Desarrollo cualitativo de los conceptos básicos de la mecánica de fluidos: una aproximación al principio de Bernoulli

Abstract

Este trabajo propone y desarrolla exitosamente una secuencia didáctica para la enseñanza del concepto de presión a estudiantes de grado décimo que utiliza el principio de Bernoulli como oportunidad de ilustrar el efecto de la presión en fenómenos sencillos. La secuencia consta de cinco unidades didácticas: todo está hecho de átomos, presión en sólidos, presión en gases (incluyendo gases ideales), presión en líquidos y el principio de Bernoulli, que se desarrollan con videos, experimentos demostrativos en aprendizaje activo, modelos mecánicos y secciones de clase magistral. La secuencia se implementó con 33 estudiantes del grupo 1003 del Colegio La Aurora I.E.D. de la localidad quinta de Usme, en un diseño pre-experimental con pre-test y post-test, utilizando un test de 16 preguntas diseñado para tal fin y complementado con el análisis cualitativo de las actividades de cierre de cada unidad. Los resultados muestran que los estudiantes comprenden correctamente los principios cualitativos de la presión, tanto en sólidos como en fluidos, y mejoran significativamente sus puntajes, pero tienen grandes dificultades en el reemplazo numérico directo y el manejo de ecuaciones. La secuencia constituye un aporte valioso a la enseñanza de este concepto, que suele omitirse del programa de grado décimo, pero que es parte integral de la formación y base de muchos fenómenos de la vida diaria.

Abstract. This work introduces and develops with success a didactic sequence to teach the physical concept of pressure in high school by using Bernoulli’s principle as an opportunity to illustrate the effect of pressure on simple phenomena. The sequence consists of five units, namely: everything is done by atoms, pressure in solids, pressure in gases, pressure in liquids and Bernoulli’s principle, which are developed with videos, demonstrative experiments in active learning, mechanical models and regular lectures. It was implemented with 33 10th graders of the La Aurora High School in Usme (Bogota, Colombia), in a pre-experimental design with pre- and posttest, with a test of 16 questions, specially designed for this purpose. Results show that the students correctly understand the qualitative concept of pressure, both in solids and fluids, and there is a significative improvement of the test’s scores, but they have big difficulties to replace numerical values and hand 1st order equations. The sequence constitutes a valuable contribution to the teaching of pressure, a concept that is usually omitted from the curriculum of 10th degree but is relevant for many daily phenomena.