Pruebas de la rampa

En este apartado presentamos los resultados de nuestros futuros maestros en función de las preguntas planteadas en la prueba escrita.

Montaje realizado y fuerzas que intervienen

Hemos dividido las respuestas de esta pregunta en dos partes: la representación de las fuerzas que intervienen en un dibujo del montaje realizado y la justificación de las mismas. En la Tabla 4.11 se recogen los resultados de la representación de las fuerzas que intervienen.

Representación de las fuerzas Frecuencia %

Dibuja la fuerza aplicada F completa 21/23 91%

sin flecha 2/23 9%

Dibuja la resistencia R completa 15/23 65%

sin flecha - 0%

Dibuja la fuerza N completa 15/23 65%

sin flecha 1/23 4%

Dibuja la fuerza FR completa 2/23 9%

sin flecha - 0%

Tabla 4.11. Frecuencias y porcentajes de las fuerzas que intervienen en el montaje.

En la Figura 4.18 mostramos el ejemplo de respuesta correcta en relación con la identificación de las fuerzas que ofrece el alumno A25.

Capítulo 4. Conocimientos científicos

Figura 4.18. Ejemplo de respuesta correcta a la Pregunta 1.

- Casi la totalidad del grupo dibuja la fuerza F correctamente, sólo dos (A28 y A36) lo hacen sin flecha, aunque pensamos que éstas se deben más a despistes que a desconocimientos.

- Los problemas aparecen con el resto de las fuerzas. Así, en la resistencia R, seis alumnos (A1, A5, A7, A23, A27 y A28) representan la fuerza perpendicular a la superficie del plano (lo equivalente a R·cos ) y 2/21 (A81 y A92) la representan paralela a la superficie del plano.

- Respecto a la reacción del plano (N), cinco (A7, A77, A81, A84 y A92) omiten su dibujo y dos (A23 y A27) no lo hacen de manera perpendicular al plano.

En la Figura 4.19 se recogen algunas de las representaciones inadecuadas.

Figura 4.19. Ejemplos de respuestas no correctas a la Pregunta 1 de la prueba de la rampa

- Aunque es cierto que no se pedía, llama la atención la escasa alusión a la fuerza de rozamiento (19/21 no lo hacen), sobre la que se ha insistido en las clases; sólo A20 y A25 la identifican pero no la representan exactamente sobre la superficie en los dibujos realizados.

Justificación de las fuerzas

Capítulo 4. Conocimientos científicos

Define o justifica las fuerzas Frecuencia %

Justifica la fuerza aplicada F completa 8/23 35%

aporta ideas 7/23 30%

Justifica la resistencia R completa 15/23 65%

aporta ideas - 0%

Justifica la fuerza N completa 8/23 35%

aporta ideas 8/23 35%

Tabla 4.12. Frecuencias y porcentajes la justificación de las fuerzas que intervienen.

Consideramos adecuada, por ejemplo, la respuesta dada por el alumno A27:

o Fuerza aplicada (F): es la fuerza que representa la interacción del dinamómetro con el carrito.

o Resistencia (R): es la fuerza que representa la interacción del carrito y las pesas que colocamos en él con el campo gravitatorio.

o Reacción del plano (N): es la fuerza que representa la interacción en sentido contrario del carrito con el plano para que no se “hunda”.

- Las frecuencias de respuestas adecuadas recogidas en la Tabla 4.13 son inferiores que las de la tabla anterior, porque la representación suele ser más sencilla que la justificación.

- Tres alumnos (A7, A81 y A92) no justifican ninguna de las fuerzas. Cinco dejan en blanco la justificación de F (A7, A10, A68, A81 y A92); tres no lo hacen con R (A7, A81 y A92); y cinco no explican

N (A7, A77, A81, A84 y A92).

- Hay cinco (A1, A28, A56, A77 y A84) que aportan algo en las definiciones de R y un alumno (A56) que lo hace en la definición de N.

- Hay otros que lo hacen con errores: dos con F (A23 y A30); y uno con N (A10). Ejemplos de respuestas incorrectas o de mínima aportación de ideas son:

o Fuerza aplicada (F): fuerza que representa la interacción del dinamómetro con la rampa (dada por A23)

o Fuerza aplicada (F): fuerza que ejerce la resistencia R y se mide con el dinamómetro (dada por A30)

o Resistencia (R): resistencia que ejerce el cochecito (dada por A77)

o Resistencia (R): resistencia por la acción de la gravedad (dada por A84)

o Reacción del plano (N): fuerza ejercida por la inclinación de la rampa (dada por A28)

o Reacción del plano (N): fuerza de fricción (dada por A10)

- Por último, encontramos que nadie justifica la fuerza de rozamiento en el montaje; lo que por otra parte parece lógico teniendo en cuenta que sólo dos alumnos la identificaban en su dibujo.

Medición y tabulación de datos

Se pedía al futuro maestro que midieran y tabularan las medidas de R,  y F en tres situaciones, como mínimo, y en las condiciones descritas en los enunciados. Diferenciamos la tabulación y las unidades En la Figura 4.20 vemos un ejemplo de respuesta correcta –la del alumno A25- en cuyo enunciado se especificaban distintos valores de R y , y se pedían tres medidas de R y F en un plano inclinado (como puede verse, realiza más medidas de las que se les pedía).

Capítulo 4. Conocimientos científicos

Figura 4.20. Ejemplo de respuesta correcta a la Pregunta 2.

En la Tabla 4.13 se recogen los resultados de la medición y la tabulación de F, R,  y R·sen .

Medidas realizadas Frecuencia %

Medidas correctas de F 17/23 74%

Medidas correctas de R 19/23 83%

Medidas correctas de  22/23 96%

Medidas correctas de R·sen  18/23 78% Valores ordenados en la Tabla 23/23 100%

Tabla 4.13. Frecuencias y porcentajes de las medidas de las variables F, R, y R·sen .

- A la hora de medir las fuerzas F y R, los alumnos trasladan a sus tablas valores impares de las fuerzas cuando el dinamómetro sólo aprecia pares (sus divisiones eran de 0.2 N); seis (A5, A23, A28, A56, A77 y A82) en el caso de F y cuatro (A20, A28, A56 y A68) en el de R (repitiendo A28 y A56 en ambos casos).

- El alumno A81 traslada el valor de la pendiente  dividido entre cien.

- Hay cinco (A1, A23, A27, A42 y A92) que no ponen los valores de R·sen  en la tabla, lo que dificulta el establecimiento de conclusiones.

- Todos trasladan los datos a sus tablas de forma ordenada, siguiendo el orden de las mediciones. En la Figura 4.21 se recogen algunas de las representaciones inadecuadas.

Capítulo 4. Conocimientos científicos

Unidades de medida

En la Tabla 4.14, se recoge la segunda parte de la cuestión: unidades de todos los valores.

Unidades en las medidas Frecuencia %

Pone correctamente unidades de F 19/23 83% Pone correctamente unidades de R 19/23 83% Pone correctamente unidades de  22/23 96% Pone correctamente unidades de R·sen  9/23 39%

Tabla 4.14. Frecuencias y porcentajes de las unidades de las variables F, R,  y R·sen .

- Casi una quinta parte del grupo (A7, A81, A91 y A92) no indican las unidades de fuerzas en Newtons (N) ni para F ni para R.

- Además, casi un 40% del grupo que realizó esta prueba omiten las unidades para R·sen ; en concreto, son nueve (A7, A10, A36, A56, A68, A81, A82, A91 y A95). A estos se podrían añadir los cinco (A1, A23, A27, A42 y A92) que no incluyeron la columna con los valores de R sen .

- Hay un alumno (A81) que olvida poner las unidades de . Establecimiento de conclusiones

En la Tabla 4.15 se recogen las conclusiones coherentes a las que han llegado los futuros maestros.

Conclusiones a las que llegan Frecuencia %

Relación entre los datos variables del problema (R F) 20/23 87% Relación entre los datos variables del problema ( F) 18/23 78%

Relación adecuada entre R y F 3/23 13%

Cumplimiento o no de la ley de la rampa 18 (1+17)/23 78% Tabla 4.15. Frecuencias y porcentajes de las respuestas de los alumnos a la pregunta 3. Una respuesta adecuada de las conclusiones nos la ofrece el alumno A10.

a) si mantenemos constante el valor de , si aumenta el valor de R aumenta F. b) para un valor de R constante, cuanto mayor es el grado de inclinación  mayor es F. c) R es siempre menor que F.

d) No se cumple la ley del plano inclinado (se demuestra que F ≠ R·sen ).

- La mayoría establecen conclusiones acordes con sus resultados pero dos (A7 y A77) llegan a relaciones que no son coherentes. Además, uno (A28) no establece ninguna relación entre variables y tres (A25, A56 y A98) no indica la segunda relación.

- Más problemas hay con la relación de desigualdad entre F y R; hay sólo tres (A10, A28 y A98) que establecen una relación correcta entre F y R. En los demás casos no mencionan si la hay o no.

- Si nos fijamos en la última fila, casi un 80% del grupo concluye que la Ley de la Rampa se cumple (1/23) o no (17/23), coherentemente con los cálculos que realizaron; hay cinco (A1, A27, A42, A84 y A92) que no lo indican. En los que no se cumple (17/23) lo justifican por el rozamiento.

Capítulo 4. Conocimientos científicos