Modelizaciones en Física. Un caso en MRU con problemas de encuentros

Esta propuesta fue diseñada por el profesor Daniel A. Quintana, de la ciudad de Santiago del Estero.

Sumario

Se describe una experiencia de trabajo en el área de Física, utilizando el software Modellus, en donde se lleva a la práctica lo aprendido en clases en movimiento rectilíneo uniforme.

Fundamentación

La enseñanza de la Física requiere, junto con una sólida base teórica de sus contenidos y de matemática, la experimentación, porque se trata de una disciplina experimental. Mes esto último casi nunca está al alcance de las escuelas por la falta de laboratorios o la escasez de elementos en los mismos.

Para paliar un poco las dificultades, la computadora nos presenta un campo que debemos aprovechar. Buscando en internet con algún buscador encontramos una variedad de softwares para utilizar, la mayoría comerciales, que pueden usarse con algunas restricciones, y también algunos gratuitos.

Pero, ¿qué software utilizar? ¿Qué criterio utilizar para elegirlo? La respuesta tiene muchos puntos por considerar, los cuales detallaremos brevemente.

1. ¿Qué física enseñamos?
   La física es una disciplina muy amplia que en la antigua secundaria se la dividía en Física I (mecánica, calor y sonido) y Física II (electricidad, magnetismo, óptica), pero aun así en general los programas no se completaban. En el Polimodal actual, no todas las orientaciones tienen Física en dos años, entonces resulta más difícil el avanzar. Lo que se enseñaba antes en dos años, no lo lograremos de seguro en uno, si no cambiamos el enfoque. El uso de la computadora y softwares específicos nos permite el uso de animaciones, modelos, fotografías y videos que nos pueden ayudar en temas fuertes o bien complicados.
2. La diferencia marcada entre Polimodal y universidad
   Estamos habituados a escuchar las noticias a comienzos del ciclo escolar, en las que nos relatan catastróficos resultados de los exámenes de ingreso en las universidades. Las estadísticas son números, pero nos llegan a impactar cuando identificamos que una/o de esos números fue un ex alumno nuestro, y más aun si era para nosotros un buen alumno. En el caso particular de quien escribe estas líneas, es muy duro ver que de los escasos alumnos que salen del medio rural y se van a la ciudad a estudiar en la universidad, a los pocos meses a muchos los cruzamos en las calles del pueblo. En un medio diferente, ciudad o escuela más equipada, su formación hubiera sido mejor, pensamos, y nos queda el sabor amargo de la derrota. Sin embargo, debemos sacar fuerzas para que la próxima camada sea mejor que la anterior, y con esfuerzo, se puede, y creo que esa es la gratificación del docente, el ver a un ex alumno progresar y por qué no, destacarse en sus estudios superiores.
   Pero nos concentraremos en un tema de física que es el motivo de este trabajo, y es el del movimiento rectilíneo uniforme, y movimiento rectilíneo uniformemente variado, para mostrar que algún cambio puede hacerse.
   Son incontables aún quienes enseñan la velocidad como el cociente entre espacio y tiempo, o bien espacio = velocidad x tiempo (en MRU).
   ¿Espacio? Implica tres dimensiones; sin embargo, enseñamos movimiento en una dimensión. ¿No es acaso un contrasentido?
   En la universidad, para calcular el desplazamiento de un móvil se emplea la fórmula:
   xf = xi + v x t (xf posición final, xi posición inicial)
   Si la observamos, no es tan diferente de e = v x t, pero sí es mucho más precisa. Ahora bien, ¿por qué no enseñamos así en la escuela? El alumno puede seguramente entender la diferencia entre una dimensión y el espacio. En las actividades que proponemos veremos esto más detenidamente.
3. Un software coherente con nuestra modalidad
   De acuerdo con lo anterior, debemos dejar de lado aquel software que muestra animaciones y es muy intuitivo quizás, para buscar uno donde lo que escribimos como fórmulas en la carpeta se utilice en este, y veamos la potencia de esas fórmulas que muchas veces son estudiadas de memoria sin comprenderlas.
   Ese tipo de software que buscamos es el llamado software científico, que es ampliamente usado en estudios superiores y que sin embargo es también aplicable en los estudios del Polimodal, y no son altamente complejos en su uso, al menos en los contenidos que nos atañen.
4. El material de informática en nuestra escuela. Las limitaciones tecnológicas
   ¡Pero si no tenemos computadoras de última generación en la escuela! ¡Apenas unas Pentium y otras más viejas aun! Y sí, comprendo a esos docentes, pero esa era la situación en el colegio agrotécnico hace unos 3 años: 2 computadoras 386, 8 computadoras 486 y la más avanzada era una Pentium de 100 mhz. Salvo la última, que tenía Windows 95, las demás tenían aún Windows 3.11. ¡Pero sí se puede trabajar con ese material! Actualice a Windows 95 todas y el software que requiere no pesa más de 2 Mb. Linux, que es un software libre, no andaría con interfaz gráfica en máquinas tan antiguas. Windows 95 requiere al menos un disco duro de 400 Mb y una memoria RAM de 8 Mb. Si hoy usted dispone de esas máquinas, pues ¡adelante!; si dispone de computadoras modernas, igual funcionará.
5. La elección del software
   Como vimos, la propuesta pide un software de elevadas prestaciones en un laboratorio informático modesto. La solución la encontramos en el software Modellus, producido por la Facultad de Ciencias y Tecnologías de la Nova Universidad de Lisboa, Portugal, de distribución gratuita. Podríamos decir brevemente que es un programa interactivo de modelizaciones matemáticas, que permite además generar las animaciones de esos modelos. La fórmula de movimiento en MRU, de hecho, constituye un modelo, el cual puede trabajarse con el software. Actualmente, usamos la versión 2.5 en español, aunque comenzamos usando la versión 2.01 en inglés.

Destinatarios

La propuesta está dirigida al área de Física de primer año del Polimodal. Si bien se describe en este trabajo cómo utilizar el software en MRU, es sólo a los efectos de presentación del mismo. Es una herramienta muy poderosa y versátil, tanto para la física como también para modelizaciones en matemática.

Objetivos

Que los alumnos puedan experimentar la potencia de la computadora en la simulación de experiencias de MRU, a la vez que utilicen lo aprendido en el aula para estudiar en profundidad el tema, resolviendo problemas de encuentros, gráficas de posición en función del tiempo para los móviles, y creen sus propios problemas resolviéndolos ellos mismos.

Actividades

En primer lugar realizaremos una actividad de MRU con un móvil que parte de una posición inicial de 20 m con velocidad constante de 10 m/s.