Herramientas de representación visual para el reconocimiento de fuerzas como interacción

• Alejandra Rosolio ^[1] ; Rosana Cassan ^[1] ; Elena Llonch ^[1] ; Patricia Sánchez ^[1] ; Marta Massa ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de Rosario

     Universidad Nacional de Rosario

     Argentina

     
• Localización: Latin-American Journal of Physics Education, ISSN-e 1870-9095, Vol. 12, Nº. 3, 2018
• Idioma: español
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• Resumen
  • español

    La conceptualización de las fuerzas como interacciones y su identificación en situaciones concretas resultan fundamentales en la resolución de problemas de Mecánica. Estudios previos muestran las dificultades de los estudiantes para identificar los cuerpos del medio ambiente (MA) que interactúan con el sistema en estudio. De ellos surge la recomendación de trabajar con herramientas de representación visual, por ejemplo los llamados diagramas de interacción (DI), prescindiendo, en una primera etapa, de la consideración del carácter vectorial de las fuerzas.

    Se analiza la aplicación del DI en dos situaciones de cuerpos en equilibrio. Participaron 62 alumnos ingresantes a carreras de ingeniería, quienes realizaron los Diagramas de Cuerpo Libre (DCL), luego discutieron en clase el rol del DI para cada situación y finalmente rehicieron los DCL. Analizados todos los protocolos se seleccionaron cinco casos para su estudio. Se observan mejoras en los DCL, ya que sitúan las fuerzas en el elemento adecuado y con el sentido correcto. Sin embargo, al describir con palabras las interacciones, se detectan dificultades en reconocer el efecto mutuo entre el sistema de estudio y los elementos del MA. En estos casos, un DCL formalmente correcto, enmascara errores conceptuales subyacentes puestos de manifiesto cuando el estudiante explicita las interacciones reconocidas.

  • English

    The conceptualization of forces and interactions and their identification are critical when addressing problem solving in Mechanics. Previous studies showed the difficulties students had when identifying the bodies in interaction with the system under study. The recommendation of working with visual representation tools arises from these results. The interaction diagram (ID) is one of these tools, in which the vector character of forces is not initially considered.

    In this work the application of IDs to two equilibrium situations is analysed. A group of 62 engineering students taking an Introductory Physics workshop participated in the study. Initially the students were asked to develop the free body diagrams (FBD) for both situations and after that the role of an appropriate ID was discussed. Finally the students could reelaborate the FBDs should they deemed it necessary. All protocols were analysed and five cases were selected for a deeper study. FBD improvements were observed, as most students drew the forces on the right item with the right direction. When asked to describe the interactions, however, difficulties were detected in the recognition of the mutual effect between the system under study and elements in the environment. In these cases, a formally correct FBD might mask underlying conceptual errors which are made visible when students explicit the interactions between bodies.