos. Como resultado de esta primera fase se consideró necesaria la
elaboración de algunas actividades complementarias que permitirían afianzar supuestos no solo
frente al problema abordado, sino con el propósito adicional de hacer énfasis en la relación
presión velocidad para un fluido en movimiento.
21
4.2.2. Fase Dos
4.2.2.1. Planificación
Al terminar esta primera espirar dentro de la metodología IA, se consideró necesario reafirmar
algunos supuestos teóricos planteados por los diferentes grupos en aras de adquirir la
conceptualización necesaria que permitiera la observación y evaluación de la transferencia hecha
por los estudiantes frente a diversas situaciones que involucran fluidos en movimiento.
4.2.2.2. Actuación
Se presentó al menos una actividad adicional para el afianzamiento de supuestos frente al
problema identificado por cada grupo. Luego se presentaron dos actividades adicionales que
correspondían al estudio de la ecuación de continuidad y la ecuación de Bernoulli para finalmente
proponer para su análisis un experimento discrepante y el funcionamiento de una aspiradora
construida por el grupo cinco.
4.2.2.3. Observación
El material recolectado para el análisis proviene de las actividades adicionales diseñadas para
cada grupo por separado junto con las diseñadas para el abordaje de la relación presión /velocidad
para un fluido en movimiento.
4.2.2.4. Reflexión
Las reflexiones adelantadas en la culminación de esta segunda fase involucran diferentes aspectos
en torno a la aplicación del modelo IO; su alcance frente a la construcción de contenidos de tipo
procedimental, el análisis sobre la incidencia de propiciar cambios metodológicos en procura de
cambios conceptuales como fuera la tesis sostenida por Gil (1993), o si el conocimiento de la
historia y epistemología de la ciencia permite formar en el estudiante una imagen sobre la
22
naturaleza del conocimiento científico como una empresa humana perfectible pero en búsqueda
constante de respuestas.
Imagen 1. Espiarles metodológicas
Fuente. Elaboración propia, estrategia metodológica
4.3. Técnica empleada para la recolección de la información
La técnica empleada para la recolección de la información fue la observación participante. De
acuerdo con Latorre (2003), ésta técnica trata de una estrategia metodológica que combina
procesos de obtención y análisis de datos donde se incluye la observación y participación directa,
23
constituyendo una técnica idónea para el estudio de fenómenos que requiere que el investigador
se implique y participe para la comprensión del fenómeno a profundidad, como es el caso de los
docentes investigadores. (P.57).
El instrumento empleado para realizar las observaciones fue el diario de campo tanto del
educador como el de los estudiantes. El diario de campo es entendido como un registro que
contiene información capturada en vivo por el investigador y contiene descripciones y reflexiones
percibidas en el contexto natural. Su utilidad para el docente radica en que el diario de campo
como registro puede alertarlo a desarrollar su pensamiento, a cambiar sus valores, a mejorar su
práctica (La Torre, 2003). La naturaleza de las notas registradas fue de tipo metodológico, ya
que reflejan aspectos referentes a la investigación como las opciones que se tomaron y las
razones de sus escogencias además de las dificultades vividas. Por otra parte implica reflexiones
de índole personal, ya que contienen las vivencias e impresiones del propio investigador, esto
atendiendo a la clasificación sobre la naturaleza de las observaciones hecha por LaTorre (2003),
donde además de las metodológicas y las personales se encuentran las teóricas y las descriptivas
– inferenciales.
4.4. Elaboración de la estructura problematizada
La elaboración de la estructura problematizada es uno de los aspectos fundamentales en la
implementación del modelo de enseñanza IO, ya que en ella se abordan los aspectos históricos y
epistemológicos que servirán de soporte para que el estudiante se sitúe en el conocimiento que
pretende construir. En otra dirección señala Guisasola (2005), que dichos aspectos han de ser de
conocimiento del educador ya que permiten la secuenciación y organización de los contenidos,
pero un análisis más detallado sobre la importancia de integrar aspectos históricos y
epistemológicos en la enseñanza de las ciencias indica que podrían contribuir en un conocimiento
sobre su naturaleza mucho más holístico, no centrado exclusivamente en contenidos y
procedimientos, y con las ventajas que esto podría conllevar al interior del aula en procura de la
alfabetización científica de la población, en donde una postura reflexionada sobre la naturaleza de
la ciencia podría ser de utilidad para pensar críticamente sobre la ciencia en torno a problemas
socialmente relevantes ( Aduriz-Bravo, 2011, p.10). Por otra parte, el carácter didáctico de la
filosofía e historia de las ciencias tiene incidencia directa en varios frentes: proporciona contextos
24
a la enseñanza de la ciencia, contribuyendo en la solución de interrogantes concretos en relación
a dónde y cómo se genera la ciencia, cómo se enuncian sus leyes o formulan sus teorías, permite
además interpretar las ideas de los estudiantes, ilustra la naturaleza de las ciencias, invita a leer
buenas historias e inspira nuevas maneras para hacer la presentación de un tema (Izquierdo et al,
2016).
Señalada la importancia que tiene no solo para el modelo IO sino para la enseñanza de la ciencia
la incorporación de aspectos históricos y epistemológicos, se describe a continuación el proceso
de elaboración y validación de la estructura problematizada presentada a los estudiantes.
Dada la acogida que ha tenido en los estudiantes que han hecho parte de esta investigación y que
a lo largo de estos años han trabajado el libro de Fernando Covo titulado “Relativamente fácil”, el
cual cuenta con algunos apartes de tipo bibliográfico de la vida de Albert Einstein junto con un
entremedio relato sobre la obra de este autor, se pretendió elaborar un escrito siguiendo el estilo
de Covo, el cual representó un reto para el investigador. Se mantuvo la idea original de generar
un relato que resultara entretenido y cautivara la atención del estudiante, sin desatender desde
luego el aspecto histórico que sin duda es el más relevante. En esta tarea contribuyó de manera
importante el texto de Michael Guillen, “Cinco ecuaciones que cambiaron al mundo”, donde se
presenta una compilación de varios autores y pasajes de la ciencia, escrito que sin duda
contribuyó en grado superlativo en la elaboración de la estructura problematizada. Para la
validación de dicha estructura se tuvo en cuenta inicialmente las opiniones de cuatro estudiantes
de maestría de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas que son licenciados en física
junto con las apreciaciones hechas por el director del trabajo y de algunos estudiantes que
tuvieron la oportunidad de emitir sus impresiones frente al texto. Luego de este pilotaje inicial se
corrigieron algunos aspectos frente a la forma y contenido y se propuso nuevamente a otros dos
egresados de Licenciatura en física de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas,
realizando algunos ajustes finales frente al relato para luego ser implementada en el aula.
25
Capítulo 5
RESULTADOS Y ANÁLISIS DE LA IMPLEMENTACIÓN
La información recolectada en el proceso de intervención proviene del diario de campo del
educador junto con el material escrito elaborado por los estudiantes siendo recopilada en tres
fases o momentos; el momento inicial que corresponde a la identificación de un problema de
interés luego del abordaje de la estructura problematizada, junto con la posterior concreción de
una hipótesis de solución y los modelos o montajes de tipo experimental ideados para su posible
verificación o contrastación. Este proceso fue registrado en las memorias o portafolios elaborados
por cada uno de los grupos. El segundo momento fue concebido para acentuar algún aspecto
específico de los supuestos de los grupos o para examinar los posibles cambios que se produjeron
en las hipótesis planteadas consecuencia de la elaboración de los montajes experimentales. La
fase tres corresponde a las actividades que fueron ideadas para el abordaje de dos aspectos
cruciales en el estudio de los fluidos en movimiento tales como la dependencia de la velocidad
del fluido en función del área transversal del conducto por el cual se desplaza, y la relación
presión velocidad.
Imagen 2. Fases de intervención
Fuente. Elaboración propia
La transcripción de los portafolios realizados por los seis grupos se encuentra en el anexo No1.
Los originales se encuentran en el anexo No2.
Fase Uno
•Abordaje de la estructura problematizada.
•Identificación de un problema de interés
•Proposición de posibles hipotesis de solución.
•Elaboración de montajes o medelos experimentales para la verificación o contrastación.
Fase Dos
•Actividad para consolidar o replantear supuestos frente a los planteamientos de solución para el problema abordado.
•Abordaje de la ecuación de continuidad y la ecuación Bernoulli.
Fase Tres
•Transferencia de los conocimientos adquiridos en diferentes contextos y situaciones. (Fundamenteción teórica)
26
5.1.Análisis de los portafolios de los estudiantes
La identificación de los problemas por parte de los diferentes grupos, seis en total, trajo consigo
que los estudiantes plantearan una posible hipótesis de solución. En el cuadro número 1 se
presentan las hipótesis iniciales, mismas que fueron experimentando algunas modificaciones a lo
largo del proceso de verificación o contrastación cómo resultado del proceso de dirección y
acompañamiento.
Tabla 7. Hipótesis planteadas por los diferentes grupos
Grupo Tema de interés Hipótesis planteada
1 Obstrucción arterial
La acumulación de grasa en las venas tiene como consecuencia que
el corazón tenga que bombear con mayor fuerza.
2 Lectura de presión con el
uso de manómetros
La presión que experimenta la pistola (para pintar) es mayor que la
presión que experimenta el compresor.
3 Ascenso de agua por
tuberías
La presión que ejerce un gas sobre un líquido hace posible que este
alcance alturas considerables.
4
El vuelo del avión
Un avión logra volar debido a que las alas junto con la velocidad
del avión contrarrestan su propio peso, para que este pueda volar se
necesita de una velocidad mínima, que dependerá de la cantidad de
carga (peso) que posea el avión.
5 Alas en los carros de
carreras
Las alas en un carro de carreras aportan la estabilidad necesaria
para que pueda desarrollar grandes velocidades.
6 Salto base
La razón por la que los deportistas del salto base no logran alcanzar
la altura original del salto se debe al tamaño de sus alas, insuficiente
para vencer el peso del deportista.
Fuente. Hipótesis iniciales planteadas por los grupos
De acuerdo con Bunge “un enunciado fáctico general susceptible de ser verificado puede
llamarse hipótesis” (Bunge, 1985, p.31). Esta definición del término involucra de manera
explícita un criterio a ser tenido en cuenta frente a la elaboración de una hipótesis: la
comprobación empírica. En este sentido, Bunge señala de manera enfática “A las hipótesis
27
científicas se llega, en suma, de muchas maneras: hay muchos principios heurísticos, y el único
invariante es el requisito de verificabilidad” (Bunge, p.33). En esta misma dirección Kerlinger
(1985) sostiene que las hipótesis son enunciadas acerca de las variables que contienen
implicaciones claras para probar, justificando parte de su importancia frente a la posibilidad de
someterlas a prueba y demostrar que son posiblemente falsas o posiblemente verdaderas.
Dada la importancia de la comprobación empírica como elemento indispensable en la
formulación de una hipótesis, se examinó este criterio en las hipótesis planteadas por los
estudiantes en la fase inicial de la intervención, es decir, luego de la identificación y delimitación
del problema de interés y los posteriores intentos de verificación realizados por los estudiantes
mediante la elaboración de modelos o montajes de tipo experimental. El siguiente cuadro explica
la codificación que se realizó para este tipo de documentos.
Cuadro 1. Codificación portafolio de estudiantes
Codificación Portafolio
Portafolio Sesión Línea
P# S# L#
Ejemplo: P5S4 L9-11
Fuente: elaboración propia, codificación portafolios de los estudiantes según la
sesión y líneas referenciada
5.2. Comprobación empírica (Fase uno)
Se entiende como modelo una representación simplificada de un hecho, objeto, fenómeno, o
proceso, y concebido con la intensión de describir, explicar y predecir, constituyendo una
herramienta de investigación empleada para obtener información sobre el objeto de estudio, el
cual no puede ser observado o medido directamente (Raviolo, et al., 2010). El uso de modelos
contribuye en el aprendizaje de la ciencia en dos momentos diferenciados: el primero durante el
proceso mismo de construcción, ya que cuando se construye se crea una estructura representativa
junto con una forma científica de pensar, y el segundo cuando finalmente se emplea el modelo,
28
toda vez que se aprende sobre la situación representada por el mismo (Morrison y Morgan, 1999,
citado por Justi, 2006).
En esta dirección los diferentes grupos elaboraron algún tipo de modelo o representación que
contribuiría en la verificación o replanteamiento de sus supuestos. En el siguiente cuadro se
describen de forma breve los modelos realizados por los grupos.
Tabla 8. Modelos realizados por los diferentes grupos
Grupo Representación Descripción
1 Obstrucción
arterial
Empleo de jeringas y mangueras con algunas
reducciones en las mismas para apreciar diferencias en
la fuerza ejercida al accionar el embolo y establecer
analogías del comportamiento del corazón frente a
venas obstruidas.
2
Presión del gas en
cavidades
cerradas
Diversos montajes con envase plástico, tuberías de
diferentes diámetros, manómetros y compresor con el
propósito de examinar los cambios en la presión en
cavidades de diferente capacidad.
3 Motobomba
Uso de bombas neumáticas, compresor, galones de
diferente capacidad y mangueras con la intensión de
observar el efecto de un gas con alta presión sobre un
fluido inicialmente en reposo.
4
Avión
Elaboración de modelos avión en icopor y balso
suspendido en soportes para apreciar comportamientos
bajo flujo de aire proveniente de secador y compresor.
5 Alerones en los
autos de carreras
Elaboración de alerones elaborados en icopor con el
propósito de explicar el comportamiento de corrientes
de aire sobre los mismos.
6 Deportistas de
salto base
Búsqueda de aviones de papel que pudieran semejar el
vuelo de los deportistas del salto base para establecer
analogías.
Fuente. Elaboración propia. Acciones de los estudiantes en la realización de sus modelos experimentales (2016)
29
Durante esta fase de implementación de la metodología IO se logró apreciar que los montajes o
modelos concebidos por los estudiantes favorecieron el abordaje de sus problemas de interés lo
que los condujo a sostener que la hipótesis había sido verificada, estos códigos se encuentran de
acuerdo a la clasificación realizada en el cuadro n°1. (P1S2 L15-17, P1S2 L27-28, P1S3 L9-11,
P2S4 L14-16, P2S5 L44-46, P3S3 L10-11, P3S5 L4-6, P4S5 L12-13, P4S4 L37-38).
Este hecho, dicho sea de paso, fue aprovechado para enfatizar que solo una prueba de
confirmación de los hechos no es un argumento suficiente para sostener que la hipótesis
planteada sea verdadera, por el contrario y de acuerdo con el criterio de falsación, se podrían
idear diversos montajes para comprobar que una hipótesis es falsa, pero nunca que sea verdadera,
ya que el hecho de no encontrar ninguna prueba de su falsedad no establece criterio absoluto de
validez. En esta dirección una sola conclusión que no concuerde con los hechos tiene más peso
que mil confirmaciones. (Bunge, 1985, p.9).
Por otra parte en el proceso de validación de las hipótesis, cuanto más crítico y riguroso sea la
contrastación de la misma, mayor será el número de problemas que aparecerán (Colombo et al,
p.240). En esta dirección podría, señalar que cinco de los seis grupos (83%) realizaron mejoras en
sus montajes iniciales con el propósito de verificar sus supuestos:
El grupo número uno realizó modificaciones a su modelo inicial colocando obstrucciones fijas
con el propósito de semejar lo más exacto posible el tránsito de la sangre por una vena o artería
que tiene acumulación de tejido graso (DCS6G1, P1S2 L29-31).
El grupo número dos realizó dos diferentes montajes para observar variaciones en la presión de
un gas atribuidas según ellos, al volumen de la cavidad en que se encuentre, intentos que
posteriormente se cristalizaron en la elaboración de un tubo de Venturi que permitió que el grupo
modificara sus supuestos frente a la presión que ejerce un gas en cavidades ya sea que éste posea
o no velocidad (DCS7G2, DCS8G2, P2S3 L6-8, P2S5 L5-7).
El grupo número tres rediseñó su montaje inicial sustituyendo una bomba para inflar neumáticos
por un compresor (P3S3 L2-7). Además realizaron una mejora previa al uso del compresor
modificando el galón junto con el diámetro empleado para la manguera, obteniendo resultados
previstos (DCS6G3).
30
El grupo número cuatro modificó la inclinación de las alas en su modelo inicial de avión para que
el viento incidiera sobre la parte inferior del ala, argumento base de su hipótesis para justificar el
vuelo de esta aeronave (DCS6G4, P4S4 L22-25).
El grupo seis, aprendió a realizar diferentes modelos de aviones de papel para estudiar las
semejanzas que podrían existir entre éstos y el salto base, logrando encontrar un modelo de avión
que se ajustó al descenso que ellos pretendían observar y establecer así comparaciones (DCS6G6,
P6S2 L2-6).
El grupo cinco, cuyo interés consistía en debelar los aspectos físicos que justifican la presencia
de alas en los autos de carreras, fue el único grupo que no logró comprobar mediante la
experimentación algún aspecto relacionado con su hipótesis, hecho justificado ante imposibilidad
que tuvieron para construir un túnel de viento que habían visto en varios sitios de internet. A
cambio, realizaron algunos modelos de las alas (P5S4L19-21) y a través de ellos explicaban la
posible inclinación que deberían tener para justificar la acción de una fuerza ocasionada por el
viento. Es importante señalar que los integrantes de este grupo construyeron durante la segunda
fase un prototipo de aspiradora que finalmente fue empleada para que los otros grupos estudiaran
una situación cotidiana cuya explicación se realiza mediante el conocimiento del principio de
Bernoulli. Esta actividad junto con la del embudo permitiría evaluar de acuerdo con Cano (2009)
la capacidad de transferir los aprendizajes adquiridos a otras situaciones y contextos.
Se podría concluir que la comprobación empírica de las hipótesis planteadas por los estudiantes
en esta fase inicial estuvo caracterizada por la elaboración de modelos o de artefactos de tipo
experimental que permitieron afianzar los supuestos de los grupos 1,2 y 3, mientras que dos de
los grupos restantes, el grupo 4 y 6 lograron re-direccionar sus planteamientos iniciales. El grupo
4 como se hiciera mención anteriormente, no consiguió con su representación de ala para un auto
de carreras una confirmación experimental para sus supuestos debido a que no fuera sometida a
una prueba empírica, no obstante si emplearon el modelo para indicar luego de la consulta
propuesta sobre las función de las alas en un avión, justificar la forma para generar mayor presión
en la parte superior manteniendo así el auto sobre el suelo.
31
Tabla 9. Comprobación empírica de los estudiantes mediante el empleo de modelos
Comprobación Empírica Porcentajes
Afianciamiento 50%
Re direccionamiento 33,33%
Sin resultado 16,66%
Fuente: Elaboración propia. Resultados de la
comprobación empírica de las hipótesis propuestas
Gráfico 1. Comprobación empírica a través del uso de modelos
Fuente: Elaboración propia
5.2.1. Uso de analogías en la elaboración de los modelos experimentales
El apartado anterior trató sobre el empleo de modelos o representaciones a través de los montajes
experimentales ideados por los estudiantes. En algunos de ellos se emplea la analogía, recurso
valioso en la creación del pensamiento científico ya que contribuye tanto en la construcción de
metáforas y modelos como en su tratamiento conjunto (Rivadulla, 2006).
La analogía es considerada dentro de las actuaciones científicas como un potente instrumento
cognitivo para el razonamiento y la explicación en ámbitos conceptuales novedosos y más
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
1
P
o
r
c
e
n
t
a
j
e
Comprobación Empírica
Afianciamiento Redireccionamiento Sin resultado
32
abstractos (Gentner, 1983, citado por Acevedo, 2004). Por otra parte las analogías “han jugado un
papel central en la construcción de nuevas representaciones científicas y en la comunicación de
las mismas a otros miembros de la comunidad científica, por lo que deben ser fundamentales en
el aprendizaje científico” (Posner et al., 1982, citado por Gonzales y Moreno 1998, p. 5).
A continuación se hace referencia de los dos grupos 1 y 6 que emplearon la analogía en la
elaboración de sus modelos experimentales, como ya se dejara entrever en el apartado anterior en
la breve descripción que se hiciera para cada uno de los modelos realizados por los estudiantes.
La elaboración de un sistema mecánico que permitiera brindar algún indicio frente al
comportamiento del corazón en presencia de obstrucciones arteriales, llevó a los estudiantes del
grupo 1 a realizar una sencilla pero valiosa analogía de una arteria obstruida empleando jeringas,
y a manera de obstrucción por tejido graso emplearon trozos de borrador y posteriormente trozos
de manguera (DCS4G1, P1S2 L1-13). Este montaje les permitió establecer que la fuerza
requerida por el corazón para hacer que la sangre fluya en estas arterias o venas obstruidas sea
mucho mayor en comparación con una vena sin obstrucción (DCS6G1, P1S4 L15-20). Ver
anexos diarios de campo.
Así mismo, la búsqueda de una explicación física para las cualidades especificas del descenso de
deportistas de salto base condujo a que los estudiantes del grupo 6 establecieran una analogía
entre el vuelo de aviones de papel y el salto de este tipo de deportistas (DCS5G6, P6S1L30-33).
La analogía fue establecida debido al análisis que hicieran este grupo de estudiantes de varios
videos de internet en donde observaron que el vuelo se produce exclusivamente con pérdidas en
la altura sin lograr alcanzar la altura inicial del salto, esto hecho los condujo a buscar un avión de
papel cuyo vuelo fuera muy similar y establecer posteriormente una relación entre la masa del
avión y el área que éste posee, planteando un caso limite cuando la masa es muy grande en
comparación con el área del avión, hecho que los llevo a replantear sus supuestos (P6S3 L20-24,
DCS8G6).
5.3. Fundamentación teórica (Fase Uno)
Para diferentes autores la fundamentación teórica es un requisito fundamental al momento de
plantear una hipótesis. De acuerdo con Bunge (1985), una vez planteado el problema de
33
investigación, éste se debe abordar con ayuda del conocimiento disponible (p.41), es decir, un
marco teórico. Por otra parte el escuchar los argumentos que ofrecen los estudiantes para
justificar sus hipótesis permite la enunciación explicita de sus ideas previas, funcionando a la vez
como el punto de partida para la actualización de conocimientos que son considerados
prerrequisitos en el estudio que se emprende (Carrascosa, 2006).
En esta fase la proposición de hipótesis inicial se puede caracterizar por una marcada ausencia de
justificaciones provenientes de algún principio físico, ya que tan solo un grupo, es decir un 16,6%
de las hipótesis planteadas presenta fundamento de tipo conceptual. El grupo 3 acude al concepto
de presión, concepto que resulta ser determinante para el problema que ellos abordaron (P3S1
L8-9), estableciendo además relaciones de causa y efecto frente a lo que ocurriría con la presión
de un gas si se confina cada vez en espacios más pequeños (P3S1 L12-14), a pesar de que no se
hace una alusión directa a la Ley de Boyle. Este mismo grupo afirmó que el “gas empuja al
líquido” (P3S3 L10-11) y que la altura alcanzada por éste se encontrará en función de la presión
que ejerza el gas (P3S3 L5-6, P3S5 L13-16, DCS3G3), afirmaciones que si bien son correctas no
se sustentan en el hecho de que un gas puede efectuar un trabajo mecánico sobre un líquido o que
la altura que consiga se encuentra en función de la energía que se suministre al sistema, es decir,
el trabajo externo.
Situaciones análogas a esta se presentaron en los demás grupos, se trata de afirmaciones que si
bien son correctas, no tuvieron el respaldo de un marco teórico. El grupo cuatro identificó en su
hipótesis inicial dos aspectos cruciales para el vuelo de un avión ( P4S1 L4-6), aspectos que se
mencionan posteriormente en relación a la velocidad y el peso de estos artefactos (P4S1 L9-10,
P4S1 L14), incluso se establece una relación de proporcionalidad directa entre estas dos variables
(P4S1 L17). En una sesión posterior este grupo identifica otro factor que hace parte de la
explicación del vuelo de una aeronave, se trata de un elemento presente en la fuerza de
sustentación, este hecho ocurre como consecuencia de la experiencia directa con un modelo de
avión al que de manera casual el aire proveniente de un compresor golpeó la parte inferior del
ala, y esto permitió que los estudiantes pensaran que si la inclinaban ligeramente, se lograría el
ascenso del avión (P4S4 L12-16).
Por otra parte el grupo 6, identificó el peso y la fricción con el aire como dos variables
relacionadas con el salto base (P6S1 L26-29) aunque esta última fuerza no fue enunciada de
34
manera explícita hasta la sesión tres, donde se piensa que un área mayor se corresponderá con
una fricción mayor (P6S3 L17-18). Estas dos variables fueron consideradas por este grupo a lo
largo de estas primeras sesiones pretendiendo establecer una correlación entre ellas, donde a
partir de la experiencia con los aviones de papel les permitió establecer que es preferible no
poseer gran cantidad de masa pero si un área muy grande (P6S3 L16-16). Finalmente este grupo
luego de realizar varias consultas en la internet sobre el principio de Bernoulli y el vuelo de los
aviones, logró hacer un pequeño arreglo a uno de sus modelos de avión que permitió establecer
que para planear no es necesario generar diferencias en la presiones en el ala, sino tan solo
controlar el descenso (P6S4 L17-17).
Finalmente el grupo uno piensa que la sangre tenderá a disminuir la velocidad al llegar a una
obstrucción causada por la acumulación de sangre en las venas (P1S1 L12-13) sin acudir a una
justificación teórica para su supuesto.
5.4. Identificación de variables y posibles relaciones
El planteamiento de una hipótesis se encuentra acompañado por algún tipo de relación entre dos a
más variables, de acuerdo con Kerlinger (), una hipótesis es un enunciado conjetural de la
relación entre dos o más variables en donde éstas contienen implicaciones claras para probar las
relaciones obtenidas. Esto desde luego pone de relieve la importancia de identificar las posibles
variables que se encuentran relacionadas junto con una posible relación de dependencia entre
ellas. Por otra parte la identificación de variables y el establecimiento de relaciones entre ellas
son asociadas a una forma de razonar congruente con la epistemología científica consideradas
acciones de tipo procedimental que son necesarios para la resolución de problemas (Guisasola et
al, 2003).
En las hipótesis inicialmente planteadas por los estudiantes se puede apreciar que si bien la
totalidad de los grupos identifican posibles variables relacionadas con su problema e hipótesis de
solución, no se establece una relación de dependencia entre ellas. Pese a esto, se logra apreciar
que a medida que se avanza en la búsqueda de la comprobación de la hipótesis un 83,3% de los
grupos, es decir cinco de los seis, identifica algún tipo de correlación entre las variables
35
identificadas. El siguiente cuadro presenta las variables involucradas junto con la relación que
establecieron los estudiantes.
Tabla 10. Variables y relaciones establecidas por los estudiantes
Grupo Variables Correlación
Uno
Velocidad del fluido Vs fuerza o presión
(P1S1 L5-7) Directa
Área transversal vs fuerza o presión Inversa
Dos
Presión vs Volumen
Directa Este grupo sostiene que la presión que ejerce un gas se encuentra en
relación con el volumen de la cavidad, ya que sostienen que cuanto mayor sea ésta, mayor será la cantidad de gas acumulada y por ende
mayor será la presión.
Tres
Altura lograda por un fluido vs presión
(P3S2 L5-9; P3S3 L10-14; P3S5 L4-6; P3S5 L14-16)
Directa
Cantidad de agua vs presión
( P3S4 L11-13)
Cuatro
Peso del avión vs Velocidad
(P4S1 L14-17)
Directa Velocidad vs potencia (P4S1 L17-18)
Cinco
Área frontal de un vehículo vs fricción con el aire (P5S2 L11-14)
Directa
Fuerza del aire vs ángulo de inclinación (P5S4 L9-18)
Sin correlación.
Se establece situación límite cuando la superficie es
perpendicular a la dirección de
flujo de aire.
Seis Área traje de salto vs peso del deportista
(P6S1 L22-24) Sin correlación
Fuente: Elaboración propia. Variables y relaciones establecidas por los diferentes grupos, 2016.
Dichas variables identificadas por los diferentes grupos se encontraron presentes durante el
proceso de validación o contrastación de su hipótesis. El grupo uno, sostenía que la presión del
corazón aumenta cuando la sangre llega a la obstrucción, este hecho fue comprobado por ellos
con una sencilla experiencia con jeringas (DCS4 G1), no obstante, lo que se pretendía examinar
es lo ocurrido con la presión sobre las paredes de la jeringa, asunto que llevó a que se estableciera
una estrategia que involucraba el conocer la ecuación de continuidad y lo ocurrido con la presión
sobre las paredes por donde se desplaza un fluido y para ellos se empleó un tubo de Venturi.
36
El grupo dos relaciona presión por parte de un gas con el volumen de la cavidad que lo contiene.
Estos estudiantes sostienen que cuanto más grande sea el volumen de la cavidad contendrá más
cantidad de gas (P2S1 L11-15, P2S1 L13-16), por tal razón la presión sería mayor en cavidades
de mayor volumen, este razonamiento nos condujo a construir un tubo de Venturi que funcionara
con la presión de un gas y con ello lograr observar lo ocurrido con la presión cuando el aire se
encuentra en reposo y posteriormente en movimiento (DCS8 G2). Con este dispositivo los
estudiantes lograron comprender que la presión en las cavidades conectadas es igual siempre y
cuando el aire se encuentre en reposo y experimenta cambios cuando se encuentra en
movimiento, siendo mayor en la parte ancha (P2S5 L44-46).
A diferencia del grupo dos, que tenía algunas debilidades de tipo conceptual, el grupo tres logró
establecer una correcta relación frente a lo que ocurriría con la altura del agua confinada en una
tubería si un gas ejerce presión sobre ella, ya que sostienen que a mayor presión sobre el líquido,
mayor será la altura obtenida (P3S2 L5-9, P3S3 L10-14, P3S3 L20-21, P3S5 L4-6, P3S5 L14-
16). Por otra parte su montaje experimental confirmó este supuesto (DCS6G3).
El grupo cuatro identificó diferentes variables relacionadas con el vuelo de un avión como el peso
de la aeronave y como éste determinaría la velocidad que debe tener para el despegue, afirmando
que para mayores pesos mayores velocidades para iniciar el vuelo (P4S1 L2-6, P4S1 L14-17).
Por otra parte establecen además una relación entre potencia y el peso de la aeronave, ya que
sostienen que para mayores pesos, mayor velocidad y por ende mayor potencia en el motor (P4S1
L17-18). Por otra parte este grupo también asocia la inclinación del ala como la responsable de
generar una fuerza capaz de vencer el peso de la aeronave y que el avión pueda emprender el
vuelo (P4S4 L22-25)
El grupo cinco establece que el peso del aire por los alerones de un carro de carreras debe generar
una fuerza que mantendrá el auto en el suelo evitando que éste sufra alguna volcadura como
resultado de enorme velocidad que desarrolla (P5S1 L17-18, P5S2 L5-9, P5S4 L4-6). También se
establece una relación del área frontal de un vehículo en movimiento con la fuerza de fricción
estableciendo una correlación directa entre dichas variables (P5S2 L11-14). Este grupo asoció
además que la inclinación deberá tener un ángulo determinado, planteando una saltación limite en
donde el ángulo de los alerones no podría ser recto con respecto a la superficie del suelo ya que
37
esto sería útil para frenarlo sin ocasionar la fuerza hacia abajo para mantener el auto estable
(P5S4 L9-18).
Por último, el grupo seis identifica dos elementos presentes en el descenso de los deportistas del
salto base, el peso y el área del traje del deportista (P6S1 L22-24).
La experiencia con este primer ejercicio en relación a la conveniencia de realizar actividades
previas con los estudiantes frente a cómo se plantea una hipótesis, es decir el papel de las
variables y las posibles relaciones que se pueden generan entre ellas, sugiere que podría ser
pertinente un abordaje previo aunque no estrictamente necesario, ya que el estudiante
paulatinamente reconoce la necesidad de poder apreciar la incidencia que puede tener una
variable sobre otra y desde allí se puede insistir en la necesidad de que esto haga parte de su
hipótesis inicial. Por otra parte se pudo apreciar que en todos los grupos se encuentran presente
variables pero desde luego cuanto mayor sea la fundamentación teórica de los estudiantes se
podría esperar hipótesis con mejor estructura ya que algunas de ellas, como la planeada por el
grupo dos, poseía en si misma desconocimientos frente al comportamiento de los gases.
El adquirir la fundamentación teórica necesaria fortalece nuestras hipótesis, las reafirma e incluso
ayuda a reconsiderar nuestros supuestos cuando estamos equivocados y tenemos la oportunidad
de fundamentarnos un poco más, es así como los estudiantes del grupo uno lograron probar su
punto sobre la fuerza adicional que debe hacer sobre el embolo de las jeringas cuando le
colocaban trozos de borrador, lograron comprender adicionalmente que la presión sobre las
paredes es diferente a la presión frontal que realiza el fluido.
5.4.1. Fase Dos (Fundamentación teórica)
Estas actividades se dividen en dos momentos o fases y fueron concebidas para que los diferentes
grupos profundizaran en algún aspecto específico de la hipótesis planteada. En algunos de ellos
se realizó al menos una actividad adicional en la búsqueda de elementos que podrían enriquecer
teóricamente sus supuestos, este momento se denominó fase uno. Algunas de estas actividades
involucraron la elaboración de algún artefacto adicional como en el caso del grupo dos, o se
emplearon los recursos ya elaborados por los estudiantes y que fueron compartidos en los grupos
cuatro, cinco y seis. El siguiente cuadro indica la codificación dada a este tipo de documentos:
38
Tabla 11. Codificación dada a las actividades complementarias
Actividad complementaria, grupo
AC#G#, Ejemplo: AC1G5
Actividad complementaria, grupo, estudiante
AC#G#A, Ejemplo: AC2G4a
Fuente. Elaboración propia, códigos asignados a las
actividades planteadas para los diversos grupos, 2016.
Grupo 1: Presión arterial
El propósito de esta actividad de indagación fue observar si este grupo de estudiantes logró
relacionar lo establecido por la ecuación de continuidad con el tránsito de la sangre por las venas
y arterias cuando éstas presentan algún tipo de obstrucción. El resultado fue positivo ya que los
estudiantes lograron la modificación de su hipótesis ya que inicialmente se pensaba que la sangre
tendería a disminuir su velocidad al llegar a la obstrucción (AC1G1). Por otra parte se relaciona
la disminución de la presión en el punto más estrecho referenciando el principio de Bernoulli.
(DCS10G1). Es importante mencionar que este resultado se atribuye a que este grupo realizó
previo al momento de dicha actividad, las actividades previstas para la ecuación de continuidad
además del estudio de un tubo de Venturi. Por otra parte consideró que la experiencia realizada
con este grupo podría constituir una alternativa interesante para orientar el abordaje de la
ecuación de continuidad y su relación con el principio de Bernoulli, ya que no resulta de mayor
complejidad la elaboración del tubo en mención y por otra parte el tema de la acumulación de
tejido graso facilitaría el diálogo con otros campos del conocimiento como la bioquímica y la
cultura física en relación a cómo nutrir nuestro cuerpo para la prevención de acumulación de
tejido graso en nuestro sistema circulatorio.
Grupo 2: Lectura de presión con el uso de manómetros.
Con este grupo se estimó necesaria la elaboración de un montaje adicional similar a un diseño
previo elaborado por ellos (DCS11G2) con el objetivo de que los estudiantes lograran comparar
las presiones que experimentan dos recipientes de diferentes volúmenes cuando al interior de
ellos se encuentra confinado un gas en reposo. Esto fue necesario en vista que los estudiantes
pensaban que la presión debería ser menor en el recipiente de menor tamaño aun cuando el gas se
39
mantuviera en reposo. Por otra parte el montaje permitiría apreciar el cambio en la presión
cuando el fluido se encontrara en movimiento, aspecto que resulta crucial dentro del marco
conceptual abordado. Dicha experiencia permitió que los estudiantes lograran tener una
experiencia adicional que ayudaría a revalidar lo planteado en su hipótesis inicial y confirmar el
resultado experimental que tuviera lugar con el montaje anterior. Con este último montaje los
estudiantes afirmaron que la lectura para cada recipiente sería igual gracias a que el gas se
esparciría uniformemente en todo el dispositivo, no obstante no se justificó físicamente este
hecho.
Grupo 3: Ascenso de agua por tuberías
Al igual que con el grupo anterior, se elaboró un montaje adicional que permitiría que los
estudiantes validaran el supuesto planteado en su hipótesis pero también con el propósito de que
se examinara un montaje que podría ser útil para el abordaje de la ecuación de continuidad.
Frente a la fundamentación teórica el grupo logró establecer que el agua asciende gracias al
aumento de la presión por parte del gas recurriendo al principio de Pascal para justificar que la
presión es igual sobre las paredes que confinan el gas (AC1G3). El montaje resultó de gran
provecho ya que se logró establecer diferencias en las velocidades del vaciado y llenado de
recipientes de diferentes diámetros, esto con el propósito adicional de observar otra alternativa
frente al abordaje de la ecuación de continuidad.
Grupo 4: El vuelo del avión
Las actividades complementarias consideradas para este grupo fueron dos. La primera se
relacionó con el énfasis considerado necesario para realizar frente a uno de los aspectos
descubiertos experimentalmente por el grupo relacionado con la inclinación del ala, donde un
estudiante argumenta que dicha inclinación produce que el avión logre volar de acuerdo a la
tercera ley de Newton, ya que se genera un par acción- reacción (AC1G4d). Otros aspectos
interesantes en los supuestos de los estudiantes es que relacionan área con fuerza (AC1G4a) y
otro establece que a mayor área mayor fuerza (AC1G4b). No obstante no se examina el hecho de
que un área mayor generaría en este caso mayor fricción, aspecto a ser tenido en cuenta para el
vuelo de una aeronave.
40
El segundo momento con este grupo se realizó luego de la búsqueda de información con respecto
a las variables involucradas con el vuelo de un avión, con el propósito de reforzar algunos
supuestos planteados y es así como dos estudiantes coinciden en señalar que habían acertado en
la identificación de algunas de las fuerzas presentes, uno de ellos realizando un correcto análisis
dinámico para la situación de un avión en vuelo (AC2G4b, AC2G4c). Por otra parte es
interesante como el modelo de ala elaborado por el grupo 5 es empleado para apoyar los
supuestos del grupo ya que se afirma que la forma que se le dé al ala determina la presión que
experimentará en la parte superior e inferior de la misma (AC2G4a, ACG4d).
Grupo 5: Alerones en los carros de carreras
Este grupo realizó una consulta sobre la función del ala en los aviones para fortalecer
teóricamente la hipótesis planteada por el grupo con respecto al papel que desempeñan las alas
anteriores y posteriores en el auto estableciendo que la forma se encuentra en función del
propósito que se busque ya sea para volar o mantenerse en el suelo (ACG5b).
Grupo 6: Salto base
La consulta sugerida a este grupo frente a las explicaciones que ofrece la física para justificar el
vuelo de los aviones produjo que los estudiantes expresaran un conocimiento aceptable del
principio de Bernoulli, atribuyendo cambios en la presión en la parte superior e inferior del ala
como consecuencia de diferentes velocidades en dichas partes debido a la forma (ACG6b). Otro
grupo de estudiantes logró establecer una finalidad en la forma de las alas ya sea con el propósito
de generar fuerzas descendentes o ascendentes de acuerdo con la necesidad (ACG6a). La
consulta fue útil para el direccionamiento del problema abordado ya que se lograron apreciar
diferencias en el vuelo de un avión de papel al cual se modificó la forma plana de sus alas por
una con algo de volumen, permitiendo así cambios en la velocidad con la cual se desplaza el aire
en la parte superior e inferior del ala, logrando un efecto sobre el vuelo del avión que fue
empleado para establecer comparaciones entre las alas de un avión de papel y las de un avión real
(DCS9G6, DCS11G6).
41
5.5. Fase Tres (Fundamentación Teórica)
Esta fase tuvo como propósito el análisis de la fundamentación teórica que acompañó las
hipótesis planteadas por los estudiantes en tres momentos diferentes y que fueran concebidos para
estudiar la ecuación de continuidad y la relación presión velocidad para un fluido en movimiento.
La ecuación de continuidad se abordó mediante la observación de un hecho particular en donde el
líquido que sale por un grifo se hace más estrecho a medida de va descendiendo, mientras que
para la relación presión velocidad se hizo el abordaje con un sencillo experimento discrepante y
una aspiradora elaborada por uno de los grupos.
El siguiente cuadro indica la codificación dada para este tipo de materiales:
Tabla 12. Codificación de las actividades complementarias
Ecuación de continuidad Grupo
ECG#, Ejemplo: ECG4
Experimento Discrepante Grupo
EDG#, Ejemplo: EDG3
Aspiradora Grupo
AG#, Ejemplo: AG4
Fuente. Elaboración propia, actividades complementarias generales, 2016.
5.5.1. Ecuación de continuidad
Esta actividad fue la primera que se diseñó para el abordaje conjunto de los distintos grupos y
consistió en observar la forma que adopta el agua al salir de una llave. Se consideró esta actividad
para el abordaje de la ecuación de continuidad ya que permite la visualización directa de la
reducción del diámetro de la columna atribuido al incremento en la velocidad que experimenta el
líquido al caer.
42
Tabla 13. Ecuación de continuidad, descripción por grupos
Ecuación de continuidad (Descripción) Grupo
Este grupo estableció la relación entre la reducción del diámetro de
la columna con el incremento en la velocidad. ECG1
Los participantes de este grupo identifican el cambio en la velocidad
como un elemento responsable en la forma de cono que adquiere la
columna de agua pero no se establece explícitamente la reducción
del diámetro que adquiere la misma.
ECG2
Este grupo asocia la forma de cono a la velocidad pero sin establecer
una relación directa con el diámetro de la columna de agua. Por otra
parte se intentan buscar otras explicaciones que involucran la presión
atmosférica aunque ellos mismos mencionan que no tiene nada que
ver ya que actúa de la misma manera en toda la columna.
ECG3
Estos estudiantes no brindan ninguna explicación para la forma que
adopta el líquido al caer ECG4
Los participantes de este grupo sostienen que la forma que adopta el
líquido se atribuye a la velocidad o cambios de velocidad que se
experimentan sin relacionarlos de manera directa con el diámetro.
Por otra parte surgen reservas frente a la regularidad de este
comportamiento, ya que se consideran elementos como la presión en
la tubería a la forma de la llave que podría ocasionar que la forma de
cono de la columna no se produzca siempre.
ECG5
Este grupo involucra tácitamente la velocidad del líquido como el
causante de la forma de la columna aunque sin nombrarlo de manera
explícita. Por otra parte se hace diferencia entre el comportamiento
de un sólido al caer en comparación con un sólido.
EC6
Fuente. Elaboración propia. Descripción de las explicaciones dadas por los estudiantes frente a la
forma que adopta el agua al salir de un grifo, 2016.
Con esta experiencia se consiguió que el 83% de los grupos relacionaran la forma que adquiere el
líquido al salir de la llave con la velocidad, pero sin establecer una relación con el cambio que se
aprecia en su diámetro, como sí ocurrió con el grupo uno (ECG1), quien establece una relación
inversa entre la velocidad para un punto determinado de la columna y su diámetro. Tan solo el
43
16.6% de los grupos no consiguieron identificar alguna causa posible para justificar la forma que
adopta el líquido al salir de la llave y caer (ECG4). Por otra parte se pone en duda que el líquido
al caer adquiera siempre una forma de cono, asunto que considero positivo; este grupo argumenta
que la forma pueda variar debido al papel que pueda desempeñar la presión en la tubería o la
forma que tenga el grifo, invitando desde luego a mayor observación.
Esta experiencia dio inicio al abordaje de la ecuación de continuidad permitiendo que
posteriormente se estudiara la ecuación de Bernoulli empleando un tubo de Venturi, dispositivo
para el cual es necesario tener claridad frente a las diferentes velocidades que puede experimentar
el líquido en una tubería horizontal ocasionados por una reducción en la misma y posibilitar con
ello su análisis.
5.5.2. Embudo y bola de icopor (Experimento discrepante)
Esta situación consiste en el abordaje de lo que Barbosa (2008) denomina un montaje discrepante
que se califica como una situación en donde lo que ocurre es justamente lo contrario a lo que se
piensa inicialmente. De acuerdo con Barbosa, el uso de este tipo de situaciones experimentales
fomenta en el estudiante una actitud más activa y un aprendizaje de la física con más sentido.
Para esta actividad se buscaron diferentes alternativas de implementación entre las que se
encontraba una esfera de icopor que sale expulsada de la parte superior de una botella plástica, el
del atomizador casero hecho con pitillos y la esfera de icopor con el embudo. Finalmente me
decidí por esta última opción como consecuencia de un ejercicio de indagación previo que se
realizó con un grado décimo a los que se les propuso los tres diferentes montajes en donde la
mayoría de los estudiantes señalaron la del embudo como el más interesante.
Esta situación consiste en una bola de icopor que se introduce en un embudo al que luego se
sopla en su parte estrecha. Pese a lo que se podría pensar inicialmente, la esfera no sale despedida
del embudo, al contrario permanece en él sin importar que la parte ancha del mismo apunte justo
hacia abajo, siempre y cuando se continúe soplando del otro extremo.
44
Tabla 14. Experimento Discrepante descripción por grupos
Experimento Discrepante (Descripción) Grupo
Los estudiantes de este grupo piensan que la esfera saldrá volando,
relacionando la altura alcanzada con la fuerza aparente del soplido,
conjeturando que a mayor fuerza mayor altura logrará. A pesar de tener
claridad frente a las secciones del embudo en donde el aire se desplaza
con mayor velocidad, no se hace una relación con la presión que
permita anticipar lo sucedido. No obstante, luego de la
experimentación, se argumenta que la permanencia de la esfera en el
embudo se debe a cambios de presión atribuidos a los diferentes
cambios en la velocidad del aire.
EDG1
Este grupo piensa que la esfera será expulsada del embudo al soplar,
generándoles una gran sorpresa al permanecer en él. Se justifica
posteriormente lo observado a las diferencias en las presiones
originadas por el cambio en las velocidades haciendo además
referencia a lo aprendido con el montaje anterior.
EDG2
La hipótesis inicial planteada por este grupo de estudiantes es que la
esfera saldrá expulsada del embudo, pero una vez visto lo ocurrido
logran explicarlo de acuerdo con los cambios de presión atribuidos a
las diferencias en la velocidad.
EDG3
El planteamiento inicial de este grupo es que la esfera permanecerá en
el embudo pero sin brindar una hipótesis que pueda explicar las
razones de este hecho. Al ver lo sucedido logran argumentar el hecho
debido a la diferencia en la presión como consecuencia de cambios en
la velocidad del aire.
EDG4
Este grupo establece de manera implícita una analogía entre la presión
que ejerce un objeto sobre la superficie que lo soporta y la presión que
podría ejercer el aire sobre la superficie de icopor. Luego de observar
lo ocurrido lo relacionan con la experiencia previa con el tubo de
Venturi, estableciendo que los cambios en la presión que experimenta
la esfera en la parte superior e inferior se derivan por cambios de la
velocidad del aire en dichas partes.
EDG5
Este grupo piensa que la esfera permanecerá en el embudo y lo explica EDG6
45
haciendo alusión al principio de Bernoulli. Luego de realizar la
experiencia directa con la esfera y el embudo este grupo señala haber
confirmado lo expuesto en dicho principio.
Fuente. Elaboración propia, descripción de las explicaciones dadas por los estudiantes frente al
comportamiento de la esfera en el embudo, 2016.
Una vez implementada la situación se observa que el 66% de las predicciones iniciales planteadas
por los estudiantes frente al comportamiento de la esfera no describen lo ocurrido, ya que se
conjetura en que la esfera saldrá despedida del embudo (EDG1, EDG2, EDG3, EDG5). La
fundamentación que se hace para este comportamiento es por la fuerza (EDG1) o por la presión
ocasionada por el aire (EDG5). Dos grupos piensan que la esfera permanecerá en el embudo, uno
de ellos sin ofrecer ninguna explicación para este hecho (EDG4), mientras que el grupo 6 logra
explicar el comportamiento de la esfera de acuerdo con el teorema de Bernoulli, al que ellos
denominaron como efecto Bernoulli. Es importante señalar que desde el inicio de la práctica el
grupo conocía la explicación para este suceso debido a que previamente ya habían abordado
dicho teorema (EDG6).
En relación con las explicaciones dadas por los diferentes grupos luego que observaran lo
sucedido con la esfera en el embudo, se consiguió que todos ellos justificaran lo ocurrido
acudiendo a la diferencia de presión ocasionada por una correspondiente diferencia en las
velocidades que se produce al soplar. Pese a los resultados obtenidos se ha considerado que se
podría emplear una situación adicional para el análisis y que podría funcionar a la vez para
reconocer el esfuerzo del grupo cinco, que no logrando construir un túnel de viento, se dieron a la
tarea de construir una aspiradora que funciona bajo el mismo principio.
Es importante señalar que esta actividad se propuso luego del abordaje con el tubo de Venturi y la
socialización que hicieran algunos grupos en especial el grupo 2 (DCS12), quienes respaldaron lo
visto en clase por los resultados obtenidos con su propio tubo de Venturi.
46
5.5.3. Funcionamiento de la aspiradora
Esta actividad surgió gracias al interés de los estudiantes del grupo cinco quienes no logrando
construir un túnel de viento por el alto costo de los materiales y lo complejo de poder llevar a
cabo la construcción del proyecto, se dieron a la tarea de construir una aspiradora casera que
funciona con el mismo principio que explica el funcionamiento del túnel de viento. Inicialmente
se propuso a los demás grupos que lanzaran una hipótesis frente a los aspectos mecánicos
relacionados con su funcionamiento, para que posteriormente se colocara en acción y los
diferentes grupos lanzaran una hipótesis que explicara la razón por la cual pequeños trozos de
papel o alimento para pájaros ingresaban en ella.
Se aprecia en las hipótesis planteadas por los diferentes grupos un grado considerable de
fundamentación teórica ya que se argumenta que la función de la hélice al interior de la botella es
generar el movimiento del aire para producir cambios apreciables en la presión del mismo (AG1,
AG3, AG2, AG5, AG6), estableciendo semejanzas con dispositivos mecánicos similares como
consecuencia de un ejercicio de indagación previo sucedido durante la fase inicial de
comprobación de hipótesis al problema identificado por el grupo.
Se puede establecer que el resultado favorable frente a la fundamentación teórica de los
estudiantes obedece en parte a situaciones muy similares que se abordaron previamente como la
esfera con el embudo, cuyos resultados aparecen descritos anteriormente, o la esfera de icopor
que es expulsada de la misma manera que lo hace el líquido en un atomizador casero,
experiencias que fueron abordadas por los estudiantes junto con el tubo de Venturi.
Tabla 15. Funcionamiento de una aspiradora descripción por grupos
Posible hipótesis de funcionamiento (Descripción) Grupo
Se argumenta que la aspiradora funciona generando diferencias en las
presiones de tal forma que al interior de la botella sea menor la presión
que la presión atmosférica, pese a esto no se logra brindar un hipótesis
frente a cómo hacer este hecho posible. Pese a ello y luego de ver que en
su funcionamiento interviene el movimiento de un hélice sujeta a un
motor, este grupo justifica la presencia de dicho objeto para la provocar
que el aire se mueva al interior de la botella con determinada velocidad.
AG1
47
La explicación de este grupo involucra diferencias en la presión. Se
argumenta que la presión debe ser menor al interior de la botella debida
al movimiento de la hélice. Se referencia el hecho de que a menor
velocidad, mayor presión.
AG2
Este grupo explica el funcionamiento de la aspiradora acudiendo al
principio de Bernoulli, dando un ejemplo adicional en donde este
principio se emplea y referenciando además una situación previa
abordada en clase.
AG3
Este grupo explica el funcionamiento de la aspiradora haciendo alusión
al funcionamiento de un túnel de viento con el que el grupo ya se
encuentra familiarizado, donde se justifica el ingreso de aire en la botella
por el movimiento del aspa que genera menor presión dentro de ella.
AG4
Este fue el grupo que de acuerdo con sus intereses particulares quiso
construir la aspiradora explicando su funcionamiento a las diferencias de
presión en el aire originadas por el movimiento de la hélice. Se hace
mención de otros eventos que se explican mediante el principio de
Bernoulli como el efecto Magnus, que explica la curvatura que
experimenta un balón al girar en el aire.
AG5
Este grupo fue el que más se interesó por describir el funcionamiento de
la aspiradora ya que a diferencia de los otros grupos, se preocuparon por
ejemplo de buscar una explicación para algunos orificios que tiene en la
parte posterior. Por otra parte se explica su funcionamiento señalando los
cambios de presión en la botella por el movimiento de la hélice.
AC6
Fuente: Elaboración propia, descripción dada por los estudiantes para el funcionamiento de una aspiradora
5.6. Balance general frente a las hipótesis planteadas
Se observó que los estudiantes alcanzaron un grado apreciable en la fundamentación teórica de
sus hipótesis durante las fases dos y tres, pero en especial en esta última, resultado previsible toda
vez que ellos tuvieron la oportunidad de idear, construir e interactuar con sus representaciones o
modelos, buscando información que les permitiera enfatizar en algunos aspectos clave de sus
hipótesis bien fuera para afirmarlos o replantearlos. Es posible considerar que el soporte teórico
adquirido por los estudiantes logró ser empleado para explicar el funcionamiento de la aspiradora
48
y justificar el comportamiento de la bola de icopor en el embudo, logrando para estos dos hechos
la transferencia deseada. Por otra parte habría que examinar si dicha fundamentación se conserva
con el paso del tiempo, si es empleada para realizar nuevas transferencias o si simplemente se
trata de información poco relevante y fácilmente olvidada. Considero que para conclusiones más
rigurosas habría que aplicarse la metodología por un tiempo mucho más prolongado para luego
apreciar si los conocimientos construidos permiten la explicación de montajes experimentales o
la búsqueda de soluciones para problemas teóricos. No obstante, como resultado de este primer
ejercicio de aplicación del modelo IO es evidente que la fundamentación teórica de los
estudiantes adquiere niveles de concreción apreciables.
49
CAPÍTULO 6
REFLEXIONES
En este capítulo se abordan las reflexiones que se originan luego de la aplicación del modelo de
enseñanza de las ciencias como investigación orientada. Inicialmente se abordarán las reflexiones
que surgen frente al modelo IO referenciando algunos aspectos vividos durante el ejercicio de
implementación. Posteriormente se abordarán algunas reflexiones frente al proceso de emisión de
hipótesis.
6.1. El modelo de enseñanza de las ciencias como investigación orientada
El modelo IO ha permitido la observación del estudiante en actitudes difícilmente apreciables
dentro de la enseñanza tradicional, hecho que acentúa la importancia de involucrar procesos de
investigación orientada en la enseñanza de las ciencias, ya que hace posible la construcción de un
escenario que promueve la creatividad, la búsqueda de información, el interés por encontrar
respuestas, la curiosidad, la autonomía y sobre todo algo especialmente importante, la confianza
en uno mismo. En este sentido, De Pro (1998) señala que la confianza en uno mismo puede ser
considerada paralelamente con la flexibilidad en los experimentos, un contenido de tipo
procedimental y es justo allí, en la implementación de metodologías de investigación orientada
donde estos tipos de conocimiento (conceptuales y metodológicos) parecen tener una estrecha
relación, ya que se requiere en gran medida confianza en sí mismo para que el esfuerzo creativo
conlleve a la concreción de un modelo o montaje experimental. Esto se logró evidenciar durante
el periodo de implementación con las diferentes acciones emprendidas por los estudiantes y
reflejadas en la elaboración de algún montaje, en donde este proceso fuera acompañado por los
obstáculos o imprevistos propios de quien emprende cualquier empresa, permitiendo vislumbrar
la complejidad de la actividad científica, pero quizá con la confianza necesaria frente a la
obtención de un resultado favorable.
Esto constituyó sin duda un accionar en congruencia con la concepción de ciencia que pretende
ilustrar el modelo IO, donde los cambios conceptuales son consecuencia de cambios
50
metodológicos que supone la construcción de hipótesis, el diseño de experimentos y el análisis
cuidadoso de los resultados para superar la metodología espontánea del sentido común,
duramente criticada por diversos autores y caracterizada por la ausencia de dudas y la falta de
consideración de posibles soluciones alternativas (Gil, 1993).
Por otra parte, vincular la historia y epistemología de la ciencia en consonancia con las nuevas
perspectivas de la enseñanza de la ciencia surgidas en las últimas décadas, representa un cambio
radical en la práctica que demanda un nuevo aprendizaje por parte del profesor, si bien es cierto
que en la práctica docente del investigador se encuentran presentes algunos elementos históricos,
estos sin duda son caracterizados por un nivel de profundidad que los hacen prácticamente
inútiles. En tal sentido, poder nutrirse de los conocimientos históricos y epistemológicos
constituye para los profesores de ciencias que no se han aproximado a estos campos constituye
una ardua tarea, que podría iniciarse con la identificación de lo que Adúriz Bravo (2011) califica
como problemas socialmente relevantes, y construir en torno a ellos la plataforma histórica y
epistemológica necesaria para su abordaje. En este sentido, el estudio de los fluidos en
movimiento puede constituir un problema socialmente relevante dadas sus implicaciones en
muchos campos tan disimiles pero atrayentes como la mecánica del vuelo o la obstrucción
arterial.
El abordaje de la metodología IO trajo consigo que en torno a este problema, considerado
socialmente relevante, se tuviera por parte del docente – investigador la flexibilidad necesaria
para el tratamiento simultáneo de los diferentes problemas que tuvieron lugar luego del estudio
de la estructura problematizada, ideando la manera de articularlos con el problema estructurante,
incluso aquellos problemas de interés que en apariencia no poseían una relación directa. Por otra
parte y dadas las similitudes de varios problemas, algunos grupos tuvieron la posibilidad de
compartir sus adelantos cuando se iniciaron las actividades complementarias, por esta razón se
considera necesario revisar cuidadosamente los diferentes problemas para consolidar el plan de
trabajo que permita la posterior integración de los hallazgos de cada grupo.
En este ejercicio dicho plan se fue debelando con cada sesión, y esto permitió que se
compartieran algunos resultados en especial los producidos por los grupos 4, 5 y 6. No obstante,
imprevistos en la realización de algunos montajes conllevaron a la modificación del plan
empleando otros recursos o modificando la estrategia metodológica. Un ejemplo de esto se
51
produjo con el grupo 1, ya que se estimó que se podría emplear el tubo de Venturi que estaba
construyendo el grupo dos, grupo que inicialmente se encontraba interesado en el funcionamiento
de los relojes manométricos, pero los retardos en dicha elaboración obligaron a que se abordara la
ecuación de continuidad examinando diferentes columnas de agua que salen de los grifos. Con el
tubo de Venturi resultó ser más provechoso, ya que posteriormente los estudiantes tuvieron la
oportunidad de verlo en funcionamiento contribuyendo en la modificación de la hipótesis
planteada inicialmente y que sostenía que la velocidad del fluido disminuía al llegar a la
obstrucción, observando adicionalmente el comportamiento de la presión en diferentes puntos,
estableciendo analogías con lo que puede ocurrir en una vena con acumulación de tejido graso.
No obstante, se presentaron obstáculos que lograron incidir en un momento determinado en la
motivación de los estudiantes, me refiero a la consecución de un túnel de viento, artefacto que
despertó el interés de dos grupos que pretendían construirlo, idea que fuera abandonada con
lentitud por el enorme costo de los ventiladores. Por fortuna uno de estos grupos elaboró una
aspiradora, artefacto que si bien no representó un desafío tan grande en comparación con el que
supondría la elaboración del túnel de viento, si brindó la motivación que en un momento hizo
falta a este grupo. Es importante señalar que dicha elaboración se realizó de manera autónoma,
evidenciado el interés que puede despertar la actividad experimental y la elaboración de
montajes.
Incorporar el modelo IO exige un cambio en la práctica que implica por parte del educador un
papel mucho más dinámico y comprometido, no basta con poseer determinado conocimiento y
replicarlo en el aula dejando como acción principal al estudiante la revisión de notas extraídas del
tablero para el abordaje de las situaciones problema, se trata en cambio, de un ejercicio que
conduce al educador al conocimiento de las ideas previas de sus estudiantes, al desarrollo de
habilidades para el diseño y elaboración de artefactos, al conocimiento de los aspectos históricos
y epistemológicos en torno de los conocimientos que pretende orientar y sobre todo, se trata en
suma de un modelo que constituye una mirada sólidamente fundamentada para la enseñanza de la
física y en consonancia con la naturaleza de la ciencia y que permite valorar el trabajo científico y
su construcción al interior del aula.
52
6.2. La emisión de hipótesis bajo el modelo de enseñanza como investigación
orientada
En sintonía con el imaginario de ciencia aportado por Kuhn y que fuera en parte empleado para
dar soporte epistemológico al modelo IO, los conocimientos de tipo procedimental como la
emisión de hipótesis juegan un papel preponderante, en este sentido se sostenía que “si tenemos
que producir una reestructuración radical de conceptos, lo que constituye el correlato personal de
la idea kuhniana de revolución científica, parece que deberíamos enseñar también los
conocimientos procedimentales implicados” (Duschl y Gitomer, 1991, citado por Gil 1993,
p.202). Es así como la emisión de hipótesis sale del laboratorio para entrar directamente a la
escuela y participar en la construcción del pensamiento científico escolar en consonancia con la
intensión de aproximar el trabajo científico y la enseñanza de las ciencias. Por otra parte la
importancia de la emisión de hipótesis junto con el diseño de experimentos son considerados
como aspectos fundamentales del pensamiento divergente, propios de un proceso de
investigación en donde si bien se logra obtener evidencia experimental en condiciones definidas y
controladas, propósito esencial de la actividad científica, se hace necesario relativizar dicho papel
que sólo obtiene sentido con relación a la hipótesis a contrastar y a los diseños concebidos para
tal efecto (Gil, 1993).
La caracterización de las hipótesis planteadas en la fase inicial del ejercicio de aplicación
permitió determinar que el 50 % de los grupos establecieron una relación de dependencia entre
las variables identificadas, es así como se estableció que para que un avión pueda volar necesitará
desarrollar gran velocidad junto con el papel que desempeñan las alas, aspecto que para ese
momento del ejercicio aún no se tenía claridad. De igual manera el grupo dos determinó que la
altura que alcance el agua se encuentra sujeta a la presión que se aplique sobre el líquido, el
grupo 6 estableció que los deportistas del salto base no logran alcanzar la altura original del salto
por una relación entre el tamaño de las alas y el peso del deportista. Se evidenció además el
desconocimiento de contenidos vistos previamente que conllevaron por ejemplo al planteamiento
de una hipótesis sustentada en una incorrecta apreciación sobre el comportamiento de un gas. Por
otra parte se emplearon términos que no se encuentran definidos por la física como “bombear” y
que se puede entender quizá con efectuar trabajo, ejercer presión, aplicar una fuerza o suministrar
energía. En una dirección similar el grupo de las alas en los autos de carreras empleó el término
53
estabilidad quizá refiriéndose a la expresión equilibrio dinámico, o sencillamente al término
equilibrio. Posteriormente las hipótesis planteadas experimentaron cambios importantes en la
medida que se lograba orientar el trabajo realizado por los grupos en especial con la puesta en
escena de los diferentes montajes experimentales y es así como algunos grupos pensaron que
habían comprobado sus hipótesis mientras que otros por el contrario necesitaron replantar sus
supuestos, logrando así el propósito de la práctica experimental al interior del modelo IO.
Sin duda el modelo de enseñanza de las ciencias como investigación orientada favorece la
identificación de las ideas previas de los estudiantes en la fase de planteamiento de hipótesis,
siendo éstas además quienes direccionan el trabajo de investigación que se adelanta a partir de
ese momento con cada grupo. Se evidencia que entre el variado número de acciones que se
emprenden bajo el modelo, y la identificación de problemas junto con la emisión de hipótesis
constituyen la base sobre la que construye el modelo, ya que permite la activación de las demás
fases permitiendo que el estudiante tenga un papel importante en el desarrollo y comprobación de
sus propios planteamientos, fomentando la búsqueda autónoma de información para la
consolidación o replanteamiento de la hipótesis planteada o para la elaboración de los montajes
experimentales.
54
CAPITULO 7
CONCLUSIONES
Este primer ejercicio de implementación del modelo de enseñanza de la ciencia como
investigación orientada ha significado un cambio en la práctica profesional del investigador, ya
que ha permitido apreciar que al igual que la ciencia, la enseñanza de la misma no representa un
conocimiento acabado, por el contrario, es una empresa humana en constante renovación. Es así
como frente a la susceptibilidad de mejora que trae consigo cualquier primer intento, se observan
cambios didácticos que favorecen una práctica centrada en la investigación escolar, la enseñanza
de conocimientos de tipo procedimental y la historia y filosofía de las ciencias, donde el soporte
epistemológico que acompaña al modelo IO ha permitido comprender y justificar la importancia
de cada uno de estos tres componentes.
El modelo IO constituye una alternativa de enseñanza de la ciencia que no ha perdido valor, por
el contrario, constituye una alternativa valiosa gracias al auge que en los últimos años ha tenido el
hecho de vincular de manera directa en los programas de formación académica para educadores
en ciencia, la naturaleza de la ciencia, como es el caso de algunas facultades de ciencia en
Argentina.
En el siguiente apartado se hace referencia a los posibles obstáculos que sin duda encontrará otro
educador al momento de implementar la metodología IO.
7.1. Los obstáculos
Un posible obstáculo que encuentra el profesor de ciencias al momento de elaborar la estructura
problematizada que será presentada a los estudiantes, es que sin duda demanda un estudio
juicioso del material histórico disponible y que no en todos los casos permite identificar el
problema al cual se pretendía dar solución, los obstáculos presentados y las ideas que finalmente
contribuyeron en su solución, elementos que son necesarios en la concepción de dicha estructura.
Quizá por ello Adúriz-Bravo (2011) recomienda la identificación de problemas socialmente
55
relevantes y en torno a ellos generar preguntas pertinentes; quizá dicha identificación podría
aumentar las posibilidades de encontrar el material histórico necesario.
Por otra parte, el sumergirse en actividades experimentales planteadas por los estudiantes trae
consigo un reto para el cual se debe adquirir alguna experiencia, en esta dirección señalaba Cañal
(2007) que el profesor debe tener la tranquilidad para abordar las situaciones nuevas que se
planteen, pero sin duda la experiencia acumulada permite sortearlas con mayores elementos ya
que favorece por ejemplo, re-direccionar planteamientos de los estudiantes sin desvirtuar sus
intereses iniciales de indagación en procura de montajes con mayor potencial o quizá más
cercanos a las posibilidades de concreción. Por otra parte la experiencia también permite orientar
al estudiante en otras fases como el establecimiento de un problema de estudio o las posibles
hipótesis para su solución, de esta manera se espera que con el transcurrir de los años el profesor
puede desarrollar habilidades para direccionar desde el plano teórico pero también desde el punto
de vista práctico con la elaboración de montajes o dispositivos, donde la analogía podrá sin duda
desempeñar un papel importante dentro de la explicaciones dadas por estudiantes, como se
evidenciara en este trabajo.
7.2. Los alcances de la propuesta
De acuerdo con este ejercicio de implementación del modelo de enseñanza de las ciencias como
investigación orientada, se concluye que en efecto se trata de una metodología que permite que el
estudiante tenga la oportunidad para reencontrarse con aquella capacidad para formular
interrogantes e idear respuestas, intenciones que poco a poco se van diluyendo en la medida que
el niño avanza al interior de nuestro sistema escolar. Esto sin duda ha constituido lo más valioso
del modelo, alejado de la comodidad que supone la enseñanza desde la transferencia del
conocimiento. Los profesores que se involucran en estas nuevas concepciones y prácticas
docentes, si bien pueden generar encuentros con la incredulidad y la incertidumbre provenientes
de las escasas posibilidades de éxito que inicialmente se pueden dar a algunos de los proyectos
emprendidos, el proceso sostenido debe estimular la riqueza progresiva en lo conceptual y en lo
práctico de los diseños que elaboran los estudiantes.
56
El modelo IO representa una mirada diferente de enseñar la ciencia, ya que en efecto se hace
énfasis en conocimientos de tipo procedimental como la identificación de problemas, el
planteamiento de hipótesis y la realización de montajes experimentales, en donde tanto la palabra
escrita como la propiamente dicha adquieren un nuevo significado que se evidencia en la
reconstrucción de lo sucedido durante la clase, en la exposición de los adelantos o de las ideas
que van surgiendo, así como en la evaluación de los montajes realizados.
57
Bibliografía
Acevedo, J. (2004) El papel de las analogías en la creatividad de los científicos: La teoría de
campo electromagnético de Maxwell como caso paradigmático de la historia de las ciencias.
Revista Eureka sobre la enseñanza y divulgación de las ciencias, Vol 1 N3, p.188-205.
Adúriz-Bravo, A (2011) Desde la enseñanza de los “productos de la ciencia “hacia la enseñanza
de los “procesos de la ciencia” en la universidad. Año 6, N 3.
Barbosa, L (2008). Los experimentos discrepantes en el aprendizaje activo de la física.
http://www.journal.lapen.org.mx
Barrón, A. (1993). Aprendizaje por descubrimiento: principios y aplicaciones inadecuadas.
Revista Enseñanza de las Ciencias, 11(1), 3-11.
Bausela, E. (2004) La docencia a través de la investigación- acción. Revista Iberoamericana de
Educación.
Beltrán, A, Torres, N. (2009). Caracterización de las habilidades de pensamiento crítico en
estudiantes de educación media a través del test HCTAES. Revista Zona Próxima, No 11.
Bunge, M.(1985) La investigación científica. México: Siglo xxl editores.
Cañal, P. (2007) La investigación escolar, hoy Revista Alambique. n 52,.p 9-19.
Cisterna, F. (2005). Categorización y triangulación como procesos de validación del
conocimiento en investigación cualitativa. Revista Theoria,14(1),61-71.
De Cudmani, L., Pesa, M., Salinas, J. (2000) Hacia un modelo integrador para el aprendizaje de
las ciencias. Revista Enseñanza de las Ciencias. N 18(1),p. 3-13.
Colombo, Salinas, Pesa. (1991). La generación autónoma de conflictos cognoscitivos para
favorecer cambios de paradigmas en el aprendizaje de la física. Revista Enseñanza de las
Ciencias, N 9 (3), 237-242.
De Pro, A. (1998). ¿Se pueden enseñar contenidos procedimentales en las clases de ciencias?
Revista Enseñanza de las Ciencias, N 16(1), p.21-41.
Gil-Pérez, D. (1983). Tres paradigmas básicos en la enseñanza de las ciencias. Revista Enseñanza
de las ciencias 26-33.
Gil-Pérez, D.(1986). La metodología científica y la enseñanza de las ciencias, unas relaciones
controvertidas. Revista Enseñanza de las Ciencias. N 4(2), p. 111-121.
58
Gil-Pérez, A.(1993). Contribución de la historia y filosofía de las ciencias al desarrollo de un
modelo de enseñanza/aprendizaje como investigación. Revista enseñanza de las ciencias, 11(2),
199-212.
Gil-Pérez, A.(2005). ¿Cómo promover el interés por la cultura científica: Una propuesta didáctica
fundamentada para la educación científica de jóvenes de 15 a 18 años. Década de la educación
para el desarrollo sostenible 2005-2014. OREALC/UNESCO, Santiago de Chile.
González B., Moreno T. (1998) Las analogías en la enseñanza de las ciencias Acta ll Simposio
sobre la docencia de las ciencias experimentales en la enseñanza secundaria. Madrid, p.204-206.
Guisasola, J. (2005) La investigación en la enseñanza de la física: De la anécdota a la producción
del conocimiento científicamente fundamentado. Investigações em Ensino de Ciências. V 10
(1),p 103-127.
Guisasola,J., Furió, C. , Ceberio,M., Zubimendi,J. (2003) ¿Es necesaria la enseñanza de
contenidos procedimentales en los cursos introductorios en la universidad? Revista Enseñanza de
las Ciencias, Número Extra, p. 17-28.
Hodson, D. (1998) hacia un enfoque más crítico del trabajo de laboratorio. Revista Enseñanza de
las Ciencias. 12(3), p 299-313.
Kerlinger, F. (1985) La investigación de comportamiento. Editorial Mc Graw-Hill
Lawson, A (1994). Usos de los ciclos de aprendizaje para la enseñanza de destrezas de
razonamiento científico y de sistemas conceptuales. Revista enseñanza de las ciencias, 12(2),
165-187.
Latorre, A. (2003). La investigación –acción “Conocer y cambiar la práctica educativa” España:
Imprimeix.
Marín, N. (2003) Conocimientos que interactúan en la enseñanza de las ciencias. Revista de
Enseñanza de las Ciencias. N 21 (1), p 65-78.
Martínez, M. (2003). Conocimientos que interaccionan en la enseñanza de las ciencias. Revista
Enseñanza de las Ciencias, 21 (1) 65-67.
Mellado,V. ,Carrecedo,D . (1993) Contribuciones de la filosofía de la ciencia a la didáctica de las
ciencias .Revista Enseñanza de las ciencias, N 11(3), p.331-339.
Mellado,V (2003) Cambio didáctico del profesorado de ciencias experimentales y filosofía de la
ciencia. Revista Enseñanza de las ciencias,N.21 (3),p 343-358.
59
Osuna,L.,Martínez,J.,Carrascosa,J.,Verdú,R. (2007). Planificando la enseñanza problematizada:
El ejemplo de la óptica geométrica en educación secundaria. Revista Enseñanza de las ciencias,
25(2).277-294.
Rivaduya, A. (2006) Metáforas y modelos en ciencia y filosofía. Revista de filosofía. Volumen
31, N 2.
Raviolo A, Ramírez P, López E Enseñanza y aprendizaje del concepto modelo científico a través
de analogías .Revista Eureka, 2010, 7 (3), p. 581-612.
Rosária, J. (2006) La enseñanza de las ciencia basada en la elaboración de modelos. Revista
Enseñanza de las ciencias. 24 (2), p 173-184.
60
Anexos
Anexos. N° 1 Transcripción de los portafolios de los estudiantes
Grupo Uno (presión arterial)
Sesión 1
1. El tema que nosotros queremos estudiar es el de la presión de la sangre, saber
2. qué se mide cuando nosotros nos tomamos la presión y la importancia de medirla
3. con frecuencia cuando la persona tiene problemas de salud. Efraín propone que
4. estudiemos el taponamiento de las venas por grasa y queremos saber por qué las
5. venas forman grasa pero saber también cómo esa grasa afecta la salud, ya que
6. cuando la vena se tapa el corazón debe bombear con mayor fuerza o presión hasta
7. llegar al límite y parar en un paro cardiaco.
8. El problema:
9. La acumulación de grasa en las venas tiene como consecuencia que el corazón
10. tenga que bombear con más fuerza.
11. Hipótesis:
12. La sangre debe tener más fuerza o presión cuando pasa por grasa, ya que tendrá
13. que detenerse y el corazón bombear más fuerte.
Sesión 2
1. El montaje que pensamos realizar es con jeringas y mangueras, las mangueras son
2. las venas y la jeringa el corazón, la idea es poder mirar si se siente alguna
3. diferencia cuando a una le metemos pedazos de borrador.
4. El diseño
5. Si se siente diferencias nuestra hipótesis quedaría confirmada ya que será más
6. duro con el borrador, sin el borrador no habrá mayor esfuerzo.
61
7. Para este experimento emplearemos los siguientes materiales:
8. 4 jeringas de 10 ml, 1 manguera, trozos de borrador, fósforos, agua
9. Procedimiento:
10. Con los fósforos calentamos las puntas de las mangueras de 15 centímetros de
11. largo luego le adaptamos las jeringas. En otra manguera tomamos pequeños
12. pedacitos de borrador con un alambre, calentamos con fósforos los bordes de la
13. manguera e introdujimos las jeringas.
14. Lo que observamos:
15. Nos dimos cuenta que con los trozos de borrador hay que hacer mayor fuerza.
16. Cada uno de nosotros comprobó por separado, llegando a la confirmación de lo
17. pensado por el grupo o de acuerdo con Efraín que fue quien dijo que el corazón
18. tiene que bombear más fuerte porque la sangre se detiene al llegar a los pedazos
19. de borrador o grasa, así que tiene mayor esfuerzo. Si la obstrucción es total el
20. corazón no podría y se produce de pronto el infarto.
21. También observamos que los trozos de borrador aunque no todos, se movían al
22. activar la jeringa y quizás esto no sea correcto porque la grasa no pensamos que
23. se mueva en nuestras venas, así que debemos hacer que los trozos de borrador no
24. se muevan o como dice Ordoñez, meterle otra cosa para que no se mueva y se
25. parezca más a lo que ocurre en las venas.
26. Conclusiones:
27. La experiencia con la jeringas nos indica que la hipótesis planteada puede ser
28. válida, ya que la jeringa con trozos de borrador fue más difícil de accionar
29. Elaboraremos el mismo montaje pero colocando trozos de borrador u otra cosa
30. para que el borrador no se mueva, ya que pensamos que la grasa está adherida a
31. las venas y no se mueve. Si tenemos el mismo resultado podremos concluir que
32. nuestra hipótesis es real.
33. De acuerdo a lo dicho por el profe Darío está bien lo que hemos pensado pero pide
34. que miremos cómo comprobar que cuando pasa por la parte del borrador la
35. sangre o agua se frena y que definamos la diferencia entre presión y fuerza para
36. ver cuál de estos términos o conceptos son los que se deben aplicar a nuestro caso
37.
62
Sesión 3
1. De acuerdo con la sugerencia hecha por el profe Darío, si sabemos que fuerza es
2. una acción que puede hacer que los cuerpos se aceleren o cambien de velocidad y
3. que la presión es la fuerza que hace o se aplica sobe una superficie, este último
4. término nos permite aclarar lo dicho en nuestra hipótesis, ya que si hay grasa hay
5. mayor área entonces el corazón hará más presión, por lo tanto tendrá que hacer
6. mayor fuerza.
7. Nosotros pensamos que el líquido que llega a la obstrucción choca y se regresa
8. brevemente, pero choca también con el líquido que está llegando al lugar de la
9. obstrucción, esto hace que se tenga que aplicar más fuerza, esto se nota con las
10. jeringas en donde como logramos observar con nuestro modelo mejorado que es
11. muy difícil de llevar el agua de una jeringa a la otra. El profe también está
12. interesado en que le expliquemos si la presión del agua sobre el borrador es la
13. misma que experimenta las paredes de la vena como tal. Nosotros pensamos que
14. sí.
Sesión 4
1. De acuerdo con lo propuesto por el profe, logramos tomar algunas fotos de la
2. salida del agua por las llaves, las vimos y él decía esta foto eran muy buena
3. porque estaba lo que debíamos analizar. Luego el abrió una llave del laboratorio y
4. nos preguntó que si algo nos llamaba la atención, y luego nos dio una hoja en
5. donde quería que dibujáramos el chorro de agua. Cuando regreso vio nuestro
6. dibujo y dijo que eso era lo que quería que viéramos, que era más delgadito en la
7. parte de abajo. Nos preguntó luego por qué y que consignáramos lo que
8. pensábamos en la hoja. Nos recordó que la velocidad de un objeto cuando cae es
9. cada vez mayor y que explicáramos si lo mismo sucedía con la caída del agua.
10. Nosotros dijimos al final que la caída o velocidad del agua hace que el chorro sea
11. más delgado en el extremo de abajo y más ancho en la parte de arriba en donde la
12. velocidad no es tan grande. Por ultimo nos dejó de tarea que consultáramos la
13. ecuación de continuidad y que trajéramos algunos ejemplos ya que haríamos un
14. experimento en donde se vería un aspecto que es clave para comprender que es lo
63
15. que ocurre con la presión en las venas.
16. Hipótesis:
17. Nosotros pensamos que el agua llega por la presión que la da la tubería hasta la
18. llave, pero una vez allí comienza a hacer y la caída ocurre aceleradamente
19. teniendo mayor velocidad abajo que arriba, por lo cual debe ser más estrecho
20. abajo que va más rápido. El profe nos dio la pista y logramos aplicar la ecuación, si
21. el agua va más veloz en la arte estrecha eso explica porque la forma de cono para
22. los chorros. A continuación haremos un dibujo con la explicación.
Grupo Dos (manómetro- compresor)
Sesión 1
El manómetro
1. Nuestro problema se relaciona con el uso de los manómetros para medir
2. presiones.
3. Problema:
4. El problema que hemos identificado se relaciona con la presión que tiene la pistola
5. del compresor.
6. ¿Existe diferencia entre la presión en la pistola y el cilindro del compresor?
7. Nuestra hipótesis:
8. La hipótesis que ha surgido es que la presión en la pistola es menor que la presión
9. que tiene el compresor.
10. Justificación:
11. Al ser más pequeña la pistola no almacena mucha cantidad de gas haciendo que
12. la
13. presión no sea tan alta, mientras que la presión en el compresor debe ser más
14. grande ya que el aire en su interior es mucho más que el aire que está en la
15. pistola.
64
Sesión 2
1. De acuerdo con nuestra hipótesis, realizaremos el siguiente montaje, ya sea para
2. comprobar o descartar nuestras ideas.
Montaje:
3. Descripción:
4. Como el compresor tiene un manómetro, la solución a nuestro problema sería el
5. ponerle a la pistola un manómetro y así comprobar que la presión es menor que la
6. presión que sale para el compresor.
7. Implementos y materiales:
8. Para la realización de este experimento necesitaremos los siguientes materiales:
9. Un compresor
10. Pistola para pintar
11. Manómetro
12. ¿Qué explicación física tiene nuestra hipótesis?
13. Nosotros pensamos que la presión debe ser más pequeña en la pistola porque hay
14. menor espacio, en el compresor (cilindro) hay más espacio por lo tanto se
15. almacena más cantidad de aire por lo tanto debe haber más presión, a mayor
16. cantidad de aire la presión es mayor.
Sesión 3
1. Modificaciones al diseño:
2. De acuerdo con el profesor, hicimos los ajustes ya que no es posible hacer un
3. orificio a la pistola sin dañarla.
4. Diseño experimental:
5. Descripción:
6. El nuevo diseño consiste en adaptar la manguera que sale del compresor a una
7. botella plástica que tenga un tamaño parecido al de la pistola y colocarle el
8. manómetro y realizar las lecturas y ver si existe diferencias.
65
Sesión 4:
1. Resultados obtenidos:
2. Descripción:
3. Realizamos dos pequeños orificios a la botella de litro y medio, uno para el
4. manómetro y otro para la manguera. Los sellamos con silicona pero al momento
5. de abrir el registro el aire salía por los dos orificios. Le aplicamos más silicona pero
6. la presión era tan grande que se salía el aire nuevamente. Las lecturas de los
7. manómetros si dieron diferentes las del compresor marco casi los 72, mientras que
8. la lectura con el otro marco 41 aproximadamente.
9. La lectura cambia si se gira ligeramente la tapa para abrir la botella, debido a que
10. el aire está saliendo y no se acumularía mucha presión. Cuando se giró la tapa la
11. presión en el manómetro del compresor marco 70 y la de la botella marco 33. De
12. esta manera comprobamos que la hipótesis del grupo era cierta.
13. Explicación:
14. Pensamos que con el montaje se confirma nuestra hipótesis, ya que el aire al
15. interior de la botella es menor y de esta manera la presión también va a ser
16. menor. De todas formas el escape de aire por los orificios afecta la presión que
17. coja el manómetro, pero igual las fugas no eran tan grandes para que la presión
18. disminuyera casi hasta la mitad. De esta manera pensamos que se confirma
19. nuestra hipótesis.
Sesión 5
1. Descripción:
2. De acuerdo con lo que hablamos con el profe, debemos realizar un montaje que
3. permita observar las diferencias en las presiones pero descartando las fugas. Él
4. nos sugirió un montaje que podría ayudarnos con nuestro problema o pregunta
5. inicial pero que también podría ayudar a los otros grupos con el problema que
6. están solucionando. El montaje consiste en una tubería horizontal que se hace
7. más estrecha con reducciones y tubos en pvc. El problema sigue siendo la presión
8. al interior de tubos o mangueras por donde pasa aire. El montaje cambiara ya que
9. utilizaremos un pequeño compresor para poder llevarlo al colegio ya que el
66
10. anterior compresor es
11. Problema:
12. De acuerdo con el montaje, queremos saber si existen diferencias en las lecturas
13. de los manómetros.
14. Nosotros pensamos que la parte angosta del montaje es la botella y la parte ancha
15. del tubo es como el cilindro del compresor, así que lo que queremos hacer es
16. verificar los resultados vistos anteriormente, asegurándonos que no existan fugas.
17. Hipótesis:
18. El manómetro en la parte angosta marcara menor que en la parte ancha, ya que el
19. aire en la parte angosta es menor y en la parte ancha es mayor, esto hace que se
20. tengan diferentes medidas para los manómetros, a mayor cantidad de aire
21. almacenado la presión es mayor
Materiales:
22. Compresor
23. Tapón de pulgada y media
24. Buge de pulgada y media con reducción a tres cuartos de pulgada
25. Tubo de 15 centímetros de pulgada y cuarto
26. Tubo de 15 centímetros de tres cuartos de pulgada
27. Procedimiento:
28. Se puso el compresor a cargar hasta que finalmente estuvo lleno. Abrimos el
29. registro para que el aire entrara en los tubos pero manteniendo el registro de
30. salida del aire de los tubos cerrado y se registró la medida de cada manómetro las
31. lecturas obtenidas fueron:
32. Manómetro Uno (Parte ancha): 87
33. Manómetro Dos (Parte angosta): 87
34. Luego abrimos el registro ligeramente y tomamos la lectura de los manómetros.
35. Los resultados:
36. Manómetro Uno: 83
37. Manómetro Dos: 42
67
38. Explicación:
39. De acuerdo con nuestra hipótesis, la cantidad de aire en la parte angosta es menor
40. haciendo que la presión disminuya, pero al tomar la medición cuando el registro
41. estaba cerrado las presiones son iguales, sin importar que exista menor o mayor
42. gas en las partes ancha y delgada, solo hay diferencias cuando el registro se abre
43. y el aire sale buscando un lugar en donde la presión sea menor y es fuera de la
44. tubería, esto hizo que las presiones den diferente , lo cual nos lleva a plantear que
45. nuestra hipótesis es cierta pero no en todos los casos, solo cuando el aire se está
46. moviendo. Para el caso de la pistola la presión al interior si debe ser menor cuando
47. la pistola se acciona para que salga la pintura. Otro factor a ser tenido en cuenta
48. es la pintura en la pistola ya que este líquido hace que se tenga menor espacio y
49. por lo tanto mayor presión.
Grupo Tres (Agua en ascenso)
1 Problema:
2 Puede un gas empujar líquido para que alcance alturas
3 determinadas.
4 Hipótesis:
5 “Es posible que un gas proveniente de una motobomba impulse
6 el agua hasta grandes alturas.
7 Explicación de la hipótesis:
8 La explicación consiste en que el gas se comprime a diferencia de
9 los líquidos que son imposibles de comprimir, y dicha
10 compresión
11 del gas se puede lograr confinando gran cantidad de este en
12 espacios pequeños, si se reduce el espacio del gas
13 manteniendo el mismo volumen, la presión
14 aumenta, por lo tanto, si aplicamos más gas con la
15 bomba cada vez estará mayormente comprimido
16 aumentando gradualmente su presión.
68
Sesión 2
1 Procedimiento:
2 Para poner nuestra idea en marcha vamos a usar una bomba de
3 bicicleta adaptada a un galón, la idea es bombear para que salga
4 el líquido en el orificio de abajo por que la presión del gas es tan
5 grande que hace que salga expulsado Este montaje se hace
6 porque es muy difícil construir una motobomba. Lo que
7 queremos probar con este experimento es que el gas a gran
8 presión es lo que usa para lograr llevar el líquido a grandes
9 alturas.
10 Materiales: Botella plástica, bomba para inflar, manguera, válvula
11 de bicicleta
12 Diseño- montaje
Sesión 3
1 Resultados experimentales:
2 Luego de realizar algunos ajustes a nuestro modelo inicial, logramos
3 que al bombear la presión en el galón aumentara, eso se ve en que el
4 galón se infla un poco. Pero a pesar de que se da suficiente bomba el
5 líquido sube pero relativamente poco tal vez porque la presión que se
6 genera con la bomba es muy pequeña y también porque la manguera
7 que le colocamos es muy ancha conteniendo gran cantidad de agua.
8 De todas formas se aprecia que si logra subir aunque sea un poco.
9 Comprobación de la hipótesis:
10 El montaje realizado permitió comprobar la hipótesis de que el gas
11 empuja el líquido y este asciende por la manguera. De manera análoga
12 el agua puede ser empujada para llegar a una altura considerable con
13 la ayuda de un gas a alta presión que hace que el líquido ascienda para
14 finalmente salir por la tubería.
15 En nuestro caso no se consigue gran altura por que la presión del gas
16 no es muy alta.
69
17 Mejoras al experimento:
18 El experimento es posible mejorarlo y tener más ganancia en la altura
19 si en lugar de una bomba le colocamos un compresor, así la presión
20 aumentará logrando que el agua logre mayor altura. La altura depende
21 de qué tan alta o baja sea la presión. La mejora entonces consistirá en
22 hacer el mismo montaje pero reemplazando la bomba por el
23 compresor que debe generar mayor presión. También de ser posible se
24 podría colocar un reloj manométrico para que mida la presión que
25 experimenta el líquido.
26 Esperamos realizar varias pruebas con distintas presiones y ver hasta
27 donde asciende el líquido por la manguera.
28 Diseño
29 Pare este nuevo diseño emplearemos un compresor para pintar, y un
30 balde un poco más grande ya que adaptaremos la entrada de aire en la
31 tapa del galón ya que esto resulta más sencillo para asegurar un
32 sellado hermético con silicona y evitar fugas de aire o de agua como
33 ocurrió con el montaje anterior.
Sesión 4
1 Resultados obtenidos
2 Pese a que no hemos conseguido el compresor realizamos algunas
3 mejoras y el resultado fue muy bueno, ya que el líquido sube por la
4 manguera con gran presión. La razón es porque empleamos un galón
5 mucho más pequeño y lo llenamos casi al tope dejando poco espacio
6 para el gas, así al bombear el poco espacio del gas hace que casi al
7 instante suba el líquido por la manguera. También cambiamos la
8 manguera por una más delgada para que el agua que tenga que
9 ascender sea menor que en comparación con la manguera gruesa de
10 nuestro modelo anterior, esto funciono muy bien y corresponde a una
11 situación real, ya que si nos fijamos, las tuberías por donde llaga el
70
12 líquido es muy delgada ya que si fuera ancha tendrían que emplear
13 más presión en el gas.
Sesión 5
1 En esta sesión hemos mostramos el resultado final con el compresor
2 realizando el llenado del galón.
3 Resultados:
4 En esta ocasión logramos observar que el líquido llega a mayor altura,
5 comprobando los planteamientos del grupo, a mayor presión mayor
6 altura. No se logró la altura que estábamos esperando a pesar de que
7 quedo bien sellado, debido al tamaño del galón, ya que este
8 compresor es muy pequeño y no cuenta con reloj manométrico, por
9 otra parte no logramos conseguir otro reloj manométrico para
10 instalarlo en el galón, ya que el anterior se dañó al colocarlo en la tapa
11 y lograr medir sus respectivas presiones y las diferentes alturas que
12 lograríamos con ellas, pero fue una experiencia que permitió mejorar
13 los resultados iniciales y confirmar nuestros planteamientos, que a
14 mayor presión del gas sobre el líquido mayor altura, y que para lograr
15 mayor altura del líquido se debe hacer mayor presión, si la presión
16 aumenta, también lo hará la altura.
Grupo 4 (Aviones)
Sesión 1
1. Introducción:
2. Nuestra Hipótesis:
3. Un avión logra volar debido a que las alas junto con la velocidad del avión,
4. contrarrestan su propio peso, para que este pueda volar necesita una
5. determinada velocidad, que dependerá de la cantidad de carga y el propio
6. peso que posea el avión.
7. Justificación:
8. La justificación para nuestro planteamiento se debe en parte a la
71
9. experiencia que he tenido como pasajero de un avión, ya que el despegue
10. se produce en la pista cuando el avión tiene una gran velocidad, ya que se
11. inicia muy despacio pero paulatinamente el avión la va aumentando
12. logrando el ascenso solo cuando la velocidad es muy alta. Esto se puede ver
13. en la pista y también sentir en el propio avión, la velocidad es enorme.
14. Otros aspectos que se deben tener en cuenta son el peso del avión, ya que
15. pensamos que la velocidad para el despegue no debe ser la misma si el
16. avión está liviano a que si se encuentra totalmente cargado, ya que para
17. mayores pesos se tendrá que tener que desarrollar mayores velocidades
18. dándole mayor potencia a los motores para producir el despegue.
19. Esta idea la pensamos colocar en marcha inicialmente con el diseño de un
20. avión de icopor y con un túnel de viento que tendríamos que diseñar con la
21. ayuda del profesor. La idea consiste en dejar el avión balanceado sobre un
22. soporte y luego hacer incidir gran cantidad de aire a enorme velocidad y ver
23. como asciende, esto permitirá probar adicionalmente que la velocidad del
24. aire es un aspecto que también debe ser considerado en la explicación
25. científica del vuelo de estos artefactos.
Sesión 2
1. De acuerdo con lo expuesto en clase y los planteamientos hechos por el
2. profe, hemos pensado que podríamos construir el avión y colocarlo en el
3. túnel de viento y observar cómo se eleva. Esto para comprobar nuestra
4. hipótesis que ahora se centra en la velocidad que tiene el aire sobre las
5. alas, velocidad que dependerá si el avión se mueve con poca o mucha
6. velocidad.
7. Hipótesis mejorada:
8. El vuelo de un avión se produce cuando la velocidad del viento sobre las
9. alas es considerablemente alta, como consecuencia de la enorme velocidad
10. que se desarrolla en la pista.
11. Diseño experimental
12. Nuestro diseño experimental tiene dos fases, la primera será construir el
72
13. avión de icopor. La segunda fase construir el túnel de viento.
14. Materiales fase uno: Avión de icopor
15. Para la elaboración de este avión emplearemos los siguientes materiales:
16. Icopor
17. Palo de balso
18. Silicona
19. Alambre dulce
20. Diseño:
21. Hemos consultado algunos aviones hechos en icorpor por internet, y hemos
22. encontrado uno que puede funcionar para nuestro propósito ya que es muy
23. liviano, esto también va a ayudar para que la corriente de aire que lo ara
24. elevar no sea tan grande. El avión que se ve en el video demasiado grande,
25. la idea es hacerlo de un tamaño menor.
26. El diseño del avión también se incluye el diseño del soporte, la idea es que
27. el avión quede a una altura fija pero con la posibilidad de ascenso por la
28. corriente de aire de túnel. El soporte se hará de balso, ya que es un
29. material no muy costoso y fácil de conseguir. La idea es atravesar el avión
30. con los alambres evitando la fricción ya que no permitiría que el avión
31. pueda volar, en este caso moverse hacia arriba por la corriente de aire.
32. Que esperamos del proyecto
33. De acuerdo con la hipótesis planteada, esperamos que el avión de icopor
34. ascienda por los alambres por causa de la corriente de aire, esto confirmaría
35. nuestros planteamientos con relación a la velocidad del aire como un factor
36. determinante para el vuelo de los aviones.
Sesión 3
1. Avances del proyecto
2. Ya hemos avanzado en la construcción de los aviones en realidad no fue tan
3. difícil y contamos con dos de diferentes tamaños y masas. Lo que ha
4. dificultado el poner en marcha nuestro proyecto ha sido la realización del
5. túnel de aire. Hemos pensado que podríamos hacerlo con un secador de
73
6. cabello pero aún no hemos logrado conseguir ninguno. Por esta razón el
7. proyecto se encuentra un poco atrasado, así que mientras solucionamos
8. como enviar el aire a nuestro avión, trabajaremos en el soporte y tratar de
9. traerlo junto con el túnel de aire en la próxima sesión.
Sesión 4
1. Conclusiones del experimento
2. De acuerdo con lo planeado construimos dos aviones de icopor junto con el
3. soporte, adicionalmente trajimos el secador para cabello pero no obtuvimos
4. lo que pensábamos, posiblemente nuestra hipótesis inicialmente no era
5. correcta, o algo está fallando en nuestro montaje, ya que el avión no logro
6. ascender cuando colocamos el secador. El profe nos pidió que explicáramos
7. lo sucedido y estas son nuestras conclusiones:
8. Causas de error en el experimento:
9. Pensamos que el avión no ascendió debido a que la corriente del secador
10. era muy pequeña para vencer el peso, aunque inicialmente lo probamos con
11. el más pequeño. El avión puede ir hacia arriba si logramos hacer que el aire
12. lo golpee bajo las alas, esto hace pensar que en una situación real el alerón
13. deberá girar de tal forma que el aire incida sobre la parte inferior del ala
14. logrando así el ascenso. Otro aspecto debe relacionarse con el vuelo del
15. avión es la forma en cómo se coloque el ala para que el viento incida debajo
16. de ella una vez el avión comience a moverse en la pista, o tal vez pueda ser
17. giratoria para hacer que el viento incida bajo ella para lograr altura o
18. totalmente plana para que el avión no continúe el ascenso. Esto nos lleva a
19. considerar otro aspecto a ser tenido en cuenta para nuestra hipótesis, y es
20. la inclinación del ala para garantizar el vuelo de los aviones.
21. Mejoras al diseño
22. De acuerdo con nuestro nuevo planteamiento, lo que vamos a modificar se
23. relaciona con la inclinación que le daremos a las alas en nuestro avión de tal
24. forma que el aire golpee al ala justo abajo, pensamos que esto lograra
25. generar la fuerza suficiente para que se venza el peso del avión y logre
74
26. volar. Por otra parte vamos a emplear el compresor del otro grupo ya que
27. esto permitirá que el aire vaya con mayor velocidad, aunque solo sería un
28. chorro muy angosto de aire que tal vez no cubra todo el avión, portal razón
29. el tamaño de nuestro modelo no tendrá que ser muy grande.
30. Diseño
31. Para asegurar que las alas del avión queden con la inclinación necesaria,
32. haremos un pequeño soporte en balso en donde reposaran las alas,
33. también
34. las aremos más anchas para que más cantidad de aire las golpee, en
35. nuestro modelo anterior las alas eran muy angostas. Por otra parte
36. emplearemos el aire proveniente de un compresor
Sesión 5
37. Resultados obtenidos
38. Los resultados han confirmado que en efecto nuestra suposición es correcta
39. porque el avión asciende sin mucho esfuerzo por el alambre. Esto también
40. lo hemos confirmado con algunas fotos en donde vemos como el ala tiene
41. una ligera inclinación de manera similar a la que empleamos en nuestro
42. diseño.
Grupo cinco (aerodinámica – alerones carros de carreras)
Sesión 1
1. Situación problema:
2. El problema que pretendemos abordar trata sobre los aspectos aerodinámicos que
3. se deben tener en cuenta en la construcción de un carro de carreras,
4. específicamente se buscara dar respuesta al papel de las “alas” que poseen este
5. tipo de autos en la parte delantera y el paste posterior.
6. Para lograr dar solución a nuestro problema hemos planteado un grupo de
7. hipótesis que podrían ser las respuestas. Hemos pensado que es necesario el
8. planteamiento de varias de ellas sin descuidar algún aspecto que pueda ser
9. fundamental para el análisis.
75
10. Hipótesis del grupo:
11. Las alas en los carros de carreras permiten que al igual que en el avión, el aire
12. pase
13. sin ofrecer la resistencia que podría detenerlo.
14. Las alas en los autos permiten que el aire de estabilidad al auto ya que las
15. velocidades que desarrollan este tipo de autos sobrepase la velocidad de un auto
16. promedio.
17. La función en las alas de un avión en el auto, es generar una fuerza que haga que
18. el carro se mantenga adherido al suelo.
19. Las alas en un auto permiten que el carro no salga volando como ocurre con
20. algunas lanchas en donde la velocidad que golpea la parte interior puede generar
21. que se levante, por esta razón debido a las grandes velocidades, se colocan este
22. tipo de pequeñas alas para evitar que el carro pierda estabilidad.
23. Las alas del auto dan aerodinámica.
Sesión 2
1. Justificación de nuestras hipótesis:
2. Hemos pensado que las cuatro hipótesis iniciales se pueden fusionar en una gran
3. hipótesis y poder determinar un camino de comprobación.
4. Hipótesis integrada:
5. Las alas en el auto de carreras tienen la función de permitir que el aire
6. circundante
7. actúe empujando el carro hacia abajo evitando que sufra levantamientos debido a
8. las grandes velocidades que ocasionarían un enorme friccionamiento con el aire
9. en la parte inferior, lo que haría que el carro se levante.
10. Justificación:
11. Un auto de carreras reduce al máximo la fricción por las grandes velocidades que
12. tiene que desarrollar, en contraposición con vehículos lentos tipo tractomula o
13. camión en donde el frente ocupa mucho espacio, el auto de carreras es bajo,
14. evitando así la fricción. La función del ala de la parte frontal puede ser el evitar
76
15. que el aire ingrese por la parte de abajo y haga que se levante, mientras que el ala
16. en la parte de atrás tendrá como función que el auto se mantenga estable en el
17. suelo, actuando por la fuerza del viento sobre el ala, de esta manera el viento es
18. utilizado a favor de mantener el auto con la estabilidad necesaria.
19. Camino de comprobación:
20. El camino de comprobación para nuestra teoría es muy complejo, ya que
21. necesitaríamos de prototipos y la construcción de túneles de viento. Aunque parte
22. de nuestras suposiciones creemos que son correctas, como hacer el auto bajo para
23. disminuir fricción, falta el asunto principal de las alas delanteras y las superiores.
24. Se podría construir un túnel de viento como el publicado en you tuve pero hacen
25. falta recursos para la compra de un ventilador tipo extractor y los demás
26. materiales.
Sesión 3
1. ¿Qué obstáculos hemos encontrado en la comprobación de nuestra hipótesis?
2. Los obstáculos que hemos encontrado para la comprobación de nuestra hipótesis,
3. que desde el punto de vista del profe no resulto ser “descabellada” ya que entre
4. todos incluido el profe estamos de acuerdo que el viento es un factor a ser tenido
5. en cuenta para que el carro no se levante, ya que como él nos dijo en la clase
6. pasada, la carrera de un auto de carreras es una carrera también contra el viento.
7. Los obstáculos radican en que la construcción de un túnel de viento resulta ser
8. muy costosa, así que el obstáculo es la comprobación de nuestra hipótesis.
9. Lo que hemos pensado se encuentra en you tuve en donde se construye un
10. pequeño túnel del viento y se coloca un carro al interior y se observa como el aire
11. pasa sobre él. Nuestro plan era construir uno similar, pero no hay posibilidades de
12. conseguir el extractor, que resulta ser tan solo un ventilador como el que se tiene
13. en un extractor de olores pero un poco más grande.
14. ¿Cómo superar los obstáculos encontrados?
15. El asunto que hemos pensado seria el abordar el problema y comprobarlo solo
16. desde la teoría, pero sería un trabajo muy incompleto, ya que los otros grupos
17. están haciendo algunos experimentos prácticos para comprobar sus hipótesis y
77
18. nosotros quedaríamos si poder experimentar.
Sección 4:
1. ¿Cuál es la física que se relaciona con nuestra hipótesis?
2. Nuestra hipótesis trata sobre la fuerza que ejerce el aire sobre los alerones ya que
3. estos se encuentran ubicados en puntos claves del auto (parte inicial y final)
4. haciendo que se mantenga sobre la superficie sin sufrir volcamientos. El aire
5. incide sobre los alerones que deben estar dispuestos de tal forma que el aire
6. literalmente aplaste al auto sobre el pavimento.
7. Para el análisis de las fuerzas presentes en el alerón hemos efectuado un
8. diagrama de fuerzas.
9. Suponiendo que la corriente de aire avanza contra el auto tal como ocurre en los
10. túneles de viento, el aire lo hace paralelo al suelo tal como se observa en los
11. videos que hemos visto de los túneles, de tal forma que el ala debe tener una
12. inclinación que permita que el aire pase sobre el alerón aplicando fuerza y sin
13. detenerse, esto asegura una fuerza siempre va a acompañar el auto cuando se
14. esté moviendo. Entonces el ángulo con el que se coloque el alerón resulta
15. importante ya que si se coloca muy paralelo el efecto sería nulo y el caso extremo
16. de colocarlo perpendicular, frenaría el auto, esto último es una exageración pero
17. tiene toda la física del caso ya que el aire actuaría en contra del movimiento del
18. carro sirviendo mejor como un sistema adicional de frenado.
19. Adicionalmente hemos creado un modelo de alerón para explicar de manera
20. sencilla nuestra hipótesis basándonos en los trabajos de consulta que realizamos
21. en la red. Se ha elaborado con icopor y se ha enfatizado en la
22. inclinación que debe tener.
Grupo seis (Salto base)
Sesión 1
1. El vuelo de los hombres pájaro
2. Introducción
3. El aspecto que más nos llamó la atención de la lectura se encuentra en la portada
78
4. misma de la lectura y tiene que ver con la posibilidad de volar del hombre sin
5. recurrir a aeronaves como aviones o helicópteros sino hacerlo con la menor
6. cantidad de recursos. Luego de observar diferentes videos en la internet nos dimos
7. cuenta que existen al menos dos tipos de modalidades para estos tipos de vuelos.
8. La primera se relaciona con vuelos de deportistas que llevan sobre sus espaldas un
9. equipo que parece un avión y que saltan desde helicópteros, mientras que los
10. otros lo hacen desde montañas muy elevadas. Luego de observar mucho material
11. en la internet hemos identificado una diferencia entre este tipo de saltos y es que
12. los deportistas que lo hacen desde cumbres muy altas tan solo caen, mientras que
13. los que saltan desde aeronaves pueden con ayuda de propulsores y las alas
14. ascender. Nuestro tema de interés será el de describir la física presente en este
15. tipo de saltos y explicar las razones por las cuales una vez en el aire no logran
16. recuperar altura, tan solo descendiendo.
17. Situación problema:
18. El problema que nosotros queremos resolver es la física que explica la razón por la
19. cual algunos de los saltos de los hombres pájaro tan solo descienden sin recuperar
20. altura.
21. Hipótesis:
22. La razón por la que los deportista del salto base no logran alcanzar la altura original
23. del salto se debe al tamaño de sus alas, insuficiente para vencer el peso del
24. deportista.
25. Justificación de la hipótesis
26. La caída del deportista es ocasionada por el peso como es apenas lógico de
27. suponer, pero no lo hace vertical sino dirigido hacia adelante por que atrapa algo
28. de aire bajo las alas del traje, que si bien no son tan grandes logran atrapar el aire
29. suficiente para un descenso suave.
30. Montaje para la comprobación.
31. Pensamos analizar diferentes prototipos de aviones de papel y observar las
32. características que poseen algunos de los que logran ascender y los que no, su
33. análisis tal vez permitirá entender algo de las características de este tipo de saltos.
79
Sesión 2
1. De acuerdo al plan de acción trazado con la ayuda del profe, elaboramos diversos
2. modelos de aviones, algunos muy complejos ya que semejan aviones reales. La
3. idea era encontrar algunos cuyo vuelo semeje al realizado por los hombres pájaro.
4. Lo interesante fue logramos encontrar un avión que semeja el vuelo de los
5. personajes que se lanzan desde peñascos a grandes alturas. Este avión a
6. diferencia del jet fue muy fácil de elaborar a pesar de que se ve muy complejo,
7. pero en realidad es el avión más sencillo y conseguimos un resultado similar al del
8. video. Realizamos varios lanzamientos y anotamos las características del vuelo
9. para cada modelo de acuerdo a la sugerencia hecha por el profe.
10. Avión súper jet:
11. El vuelo de este avión es en línea recta sin ascender y lo hace hasta que se le
12. acaba el impulso porque luego parece detenerse en el aire. Por otra parte este
13. avión es muy pesado y sus alas no son muy anchas.
14. Planeador:
15. Este avión es el mejor de todos. Se arroja desde alturas considerables y el solo
16. desciende en línea recta con un impulso inicial muy pequeño. Es un avión increíble
17. que semeja en verdad lo que ocurre con el descenso de los deportistas del salto
18. base. Intentaremos realizar nuestro análisis con este avión planeador. Este avión
19. es muy ancho y es el más liviano de los tres empleados en esta prueba.
20. Avión clásico:
21. El vuelo de este avión es en línea recta y pierde altura con gran rapidez debido a
22. que sus alas no son muy anchas. Tiene el mismo peso del jet ya que se empleó
23. también una hoja entera mientras que el planeador se hace tan solo con la mitad.
Sesión 3
1. Conclusión:
2. Pensamos que el avión planeador puede darnos pistas sobre lo que ocurre con el
3. vuelo de los hombres pájaro ya que este avión desciende imitando este tipo de
4. movimientos, así que trataremos de dar una explicación física para el movimiento
5. de este avión y que también funcione para el caso de los hombres pájaro. Un
80
6. elemento que consideramos importante es el peso del avión y como ese peso se
7. distribuye en un área mayor, elaboramos una tabla con las masas y las áreas de
8. las alas para los tres aviones.
9. Como podemos ver el avión que mejor imito el vuelo de los hombres pájaro fue el
10. que tenía menor peso, esto lo confirmamos haciendo muchos lanzamientos.
11. ¿Nuestro experimento confirma la hipótesis?
12. Lo que nosotros queremos explicar es porque un hombre pájaro no consigue
13. alcanzar la altura desde la que se lanza sino simplemente cae. Nuestro avión
14. planeador hace lo mismo que estos deportistas pero surge un interrogante y es
15. que lo que hemos encontrado con nuestros aviones es que debe tener poco peso y
16. mucha área y esto no es igual a lo que hemos visto con estos deportistas ya que el
17. área es muy pequeña pero logra atrapar el suficiente aire para generar la
18. suficiente fricción, como con la caída de un paracaidista, pero no directo sino hacia
19. el frente.
20. Podríamos concluir que el avión planeador semeja el vuelo de los hombres pájaro
21. pero no confirma nuestra hipótesis, por tal razón pensamos que nuestra hipótesis
22. no es cierta ya que no importa un área tan grande, aunque si el deportista fuera
23. tipo profe Emiliano esas alas no servirían de nada ya que es mucha la cantidad de
24. peso que debería soportar, y simplemente caería como una piedra.
Sesión 4
1. De acuerdo con la revisión que hemos hecho para el caso de las alas de un avión
2. real encontramos que la forma del ala tiene mucho que ver, ya que un ala plana no
3. generará una fuerza llamada sustentación que se explica con el teorema de
4. Bernoulli en donde se genera un presión mayor en la parte de abajo haciendo que
5. el avión pueda volar. Aplicaremos este mismo hecho a los aviones de papel
6. sabiendo que los aviones que hemos fabricado son todos planeadores es decir que
7. solo descienden. La idea del montaje es inflar el ala del avión clásico y ver si
8. asciende en comparación del mismo avión pero con ala plana que ya hemos visto
9. que no logra ascender.
10. Resultados del experimento:
81
11. El experimento fue muy exitoso y emocionante, ya que conseguimos ver las
12. diferencias, es increíble ver como la forma del ala hace que el avión ascienda y se
13. trata del mismo avión con una pequeña mejora que justamente permite crear una
14. presión mayor bajo el ala. La explicación se debe a Bernoulli en donde la velocidad
15. del ala en la parte superior es más grande y esto hace que la presión del aire se
16. haga menor en comparación con la velocidad del aire en la parte de abajo del ala
17. que genera menor velocidad y por lo tanto mayor velocidad.
18. Conclusiones generales:
19. Un deportista de salto base no consigue ascender por la forma plana de sus alas,
20. al ser de esta forma no se generan diferencias en la velocidades en las partes de
21. abajo y arriba y esto hace que se tengan igual presiones tanto bajo el ala como en
22. la parte superior.
23. Parece que en un salto base lo que importa no es ascender sino tan solo controlar
24. el descenso.
25. Comprobamos la teoría de Bernoulli con un sencillo experimento con aviones.
82
Anexo N° 2 Originales de los portafolios de los estudiantes
Portafolio Grupo Uno
83
84
85
86
87
88
89
90
Portafolio Grupo Dos
91
92
93
94
95
96
97
Portafolio grupo 3
98
99
100
101
102
103
104
Portafolio Grupo Cuatro
105
106
107
108
109
110
Portafolio Grupo Cinco
111
112
113
114
Portafolio Grupo Seis
115
116
117
118
Anexo N°. 3 Actividades complementarias por grupo
Actividad complementaria grupo Uno
119
Actividades complementarias grupo Dos
120
Actividad complementaria grupo 3
121
Actividades complementarias grupo Cuatro
122
123
124
125
126
127
128
129
130
Actividades complementarias grupo Cinco
131
132
Actividades complementarias grupo Seis
133
Anexo N°. 4 Actividades complementarias generales: Ecuación de continuidad
134
135
136
137
138
139
Anexo N°. 5 Aspiradora
140
141
142
143
144
145
Anexo N° 6 Experimento Discrepante
146
147
148
149
Anexo N°. 7 Instrumento de validación: Profesores
I
150
151
Anexo. 8 Instrumento de validación: Estudiantes
152
153
Anexo N°. 9 Diario de campo
Diario de campo
Sesión 1
Fecha: martes, 1 de marzo
Lugar: Laboratorio de física
Descripción de la actividad:
Se propusieron a los estudiantes, un total de 28, que observaran lo que sucedía en dos situaciones
específicas en las cuales se induce el movimiento del agua y que buscaran una posible
explicación para dicho comportamiento.
A continuación se presenta un registro fotográfico de las situaciones abordadas.
Situación 1: Sifón
154
Situación 2: Salida de agua al girar ligeramente la tapa
Observaciones: Si bien los estudiantes estuvieron muy atentos a lo que ocurriría en cada
situación, fue la situación 2 la que despertó mayor interés. Se trata de una botella llena con agua a
la que al girar ligeramente su tapa, ocasiona que el contenido salga por un orificio hecho en su
costado. “Brujeria” dijo un estudiante al ver lo que ocurría, hubo muchos gestos de sorpresa en
los rostros de los estudiantes y se evidenció el compromiso por querer brindar una explicación
para lo ocurrido.
La primera quizá no llamó tanto la atención porque varios de los estudiantes afirmaron haber
hecho esto antes o ver cuando alguien más lo hacía. Supongo que lo previsible del resultado restó
importancia a la situación, no obstante para las dos situaciones los estudiantes se mostraron
realmente interesados por encontrar una respuesta para lo ocurrido.
Algo que me llamó la atención radica en el hecho de que nadie pregunto sobre lo que explica la
física para dichos comportamientos.
155
Sesión 2
Fecha: Viernes, 4 de marzo
Lugar: Laboratorio de Física.
Descripción de la actividad:
La sesión dio inicio socializando la estructura problematizada. Para este fin, los estudiantes ya
habían hecho la lectura, así que comenzamos haciendo una reconstrucción del texto. La
participación de los estudiantes fue muy nutrida, hecho que desde luego fue muy positivo. Por
otra parte pienso que logramos identificar algunas situaciones que se encontraban de forma
explícita en la lectura, como el asunto de la medición de la presión sanguínea, el vuelo de los
aviones, la medición de presión en tuberías, el vuelo de los hombres pájaro y cómo esto había
constituido desde siempre un interés para el hombre. A un estudiante le llamó la atención de que
Da Vinci hubiera proporcionado un conocimiento en el campo de la física, ya que pensaba que
este personaje de la historia tan sólo había incursionado en el mundo del arte.
Es importante señalar que algunos estudiantes querían que abordáramos antes de dar inicio a la
socialización de la estructura problematizada, por qué el agua salía del pequeño orificio hecho en
un costado de la botella (lo visto en la clase anterior), pero no lo hice porque consideré que
podemos hacerlo posteriormente y por otra parte, quería escuchar las apreciaciones frente al texto
y ver si había conseguido el objetivo; que los estudiantes identificaran situaciones de interés con
potencial de convertirse luego en un problema.
Y es así cómo surgieron diferentes temas de interés por parte de los estudiantes. Creo que estos
temas surgen en su gran mayoría porque se encuentran de forma explícita en la lectura, otros de
manera implícita.
¿Qué se mide cuándo se toma la presión sanguínea?
¿Por qué un avión logra volar?
¿Cómo logra el agua ascender hasta llegar al piso más alto de un enorme edificio?
¿Cómo vuelan los hombres pájaro?
¿Cómo se relaciona lo propuesto por Bernoulli con el taponamiento arterial?
¿Vuela un avión de papel?
156
¿Cómo se mide la presión para un líquido que se está moviendo en una tubería?
¿Cómo funciona el reloj que mide la presión del aire en un compresor?
¿Para qué sirven las alas de un carro de carreras?
Los temas de interés que iban surgiendo los anotamos en el tablero. Algunos grupos propusieron
más de un tema de interés siendo el que más despertó interés el de explicar las causas por las
cuales un avión logra volar. Todos los grupos propusieron al menos un tema. Finalmente logré
extraer del conjunto de intereses de los diferentes grupos seis temas principales:
La presión sanguínea
Los alerones en los autos de carreras
El vuelo de los aviones
El ascenso de aguas por tuberías
El vuelo de los hombres pájaro
El uso de manómetros para medir presiones
La elección de un tema de trabajo no fue muy complicada ya que tres de los temas propuestos
guardan una relación muy cercana con el vuelo de un avión: las alas en los carros de carreras y el
vuelo de los hombres pájaro, así que los tres grupos que querían abordar el asunto relacionado
con el vuelo del avión quedaron conformes con un tema similar. Los otros tres grupos a pesar de
mostrar algún interés por el vuelo del avión, abordaron los temas de acuerdo a cómo los habían
propuesto inicialmente.
Pienso que se puedan abordar por grupo más de una situación problema, pero no a la vez, ya que
debemos detenernos en la identificación del problema, el planteamiento de la hipótesis, aspecto
procedimental en donde debo hacer mayor énfasis. Luego vendrá la parte correspondiente a la
verificación experimental de las hipótesis planteadas.
A manera de conclusión frente a la elaboración de la estructura problematizada, pienso que se
logró su propósito, a los estudiantes les interesó el texto, las ilustraciones empleadas lo hicieron
ameno y entretenido cumpliendo el propósito de situarlos en contexto frente al tema de los
fluidos en movimiento.
157
Por otra parte la elección del tema de trabajo no estuvo tan compleja y logré proponer para la
próxima sesión un problema de acuerdo con su tema de interés y su posible solución.
Sesión 3
Fecha: jueves 10 de marzo
Lugar: Laboratorio de física
Descripción:
Hoy comencé el abordaje de los problemas identificados por los grupos junto con las posibles
hipótesis de solución.
Grupo 1
En este grupo el tema de interés se relaciona con la presión sanguínea, se mantuvo la pregunta
acerca de qué es y cómo se mide, surgiendo una pregunta interesante por parte de un estudiante
con respecto a la acumulación de tejido graso al interior de las arterias, este estudiante propuso
que el corazón tendría que bombear con mayor fuerza para que la sangre lograra pasar por
aquellos lugares. Se propuso al grupo que determináramos cuál podría ser el problema específico
quedando como sigue:
“La acumulación de grasa en las venas tiene como consecuencia que el corazón tenga que
bombear con mayor fuerza”
Quedamos de acuerdo con seguir el siguiente plan: consultar qué es lo que se mide cuando se
mide la presión sanguínea y se propuso generar un modelo que pueda confirmar o descartar la
hipótesis que planteó un estudiante y que fue acogida por los demás compañeros.
Grupo 2
El asunto de interés de estos cuatro estudiantes consiste en conocer cómo funciona el reloj que se
encuentra en un compresor, motivación relacionada con una niña cuyo padre emplea un
compresor en su oficio como pintor de muebles, y en dicho aparato hay un manómetro. Desde
luego que es interesante el conocer cómo se elabora el manómetro, pero adicionalmente
podríamos elaborar algún montaje que permita sernos útil en el estudio de los fluidos en
158
movimiento, así que les pedí que buscaran información sobre cómo se construyen y cómo
funcionan este tipo de dispositivos y que realizaran algún montaje en donde se emplee alguno de
ellos para medir la presión y que pueda ayudar a los demás grupos a comprender qué ocurre con
la presión en los fluidos en movimiento. Se sugirió también que se empleara el compresor.
El problema que este grupo identificó se relaciona con la presión del compresor, específicamente
si la presión al interior del compresor es la misma que experimenta la pistola con la que
finalmente se pinta. Surgieron muchas ideas, ideas que les pedí fueran redactando: la presión en
el compresor no es tan grande como en la pistola por los tamaños son más pequeños, de
inmediato un estudiante dijo que la presión en la pistola dependía si esta arrojaba o no pintura,
siendo mayor cuando la pistola no se accionaba. Una estudiante dijo que la presión debía ser
igual pero no pudo exponer una razón que justificara su conjetura. Finalmente les pedí que
realizaran la redacción del problema quedando de la siguiente manera:
“La presión que experimenta la pistola es mayor que la presión que experimenta el compresor”
Les pedí a los estudiantes que consignaran lo que cada uno de los participantes había planteado.
Grupo 3
El interés de este grupo gira en torno a la pregunta acerca de cómo lograr que un líquido consiga
una altura mayor a la altura a la que se encontraba inicialmente. Los estudiantes tienen una idea
clara frente a cómo debiera realizarse, es decir, con el uso de motobombas. Es así como les pedí
que hiciéramos un ejercicio de indagación para determinar qué es una moto bomba y cómo
funciona, pero que antes de eso estaba interesado en escuchar lo que ellos pensaban frente al
asunto de cómo podría funcionar en el caso del ascenso del líquido por una tubería. Un estudiante
dijo que una moto bomba puede funcionar con pistones que empujan el líquido, y otro dijo:
…“Podría ser como un compresor que succiona aire y luego lo inyecta a una tubería”. Se hace
manifiesto que es un gas a una presión determinada el responsable de que el líquido ascienda.
Al igual que con el grupo anterior les pedí que redactaran un posible problema y las posibles
hipótesis de solución. El problema o pregunta de interés que surgió fue la siguiente:
“Es posible que un gas proveniente de una motobomba impulse el agua hasta grandes alturas”.
159
Observaciones Generales
Note que los estudiantes se encontraban muy propositivos y también abiertos en modificar en
parte sus ideas iniciales. Me preocupa el modelo de la presión arterial, inicialmente creo que
puede ser muy complicado el llevar esto a la práctica. Con el grupo de los manómetros el asunto
será el poderlos conseguir, espero que no sean demasiado costosos y poder emplearlos para medir
la presión en este caso para un gas en movimiento con la ayuda del compresor. El grupo que
abordó el asunto de las moto bombas no lo noto muy convencido y el problema que hasta ahora
han planteado no está bien estructurado. Propuse que los grupos con los que no pude realizar la
intervención fueran adelantando el trabajo de identificar el problema y que lanzaran la posible
hipótesis de solución.
Un aspecto negativo fue el corto tiempo, me hizo falta realizar el abordaje con tres grupos, el
tiempo parece ser insuficiente ahora que las sesiones duran tan sólo 55 minutos en nuestra
institución. La clase anterior tuve suerte ya que justo debía reemplazar a un compañero con este
mismo grupo, trabajando con ellos casi dos bloques seguidos. En la siguiente sesión tendré que
comenzar con estos grupos y revisar los adelantos de los demás.
Frente a la proposición de hipótesis creo que el asunto fue positivo, ya que los estudiantes están
identificando algunas situaciones problema y buscando posibles soluciones. El grupo tres que
tienen el problema del ascenso del líquido puede resultar un problema muy interesante pero
necesitaré orientarlo no solo en el aspecto de efectuar un trabajo mecánico sobre el fluido para
que éste logre alturas mayores a la altura de trabajo, sino lograrlo integrar al tema de los fluidos
en movimiento, podría ser muy positivo involucrarlo con la ecuación de continuidad.
Sesión 4
Fecha: Viernes 11 de marzo
Lugar: Laboratorio de física.
Descripción:
Se dio inicio a la sesión interviniendo los tres grupos restantes y luego revisando los adelantos de
los grupos con los cuales ya había tenido la oportunidad de dialogar.
160
Grupo 4.
La situación problema de este grupo se relaciona con la explicación física involucrada con el
vuelo de los aviones. Este grupo atendió al llamado realizado en la clase anterior, y es así como
llegaron a clase con una hipótesis sobre las causas involucradas con el vuelo de un avión:
“Un avión logra volar debido a que las alas junto con la velocidad del avión, contrarrestan su
propio peso, para que éste pueda volar necesita una velocidad mínima, que dependerá de la
cantidad de carga que posea el avión”
La hipótesis me atrajo mucho y pregunté si habían realizado algún ejercicio de consulta previo y
ellos dijeron que no, que habían pensado que la velocidad tenía que ver por la experiencia de uno
de los estudiantes que ha utilizado este medio de transporte en algunas ocasiones.
La actitud de los estudiantes era muy positiva y se hizo aún más positiva cuando notaron mi
interés y aceptación por lo que habían escrito. Frente a la comprobación me preocupa la
construcción de lo que ellos denominan túnel de viento. La tarea para ellos fue la construcción
del modelo de avión. Mi intensión es el de poder conocer si los estudiantes poseen algún tipo de
concepciones frente a cómo debe ser la forma del ala.
Grupo 5
El grupo cinco tiene como centro de interés los aspectos aerodinámicos en torno a los carros de
carreras y a pesar de que no trajeron algo concreto ya tienen una línea de acción que se relaciona
con la función de los alerones. Les pedí que construyeran con claridad su problema de
investigación y que propusieran las posibles hipótesis de solución.
Grupo 6
Este grupo se interesó por el vuelo de los hombres pájaro, sin duda los temas que escogen los
estudiantes se encuentran condicionados en gran medida por la construcción de la estructura
problematizada, ya que ésta comienza justamente haciendo una alusión al vuelo de los hombres
“pájaro” y al personaje de la película Toy History. Esto sin duda ha de constituir un elemento de
análisis para una próxima construcción, ya que podría ser un elemento demasiado conductista,
161
aunque pienso que guarda relación con el tema estructurante que es la relación entre la presión y
la velocidad para un fluido en movimiento.
Los estudiantes de este grupo al igual que el anterior, no tienen nada en concreto, por el contrario
me pidieron que les diera pistas, así que les pedí que me comentaran que les interesaba en
realidad. Uno de ellos dijo que la parte histórica para el vuelo de los hombres pájaro. Yo respondí
que de hecho esa parte tendríamos que abordarla, pero que propusiéramos algún asunto que
explicara la física y que guardara relación con el vuelo de los hombres pájaro. Mientras lo hacían
trabaje con el primer grupo.
Grupo 1
Los estudiantes trajeron varias jeringas y mangueras empleadas para el suministro de
medicamentos en el cuerpo. El montaje fue muy simple, pero lo que habían anticipado los
estudiantes resultó ser cierto, la jeringa que tenía los trozos de borrador en efecto produce que la
fuerza aplicada para hacer que el embolo se desplace es mayor en comparación con la fuerza que
se aplica cuando la jeringa se encuentra sin ningún tipo de obstrucción. Esto les permitió a los
estudiantes pensar que su hipótesis era cierta, en el sentido de que el corazón debe actuar con
mayor fuerza si existe acumulación de sangre en las venas, sin embargo, hay algo que no es del
todo cierto en los argumentos que dan los estudiantes, ya que ellos piensan que el “liquido se
detiene al llegar al trozo de borrador”, aspecto que contradice lo explicado por la ecuación de
continuidad. Por otra parte me llamó la atención el cuidado con el que hicieron el montaje, ya que
las mangueras tenían la misma longitud y las jeringas para los dos montajes tenían la misma
capacidad, también me llamó la atención el trabajo del portafolio. Les pedí que revisaran si el
término adecuado es fuerza o presión, ya que los estudiantes lo empleaban como si se tratara del
mismo asunto. Pienso que con este grupo es necesario abordar la ecuación de continuidad lo más
pronto posible.
Por otra parte, los estudiantes emitieron sus propios juicios frente a lo verosímil de su modelo, ya
que pensaron que al moverse algunos trozos de borrador no semejaba de forma correcta la
presencia de grasa en las venas así que pensaron que deberían garantizar que los trozos de
borrador no se movieran, surgiendo la necesidad de mejorar su montaje inicial. Como un dato
curioso, dos estudiantes de este grupo me solicitaron información adicional sobre cómo
162
finalmente Bernoulli había logrado calcular la presión para un fluido en reposo, hecho que me
llevó a proponerles que hicieran la lectura del texto de Michael Guillen.
Obstrucciones hechas con trozos de borrador para semejar la acumulación de grasa en las venas
Grupo 2
Este grupo trajo el posible montaje pero se descartó ya que implicaba realizar un orificio al
tanque de una pistola para pintar y colocarle un manómetro para poder medir la presión. El grupo
piensa que la presión es menor en el tanque de la pistola en comparación con el tanque del
compresor, afirmación que se soporta pensando que la presión se encuentra en función del
volumen, es decir que la presión depende del volumen o capacidad del recipiente y no de la
cantidad de gas confinado en él. Con este grupo pienso que lo mejor será re direccionar el diseño
inicial y construir un tubo de Venturi que funcione con el compresor, esto me podría ser útil para
los demás grupos. Aún no se logran conseguir los manómetros.
Comentarios Generales:
La sesión con los grupos intervenidos fue positiva ya que los estudiantes se han mostrado muy
interesados y han llevado algunos dispositivos para la verificación de sus planteamientos
iniciales. Los estudiantes del problema de la presión arterial llevaron un montaje muy sencillo
pero a través de éste lograron comprobar su supuesto, ya que en efecto resulta difícil el efectuar
un trabajo mecánico sobre el embolo. Me llama la atención la hipótesis planteada para justificar
163
el vuelo de los aviones ya que considera tres elementos que resultan claves para explicar el vuelo
de un avión, como el peso, la velocidad y el papel que pueden jugar las alas en este asunto. Me
preocupa la puesta en escena del montaje experimental, ya que ellos esperan que ayude a
construir un túnel de viento. Esto constituirá un verdadero reto para mí en el caso de que en
efecto tengamos que construir uno.
Sesión 5
Fecha: Martes 15 de Marzo
Lugar: laboratorio de física
Descripción:
Grupo 2
El grupo trajo algunos resultados obtenidos de conectar una botella de gaseosa al compresor. Por
fortuna ya consiguieron el manómetro colocando en la botella. El resultado obtenido les hizo
pensar que habían confirmado su hipótesis inicial en vista de que la presión obtenida en la botella
fue menor que la presión al interior del tanque del compresor, pero esto se debió a las fugas
existentes en la botella por los orificios que le habían practicado para instalar la manguera y el
manómetro. Al parecer la fuga era de consideración. Les sugerí que hiciéramos un montaje
similar al anterior pero con tubería de pvc y con mayor cuidado en el sellamiento de los orificios.
Los estudiantes estuvieron de acuerdo, solo que para este montaje es necesario comprar otro
manómetro y esto quizá puede llevar algo de tiempo.
Grupo 3
Este grupo trajo un montaje muy interesante con un enorme galón y una bomba para inflar
balones. La idea era muy sencilla pero el montaje no funcionó. Les pedí que explicaran porque el
líquido no lograba ascender y explicaron que se debía a una presión insuficiente para levantar
una columna de agua tan pesada, ya que la manguera era muy ancha y la presión insuficiente por
las pérdidas de presión originadas por fugas en el orificio de entrada de la manguera y en la tapa,
164
justo en donde adaptaron un manómetro para medir la presión al interior. Quedaron en mejorar el
montaje colocando una manguera más angosta y empleando otro galón.
Montaje en el que se esperaba que el gas efectuara trabajo mecánico sobre el líquido.
Grupo 4
Este grupo pese al avance inicial, hoy no trajeron nada que mostrar.
Grupo 5
Este grupo tiene un asunto de interés que consiste en poder justificar la presencia de alas en los
autos de carreras. Trajeron varias hipótesis. Me llamó la atención la hipótesis de que están allí
para hacer que el auto se mantenga adherido al suelo y la relación que éstas pueden tener para
disipar fuerzas bajo el auto como consecuencia del flujo de aire. Les pregunté cómo confirmarían
sus hipótesis, si habían pensado en algún diseño, pero por ahora no hay más que la identificación
de un tema de interés y varias explicaciones. El plan que acordamos fue el de elaborar algún
montaje experimental para la comprobación de alguna de sus hipótesis iniciales.
Grupo seis
El grupo tuvo un gran progreso, al parecer vieron muchos videos en you tuve de saltos base y
lograron establecer un interesante problema que tiene que ver con la imposibilidad de ascenso por
parte de algunos saltos ya que los deportistas tan solo descienden. Por otra parte piensan que se
puede establecer una analogía entre este tipo de movimientos con el vuelo de aviones de papel. El
165
camino de acción que ellos establecieron fue el de examinar las diferencias entre aviones que solo
planean con los que logran ascender, el asunto radica en determinar si esto en verdad es posible,
es decir, encontrar aviones que se comporten en su vuelo de manera particular, como por ejemplo
que solo asciendan, sin embargo de ser esto es posible podremos avanzar en el abordaje del
problema
Observaciones Generales:
Por otra parte el montaje con la bomba para inflar balones comprueba lo propuesto por el grupo
aunque no funcionara muy bien, los estudiantes son conscientes de las limitaciones del montaje y
en ese sentido podrán mejorarlo. Con este grupo tendré que hacer un trabajo relacionado
inicialmente con la ecuación de continuidad. Un aspecto positivo ha sido el compromiso de
algunos grupos; el grupo seis ha realizado al parecer muchas consultas en internet y me atrae
mucho la forma en que pretenden verificar su hipótesis, ya que establecen una analogía entre el
vuelo de loa aviones de papel y los saltos base. Otra parte que me llama la atención se relaciona
con algo que es desconocido para mí y es el salto mismo de los deportistas de salto base, ya que
hasta ahora no me había preguntado si en verdad tan solo pierden altura como señalaran los
estudiantes, este aspecto lo he venido indagando y al parecer los estudiantes parecen dirigirse en
la dirección correcta. Por otra parte existen similitudes frente a los problemas que han planteado
los estudiantes y tal vez logre integrar más adelante los resultados obtenidos por ejemplo las alas
de los carros de carreras y el vuelo de los aviones de grupo 4, que dicho sea de paso hoy no trajo
adelantos.
Sesión 6
Fecha: Jueves 17 de marzo
Lugar: Laboratorio de física
Descripción:
Grupo 1
Los integrantes este grupo trajeron un modelo mejorado en donde cambiaron los trozos de
borrador por pequeños fragmentos de la misma manguera que habían sido reducidos en su
166
diámetro para que entraran en ella y permanecieran en un punto fijo. Al igual que en el caso
anterior, accionar la jeringa no era tan sencillo, situación que hacía visible la satisfacción de los
estudiantes, pero persisten aún en la idea acerca de la disminución de la velocidad del líquido al
llegar a la obstrucción y que esto tiene como consecuencia que se tenga que aumentar la fuerza
proveniente del corazón. Por tal motivo estimo que lo más conveniente es realizar el abordaje de
la ecuación de continuidad, sería muy útil contar con el tubo de Venturi que está construyendo el
grupo 2, por lo pronto les pedí que trajeran algunas fotos de agua saliendo de las llaves para la
próxima sesión.
Modelo mejorado con reducciones del área transversal hechas con la misma manguera
Grupo 3
Los estudiantes llevaron su modelo experimental mejorado para ello emplearon una manguera
más angosta y un tanque más pequeño garantizando esta vez que no existieran fugas. El montaje
al parecer había quedado mal según los estudiantes ya que introducían cantidades de gas
empleando la bomba pero aun así el líquido no conseguía subir. La solución nos produjo risa a
todos ya que los estudiantes todo el tiempo tuvieron la razón, “ No hay la suficiente presión”
pero el arreglo era muy sencillo, bastaba tan solo con doblar la manguera de salida del líquido
mientras se almacenaba suficiente aire en el tanque generando la presión necesaria. En verdad fue
un momento muy chistoso acompañado del entusiasmo de los estudiantes al conseguir lo que
estaban buscando. Este montaje sin duda me permitirá realizar el abordaje de la educación de
continuidad en una próxima sesión.
167
Montaje mejorado para lograr que el líquido ascienda por una manguera gracias a la presión
realizada por un gas.
Grupo 5
El grupo trajo una hipótesis en las cuales han integrado las conjeturas iniciales en donde se
afirma que la función de las alas en esencia es evitar un posible volcamiento del auto ocasionado
por el aire que actúa debajo del mismo. También se hace mención a aspectos relacionados con la
disminución de estos autos de fuerzas de fricción con el aire, hecho que me parece muy
interesante toda vez que la fricción aumenta con la velocidad. Un estudiante menciona que la
función del alerón delantero es direccionar el aire para evitar que ingrese bajo el auto, mientras
que el de la parte de atrás es generar una fuerza por la acción del viento. Esto desde luego es el
punto en el cual se debe trabajar. Les pedí que consultaran sobre cómo el ala genera que el viento
actúe generando una fuerza hacia abajo.
Grupo 6
Este grupo ha estado muy dedicado. Llevaron varios aviones de papel y habían dos que
funcionaban perfecto para lo que ellos deseaban ver, ya que uno de ellos en verdad planeaba, ya
que al arrojarlo del tercer piso tan solo descendía mientras avanzaba, en verdad fue algo no solo
divertido sino también muy interesante ya que no solo los estudiantes estaban muy satisfechos
168
con el vuelo del avión sino que yo mismo pedí que me enseñaran a elaborarlo. Ahora el asunto
era el poder compararlos, así que les pedí que examinaran sus diferencias, de inmediato surgió el
tamaño de la masa ya que para unos se empleaba una hoja completa mientras que para otros tan
solo la mitad, por otra parte la superficie del ala, les pedí que la calcularan empleando sus
conocimientos de trigonometría. La actitud de trabajo de este grupo es muy positiva.
Avión planeador que simula el descenso de los deportistas de salto base
Observaciones generales:
Definitivamente el tiempo no alcanza para atender a todos los grupos. Pese a ello logré apreciar
los adelantos de los grupos, en especial el del grupo tres, lograron modificar su diseño anterior y
funciona muy bien, el grupo seis trajo aviones de papel y encontraron uno que llamó la atención
de muchos estudiantes por la forma en que desciende; fue arrojado desde el tercer piso, piso en
donde queda ubicado el laboratorio, ver el descenso fue algo sorprendente para un simple avión
de papel que se elabora de manera muy sencilla. Este grupo trabaja muy bien, trabajamos en la
medición del área de las alas, no resultó muy difícil, la masa fue lo complicado ya que no
contamos con balanzas así que por ahora les propuse que lo dejáramos en cantidad de papel
empleado, una hoja o media hoja, al final les pedí que escogieran tan sólo los aviones que podrían
permitir la observación de lo que ellos pretendían.
169
Sesión 7
Fecha: Viernes 18 de marzo
Lugar: Laboratorio de física
Descripción:
Grupo 2
Trabajamos en el posible diseño del tubo de Venturi, en vista de que el grupo ya cuenta con el
manómetro faltante y por fortuna también consiguieron una pequeña unidad compresora que
funcionara muy bien y que lograron llevar al colegio, en contraposición con el enorme compresor
empleado en la primera experiencia y que no fue posible transportarlo por su problema de peso.
La próxima sesión será muy emocionante si logramos evitar las fugas.
Grupo 4
El trabajo de este grupo no fue el esperado, aunque han modificado ligeramente su hipótesis
inicial, indicando que el vuelo de un avión se encuentra en función de la velocidad del viento
sobre las alas, asunto que me preocupa ya que dejaron de lado otros aspectos relacionados con el
vuelo. Les propuse que buscaran información en internet sobre el vuelo de los aviones, pero al
parecer han visto muchos videos y se encuentran determinados en construir el túnel de viento y
colocar el avión allí para estudiar los efectos de las corrientes de aire sobre las alas, asunto que
desde luego es interesante, pero puede ser muy difícil de concretar. Les solicité que concretaran
el modelo del avión y del soporte en donde suspenderían el avión. Por otra parte les pedí que me
dijeran qué esperaban del proyecto y los noté muy animados con los propósitos de hacer el avión
y construir el túnel y así poder ver las corrientes de aire sobre el avión y descubrir algo que hasta
ahora no saben.
Grupo 5
No se presentó ningún avance en el diseño experimental para la comprobación de su hipótesis, ya
que ellos piensan que el único camino de comprobación es mediante la construcción de un túnel
de viento que vieron en internet. Les pedí que siguieran adelante con la explicación sobre cómo
podría la actuación del aire sobre el ala justificar la presencia de una fuerza, ya que podría
170
relacionar sus adelantos con lo que puede desarrollar el grupo 4. Lo positivo es la inclinación que
el grupo piensa debe tener el alerón ahora se deberá trabajar en esta línea. Les pedí que realizaran
un análisis dinámico para el auto para luego determinar de qué forma ellos piensan que los
alerones contribuyen a generar una fuerza hacia abajo.
Observaciones generales:
No ha sido muy sencillo orientar los grupos 4 y 5, ellos insisten en construir un túnel de viento
pero no traen ningún diseño. Lo positivo fue la noticia de que el grupo dos consiguió el otro
manómetro, así que nos dedicamos al diseño del tubo de Venturi o al menos un bosquejo muy
general ya que no estaba muy seguro de los radios de las tuberías, si logramos construir este
dispositivo será muy favorable para todo lo que estamos tratando de realizar en la clase, ya que
podría tener un soporte adicional al viejo tubo de Venturi que funciona con agua.
Sesión 8
Fecha: Martes 29 de marzo
Lugar: Laboratorio de física
Descripción:
Grupo 1:
Los estudiantes trajeron algunas fotos en sus celulares de agua saliendo por los grifos, en algunas
de ellas se logró apreciar el evento que me interesa y por otra parte nos ayudamos con los grifos
con los que cuenta el laboratorio. Frente a la pregunta sobre qué aspecto les atraía sobre la forma
que adquiere el líquido, un estudiante manifestó que había visto esa forma de cono del líquido
pero que hasta ahora nunca se había preguntado la razón. Otro estudiante del grupo preguntó si
yo estaba interesado en que ellos escribieran una hipótesis para la forma del líquido al salir. Este
suceso me hace pensar que los estudiantes ven la necesidad al abordar eventos desconocidos de
plantear hipótesis que puedan explicarlos. El lograr establecer una relación entre el diámetro de la
columna de agua y la velocidad no fue sencillo, ya que ninguno de los estudiantes relacionó el
hecho de que el líquido al caer lo hace aumentando la velocidad, solo cuando esto se mencionó
171
los estudiantes pensaron que podrían estar relacionados estableciendo una relación de tipo
cualitativo, más no cuantitativo.
Grupo 2
A pesar de que no trajeron el montaje listo si trajeron los materiales necesarios para elaborar el
tubo de Venturi, falta sólo el compresor. Nos dimos a la tarea de pegar muy bien todas las partes
con suficiente soldadura ya que podría ser peligroso si alguna parte sale disparada.
Partes de un tubo de Venturi en proceso de construcción
Grupo 4
Este grupo trajo diferentes modelos de aviones hechos en icopor , y materiales para trabajar en la
elaboración del soporte, los noté algo desanimados por la construcción del túnel de viento pero
los alenté a que construyeran el soporte y que hicieran un modelo de avión más pequeño, similar
a uno que llevaron cuya estructura es de balso y sus alas son de icopor pero su tamaño es
demasiado grande, ya que se me ocurre que podríamos emplear el compresor que está usando el
grupo 2 y que podría generar el suficiente aire para que un avión pequeño logre ascender de
acuerdo al montaje que pretender realizar los estudiantes.
Grupo 5
El diagrama que les solicité a los estudiantes integra todas las fuerzas presentes en el auto, ahora
lo que debemos abordar específicamente son los alerones. Por otra parte llevaron dos alerones
hechos con icopor para explicar la inclinación que debía darse a estos artefactos para que el
viento incidiera en ellos generando una fuerza hacia abajo. Un estudiante sostiene que el aire al
172
golpear al alerón le aplica una fuerza hacia abajo, hecho que justifica la inclinación que según
ellos, debe tener un ángulo especial ya que si tiende a ser un ángulo recto lo que causará será un
obstáculo para el movimiento del mismo. El grupo continúa con la idea de construir el túnel de
viento, pero esto tomaría mucho más tiempo, así que les propuse que realizáramos tan solo un
abordaje teórico para el caso de los alerones, específicamente lo relacionado con los cambios de
presión en la parte superior e inferior del ala. Un estudiante propuso realizar a cambio del túnel
una aspiradora casera que se elabora con un motor más pequeño.
Grupo 6
Los estudiantes afirman que la experiencia con los aviones de papel contradice su hipótesis ya
que de acuerdo con las mediciones realizadas se debe tener una cantidad de área muy grande y no
mucho peso, contradiciendo lo visto en los videos, en donde el área no es muy grande pero si lo
suficiente para generar la fricción necesaria para generar un descenso lento, de acuerdo con lo
expuesto por un estudiante. En la posición del grupo persiste la relación entre la masa del
deportista y el tamaño de las alas e incluso plantean una situación límite con un educador del
colegio que posee una cantidad de masa apreciable, ellos dicen que el tamaño de las alas de un
traje convencional sería inútil para una cantidad de masa tan grande, asunto que aún tendríamos
que justificarlo teóricamente así que les pedí que dibujaran las fuerzas presentes en el hombre
pájaro identificando de inmediato el peso y la fricción con el aire. Para la próxima sesión les pedí
que consultaran como son las alas de un avión ya que se me ocurrió que si de alguna manera en
uno de las alas de estos aviones las podíamos semejar con uno real podríamos hacer que el avión
en lugar de planear ascendiera. Por otra parte me pareció muy valioso que los estudiantes
pensaran que su hipótesis era errónea, ya que eso solo implicaría que la necesidad de poder
plantear más hipótesis.
Grupo 3
Los estudiantes realizaron el mismo montaje pero esta vez emplearon un compresor que les
prestó el grupo dos. Los resultados fueron mejores en términos de los resultados obtenidos ya que
la altura lograda era mucho mayor a la que se consiguió con la bomba. Este grupo hace una
relación directa entre la presión que ejerce el gas sobre el líquido y la altura que este puede
lograr. Por el momento me interesa profundizar en la ecuación de continuidad y esto lo puedo
173
hacer con el montaje que han realizado, así que les solicité que llevaran nuevamente el modelo
anterior y una botella adicional para realizar una pequeña práctica. Estoy seguro que este montaje
permitirá que los estudiantes observen la diferencia de velocidades del líquido al descender del
galón y llenar la botella. Espero que puedan establecer la relación entre el diámetro y la
velocidad.
Sesión 9
Fecha: Jueves 31 de marzo
Lugar: Laboratorio de física
Descripción:
Grupo 3
El grupo trajo el montaje anterior pero sufrió un pequeño accidente, así que tuvimos que
posponerlo para la próxima sesión.
Grupo 4
Los adelantos con este grupo fueron muy significativos, trajeron los aviones el soporte y un
secador pero el asunto no funcionó por diferentes causas; el tamaño de los aviones, la forma de
las alas, el espesor de las mismas, y el secador no suministra gran cantidad de aire. Los
estudiantes del grupo 2 hoy no trajeron el compresor así que no logramos ver que ocurría y lograr
direccionar el trabajo. No obstante lograron finalmente hacer que el aire incidiera abajo y desde
luego el avión se levantó. Este hecho permitió que los estudiantes lanzaran nuevos supuestos
sobre cómo debiera ser la forma del avión, tratando un punto que es muy importante para la
fuerza de sustentación: el ángulo de ataque. Yo estaba aguardando que lo descubriéramos con
suficiente flujo de aire y que no se produjera ningún efecto sobre el avión para introducirnos en el
tema, pero afortunadamente y por un hecho casual, este grupo descubrió esta nueva línea de
acción; la inclinación de las alas. Les solicité que consignaran lo que habíamos hablado y que
reconstruyeran lo ocurrido en la sesión anterior.
174
Modelo de avión hecho para develar las características de los aviones
Grupo 5
Les solicité a los estudiantes que consultaran en algunas páginas de internet que yo les
recomendé, cómo se explica el funcionamiento del ala de un avión y que establecieran posibles
relaciones entre las explicaciones que ellos habían elaborado para justificar la presencia de las
alas en los autos. La actividad quedó propuesta para la próxima sesión.
Grupo 6
Comencé la intervención con este grupo preguntando si habían logrado realizar la consulta y la
respuesta fue positiva explicándome que la forma del ala era la responsable de generar presiones,
hecho que aproveché pare decirle a los estudiantes que inflaran el ala de un avión yet para ver
que ocurría. En efecto al darle volumen al ala se consigue que el avión en efecto logre ascender,
esto fue en verdad una sorpresa para mí. Les pedí que hicieran varios lanzamientos y de 15
lanzamientos realizados el 86 % se apreció un ascenso del avión. Esto generó un gran impacto en
los estudiantes, así que les pedí que me explicaran porque esta sencilla operación sobre el ala
ocasionó una diferencia tan grande en el vuelo explicando que era por la diferencia de las
presiones que provocaba la forma del ala. Algunos de ellos sabían que esto lo explica el teorema
de Bernoulli así que les solicité que consultaran más sobre este tema y como se aplica a las alas
de un avión.
175
Avión de papel con las alas ligeramente modificadas para ocasionar diferencias de presión en las
mismas
Comentarios generales
A pesar de que no logré realizar la intervención con el grupo 1 en la hora de clase, les solicité que
fueran al laboratorio al descaso para estudiar la relación presión - velocidad con la ayuda de un
tubo de Venturi que fue elaborado en años anteriores y que ahora hace parte del inventario con el
que cuenta el laboratorio. Creo que el objetivo de aproximarnos a dicha relación se cumplió al
menos de manera parcial ya que los estudiantes identificaron las zonas de la tubería horizontal en
donde el líquido deberá poseer mayor velocidad, esto como consecuencia del abordaje anterior.
De igual manera se estableció que la presión en la tubería depende de la presión de la atmosfera y
de la presión del líquido que se encuentra en función de la altura, una vez precisado esto con los
estudiantes, giramos el registro para que el agua comenzara a salir del dispositivo. …
Finalmente a este grupo les solicité que pensaran cómo este hecho de la dependencia de la
presión con la velocidad se podría aplicar en el caso de la presión sanguínea específicamente
cuando se encuentra con tejido graso, ya que ellos pensaban que justo en ese lugar se detenía y
ahora piensan que justo allí tendrá mayor velocidad. En la próxima sesión les propondré una
actividad para que relacionen lo visto hoy con su problema inicial.
176
Tubo de Venturi
Sesión 10
Fecha: Viernes 1 de abril
Lugar: Laboratorio de física
Descripción:
Grupo 2
Esta intervención contó con la presencia del grupo uno como observadores. Al fin está todo
estuvo listo y encendimos el compresor, las presiones marcaron igual en ambos manómetros
hecho que generó sorpresa en los estudiantes del grupo dos. Esto los hizo reevaluar el resultado
obtenido anteriormente ya que esta prueba contradecía las observaciones hechas en casa. Luego
giramos ligeramente el registro y obtuvimos una marcación inferior en la parte angosta del
montaje. Les pregunté a los estudiantes si los resultados obtenidos lograron cuestionar los
resultados anteriores y cuáles podrían resultar más convincentes de acuerdo a las fallas del
modelo anterior. Los estudiantes identificaron que en efecto la fuga incidió en el resultado y que
la presión en la parte angosta del tubo es igual que en la parte ancha antes de girar levemente el
registro. Ahora el asunto consiste en que los estudiantes lancen su hipótesis frente a la
disminución de la presión en la parte angosta del montaje cuando permitimos la salida del aire.
Por otra parte considero necesario plantear una actividad complementaria con otro montaje, por
177
tal motivo les propuse la realización de un nuevo proyecto aprovechando que podría emplearse
nuevamente el compresor. La idea es comunicar dos embaces de diferente volumen por medio de
un tubo, en esencia es algo similar a lo que los estudiantes realizaron inicialmente con el
compresor y una botella de gaseosa a la que le colocaron un manómetro con el propósito de
comparar las presiones. En cada uno de los embaces colocaremos un manómetro. El objetivo es
observar la presión en cada uno de ellos cuando están sellados y cuando se gira levemente la tapa,
al igual que observar cambios en la presión debido a que el fluido se encuentra en movimiento.
Marcación del manómetro en el tubo de Venturi
Grupo 3 (actividad complementaria)
Les pedí que realizaran el llenado del galón y que procedieran a aumentar la presión del gas
manteniendo constante la temperatura, es decir, agregando cantidades de gas con la bomba y que
luego apreciaran cómo eran las velocidades de salida del galón y de llenado de la botella. El
resultado fue muy favorable, ya que midieron el tiempo de llenado estableciendo que la velocidad
se encontraba relacionada con el tamaño del galón y la botella, planteando una situación límite
suponiendo que se empleara una caneca muy grande como con la que cuenta el laboratorio para
realizar el llenado de la botella. Un estudiante argumentaba que en dicha caneca el descenso del
178
líquido sería muy lento en comparación con lo rápido que podría llenar la pequeña botella, esto
me permitió hablar de caudal que en este caso de acuerdo con los cálculos de los estudiantes fue
400 cm cúbicos en 58 segundos, es decir de 6,89 cm cúbicos por segundo. Por otra parte se hizo
mención del principio de Pascal para indicar que la presión era uniforme sobre la superficie del
líquido. Pienso que trabajar de esta manera puede constituir una alternativa interesante para el
abordaje de la ecuación de continuidad.
Experiencia para estudiar le ecuación de continuidad
Grupo 4
Los estudiantes de este grupo cambiaron radicalmente el diseño del soporte y llevaron un avión
con alas hechas con el icopor para platos desechables. Lo interesante es la forma que esta vez le
dieron al ala, sustentada dicha acción en los videos que había visto junto con explicaciones frente
a cómo debe ser el ala para que se generen diferentes presiones, ya que el grupo afirma que la
presión abajo ha de ser mayor que la presión arriba, pero aún no lo explican con claridad, si bien
piensan que la forma tiene que ver en este suceso, pero debido a que el aire incide justamente
bajo el ala. Al emplear el compresor para hacer incidir aire sobre el avión éste logra ascender con
algo de dificultad ya que se obstruye fácilmente. La solución fue colocar algo alejada la
manguera por donde sale el aire del compresor. El grupo se mostró muy complacido ya que
179
habían modificado el soporte y el avión, retomando un modelo inicial hecho con madera de balso.
Frente a la hipótesis planteada aún queda mucho por hacer para darle la fundamentación teórica,
así que tendré que planear una actividad en donde enfaticemos lo relacionado con el ángulo de
ataque y las demás fuerzas que se relacionan con el vuelo de un avión.
Por otra parte llama la atención el diseño elaborados por el grupo, todo lo llevaban dentro de la
caja de zapatos y lo armaron en muy poco tiempo, afirmando la caja a la mesa con cinta de
enmascarar para que el viento no se la llevara, también es importante destacar que el avión queda
equilibrado en el soporte que se encuentra justo atrás del ala principal, esto indica que ellos
piensan que el equilibrio rotacional tiene algo que ver, así que les pregunté sobre las razones de
abrir el orificio al avión justo en el centro de gravedad, ellos piensan que el avión no se inclinar
para adelante porque tendría que tener mayor velocidad para poderse inclinar hacia arriba y
ascender, argumento que me parece muy valioso. Un estudiante trato de explicar el vuelo de
acuerdo con la ley de acción y reacción, mientras que otro enfatizó que el ancho de las alas
lograba que más cantidad de viento lo golpeara en la parte de abajo. Les solicité que continuaran
consultado sobre el papel que desempeña la forma del ala y la velocidad del viento para la
próxima sesión.
Modelo de avión mejorado
Grupo 5 (actividad complementaria- elaboración de una aspiradora)
Los estudiantes realizaron la consulta y tuvimos una sesión muy productiva ya que en términos
generales se identificó que la presencia de las alas justifica la diferencias en las presiones
originadas por cambios en la velocidad de la parte inferior y superior del ala y como en un auto
en comparación con las alas presentes en un avión, deben tener una forma diferente que permita
que la presión sea mayor arriba que abajo. Pienso que este aspecto de la relación presión –
180
velocidad se logró comprender, hecho que se evidenció con la explicación que ofrecen los
estudiantes para el funcionamiento de una aspiradora que construyeron los estudiantes y que
funciona a la perfección, ellos indican que el aire ingresa en la botella porque allí la presión es
menor que la presión atmosférica ya que el aire se encuentra en movimiento, argumento que
posee la fundamentación teórica que yo estaba esperando.
Aspiradora en funcionamiento
181
Partes de la aspiradora
182
Grupo 1: Actividad complementaria
Les propuse a este grupo una actividad complementaria relacionada con la obstrucción arterial. El
objetivo es lograr que los estudiantes puedan emplear las ideas que hemos venido desarrollando
con el abordaje de los fluidos en movimiento para que las apliquen en su problema inicial,
relacionado con las consecuencias de tener tejido graso en las venas. Los estudiantes
identificaron que en efecto al pasar por la obstrucción la sangre iría con mayor velocidad y que
esto haría que en dicho punto la presión fuera menor, resultado muy favorable a pesar de que no
se logró explicar que la vena podría estrecharse aún más por la disminución en la presión de las
paredes. Este grupo pensaba que la velocidad disminuía al llegar a la obstrucción, este aspecto se
modificó gracias a las experiencias realizadas con los dos tubos de Venturi.
Comentarios generales
La sesión de hoy fue muy ajetreada pero productiva. El grupo cinco llevo la espiradora y lograron
explicar que funciona gracias a las diferentes presiones ocasionadas por el aire al moverse al
interior de la botella. El grupo 4 llevó su montaje y fue útil ya que los estudiantes han
identificado algunas variables como el ancho de las alas ola ubicación de estas en el avión para
que el vuelo se produzca con mayor facilidad.
Sesión 11
Martes 5 de abril
Lugar: Laboratorio de física
Grupo 2 (actividad complementaria)
Los estudiantes trajeron el montaje aunque hacía falta colocarle los manómetros.
183
Montaje realizado para examinar las presiones de cavidades conectadas que poseen diferentes
volúmenes
Por lo tanto tuvimos que aplazar la práctica hasta el descanso mientras se secaba la soldadura
empleada para sellar los orificios que se hicieron para adaptar los manómetros. La experiencia
fue positiva a pesar de existir algunas pequeñas fugas en el tubo que conecta los dos embaces,
pese a esto se logró observar que la presión es igual para los dos recipientes, asunto que se
contradijera la hipótesis que sostenían los estudiantes en donde la presión debería ser menor en el
recipiente de menor volumen.
Grupo 3 (actividad complementaria ecuación de continuidad)
Con este grupo realizamos el abordaje de la actividad diseñada para la ecuación de continuidad
aunque ya habíamos tenido la oportunidad de abordar estas cuestiones con un montaje realizado
por este mismo grupo. Los estudiantes indicaron que la forma de cono que adopta el chorro de
agua se debe a la velocidad que adquiere dicha columna al caer. No obstante, los estudiantes no
plantearon ninguna relación entre la velocidad y el diámetro de la columna, hecho que me llama
la atención ya que pensé que podrían hacerlo, lo que me lleva a pensar tal vez no es tan evidente
184
la similitud con la situación anterior, sólo cuando mencioné que existía una semejanza los
estudiantes lograron relacionar las dos situaciones.
Grupo 4 (actividad complementaria número uno)
La actividad propuesta para este grupo busca observar los avances que han tenido frente a las
explicaciones dadas para el vuelo de un avión. La actividad se propuso de manera individual. Por
otra parte al finalizar la sesión les solicité a los integrantes del grupo que buscaran información
sobre las explicaciones físicas para el vuelo de los aviones con el objetivo de compararlas con las
que han venido construyendo.
Grupo 5 (actividad complementaria)
Se propuso a los estudiantes consultar diferentes páginas en internet en donde se aborda la
explicación de la forma de las alas de un avión para generar el vuelo. El propósito es lograr que
los estudiantes identifiquen similitudes y diferencias en las alas presentes en un avión y auto de
carreras. La actividad la deben socializar en la próxima sesión.
Grupo 6.
Realizamos lo consultado por los estudiantes en relación a las explicaciones que se producen para
el vuelo de un avión y ellos enfatizaron en defender que se debía a la forma que adquiera el ala, la
justificación se produjo aduciendo cambios en la presión originados por los cambios en la
velocidad del aire. Se realizó también la comparación con el avión planeador argumentando que
como el ala es totalmente plana, la diferencia en las velocidades es cero, por tal razón solo
descendía hacia el frente por el peso del papel. Les propuse que adelantaran la actividad
relacionada con la ecuación de continuidad en la casa para ir ganando algo de tiempo.
Jueves 5 de abril
Grupo 1
Hoy realizamos la reconstrucción de lo realizado durante estas intervenciones. Los estudiantes
revisaron la hipótesis inicial identificando que en efecto existía una inconsistencia teórica “la
sangre no se detendrá al llegar a la obstrucción, por el contrario irá más rápido”. Hubo un
consenso frente a este suceso y también frente a la disminución de la presión justo en ese punto.
185
A pesar de que el grupo no logró predecir que la vena colapsaría por el tejido que la rodea, asunto
que entre otras cosas es muy difícil de anticipar, quedé muy conforme con, los adelantos
realizados por el grupo y les solicité que socializaran más adelante la presentación con el tubo de
Venturí y que expusieran lo aprendido en relación al problema que ellos abordaron. No los vi tan
convencidos de realizar la socialización ya que dicen que el teorema de Bernoulli es muy
complejo en su forma matemática, aunque yo les aclaré que la deducción la realizaba yo junto
con otros aspectos, pero en lo que quería que enfatizaran era solo desde el puntos de vista
cualitativo de la relación presión velocidad, esto los animo.
Grupo 2
Con este grupo realizamos el abordaje de la ecuación de continuidad aplicando la actividad
propuesta para este fin y en donde se busca que los estudiantes logren determinar de forma
cualitativa la relación existente entre la velocidad de un fluido en función del área transversal del
conducto en el cual se moviliza. La idea consistió en examinar el agua que sale de los grifos del
laboratorio. El grupo identificó la forma ancha en la salida y la angosta en la inferior pero no se
logró el establecimiento de relación alguna sino después de hacer énfasis en que el líquido gana
velocidad al caer, solo entonces afirmaron que la velocidad produce que a columna de agua se
haga más estrecha en la parte inferior.
Grupo 4
Con este grupo revisamos la consulta hecha sobre el vuelo de los aviones y que identificaran qué
aspectos tenían en común con las explicaciones físicas siendo la inclinación del ala un aspecto
mencionado por los estudiantes junto con otras variables como el peso de la aeronave y la
velocidad que ésta desarrolle. Se menciona la fuerza de sustentación y cómo en ella intervienen
aspectos como la forma del ala y el ángulo de ataque. Por otra parte tuvieron la oportunidad de
observar el modelo de ala hecho por el grupo cinco estableciendo que la forma determina
cambios en las presiones. Uno de los estudiantes proporcionó una explicación muy detallada
sobre cómo la forma del ala produce cambios en la velocidad y como esto provoca cambios en la
presión. Les propuse que trabajaran en casa la actividad relacionada con la ecuación de
continuidad para ir ganando algo de tiempo.
186
Grupo 5
Los estudiantes justifican la forma de las alas de un avión para la generación de presiones
desiguales en la parte inferior y superior y que de acuerdo con el propósito que se busque: “se
emplean de manera diferente, ya sea para permitir que el avión logre volar o para generar la
presión suficiente para mantener el carro en el suelo”. Al igual que el grupo 4 les propuse la
actividad de la ecuación de continuidad irla adelantando en la casa.
Grupo 6
Este grupo debía observar la forma de cono que adopta el agua al descender por la llave, la
explicación que ellos ofrecen involucra el cambio en la velocidad en la reducción del diámetro.
Ellos dijeron que lo habían observado por internet y les interesó saber en qué se relacionaba esta
experiencia con el problema del vuelo del planeador así que tuve que explicarles que
necesitábamos esto para tener claro que si un fluido se desplaza por una tubería irá más rápido en
la parte angosta de la misma, esto con el fin de relacionar luego la velocidad con la presión
mediante un montaje experimental con un tubo de Venturi.
Comentarios generales:
La sesión fue muy productiva, se han visto adelantos en los diferentes grupos y como el trabajo
realizado por los grupos puede entrar a apoyar lo que están desarrollando los demás.
Sesión 12
Viernes 8 de abril
Lugar: laboratorio de física
En esta sesión realicé el abordaje de manera general de la ecuación de continuidad a pesar de que
ya lo había realizado se forma separada con algunos grupos y fueron precisamente éstos quienes
apoyaron parte de la explicación. Abordé también el principio de Bernoulli con la ayuda de un
tubo de Venturi del que ya había hecho mención anteriormente (ver fotografía) y como una
aplicación para este principio un integrante del grupo uno comentó como la acumulación de grasa
en las venas hace que allí la sangre vaya más rápido haciendo que la presión disminuya y la vena
se cierre por la presión del tejido muscular en el que se encuentra inserta. Esto animó la
187
intervención de los grupos 2,4, 5 y 6 quienes comentaron como lo visto el día de hoy se relaciona
con sus respectivos problemas. Yo no la había planificado de esa manera pero supongo que los
estudiantes sintieron que podían compartir lo que han venido trabajando y cómo esto se
relacionaba con la ecuación de Bernoulli. Para la próxima sesión realizaremos el abordaje de dos
situaciones específicas que se explican con el teorema de Bernoulli; el funcionamiento de la
aspiradora y una situación con una bola de icopor que en apariencia parece contradecir el sentido
común.
Tubo de Venturi empleado en la clase
Sesión 13
Martes 12 de abril
Los grupos trajeron los implementos solicitados en la clase anterior. Estos son una bola de icopor
y un embudo, yo por mi parte realicé un pequeño montaje con una botella a la que le adapté un
tubo con un acople que permite reducir el diámetro de dicho tubo y evitar que una esfera de
icopor colocada en el tubo caiga en la botella (Ver fotografía). La dinámica fue sencilla, les
solicité a los estudiantes que colocaran la esfera en el embudo y luego soplaran con gran vigor y
188
observaran lo que ocurría, mientras un grupo pasaba por la aspiradora ya que solo se fabricó una.
Las observaciones para estas dos situaciones quedaron registradas por escritito de manera grupal.
Finalmente y luego de socializar con los estudiantes sus supuestos, les pedí que emitieran una
hipótesis frente a lo que podría ocurrir con la esfera que se encuentra sobre la boca de la botella
una vez sopláramos en la parte superior del tubo, la respuesta fue inmediata, la primera estudiante
que participó conforma el grupo 5 y esto fue lo que dijo.” la esfera saldrá expulsada de la botella
ya que al soplar el aire irá con mayor velocidad en la parte de arriba y esto hace que la presión
sea menor que la presión debajo de la esfera por estar el aire casi que estático” . Las siguientes
participaciones señalaron en la misma dirección; una diferencia en las velocidades en la parte
superior e inferior de la esfera provoca cambios en la presión. Salvo un estudiante del grupo 4
que tenía resistencias frente cómo establecer que en verdad el aire al interior de la botella no se
movía. Una cuestión interesante que fue contestada por un compañero del grupo 1 quien dijo: “a
pesar de que no se ve cuando el aire se mueve o se queda quieto, solo tenemos la seguridad de
que lo hace cuando vemos su efecto sobre las cosas” y realizó luego una comparación con la
fuerza de gravedad, en donde la idea central era que a pesar de que no la veamos si sentimos sus
efectos. La estudiante que participó inicialmente dijo que para apreciar si el aire se mueve al
interior de la botella podríamos colocar confetis o pequeños trocitos de papel, asunto que nos
pareció muy sensato y procedimos a colocarlo en marcha. El resultado fue que en efecto los
papeles no se movieron en la parte superior, hecho que nos permitió afirmar que la velocidad del
aire al interior de la botella es cero.
Nota
Finalmente realizamos en conjunto la reconstrucción del texto (estructura problematizada)
identificando los diferentes momentos históricos, los problemas y sus posteriores soluciones y
cómo éstas a la postre (teorema de Bernoulli y ecuación de continuidad) se convierten en un
aparato teórico útil para explicar diversas situaciones. Es importante mencionar que 5 estudiantes
leyeron el texto de Michael Guillen sin una solicitud expresa de mi parte, lo hicieron en parte por
buscar mayor soporte teórico para el problema abordado o simplemente por curiosidad.
189
Anexo N°. 10 Estructura problematizada
Un poco de historia…
La presión en los fluidos en movimiento…
190
Quizá te habrás preguntado por
qué una cometa puede volar y si
has tenido la experiencia de
volar alguna, sabrás que si no
sientes el viento cerca aún no es
tiempo de arrojarla a conquistar
las alturas. ¡¡Al parecer el aire
debe estar en movimiento!!
Yendo un poco más alto, tal vez
te habrás preguntado cómo se
las arreglan los temerarios
hombres que han hecho la
aventura de volar como un
pájaro casi una realidad. Son los
increíbles visionarios del salto
base conquistando lo
inimaginable, arrojándose desde
cumbres situadas a enormes
alturas, quizá volando o tal vez
como lo afirmara Buzz Ligthyear,
tan solo cayendo con estilo.
Deportista de salto base
Si observas la fotografía podrás observar algo muy interesante en el
traje empleado por este intrépido personaje… ¡¡Es prácticamente un
avión humano¡¡ Parece tener incluso alerones en sus alas. El anhelo del
hombre por volar como un pájaro es algo que ha estado presente en
diferentes tiempos y culturas. La leyenda griega de Ícaro es una muestra
de ello e ilustra una práctica que se hiciera frecuente incluso mucho
tiempo después en la edad media; semejar en su forma el vuelo de los
191
pájaros. Si querías hacer parte de este selecto grupo deberías garantizar
algunos elementos; una cumbre muy alta, un montón de plumas
adheridas a tus alas artificiales y blandir tus brazos a toda
máquina…Supongo que no hace falta imaginar que era lo que sucedía
después.
Aunque en la leyenda, tanto
Ícaro como su padre Dédalo
logran volar, no fue sino hasta el
año 1680 que el estudio
matemático realizado por
Giovanni Burelli arrojara sin más
que para que el hombre pudiera
volar necesitaría más que plumas.
Burelli estimó que para lograr
hacerlo se necesitaría de unos
músculos pectorales con una
capacidad motriz veinte veces
mayor de lo normal.
192
Es así como la idea de volar como un
ave parecía esfumarse, incluso el
sueño mismo de lograr surcar los
cielos con la ayuda de una máquina
voladora parecía imposible,
incluso para hombres de ciencia
como William Thomson creador
de la escala Kelvin, quien
sostenía que las máquinas que
fueran más densas que el aire no
tendrían posibilidad de volar. Lo
que desde luego limitaba
nuestras posibilidades a los
lentos y muy peligrosos globos
aerostáticos, una gran idea
atribuida a los hermanos
Montgolfier, en el año 1783…
Pero no sólo Thomson dudaba
de la posibilidad de conquistar
los cielos, el inventor Thomas
Alba Edison, dejaba ver su
escepticismo afirmado que las
posibilidades para el vuelo del
avión ya habían sido agotadas.
Pero como ya sabemos, los intentos
por volar con ayuda de artefactos
mecánicos finalmente llevaron por
los aires a dos hermanos
fabricantes de bicicletas, que el 17
de diciembre de 1903 lograran
realizar un vuelo durante doce
segundos. A pesar del poco tiempo
que permaneciera Orville Wright en
su aeronave, este corto viaje ha
sido considerado como el inicio de
193
la aviación.
Pero ¿qué es aquello que en efecto logra que un avión pueda volar?
¿Acaso esto podría explicar también el vuelo de las cometas o los
hombres pájaro? Este interrogante lo solucionaría el ingeniero ruso
Nicolaí zhukovsky, con la ayuda de túneles de viento que se habían
comenzado a construir desde 1871 para semejar corrientes de aire que
eran cortadas por las alas de los aviones. Zhukovsky, con ayuda de esta
nueva tecnología consiguió explicar el comportamiento de los aviones
que parecían desafiar la gravedad misma para permanecer en el aire.
194
Por extraño que parezca los
conocimientos físicos que finalmente
aplicara Zhukovzky para explicar el
vuelo de los aviones ya habían sido
elaborados mucho tiempo atrás, en
un esfuerzo por determinar cuán
grande o pequeña resulta ser la
presión que ejerce la sangre sobre
aquellos conductos que la trasportan.
Esto nos remonta a 1738 a un
personaje holandés llamado Daniel
Bernoulli, quien publicara en su libro
titulado “Hidrodinámica”, una
ecuación que bautizara con su
apellido y que proporcionaría, una
explicación para un sin número de
asuntos prácticos tan disímiles como
el funcionamiento de una chimenea,
una aspiradora, el vuelo de los
aviones, o la razón por la cual salen a
volar los tejados en presencia de un
enorme temporal, entre muchos y
muy variados asuntos.
Veamos el asunto de la ecuación plantada por Daniel con algo de detenimiento.
En los tiempos de Bernoulli, el lograr determinar la presión que ejercía un fluido
en movimiento como el agua, constituía un reto muy complejo, ya que la física
generada por Newton era relativamente fácil de aplicar sobre objetos sólidos,
pero en el agua el asunto parecía ser una total locura.
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Pero en ese intento por lograr
comprender parte del
comportamiento de un líquido como
el agua cuando se encuentra en
movimiento, el autor de estos bello
bosquejo descubriría algo que es de
vital importancia en el estudio de los
fluidos en movimiento, y que tu
alguna vez habrás experimentado al
colocar el dedo en la manguera para
lograr que el agua llegue más lejos…
Boceto hecho por Leonardo
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Dibujo de corrientes de agua, hecho por
Leonardo Da Vinci
Lo que construiría este personaje,
que se dio a la tarea de dibujar el
complejo movimiento del agua,
además de la Mona Lisa, sería una
sencilla ecuación que predice lo que
ocurre con la rapidez del agua cuando
el canal por la que se trasporta
experimenta un estrechamiento.
La forma en que lo hizo consistió en arrojar semillas de polen o aserrín muy fino
sobre ríos y canales.
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Este conocimiento se conoce hoy día como la ecuación de continuidad. No
obstante, tan sólo existía por aquellos tiempos de Bernoulli frente al conocimiento
de los fluidos en movimiento esta sencilla relación sobre la rapidez del agua en un
canal o en un río, pero el asunto de la presión aún continuaba siendo un misterio,
así como lo fuera incluso para los antiguos arquitectos romanos, que pese a sus
grandes e imponentes acueductos, y a los conocimientos de ingeniería en que se
basaban sus obras, quizá no se preguntaron por el asunto de la presión que ejerce
el agua sobre sus canales o sencillamente para ellos no resultaba importante, o
quizá sí, pero no lograron develarlo.
Ilustración de un acueducto romano
Sin embargo, ya había existido cuatro
décadas antes de Bernoulli un intento
por medir la presión de un fluido en
movimiento. Se debe al físico francés
llamado Edme Mariotte quien empleó
una suerte de columpio sube y baja. En
el extremo de arriba hacia caer líquido
levantando el otro extremo al que se le
colocaban pequeños pesos. La imagen
de la derecha te ayudará a comprender
la idea…
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Procedimiento elaborado por Mariotte para medir la
presión de un fluido en movimiento
Pero este procedimiento para
determinar la presión sanguínea es
altamente inadecuado, así que la tarea
de seguir buscando un mecanismo para
lograr su medición continuaba latente,
esto era lo que en verdad preocupaba a
Bernoulli, un procedimiento que
permitiera medir la presión sanguínea.
¿Pero de dónde provenía el interés
médico por medir la presión del fluido
sanguíneo?
Esto nos lleva sin más a los tiempos de
Hipócrates, en donde se instauró una
práctica de producir sangrados
intencionales en el paciente, con la
creencia que esto mejoraría algunos
problemas de salud, tal procedimiento
|recibía el nombre de flebotomía…
Ilustración de una flebotomía…
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Y aunque no lo creas dicho
procedimiento se extendió hasta los
tiempos de Bernoulli, por esta razón
era importante medir la presión
sanguínea, así los médicos al conocerla,
podrían calibrar con exactitud en qué
medida había que sangrar al paciente.
Por fortuna para Bernoulli, y basado en
una observación hecha por su amigo, el
médico William Harvey, quien había
determinado que cuando se corta o
pincha una arteria el chorro de sangre
que sale adquiere alturas diferentes de
acuerdo si el corazón se contrae o se
relaja, consiguiendo la mayor altura en
el primero de los casos, cuando la vena
se encuentra con mayor diámetro.
William Harvey
200
Cuando el corazón se relaja la vena se estrecha y la altura obtenida no es tan
apreciable, aunque en este caso y de acuerdo con Da Vinci, la velocidad de la
sangre debe ser mayor en comparación con la velocidad que debe tener la sangre
cuando la vena se encuentra con un diámetro mayor medida. Bernoulli razonó
que la altura conseguida se relaciona con la medida de la presión de la arteria, a
mayor presión arterial, mayor altura.
Thomas Edison
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Luego de pensar de esta manera abrió algunos agujeros en una tubería horizontal
insertando pequeños tubos de vidrio, luego dejó que el agua se movilizara por la
tubería observando que llegaba hasta una altura determina y finalmente se
estabilizaba, la medida de la altura permitía el cálculo de la presión en ese punto.
Finalmente había conseguido un procedimiento para determinar la presión de un
fluido que se encuentra en movimiento, procedimiento que fue adoptado en el
campo médico, ya que antes de tomar la decisión de abrir una vena, se insertaban
pequeños tubitos de vidrio… La altura que alcanzara el fluido permitiría
determinar la presión sanguínea.
Ahora la tarea consistía en obtener una comprensión más precisa de la situación,
para lo cual fue necesario integrar diversos factores asociados como la “vis viva” o
fuerza viva, idea atribuía al matemático Leibniz y que no fuera otra cosa que la
concepción preliminar para un tipo de energía conocida hoy con el nombre de
energía cinética y su tendencia a conservarse. Bernoullí pensó que al igual que una
pelota que es arrojada hacía arriba pierde vis viva, pero gana altura, la presión que
ejerce un líquido en la tubería a la que se le ha practicado un orificio dependerá
de la vis viva, cuanta más vis viva se tenga, menos presión hará sobre las paredes
del conducto y por ende menor será la altura que conseguirá el líquido. El dibujo
te ayudará a comprender mejor este asunto.
Tubo de Venturi
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Es así como luego de integrar diversos conocimientos como la ecuación de
continuidad de Leonardo da Vinci, la conservación de la “vis viva” de Leibniz, las
leyes sobre las causas del movimiento de Newton, junto con una poderosa
herramienta matemática conocida como el cálculo y concebida por separado por
estos dos últimos personajes, y sin duda al indiscutible aporte de las
observaciones de William Harvey sobre el comportamiento arterial, logró
finalmente Bernoulli comprender la relación entre la velocidad y la presión para
un fluido que se encuentra en movimiento. La ecuación a la que finalmente llagara
Daniel Bernoulli fue esta:
Presión + vis viva = constante
Dicha ecuación maravilló a Bernoulli, ya que ajustaba bastante bien para explicar
parte del comportamiento de la presión arterial en relación con la velocidad que
tiene la sangre al trasportarse y la presión que logra ejercer sobre nuestras venas.
Este sencillo hecho de la naturaleza, es decir, la relación presión velocidad justifica
tu espera al arrojar la cometa al aire…Así que no la arrojes si no sientes
que el aire en movimiento logra despeinarte…
