Una de las primeras habilidades que deben desarrollar los alumnos de física es identificar el significado físico de la pendiente m y la variable independiente b de una recta que se ajusta a una serie de datos. Tales ajustes son ya automáticos por medio de las hojas de cálculo, la interpretación física de los números es una habilidad que se debe adquirir.
Una forma de comprobar que los alumnos realmente comprenden el proceso, es utilizar cuestionarios antes o después de realizar un experimento. Por ejemplo, mostrar una gráfica (que nunca antes se halla visto en clase) donde el eje vertical represente el peso, y el eje horizontal represente la masa; ¿Cuál es el significado físico de la gráfica?
Es muy ilustrativo leer las respuestas. Muchos muchachos piensan que la pendiente es g, la aceleración gravitacional. Algunos llegan a esa conclusión pensando en formulas generales: P = mg, otros más hacen un análisis dimensional: las unidades del eje vertical son N, las del horizontal son Kg, luego N/Kg corresponden a las unidades de aceleración, lo cual es evidente al descomponer las unidades. :) Sin embargo, el método de análisis dimensional me parece enredoso, en general. :(
Este es un ejemplo simple de cómo se puede aplicar uno de estos cuestionarios. El experimento es determinar la presión en función de la profundidad de una columna líquida, la mayoría tiene problemas para identificar que la pendiente es la densidad por la aceleración gravitacional \rho g. Añadir el término de la presión inicial en la ecuación de presión de una columna estática causa la dificultad.
1) En el laboratorio se te da (llena de líquido) una probeta larga y graduada, también se te entrega un medidor de presión absoluta para el experimento. Cuando sumerges el medidor de presión en el fluido, registras la presión P en función de la profundidad d. La presión en la superficie es de 1.01 \times 10^5 Pa.
Al realizar la gráfica de P vs. d, P en el eje vertical y d en el eje horizontal:
(a) ¿Es la gráfica una línea o una curva?
(b) Sí la gráfica es lineal, explique cómo la densidad del fluido \rho se puede determinar de la mejor línea
que se ajuste a los datos. Pero, si la gráfica es curva, explique qué cantidades deben ser graficadas para producir una gráfica lineal de la cual se pueda determinar la densidad de líquido.
Note que el cuestionario no impone una forma en la gráfica. Efectivamente, no se trata de hacer experimentos preestablecidos, donde los resultados ya son ampliamente conocidos. Esa forma de concebir el laboratorio es aburrida para el profesor y el alumno; además de que predetermina al estudiante a que “A FUERZA DEBE SALIR EL EXPERIMENTO”, lo cual es la ruta directa a falsear datos y a la deshonestidad académica (tal vez, por copiar un reporte de laboratorio)
El propósito de los laboratorios es que los estudiantes hagan sus experiencias controladas, que interpreten sus datos y que comparen sus resultados con sus compañeros y la literatura (libro de texto o artículos científicos). El propósito del laboratorio es tener conciencia clara y crítica del trabajo empírico realizado.
Pero lo importante es tu opinión, dinos: ¿los cuestionarios en el laboratorio mejorar tu experiencia de trabajo o sólo la embotan?
Para completar estas ideas, te recomiendo leer:
Los tinacos de NYC cómo ejemplo práctico de la presión en un fluido en función de la profundidad
¿Cuánta presión puede soportar un humano?
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