Digna Couso i Julià Hinojosa
De les dues formes de mirar privilegiades de la física clàssica, prioritzem en aquesta proposta el model d’interaccions. Creiem que és un model que pot servir als alumnes per començar a mirar el món com ho fa la física, presenta un grau d’abstracció menor que el d’energies i té més potencial a l’hora d’explicar fenòmens quotidians (el moviment en els jocs d’un parc infantil, en vehicles, en joguines, en atraccions…).
Interessa molt, per exemple, la descripció cinemàtica (com es mou un objecte, de què depèn que es mogui, etc.), així com l’explicació dinàmica d’aquests moviments, que són concretes i intuïtives.
Les interaccions expliquen els canvis i, per contra, el model d’energies només diu què pot o no passar en unes condicions determinades. Això no vol dir, però, que a primària no sigui important parlar de fonts d’energia o primeres transferències/cadenes energètiques per veure que es va “perdent” la qualitat de l’energia, convertint-se en menys aprofitable.
El model d’interaccions també és interessant per donar més sentit al model Sol-Terra, en facilitar la descripció del moviment i una idea de gravetat adequada. Per això, una proposta és començar per la descripció del moviment (un primer pas necessari o pre-requisit), i finalitzar per interpretar el fenomen de la flotació, que generalment no s’explica en funció de les interaccions.
Així, les i els alumnes poden apreciar la potencialitat d’explicació d’aquest model, que interpreta els canvis físics més comuns, com són els de l’estat del moviment.
Durant l’educació primària -que de fet ja es poit iniciar el treball a l’etapa infantil i a la darrera enllaça amb la d’ESO-, aquesta mirada de la física escolar relacionada amb el model d’interaccions mecàniques, es desenvolupa en diverses etapes, que es descriuen a continuació:
1r estadi
Descriure moviments senzills
En un primer estadi els infants aprenen a descriure moviments senzills que fan ells mateixos, diferenciant entre alguns tipus senzills de trajectòria (recta, corba,..) i parlant o no de la rapidesa. En general, es tractaran de canvis de moviment senzills que es poden mesurar qualitativament amb cordes i altres estris, i representar dibuixant el camí.
Deformacions
En els cas de les deformacions, es poden treballar les propietats dels materials elàstics, plàstics i rígids.
Canvis de moviment
En aquest primer estadi, els infants també poden començar a descriure les situacions on hi ha canvis de moviment i les accions associades als mateixos. En cas de començar a atribuir causes, els canvis seran producte de les accions d’agents vius o actius, i generalment per contacte. Els infants parlaran indistintament del que es fa a l’objecte (empentes o estirades) i d’allò que es posa en lloc per fer-ho (energia de la pila, donar corda a la joguina, etc.) com a accions que causen els canvis.
2n estadi
Descripció dels moviments amb més profunditat
En un segon estadi, es començaran a descriure més formalment els moviments, aprofundint en els conceptes associats a l’espai i el temps: posició, trajectòria, distància. Es poden mesurar en les seves unitats i començar a representar amb més precisió en una dimensió. També es parlarà de rapidesa, incloent de forma indiscriminada velocitat i acceleració.
Referència a l'acció d'un objecte sobre un altre
A més a més, les referències a les accions i formes en què provocar canvis, tot i ser de molts tipus, es començaran a agrupar en empentes i estirades que fa un objecte A, generalment actiu, a un objecte B. Algunes es començaran a anomenar de forma diferenciada, amb noms quotidians (per exemple, fregament), però d’altres es descriuran en funció del que passa (“el cop o la força que fa la molla”).
Introducció de noves forces
S’introduiran també, explícitament, forces a distància, en particular la força de gravetat i la força magnètica. Algunes forces es veuran encara com propietats del cos (pes, elasticitat) més que com estirades que li fa un cos a un altre.
Aquestes forces i moviments s’estudiaran en varietat de contextos quotidians, com els jocs del parc, les joguines, les màquines simples o les construccions de màquines d’efectes encadenats, sempre intentant identificar qui o què empeny o estira de qui o què, i què canvia en fer-ho.
3r estadi
Representació en gràfics
En un tercer estadi ja es descriuen i representen en gràfics els moviments, precisant les variables espacials i començant a diferenciar qualitativament entre velocitats constants i variables (objectes que van cada cop més ràpids o cada cop més lents). Es poden començar a treballar les relacions entre espai, temps i velocitat de manera qualitativa.
Caràcter vectorial i equilibri de forces
S’introduirà qualitativament la idea del caràcter vectorial de la força, experimentant què passa quan es fa la mateixa força en diferents direccions i sentits. Es comença a introduir la idea d’equilibri de forces.
Relació entre força i efecte
Respecte a les causes de les empentes i les estirades, s’associaran a forces o interaccions que es fan els objectes els uns als altres, i que tenen com a efecte sempre el canvi en l’estat de moviment o la deformació. El valor o intensitat de la força es pot començar a mesurar amb el dinamòmetre i s’investigarà la relació entre força i efecte, analitzant situacions senzilles on es pugui comprovar que més força implica més canvi.
4t estadi
Explicació de diferents fenòmens i experiments
Alhora, els alumnes utilitzen també el model d’interaccions per explicar qualitativament altres fenòmens, com ara la caiguda lliure. Poden fer i prendre mesures adients d’experiments senzills com la llei de Hooke, de manera que relacionen més força amb més canvi de moviment.
Descripció avançada del moviment i la força
En un estadi més avançat, els estudiants descriuen el moviment i el saben representar de formes variades. Mesuren distància i durada dels moviments i saben calcular la velocitat mitjana. Els alumnes associen els canvis de velocitat i les situacions d’equilibri de forces al fet que hi hagi o no una força neta o resultant, i ho saben representar amb fletxes que qualitativament representen intensitat i direcció.
La massa com a inèrcia
Es comença a introduir també la influència de la massa com a inèrcia o resistència a canviar de moviment, tot empenyent igual cotxes més o menys carregats.
La gravetat
Es treballa la gravetat, és a dir, la idea de pes com a força que fa la Terra en els cossos, sense aprofundir en diferenciar pes i massa. Es pot parlar de diferents gravetats en la Terra i la Lluna, en tant que propietat dels planetes.
Entendre quina és la mirada de la física sobre els fenòmens de canvi físic implica triar quina de les dues mirades volem aplicar. En la física escolar parlem del Model Científic Escolar (MCE) d’interaccions mecàniques (newtonianes) i el MCE d’energies (termodinàmica). A primària tots dos models s’han de començar a utilitzar.