En el artículo anterior abordamos el problema de los contenidos de las ciencias naturales a través de un ejemplo del área de la física. Ubicamos el concepto de rozamiento a lo largo de la enseñanza formal, definiendo el nivel de complejidad requerido para cada edad del alumno. Destacamos la necesidad y conveniencia de que los maestros asuman el nivel más primario: el del contacto físico con el fenómeno. En esta entrega haremos la propuesta concreta, tanto de las actividades que permitirán aprender el concepto de rozamiento, como de aquellas que permitirán al maestro conocer el grado de adquisición del concepto.

Pensemos qué actividades se pueden proponer a los alumnos de primaria para que sienten buenas bases de aprendizaje del concepto de rozamiento en el nivel medio. Tomaremos como punto de partida a los alumnos del último año escolar, o sea de 11-12 años.

Una actividad adecuada para comenzar es pedir a los chicos que redacten tres oraciones con la palabra rozamiento o con la familia de esa palabra.

Esto responde no solamente al respeto que se debe tener de las ideas que nuestros alumnos ya tienen sobre el concepto, sino a que lograremos focalizar el tema y además encontraremos algunas ideas previas que deberemos tener en cuenta.

Se puede escribir las oraciones en el pizarrón empleando la técnica de la escalera: cada alumno va agregando su oración siempre y cuando sea  diferente a las ya escritas. Esta técnica obliga al alumno a prestar atención y a reconocer coincidencias y diferencias con opiniones anteriores.

De estos aportes se puede ir reconociendo el rozamiento como una fuerza, porque en general los alumnos mostrarán la idea de que ella produce que el objeto frene o sea tirado hacia atrás en su movimiento o que sea empujado en contra. Empujón, tirón, jalón, son los términos que los alumnos de esa edad emplean para la fuerza.

Figura 1. Ejemplos de cómo podrían ser los dibujos de los niños representando una superficie.

A esta altura también será fácil relacionar la existencia de esta fuerza con las rugosidades de las superficies: esa sensación de que cuesta deslizar un bloque se debe a las rugosidades de las superficies implicadas y los alumnos están en condiciones de asociarlas.

Se les puede preguntar: ¿cómo es una superficie rugosa?, para que lo expliquen con palabras; pero también se puede pedir a los alumnos que dibujen la superficie vista de lado, de modo que muestre las rugosidades. Puede pedírseles que efectivamente miren de costado para poder hacer el dibujo y si se dispone de una lupa, permitirles utilizarla para observar (ver fig. 1).

También se puede ir asociando la fuerza de rozamiento con el sonido producido por las superficies que rozan: ¿cómo se da cuenta un no vidente que un coche ha frenado?

Actividades con bloques y una tabla vertical

La actividad inicial de discusión de las oraciones construidas puede ser reforzada pasando a actividades simples.

Utilizando elementos sencillos como una tabla de madera colocada fija en forma vertical y tres bloques de igual tamaño que posean una de sus caras revestida de papel de lija de distintas rugosidades, podremos revisar las ideas vertidas en las oraciones.

Deslizando los bloques por la parte rugosa contra la tabla con la mano, discutiremos el sentido de la fuerza de rozamiento sobre los bloques: cuando el bloque va para abajo, se siente que algo empuja en contra: la fuerza de rozamiento empuja hacia arriba. Si el bloque va para arriba, el rozamiento se siente que empuja hacia abajo. Los alumnos deben sentir que algo empuja en contra del movimiento y tiende a impedir el deslizamiento del bloque sobre la tabla.

Apelar a las sensaciones es lo adecuado a esta edad y vincula en forma primaria al alumno con el fenómeno.

Que la tabla se haya elegido fija para deslizar contra ella los bloques tiene como explicación, en primer lugar, centrar la atención en la fuerza de rozamiento sobre el bloque y no en la que se ejerce sobre la tabla, lo cual podría ocurrir si se usaran dos objetos móviles entre sí y respecto al observador.

Que sea vertical se debe a que de esa forma la fuerza normal que entra en juego viene del apretamiento entre las superficies, lo cual está originado por la fuerza que el alumno hace a través del bloque contra la tabla.

En general, en los cursos superiores se estudian situaciones en que los objetos se deslizan sobre el piso. Esto hace que en los casos más sencillos la fuerza normal coincida con el valor del peso del objeto que desliza. El abuso de ejemplos en que la normal coincide con el peso, conduce a que, con el tiempo, los alumnos crean que la fuerza normal de la que depende el valor de la fuerza de rozamiento coincide siempre con el peso. Esto constituye otra de las ideas previas generada en la propia enseñanza formal que debe tratar de evitarse. Comenzar con una tabla vertical implica que nos enfrentemos a un caso donde la fuerza de rozamiento es independiente del peso de los bloques y la fuerza normal, como dijimos, viene del apretamiento entre las superficies.

Esto es posible porque no realizaremos un estudio cuantitativo del fenómeno. Nos conformaremos por ahora con términos como “aprieto más” o “aprieto menos” el bloque contra la tabla. Recuérdese que no es intención en estos niveles llegar al enunciado matemático.

Podría organizarse lo observado en una serie de cuadros que fueran recogiendo la información. Es conveniente hacer cuadros separados pues el alumno aún no puede centrar la atención en muchas variables a la vez. Veamos algunas sugerencias.

Figura 2 Ejercicio 1 Los bloques se deslizan hacia abajo. No se da mucha importancia a si se aprieta mucho o poco, o a si se aprieta todos los bloques por igual en esta ocasión, porque solamente se desea reconocer la existencia de la fuerza de rozamiento y su sentido opuesto al movimiento de los bloques.

Figura 3 Ejercicio 2 Los bloques se deslizan hacia arriba. Repetimos que no interesa la intensidad con que se aprieta con la mano los bloques contra la tabla.

1. La fuerza de rozamiento se opone al movimiento de los bloques

En estos dos primeros ejercicios se intenta solamente reconocer que la fuerza de rozamiento se opone al movimiento de los bloques (ver fig.2 y 3). Se tratará que los alumnos generalicen y establezcan que “la fuerza de rozamiento se opone al movimiento del objeto que la sufre”:

Ejercicio 1 Bloques hacia abajo
A	Se siente que la tabla empuja hacia arriba.
B	Se siente que la tabla empuja hacia arriba.
C	Se siente que la tabla empuja hacia arriba.
Figura 4

Ejercicio 2 Bloques hacia arriba
A	Se siente que la tabla empuja hacia abajo.
B	Se siente que la tabla empuja hacia abajo.
C	Se siente que la tabla empuja hacia abajo.
Figura 5

2. Dependencia del valor de fuerza de rozamiento con las rugosidades de las superficies que rozan

A continuación, elegiremos uno de los dos ejercicios, por ejemplo, los bloques hacia abajo. En éste se tratará que el alumno apriete siempre con la misma intensidad el bloque contra la tabla. Sabemos que esto no se logrará exactamente, pero recuerde que no deseamos hacer un estudio cuantitativo del fenómeno, puesto que no se desea asociar valores numéricos a las variables que intervienen. Estamos dispuestos a sacrificar este aspecto, aunque esto implique menos rigurosidad de la que se exigirá en la enseñanza media; es un lujo que nos podemos dar en la primaria.

Pediremos que ordenen los bloques por su rugosidad. Los alumnos pasarán la mano sobre las superficies rugosas de los bloques o los observarán. Esto será controlado por el maestro, que conoce ese orden. Por ejemplo, un resultado propuesto por los alumnos podría ser:

	A - menos rugoso
	B - rugosidad intermedia
	C - más rugoso

 

Una tabla que recogiera los resultados podría ser como la que se muestra:

A ( menos rugoso )	Frena muy poco
B ( rugosidad intermedia)	Frena más o menos
C (el más rugoso)	Frena mucho
Figura 6

Se pretende solamente poner en evidencia la correlación entre las irregularidades de la superficie, o sea su rugosidad, y la fuerza de rozamiento originada.

Luego se podrá optar por probar con una de las situaciones anteriores, por ejemplo el bloque A, y revestir la tabla con un papel rugoso, para que vean que esa fuerza de rozamiento también depende de la superficie del objeto sobre el cual desliza el bloque.

Trataremos de generalizar esta vez estableciendo que “la intensidad de la fuerza de rozamiento depende de las rugosidades de los objetos que deslizan”.

Ahora elegiremos un solo bloque, por ejemplo el C, y lo deslizaremos contra la tabla dos veces: una con poca intensidad y otra con mucha. Los resultados serán:

Aprieto mucho	Aprieto poco
Roza mucho	Roza poco
Figura 7.

Esta vez generalizaremos estableciendo que “la intensidad de la fuerza de rozamiento depende del apretamiento entre las superficies que rozan”.

Reconocimiento de la fuerza de rozamiento estática

Para finalizar, se tratará de reconocer la existencia de la fuerza de rozamiento estática que, como ya adelantamos, no es reconocida espontáneamente por los alumnos, sino que debe ser introducida por la enseñanza formal.

Para ello se utilizará la misma tabla, pero esta vez inclinada sobre la mesa. Se buscará una inclinación para la cual el bloque efectivamente se deslice sobre ella hacia abajo. Al preguntar a los alumnos por qué se desliza hacia abajo lógicamente no reconocerán como causa a la componente del peso paralela a la tabla, pero eso no nos importa. Puede perfectamente omitirse este hecho.

Se puede luego atar el bloque a una cuerda que lo tironee hacia arriba y no lo deje deslizar. Reconoceremos que la cuerda hace fuerza hacia arriba. Retiraremos la cuerda y revestiremos la tabla con un papel rugoso (de lija) de modo que el bloque, para la misma inclinación de la tabla, no deslice. La fuerza que antes hacía la cuerda ahora la hace la tabla debido a sus rugosidades.

Cuando se les pregunte por qué no desliza, nos dirán que el rozamiento lo detiene. Estamos ante un caso, entonces, de una fuerza de rozamiento estática. Hay que destacar este hecho y diferenciarlo de los casos anteriores en que la fuerza de rozamiento aparecía por el movimiento relativo de dos cuerpos.

Podemos preguntar de qué otra forma se podría haber logrado que el bloque no deslizara. Quizá los alumnos se den cuenta de que si se carga al bloque con otro objeto puesto encima, se podrá lograr también que el bloque no deslice, pues el apretamiento entre superficies es mayor, y ya hemos visto que el apretamiento entre las superficies determina la intensidad de la fuerza de rozamiento.

Debe tenerse especial atención en manejar las variables (apretamiento, rugosidades) de a una por vez: esto se llama controlar las variables. No se puede cambiar dos variables al mismo tiempo, pues no podemos darnos cuenta de cuál de ellas produce algún efecto si lo hacemos al mismo tiempo; hay que discutir esto con los alumnos. Además, el alumno aún no se encuentra en una etapa de pensamiento en que pueda pensar en varias variables al mismo tiempo.

Los demás objetivos perseguidos en la enseñanza media, que mostramos en el cuadro, no se deberían abordar.

Evaluación

Como ya dijimos, los profesores en la enseñanza media pasan muy por arriba este nivel de abordaje inicial del concepto de rozamiento. Es que se espera llegar a niveles superiores y por lo tanto son estos últimos los que se evalúan.

En nuestro caso, si en este nivel nos vamos a quedar, ¿cómo evaluaremos estos contenidos, que solamente representan un acercamiento a ellos a través de las percepciones y con herramientas cognitivas primarias, tales como la seriación, la correlación, en un análisis puramente cualitativo? Pues justamente manejándonos con estas características: se deben proponer situaciones problema, donde tengan que utilizar las percepciones y donde deban utilizar esas herramientas cognitivas adquiridas. Por ejemplo, se les puede suministrar a los alumnos una serie de bloques con superficies de rugosidad variable y pedirles que armen parejas de bloques, ordenándolas desde las que se prevé que rozarán más hasta las que se prevé que rozarán menos, para un apretamiento fijo de esas superficies.

Ellos deben darse cuenta de que la pareja de bloques que rozarán más es la de aquellos dos bloques que poseen mayores rugosidades. Se constatará cuáles poseen mayores rugosidades pasando la mano por las superficies, o mirando de costado sus irregularidades, como lo hicieron antes, no haciéndolos rozar inicialmente, puesto que la idea es mostrarles a los alumnos el valor predictivo de todo lo “experimentado” hasta el momento.

En el otro extremo están los dos bloques que posean menores rugosidades. La dificultad aparecerá para valores intermedios, pero debe recordarse que no nos interesa un resultado muy riguroso, sino poder constatar que el alumno puede dar una explicación coherente con lo aprendido: la idea del rozamiento como dependiente de las rugosidades de las superficies que entran en juego.

Como se ve, debe cuidarse no alejar al alumno demasiado de lo tratado en las clases anteriores.

 

 

En la entrega siguiente agregaremos un concepto más, el de velocidad, siguiendo los mismos criterios: acercar al alumno perceptivamente al fenómeno. Al igual que para el concepto de rozamiento, mostraremos algunas actividades que se podrían hacer, la forma de organizar la información y cómo evaluar los logros de los alumnos. Algunas reflexiones generales acerca de cómo atenuar el quiebre en cuanto a los contenidos curriculares, entre la enseñanza primaria y la media, cerrarán esta propuesta.

 

*Véase el artículo anterior: M. Maxera “Las ciencias naturales en tránsito entre la enseñanza primaria y media. Primera parte”, Correo del Maestro, núm 134, año 12, julio 2007, pp. 26, 3-40.