La importancia de los diagramas en la resolución de problemas de cuerpos deformables en Mecánica: el caso de la fuerza de fricción

The importance of the diagrams in the resolution of problems concerned deformable bodies in Mechanics: the case of friction forces

En esta investigación se analiza la solución de un grupo de estudiantes universitarios a un problema mecánico que involucra a un cuerpo deformable. Como contexto de investigación se considera el problema del corredor y se investigan las concepciones sobre la fuerza de fricción a partir de los diagramas elaborados en la resolución del problema. Para ello, se utilizan y adaptan algunas herramientas teóricas del Enfoque Ontosemiótico de la Cognición e Instrucción Matemática. Los participantes fueron 71 alumnos de ingeniería de una universidad de México. El análisis de los diagramas muestra que los estudiantes tienen dificultades para emplear la condición de maximización de la fuerza de fricción y para asignar un sentido adecuado a dicha fuerza. Así mismo, se muestra la importancia de llevar a cabo un proceso de idealización, en el que el corredor es pensado como un punto sobre el cual actúan tres fuerzas, como condición necesaria para la solución de la tarea.

INTRODUCCIÓN

La noción de fuerza fricción o de fuerza de rozamiento ha sido investigada desde diversas perspectivas en el área de la Didáctica de la Física. Algunos investigadores se han enfocado en el tratamiento que realizan los libros textos y su influencia en el aprendizaje [1,6], otros han estudiado las ideas previas y el razonamiento de los estudiantes [7, 21, 23] y otros han sugerido que la discusión grupal podría ayudar a clarificar las preconcepciones de los alumnos [13], o bien han analizado las dificultades de aprendizaje que tienen los estudiantes en torno a dicha fuerza [5, 15, 25]. Por otra parte, también se han propuesto secuencias didácticas que se consideran idóneas para su enseñanza [3-4, 24].

Estas investigaciones muestran algunas de las dificultades que tienen los alumnos para el aprendizaje de la fuerza de fricción y ponen de manifiesto la relevancia de investigar los procesos de enseñanza y aprendizaje sobre dicha fuerza. La complejidad de la actividad físico-matemática necesaria para resolver tareas en las que está involucrada dicha fuerza está presente de manera implícita en estas investigaciones, pero en ellas no hay una caracterización exhaustiva de dicha complejidad.

Situados en esta problemática, en este artículo se describe una investigación cuyo objetivo fue caracterizar exhaustivamente la complejidad de la actividad físico-matemática (en términos de prácticas, contenidos y procesos, tanto físicos como matemáticos) que realiza un grupo de estudiantes al resolver problemas en los que está involucrada la fuerza de fricción.