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DETECCIÓN DE PRECONCEPCIONES EN MECÁNICA NEWTONIANA
VELOCIDAD, ACELERACIÓN, FUERZA Y SUS RELACIONt.::S
Concepción Noguer
Resumen: Existe un problema de carácter cognitivo, evidenciado por la existencia de
preconcepciones de los conceptos de velocidad, aceleración, fuerza y las relaciones entre
ellos, puesto de manifiesto por estudiantes universitarios de carreras técnicas, El presente
trabajo se refiere a la detección de esas preconcepciones, mediante la realización de un
estudio entre estudiantes de Física 1de la UNEXPO, antes de iniciar el aprendizaje sistemático
de Mecánica Newtoniana. La investigación permitió determinar los atributos de criterio de
los conceptos objeto de estudio, los que poseen características que difieren de las que
poseen los conceptos que se manejan en la disciplina, y que coinciden con los atributos
que se han identificado, para estas preconcepciones, en estudiantes de otras latitudes,
tales como españoles, franceses, belgas y británicos.
Palabras clave: Aceleración/ Fuerza/ Mecánica Newtoniana/ Preconcepciones/ Velocidad
DETECTION OF STUDENTS PRECONCEPTIONS IN NEWTONIAN
MECHANICS
VELOCITY, ACCELERATION, FORCE ANO THEIR
RELATIONSHIPS
Abstract: There is a cognitive problem with university students doing technical studies,
made evident in their preconceptions conceming the concepts of acceleration, force, velocity
and their relationships. The present study focuses on the detection of these preconceptions
through a research carried out with students of Physics 1at UNEXPO, Puerto Ordaz, before
they start studying Newtonian Mechanics. This research permitted the identification of these
preconceptions which differ from the attributes given to these concepts in Newtonian
Mechanics. These preconceptions were identified among students fron other latitudes such
as Spanish, French, British, and Belgian students.
Key words: Acceleration 1 Force 1 Newtonian Mechanics 1 Preconceptions 1 Velocity
l. INTRODUCCIÓN
Algunos docentes tienen antecedentes en el plano
personal que demuestran que el estudiante dispone
de sistemas explicativos sobre ciertos fenómenos o
situaciones, objetos de estudio en la asignatura, aún
antes de haber recibido una instrucción escolar sobre
ellos. A estos conceptos elaborados por el individuo
antes de iniciar su estudio formal se les denominará
preconcepciones.
Desde el punto de vista cognitivo, la posesión de
preconcepciones por parte del estudiante respecto de
una materia en la que inicia estudios, podría explicar
deficiencias ocurridas en su aprendizaje.
Se evidencia la existencia de preconcepciones
cuando se observa que el estudiante utiliza los mismos
términos en la vida cotidiana y en disciplinas tales
como Física, Sicología y en otras áreas del saber. Tales
términos, al ser utilizados en la vida diaria, adquieren
una connotación acorde con las experiencias del sujeto
y su elaboración depende de la cantidad de sucesos
que haya requerido explicarse en función de ellos. Es
así como las preconcepciones constituyen un conjunto
de conocimientos que forman parte de la estructura
cognitiva de cada individuo y, por tanto, del estudiante
universitario, que pueden estar fuertemente asentadas
en dicha estructura.
Ejemplos de preconcepciones se evidencian
cuando se escuchan frases como las siguientes:
"Fabiola tiene personalidad".
"Pedro corre con fuerza"
"¿Por qué estás acelerado hoy?"
En el primer caso se está haciendo notar que Fabiola
es una persona desenvuelta y que difícilmente se
inhibe, característica que es una de las componentes
del concepto de personalidad manejado en Stcología.
La Profesora Concepción Noguer, M.Sc. en Andragogfa, es Profesor Asociado, Sección de Fisica , Universidad Nacional Experimental
Politécnica • Antonio José de Sucre", Vicerrectorado Puerto Ordaz, final Calle China, Urbanización Villa Asia, telf. 086 225528 , Correo
Electrónico cnoguer@ telcel.net.ve
- - - - - - - ••l'fi!HI•ü. CII!.CI& 7WI!C•elM.&. Año 1. Número 2. Junio 1997. pp. 11-19
En el segundo caso se está haciendo notar que
Pedro corre velozmente, y pudiera evidenciar una
confusión entre el concepto fuerza y el de energía
cinética de un cuerpo.
En el tercer caso se le está haciendo notar a otra
persona que todas sus acciones las está realizando
rápidamente, es decir, se está confundiendo rapidez
con aceleración
La posesión de preconcepciones por parte del
estudiante, antes de la iniciación de estudios
específicos, en el caso de Física, se da en relación
con conceptos relevantes de la materia que se
estud1ará y en conjunto constituyen el sistema
explicatorio del estudiante, con ayuda del cual
interpreta situaciones o fenómenos que pertenecen
al campo de la Física; a su vez, estas interpretaciones,
al serie satisfactorias, fortalecen los conceptos
utilizados en la explicación.
Si los alumnos poseen preconcepciones respecto
a la materia , deberá determinarse cuáles son y
estudiarse comparativamente con los conceptos de
igual nombre que se manejan en la disciplina, a fin de
identificar los atributos que los diferencian de los
conceptos científicos, ya que es importante que el
docente los identifique como tales cuando afloren en
una discusión y le permitan inducir al estudiante a
percibir la diferencia entre unos y otros
Se escogió como campo de trabajo la rama de la
Mecánica Newtoniana porque es allí donde se usan
con frecuencia conceptos que son relevantes, pero
que la connotación de los mismos no coincide con la
que poseen en Física. Esto pudiera deberse a que
fenómenos que están dentro del campo experiencia!
de la Mecánica, lo están también entre las experiencias
cotidianas de la mayoría de la gente; esto, a su vez,
daría origen a que la curiosidad natural de cada uno
lo lleve a plantearse un mayor número de preguntas
que involucren conceptos de Mecánica. Cuando una
situación se toma motivo de reflexión para la persona,
ésta buscará soluciones hasta encontrar una que le
sea satisfactoria. Al repetirse la situación, el individuo
contará con un conjunto de ideas que le permitirán
entender un grupo de fenómenos; este conjunto de
ideas constituirá su sistema explicatorio, que traerá
aparejada la asignación de ciertas propiedades o
características a los conceptos, aún cuando ésto no
haya ocurrido concientemente.
Por otro lado, se encuentra que los conceptos que
se aspira aprendan los estudiantes en Mecánica, son
de uso frecuente en la mayoría de las ramas de la
física clásica, por lo que estos conceptos podrían
interpretarse como los cimientos de un edificio que se
pretende construir. Si las preconcepciones de los
estudiantes difieren de los conceptos que se manejan
en la disciplina y, después de terminar sus cursos de
Mecánica, persisten las características ong1nales de
los conceptos, el edificio se estará asentando sobre
bases inadecuadas y su solidez será deficiente
Todo lo anterior motivó a la autora del presente
trabajo a determinar experimentalmente las
preconcepciones en los estudiantes. Ello se realizó
con ayuda de un instrumento escrito, en el que se
presentaron veinticinco situaciones problema que
pertenecen al campo experiencia! del estudiante, las
que se desglosaron en 45 ítems que apuntaron a
detectar las características de los conceptos
señalados y de las relaciones entre ellos
El instrumento se ap licó a setenta y nueve
estudiantes de las especialidades de lngen1ería
Eléctrica , Electrónica , Industrial, Mecán1ca y
Metalúrgica inscritos en las secciones M1 y M3 de la
asignatura de Física 1, de la Universidad Nac1onal
Experimental Politécnica "Antonio José de Sucre",
Vicerrectorado de Puerto Ordaz, a dictarse en el pnmer
semestre lectivo de 1996
La investigación se desarrolló según estaba
prevista, ya que se alcanzaron sus propósitos, y a la
vez, la aplicación del instrumento permitió confirmar
lo apropiado de éste para determ inar
experimentalmente los atributos de criterio de los
conceptos en estudio y el corto tiempo que demanda
la tabulación de las respuestas y su análiSIS Se
determinó, también, que el instrumento presentaba dos
puntos débiles. Este no inclu ía ítems que permitiesen
detectar la dirección, que los estudiantes atnbuían a
los vectores velocidad y aceleración en algunas
situaciones , ni ítems para detectar la relac1ón
específica entre aceleración y fuerza, aspecto que
deberá resolverse en futuras investigaciones
11. DESARROLLO
1. ANTECEDENTES
Es cada día mayor el número de docentes e
investi~adores en educación preocupados por las
preconcepciones que poseen los estudiantes en
diversas áreas del conocimiento, hecho que se
evidencia, por ejemplo, en publicación de libros como
"La Ciencia de los alumnos" de Hierrezuelo y Montero,
o la aparición de artículos en algunas publicaciones
periódicas preocupadas por la problemática
educacional , tales como : Sciencie Educat1on ,
American Joumal of Physics, de Estados Unidos, el
Bulletin de I'Union des Physiciens , de Francia ,
Enseñanza de la Ciencias, de España, y el European
Journal of Sciencie Education. En estas publicaciones
se muestra un creciente interés en diferentes aspectos
relacionados con el tema, por ejemplo: la 1dent1ficac1ón
de preconcepciones en distintos campos del
conocimiento, la recopilación de problemas utilizados
W•IYI!MI.ü, CII!.CIU 7 II!C....M(A. Año J. Nítmero 2. Ju11io 1997. - - - -- - - - - -
- - - - -- - - - - - - - - - - -- - - - - -- - Noguer, C., Preconcepcione!> Pn Mecánica Newtoniana
por diferentes investigadores para detectar los
atnbutos que los estudiantes asignan a distintos
conceptos en diversas áreas del conoc1m1ento, las
consecuencias que t1enen para la enseñanza la
existencia de preconcepciones, reflexiones acerca de
los hechos de la vida cotidiana que pudieran estar en
su origen, la identificación de los procesos SICológicos
presentes en el origen de las preconcepc1ones o el
modo en que tales concepciones interactúan con las
nuevas ideas o conceptos a estudiar.
Algunos 1nvest1gadores han trabaJado en la
1dentifícac1ón de los atributos de preconcepciones en
diversas áreas de la Física como Electricidad ,
Relatividad Especial y Mecánica
E. Domínguez [1] utilizó la entrevista clínica para
detectar conceptos Intuitivos de los estudiantes
relativos a campo y potencial eléctrico e intensidad
de corriente y diferencia de potencial en circuitos
s1mples, así como para determ1nar la permanencia de
éstos después del proceso de 1nstrucc1ón, en el que
no se consideró específicamente los conocimientos
previos de los estudiantes. En el estudio participaron
alumnos de ingeniería matriculados en un curso de
Electromagnetismo básico de la Umvers1dad Federal
de Río Grande del Sur (Brasil) en 1984. Los resultados
mostraron que las entrevistas efectuadas permitieron
Identificar ciertos conceptos intu1t1vos, hic1eron aflorar
los racioc1n1os espontáneos de los estudiantes y que,
en general , las preconcepciones permanecieron
prácticamente inalteradas después del proceso de
instrucción
G. Posner, K. Stnke, P: Hewson y w· Hertzog [2]
realizaron una investigación con instructores de Física
y con estudiantes de un Colegio Universitario inscritos
en un curso de Física lntroductona. La Investigación
se realizó por med1o de entrevistas , las que se
realizaban a alumnos e instructores, después que los
primeros habían completado el estudio de una unidad
de Relatividad Especial Las características
especificas del estud1o y el tema escog1do, el cual fue
visto como el prototipo de una revolución científica,
les permitieron explorar con detalle las diferentes
actitudes adoptadas por los estudiantes e Instructores
para enfrentar una Situación problema en un tema
nuevo. Los problemas presentados cons ideraban
situaciones de simultaneidad y de sincronización de
relojes distantes y las 1mplicac1ones que esto tiene
para el concepto de t1empo. La 1nvestigac1ón dio como
resultado la propos1c1ón de un modelo de cambiO
conceptual.
L. Viennot [3] utilizó en sus investigaciones lo que
ella describe como "test de láp1z y papel" En estos
test se proponía , a los estudiantes, Situaciones
problemas de la dinámica elemental Los datos
obtenidos en la aplicación de los test a la muestra
compuesta por estudiantes franceses , belgas y
británicos, qu1enes cursaban el último año de la
escuela secundana o uno de los pnmeros tres años
de la universidad, mostraron que los razonamientos
espontáneos son ampliamente compartidos y a su vez,
perm1t1eron 1dent1f1car diferentes noc1ones de "fuerza'
las características asoc1adas a cada una de ellas y
las condiciones cmemáticas baJO las cuales los
estudiantes utilizaban cada noc1ón.
J Sebast1a [4] utilizó un Instrumento en el que se
presentaron se1s tareas en la modalidad de altemat1va
múltiple, en las que se planteaban s1tuac1ones fis1cas
que mostraban la posición instantánea de un cuerpo
durante su movim1ento. Las alternativas reflejaban los
distintos diagramas de fuerza , representativos de las
diferentes teorías Fís1cas que a lo largo de la h1stona
han pretendido explicar el fenómeno La 1nvestigac1ón
se realizó en España con estudiantes de los últ1mos
años de bachillerato, primeros años de un1vers1dad y
graduados un1vers1tanos en carreras de C1enc1as,
quienes poseían un certificado de aptitud pedagógica.
Los resultados obtenidos evidenciaron, tanto en los
estudiantes como en los graduados, que los patrones
generales de interpretación en ésta área de la Fis1ca
difieren de la interpretación newtoniana que se intenta
trasmitir en los cursos de Física. Y se constató un alto
grado de arra1go en dichas 1nterpretac1ones que no
son reemplazadas por las que se espera deberían
hacerlo después de una enseñanza en el tema.
Los antecedentes expuestos no pretenden ser
exhaust1vos sino exponer susc1ntamente algunas
1nvest1gac1ones realizadas y mostrar algunos logros
en este campo de investigación.
2. DESCRIPCION DEL ESTUDIO
2.1. Propósito del estudio
El propósito del presente estudio se relac1ona con
un problema de carácter cognitivo, como lo es la
posesión de preconcepciones por parte de estudiantes
universitarios y futuros mgenieros , respecto de
conceptos relevantes en Mecánica como lo son los
de velocidad, aceleración, fuerza y las relaciones entre
ellos. La mvestigac1ón, de carácter experimental,
aspira a detectar las preconcepciones que poseen
tales estudiantes sobre los conceptos mencionados.
2.2. Universo y muestra
Puesto que la preocupación de la 1nvest1gación era,
además , de detectar las características de las
preconcepciones de velocidad, aceleración, fuerza y
las relac1ones entre estos conceptos, identificar la
preconcepción cuando ésta aflorase durante el
proceso de enseñanza-aprendiZaJe, el universo queda
constituido por los estudiantes que iniciarían estudios
sistemáticos de Mecánica en la UNEXPO
Por otro lado, la aplicaCión previa de un instrumento
de respuesta abierta, sobre los conceptos de
velocidad, aceleración y fuerza mostró que las
características de las preconcepciones son
ampliamente compartidas. Esta homogeneidad del
comportamiento de los miembros del universo permite
escoger una muestra de cualquier magnitud
asegurando que ésta será representativa del umverso
Esto llevó a aplicar el instrumento a los estudiantes
de dos secciones de Física 1, asignatura en la que se
inician los estudios de Mecánica, las que estaban
compuestas por setenta y nueve estudiantes.
2.3. Instrumento para la recolección de los datos
Una vez tomadas las decisiones sobre el uso que
se daría a los resultados de la investigación, el
contenido sobre el cual ésta versaría y las tareas
específicas que se propondrían a los alumnos, se
decidió utilizar un instrumento escrito para la
recolección de la información, porque el tiempo
empleado en esta modalidad sería inferior al que
demandaría el uso de entrevistas.
El instrumento que se utilizó para determinar las
preconcepciones de velocidad, aceleración, fuerza y
de las relaciones entre estos conceptos, en los
alumnos, presentaba sus respuestas en la modalidad
de alternativa múltiple y contenía 45 ítems; de éstos,
8 ítems se propusieron para determinar las
características del preconcepto velocidad, 7 para
determinar las de la aceleración, 12 para las del
concepto de fuerza, 3 ítems para determinar la relación
entre los conceptos de posición y velocidad y 15 para
determinar las relaciones entre los conceptos de
velocidad, aceleración y fuerza.
Los ítems propuestos para detectar las
preconcepciones fueron elaborados por A. Martín y
E. Salazar [5] con excepción de tres items, los que
fueron adaptados, por quien escribe, a partir de un
problema recopilado por Hierrezuelo y Montero [6]. El
problema propuesto en cada ítem iba acompañado
de cuatro posibles respuestas, entre las cuales el
estudiante debía escoger una de las alternativas.
Este instrumento fue seleccionado por contener
problemas sobre los conceptos que se quería estudiar,
y constituían un subconjunto de las situaciones
estudiadas por Viennot y Sebastia, entre otros, y
recopiladas por Hierrezuelo y otro, para detectar los
atributos de los conceptos a estudiar. Y porque las
respuestas propuestas en cada ítem correspondían a
las encontradas en estudios preliminares realizados
en semestres anteriores en los que se investigaba
sobre los mismos conceptos con 15 tareas de
respuesta abierta.
Estos hechos dan evidencias de la validez del
contenido del instrumento para obtener la información
•IIYI!Hiaü.
buscada y sobre la confiabilidad de éste, en térm1nos
de que la información recabada con él sea un reflejo
de los preconcepciones de los estudiantes.
Las evidencias levantadas sobre la validez y
confiabilidad del instrumento determinaron la
factibilidad de la investigación.
3. RESULTADOS
El instrumento para la recolección de los datos
presenta fortalezas y debilidades. Entre las primeras
debe mencionarse que las situaciones propuestas en
los diferentes ítems permiten identificar los atributos
de criterio para la mayoría de los conceptos objeto de
investigación, y contar rápidamente con información
sobre las características de las preconcepciones,
dado que al aplicarse un instrumento escrito de
selección múltiple, es fácil tabular la información
obtenida en cada uno de los ítems. Estos hechos
permitirían al docente conocer las características de
las preconcepciones de sus estudiantes, pudiendo
crear condiciones que posibiliten su exphc1tación, s1n
obstaculizar el proceso al calificarlas de un error y
sólo corregirlas cuando éstas afloren durante el
proceso de enseñanza-aprendizaje.
La debilidad del instrumento se refiere a la dificultad
para detectar la dirección de los vectores velocidad y
aceleración y la relación entre la fuerza aplicada sobre
un objeto y su aceleración. Sin embargo, sus fortalezas
compensaban, en gran medida, esta debilidad, lo que
fue determinante al momento de decidir su aplicación
En el Anexo se presentan algunos ítems propuestos
en el instrumento para detectar los atributos de la
relación entre los conceptos de fuerza y veloc1dad.
Los ítems incluidos se seleccionaron por evidenciar
claramente algunos de los atributos encontrados a esta
preconcepción. A la izquierda de cada alternativa, en
los diferentes ítems, se incluye el porcentaje de
estudiantes que escogió esa alternativa. El porcenta¡e
faltante corresponde al de los estudiantes que no
contestaron el ítem. Se ha subrayado el porcentaje
correspondiente a la respuesta correcta.
A continuación se exponen las características de
las preconcepciones de los estudiantes para los
diferentes conceptos estudiados. Este análisis se
centró en identificar las características de las
preconcepciones de los alumnos cuando éstas difieren
de los atributos del concepto manejado en Mecánica.
i) Preconcepción de velocidad:
El 32% de los estudiantes infiere la velocidad de
dos vehículos conociendo sólo la posición que ocupa
cada uno de ellos en un instante dado; ésto
evidenciaría confusión entre posición del cuerpo y su
velocidad.
Cll!•cu 7 Wl!c•eaecú. Año 1.
Número 2. Junio 1997. - - - -- - -- - -
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Noguer, C., Preconcepciones en Mecánica Newtoniana
* El 24% de los estudiantes no maneJa el concepto
de velocidad media de un cuerpo, ya que cuando se
les proporciona los datos para calcularla, los valores
entregados no corresponden a los datos que se les
sum1mstró.
* Entre el 13% y el25% de los estudiantes no maneja
Simultáneamente las dos variables que determinan la
velocidad de un cuerpo y, por ende, no puede
comparar las velocidades de dos vehículos cuando
éstos recorren diferentes distancias en intervalos de
tiempo 1guales o cuando éstos recorren distancias
distintas en intervalos de tiempo diferentes.
* Entre el 14% y el 23% de los estudiantes no
identifica la variable que permanece constante -la
veloc1dad , el Intervalo de tiempo o la distancia
recornda- en diferentes situaciones, y no puede
determinar cómo se afectan mutuamente las otras dos.
ii) Preconcepción de aceleración:
* El13% de los estudiantes no determ1na la veloc1dad
de un vehículo en Intervalos de t1empo suces1vos e
1guales y, en consecuencia, tampoco puede comparar
las velocidades en los intervalos de tiempo propuestos.
* El 87% de los estudiantes 1nd1ca correctamente que
la velocidad de un vehículo se mantenía constante o
vanaba, y el 18% no supo SI el carro aceleraba.
Tampoco lo sabe cuando se le proporc1ona la
velocidad in1c1al, la velocidad f1nal del cuerpo y el
Intervalo de tiempo en que ocurre ese cambio.
* El 38% de los estudiantes es incapaz de comparar
los Intervalos de tiempo empleados en recorrer dos
tramos de distancias Iguales cuando un carro acelera.
iii) Relación entre posición y velocidad
* El 72% de los estudiantes man1f1esta confus1ón
entre la pos1ción de un cuerpo y su velocidad al af1rmar
que cuando un motonsta de alcance a un carro, ambos
tendrán igual velocidad, e inversamente, que para que
el motonsta logre dar alcance al carro el pnmero debe
llegar a poseer la velocidad del segundo y mantenerla;
los estudiantes no cons1deran el punto desde el cual
part1ó cada móv1l, los Instantes en que lo hicieron y
con que velocidad se movían
* Además, sólo perc1ben que ambos tienen 1gual
posición cuando el motorista alcanza al carro ;
nuevamente se adv1erte que ignoran las condiciones
1n1c1ales de ambos mov1m1entos, en las que se 1nforma
que el carro pasa JUnto al motonsta que estaba en
reposo.
Antes se señaló que en un ítem compararon
las velocidades de ambos móviles a partir de "una
fotografía". hecho que pudiera Interpretarse como
debida a una confusión entre la pos1ción de cada carro
y su respectiva veloc1dad
iv) Preconcepción de fuerza
En este punto se encuentra que n1ngún estudiante
posee una preconcepción que co1nc1da con el
concepto que se maneJa en la d1SC1pl1na y para
diferentes estud1antes el preconcepto de fuerza posee
diferentes propiedades Las características que se
evidencian a partir de la aplicac1ón del instrumento
son
* No ex1ste eqUivalencia estát1ca entre las
S1tuac1ones en las que un cuerpo es sostenido por
una mano, por una mesa o cuelga de un resorte El
40% de los estudiantes af1rma que está actuando una
fuerza d1ng1da hac1a arnba sólo en el caso en que
ésta es sosten1da por la mano y un 3% af1rma que
sólo ocurre en el caso en que es soportada por la
mesa, luego, el15% man1f1esta que está actuando una
fuerza dirigida hac1a abajo sólo cuando la pesa es
soportada por la mesa y, el 13%, sólo cuando es
soportada por la mano y, s1n embargo, el 67% de los
estudiantes perc1be ambas fuerzas cuando la pesa
cuelga del resorte
* El alto porcentaje de estudiantes que perc1be la
fuerza eJercida por la mano para sostener la pesa y
que no adv1erte la e1erc1da por la mesa, permite pensar
que confunde el concepto fuerza con el de "esfuerzo"
realizado por un ser v1vo [6,p 68]
* Ex1sten dos tipos de fuerza, una que actúa "sobre
el cuerpo" y que se observa en el caso de las pesas
ya mencionadas y en el caso de un carnto tirado por
una pesa a través de una cuerda, y otra. que es
prop1edad del cuerpo" Esta últ1ma perm1te que los
cuerpos se desplacen, por ejemplo, un niño la puede
ejercer unilateralmente para ponerse en movimiento
cuando está atado a un árbol (75%) o cuando se lanza
un cuerpo verticalmente hac1a arnba (63%), la fuerza
le fue transfenda por el agente que lo 1mpulsó y ésta
se desgasta a med1da que asc1ende
* Para algunos alumnos es Indispensable la
presencia del élire para que ex1sta fuerza de gravedad
y en ésto se co1nc1de con Hierrezuelo y otro qu1enes
señalan que ' la 1nfluenc1a de las películas de CienciafiCCión y las mformac1ones sobre vuelos espaciales
parecen dec1s1vas en la relac1ón entre a1re y gravedad
En televisión es frecuente ver los paseos de los
astronautas por el espac1o extenor, donde no hay a1re,
y verlos flotando Esto hace creer que para que ex1sta
gravedad es necesano que haya a1re" (p 76) En el
caso de un alicate lanzado por un astronauta están
presentes la fuerza ' propiedad del cuerpo" y la
"ausencia de peso en la Luna" puesto que en esta no
hay a1re, el astronauta lo lanza honzontalmente y, el
39% de los estudiantes af1rma que la fuerza que actúa
sobre el alicate después de ser lanzado, es honzontal
.•
,
.~
es dec1r, le fue transferida al momento de ser lanzada.
Por otra parte. el 41% de los estudiantes señala que
desc.-ibe una trayectoria horizontal, lo que mostraría
que para esos alumnos sólo actúa la fuerza horizontal
y ésto ocurre porque no existe peso en la Luna por la
ausenc1a de atmósfera allí.
• En la situación de dos niños en patines que están
jugando con una cuerda con la que el niño tira de la
niña, aparece un 28% de alumnos que no sabe qué
ocurre en esa situación, lo que podría deberse a falta
de experiencia con Situaciones en la que se ha
disminuido el roce. Se evidencia también la dificultad
para analizar situaciones en las que no ex1ste roce
cuando se pide a los estudiantes indicar qué ocurre a
la velocidad de una bolita cuando rueda por el tramo
horizontal de un riel liso, y en la que el 53% indica
que ésta se mueve con velocidad variable, ya sea
aumentando o disminuyendo.
• Cuando se pide a los alumnos que comparen las
fuerza requeridas para impedir que dos carritos
desciendan por el plano inclinado, el 38% de éstos
afirma que la fuerza que se ejerce sobre el carro 2
(que está a mayor altura en el plano inclinado) es
mayor que la que se ejerce sobre el carro 1 ; esta
dependencia de la fuerza respecto de la pos1ción del
cuerpo dentro del sistema pudiera deberse a una
confusión entre el concepto de fuerza y el concepto
de energía potencial gravitatoria.
• El 42% de los alumnos afirma que cuando una
persona se pesa en un globo aerostático a cuatro
kilómetros de altura respecto del suelo pesa
exactamente lo mismo que cuando se pesa a dos
metros de altura, para ese porcentaje el peso es
independiente de la distancia al centro de la tierra;
para el 22% de los alumnos el peso aumenta con la
altura, ya que afirma que cuando la persona se pesa
a cuatro kilómetros de altura su peso es mayor que
en las cercanías de la tierra.
• En el caso de la bolita que abandona un riel liso
por su parte horizontal, el 13% de los estudiantes
afirma que la bolita describe una trayectoria vertical;
esto pudiera interpretarse como un olvido de la
velocidad que tiene la bolita al abandonar el riel, de
modo que, su trayectoria queda determinada
exclusivamente por el peso. El 6% de los estudiantes
afirmó que la trayectoria sería primero horizontal y
luego vertical; lo que pudiera interpretarse como
actuando sólo una fuerza horizontal al comienzo, y la
cual se "desgasta• y, sólo entonces, comenzaría a
actuar la fuerza de gravedad que determina la
trayectoria vertical.
v) Relaciones entre los preconceptos de velocidad,
aceleración y fuerza
En este aspecto se encuentra que ningún
estudiante maneja todas las relaciones Científicas Las
relaciones presentes en la estructura cognitiva de los
estudiantes son:
• En lo que se refiere a la relac1ón entre los
preconceptos de veloc1dad y aceleración, algunos
estudiantes atribuyen a la aceleración Ciertas
propiedades que no perm1ten asegurar que
discriminen claramente entre ambos conceptos
Cuando se sueltan dos carros que eran sostenidos
en diferentes posiciones en un plano inclinado y en
las que se pide indicar qué ocurre a la veloc1dad y la
aceleración de los carros mientras descienden. se
encuentra que el 53% de los estudiantes afirma que
descienden con velocidad constante, para luego
marcar en el siguiente ítem que la velocidad de los
carros va en aumento.
En cuanto a la relación entre los preconceptos de
fuerza y aceleración, se encontró que la informac1ón
obtenida, a partir de las respuestas de los estudiantes,
no aporta datos respecto de ella. Esto sug1ere la
necesidad de añadir otras tareas al Instrumento que
apunten a la detección específica de esta relación
• En lo que concierne a la relación entre las
preconcepciones de fuerza y velocidad, se encontró
que los estudiantes sostienen que para que haya
movimiento debe haber una fuerza que apunte en la
dirección del mismo . Esto se evidencia en el
lanzamiento vertical hacia arriba de la moneda, cuando
la moneda asciende la fuerza es vertical ~· apuntando
hacia arriba (63%), y cuando la moneda se detiene
en lo alto de la trayectoria la fuerza es cero (48%), en
el lanzamiento de la bala por un cañón, en la que
dibujan fuerzas tangentes a la trayectoria de la bala
en dos puntos de ella (70% y 39% ); en el caso del
carrito halado por una pesa mediante una cuerda
afirman que el carro se detiene cuando se corta Ja
cuerda (67%) y, por último, para el péndulo que oscila
marcan fuerzas tangentes a la trayectoria y ~n la
misma dirección de la velocidad cuando el péndulo
está en movimiento (28%) y afirman que la fuerza es
cero cuando éste se detiene en un extremo de la
trayectoria (34%).
• Para la mayoría de los estudiantes existe una
relación de proporcionalidad entre la fuerza que actúa
sobre el cuerpo y su velocidad. Se encuentra que: 1}
la fuerza sobre el cuerpo es cero cuando la velocidad
de éste es cero, como se observa en el punto más
alto de la trayectoria descrita por la moneda, o en el
punto extremo de la trayectoria descrita por el péndulo;
2} si 11:1 fuerza crece, la velocidad crece en el mismo
factor, lo que se evidencia cuando el carrito es halado
w•PI!Hgü, CII!.CIIA 7 II!C.eiMIA. Alfo 1. Nlimero 2. J11nio 19tJ7.
- - - - - ------t
- - - - - - -- -- - - - - - - - - - - - - - Noguer, C., Preconcepciones en Mecánica Newtoniantl
por una pesa que ejerce una fuerza doble de la original
(35%).
* Otro aspecto de esta relación establece que las
velocidades de los cuerpos que caen dependen de
los pesos de éstos, ya que , para el 68% de los
estudiantes, cuando se dejan caer dos cuerpos de
igual tamar'\o pero diferentes pesos llegará primero el
más pesado.
ANEXO.
A continuación se presentan algunos de los ítems
que se propusieron para la detección de
los atributos de la relación entre los conceptos de
fuerza y de velocidad. Se incluyen aquellos en los que
se evidencia claramente la discrepancia entre las
características del concepto científico y de la
preconcepción.
111. CONCLUSIONES
Las conclusiones fundamentales a las que
conducen los resultados obtenidos son las siguientes:
1. La totalidad de los estudiantes encuestados poseen
preconcepciones sobre los conceptos objeto de
estudio, ya que cada uno de ellos responde los
diferentes ítems propuestos en la investigación y tales
respuestas las dan antes de iniciar un estudio formal
sobre Mecánica Newtoniana.
2. De las respuestas de los estudiantes se
desprenden atributos de criterio diferentes de las
características que tales conceptos poseen en la
disciplina.
3. Los atributos asignados por los estudiantes de la
UNEXPO a las preconcepciones coinciden con las
características asignadas por estudiantes de otras
latitudes, tales como españoles, belgas, británicos y
franceses.
Pregunta 24.
Desde el balcón de un segundo piso se dejan caer
dos pelotas del mismo tamaño, pero una más pesada
que la otra.
Entonces ....
68 A) la más pesada llega primero al suelo.
O B) la más liviana llega primero al suelo.
1 C) cualquiera de las dos llega primero al suelo.
30 O) las dos llegan al mismo tiempo al suelo.
LAS PREGUNTAS 28, 29 y 30 SE REFIEREN A LA
FIGURA E INFORMACION SIGUIENTES:
p
.r7,.
IV. BIBLIOGRAFIA
1. Domínguez, E., Detecc;ao de ~ .Jums conceitos
intuitivos em Electricidade através de entrevistas
clínicas, Tésis de Maestría em Física, nao publicada,
Porto Alegre, Universidade Federal do Río Grande
do Sul, 1985, 247 pp.
2. Posner, G., Strike, K. , Hewson, P. y Gertzog,
W. , Accommodation of a Scientific C o n e e p t i o n :
Toward a theory of Conceptual Changa, Science
Education,66, 1982, pp 211-227.
3. Viennot, L. , Natural tendencias in analyzing
students reasoning: two intances in Mechanics.
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Mathematics. lthaca, ComeiiUniversity, 1983, pp 239-
t
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1
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interpretación de tos estudiantes, Enseñanza de las
Ciencias,2(3), 1984, pp 161-169.
5. Martín, A . y Sa lazar, E., Cuestionario para
determinar las preconcepciones de velocidad,
aceleración , fuerza y las relaciones entre ellos,
Santiago, Chile, Universidad Metropolitana,
Departamento de Física, 1995, 13 pp.
6. Hierrezuelo, J. y Montero, A., La Ciencia de tos
alumnos, España, Laia 1 Ministerio de Educación y
Ciencia, 1989, 269pp.
Figura 1
Una persona lanza hacia arriba una moneda y
debido a eso, la moneda sube hasta el punto P y luego
cae (Figura 1).
Pregunta 28.
al pasar, bajando, por Q?
¿Cuál de las flechas dibujadas a continuación
representa mejor la fuerza que actúa sobre la moneda
al pasar, subiendo, por O?
63A)
17 8)
6 C)
11 O) no hay fuerza
Pregunta 29.
¿Cuál de las flechas dibujadas a continuación
representa mejor la fuerza que actúa sobre la moneda
3A)
84 8)
6 O) no hay fuerza
6 C)
Pregunta 30.
¿Cuál de las flechas dibujadas a continuación
representa mejor la fuerza que actúa sobre la moneda
al llegar al punto P?
1 A)
17 8)
28 C)
48 O) no hay fuerza
LAS PREGUNTAS 31 y 32 SE REFIEREN A LA
FIGURA E INFORMACION SIGUIENTES:
La Figura 2 muestra la trayectoria
de una bala lanzada mediante un cañón.
X y Z son dos puntos de la trayectoria
de la bala.
-
,.~--
z
, __
·-
... _
--
Figura 2
Pregunta 31.
¿En cuál de los cuatro dibujo de la Figura 3 está meior
representada la fuerza
sobre la bala cuando está
pasando por el punto X?
A) 19
C) 70
8) 3
O)
A
e
1
1
Figura 3
Pregunta 32.
¿En cuál de los cuatro
dibujos de la Figura 4
está mejor representada
la fuerza sobre la bala
cuando está pasando por
el puntoZ?
A) 22
C) 39
8) 4
O) 32
z
A
•
e
n
. .ffi!HI.ü, CII!IMIU 7 .I!C.MMU. Alfo J. Nflmero 2. Ju11io 1997. - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Noguer, C., Preconcepciones en Mecánica NewtonJtur.
LAS PREGUNTAS 33, 34 y 35 SE REFIEREN A LA
FIGURA E INFORMACIÓN SIGUIENTES:
La Figura 5 muestra un carrito situado
sobre una mesa y unido a una pesa
mediante una cuerda que pasa por una polea.
No hay roce entre el carro y la mesa.
Pregunta 35.
Si se reemplaza la pesa por otra que tira del
carro con una fuerza el doble de la anterior,
entonces, el carro se moverá:
3 A) con la misma velocidad.
52 B) con el doble de velocidad.
1 C) con la misma aceleración.
41 D) con el doble de aceleración.
Figura 5
LAS PREGUNTAS 36, 37 y 38 SE REFIEREN A LA
FIGURA E INFORMACION SIGUIENTES:
El péndulo de la Figura 6 está oscilando entre los
puntos P y S. Los Puntos Q y R son otros dos puntos
de la trayectoria del péndulo.
1
'
'
1
1
11
'"'~....
''\.
-- ~.-ó~- ,.-Q
•
~.o
S
R
Figura 6
Pregunta 36.
¿En cuál de los cuatro
dibujos de la Figura 7 están
mejor representadas
las fuerzas que actúan
sobre el péndulo al pasar
por el punto Q?
1
\
'' \
•••• , •• 1
A) 22
C) 25
B) 42
D) 6
A
e
8
Figura 7
o
Pregunta 37.
¿En cuál de los cuatro dibujos de la Figura 8 están
¡---- - - - - - -- - - - - - - -- - - - - -- - - - - ,
mejor representadas
las fuerzas que actúan sobre
el péndulo al pasar por el
'
punto R?
, '' '
,, ' '
,
,,' '' '
A) 28
8) 42
.'
'
•'
''
,
,
''
,•'
''
,'
C) 53
',
O) 11
,'
'
(,
'-""
. , __'',
. ...
.
.
'
'-,,
-,
A
o
e
8
_,.-'
Figu-a8
Pregunta 38.
¿En cuál de los cuatro dibujos de la Figura 9 están
mejor representadas las fuerzas que actúan sobre el
péndulo al llegar al punto extremo S?
A) 4
C) 19
8) 39
O) 34
Z\
,, ____,
A
.
/_
,
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, ...
e
B
o
F¡gura 9
. .PI!H..ü, CII!IMIU. 7 .I!C....Ml&. Allo l . NÑIN!I'O 2. 11111io 1997. - - - - -- - - - - -