Dificultades conceptuales para la comprensión de la ecuación de Bernoulli

Abstract

En este trabajo se presentan los resultados de una investigación sobre ideas previas de estudiantes del bachillerato acerca de algunos fenómenos que se explican, cualitativamente, mediante la ecuación de Bernoulli como aproximación. Para ello, a la muestra estudiada se le aplicó un cuestionario en el cual se plantearon cuatro casos concernientes a la Dinámica de Fluidos. Para evaluar las respuestas de los alumnos se construyó un criterio de evaluación, conformado por cinco categorías de clasificación, con el que se delimitaron las explicaciones dentro de las cuales se identificaron sus ideas previas. Se encontró que estas ideas intuitivas sobre la relación entre las variables presión estática y rapidez del flujo son contrarias a la expresada por la ecuación de Bernoulli.Palabras clave: Ideas previas; ecuación de Bernoulli; investigación educativa; educación media superior; enseñanza de la Física. Conceptual difficulties in understanding the Bernoulli's equationThis paper showed the results of a previous ideas research into high school students about phenomena related with Bernoulli's equation. A questionnaire consisted of four cases based on fluid dynamics was applied to 54 students. To assess the student's responses, were build five categories of classification in which their previous ideas were identified. The results showed some of previous ideas and the relationship between static pressure and flux velocity are opposed to their meaning in Bernoulli equation. Introducción ¿Por qué las ideas previas influyen en la enseñanza de las ciencias?Con base en sus experiencias, todo individuo puede reconocer características y construir patrones sobre lo que observa en el comportamiento de las cosas, de las personas o de sí mismo. Este cúmulo de peculiaridades identificadas de las experiencias, inmersas a la vez en un contexto cultural y/o fenomenológico determinado, conforma en el sujeto ideas previas con las cuales está en posibilidad de predecir sucesos y conductas, además de construir una perspectiva sobre la organización del mundo que le rodea al dotarle de significado (Pozo 1999).En el caso del aprendizaje de conceptos científicos, una de las dificultades para ello radica en las ideas que los estudiantes han construido y que en muchos casos son inconmensurables o insuficientes, para comprender los conceptos científicos que se les presentan en clase. Por ejemplo, cuando a un alumno se le explica cierto concepto científico (v. g. presión), trata de asociarlo con el significado que tiene de éste como manifestación de sus ideas previas (Pozo 1999).

Students’ conceptual difficulties in hydrodynamics

“…On the other hand, students' understanding of ideal fluid hydrodynamics has received less attention. Studies in existing literature mainly relate to the application of Bernoulli's equation and the results that might derive from it [7][8][9][10].…”

Superación de dificultades en el aprendizaje de la ecuación de Bernoulli con experimentos discrepantes

“…, 39-2 (2021), 143-162 Ideas previas de los estudiantes sobre la ecuación de Bernoulli. Como dice Vega (2017), las ideas previas de los estudiantes influyen de modo desfavorable en el aprendizaje de nuevos saberes en el estudiante. Aquellas ideas alternativas de los estudiantes deben ser tenidas en cuenta a la hora de planear e implementar una metodología de aprendizaje de temáticas de la física.…”

“…Hay varios trabajos, como Weltner (2011) y Martin (1983), que reconocen una serie de posibles malentendidos que se usan como aplicaciones para introducir tal ecuación, pero sin un trabajo de campo que valide tal información. Hay un estudio de reconocimiento de las dificultades de los estudiantes sobre la ecuación de Bernoulli con trabajo de campo, pero a nivel de bachillerato (Vega, 2017). En general, hay ausencia de estudios experimentales y, por ende, se necesitan estudios que evidencien el aprendizaje de la ecuación de Bernoulli en poblaciones de estudiantes, así como metodologías innovadoras que motiven y movilicen a estudiantes para asimilar el concepto que subyace tras esta ecuación.…”

El embrollo de Bernoulli: una investigación sobre las concepciones alternativas de los estudiantes en dinámica de fluidos

“…Es interesante notar que la concepción alternativa mayor velocidad-menor presión, producto de la educación formal y no formal de nuestros estudiantes, compite con la idea previa originada de la experiencia cotidiana que cuanto mayor es la presión de un fluido, mayor es su velocidad. Esta idea previa ha sido ampliamente reportada en la literatura (Barbosa, 2013;Martin, 1983;Vega-Calderón, Gallegos-Cázares, & Flores-Camacho, 2017) y podría tener diversos orígenes. Martin (1983), argumenta que las dificultades de los estudiantes están asociadas a cómo interpretan el experimento cotidiano de apretar con el dedo la boca de salida de una manguera.…”

“…con la creencia que la presión equivale a la fuerza y a su vez vincular la fuerza con la velocidad. Para Vega-Calderón et al (2017), tiene su origen en una idea previa de relacionar la presión con el espacio ocupado por el fluido (Besson, 2004;Goszewski, Moyer, Bazan, & Wagner, 2013), lo que lleva a suponer que la presión aumenta en los lugares estrechos y como consecuencia de ello, la velocidad es mayor.…”