Modelo para explicar e interpretar fenómenos físicos
Digna Couso
Julià Hinojosa
La física es la parte de la ciencia que estudia la materia y la energía así como sus interacciones. Tiene por objetivo comprender y aprovechar las características de los fenómenos físicos a partir del estudio de sus interacciones y de la aplicación de los principios de conservación que se supone que se cumplen en el universo.
Cambios físicos
La físisa se aplica a todo el universo conocido para estudiar los cambios físicos. Son cambios que se dan en los cuerpos en los cuales no hay una modificación de la composición del cuerpo que provoque de deje de ser el que era, a diferencia de los cambios químicos. En los cambios físicos hay cambio pero no transformación.
Paradigmas
Para el objetivo que nos ocupa, el de la física escolar básica, tenemos suficiente con situarnos en el paradigma cálsico o newtoniano, donde las escalas abarcan desde lo microscópico hasta lo cosmológico. A pesar del interés que tiene reflexionar en algunos momentos sobre ,
qué física se debería trabajar
en el siglo XXI, creemos que el objetivo básico, especialmente en la educación primaria, es compartir la forma de mirar de la física para diferenciarla de otras. Y por ello, la física clásica es un ejemplo excelente que trata fenómenos cercanos. En este marco, se dejan de lado los efectos relativistas, ya que las velocidades son pequeñas comparadas con las de la luz, y podemos negligir los efectos cuánticos (la escala es muy superior a la atómica).
La física clásica estudia las interacciones para explicar los motivos de los cambios físicos que se producen. Así, desde esta forma de mirar los cambios, se analizan dos de las cuatro interacciones fundamentales que se dan entre los cuerpos: la interacción gravitatoria y la electromagnética. Estas interacciones se relacionan con las propiedades de los cuerpos, y de hecho son la manifestación de estas propiedades.
Mirar los cambios desde las interacciones
GRAVITATORIA, Los cuerpos, por el hecho de tener masa, interaccionan gravitatoriamente. Esta interacción provoca que se atraigan los unos a los otros, siendo sólo perceptibles las atracciones producidas por los cuerpos muy masivos. Por ejemplo, la Tierra nos atrae a todos -el peso-.
ELECTROMAGNÉTICA, Los cuerpos, por el hecho de tener carga y en función de donde y cómo estén configurados y de lo libres que sean, oueden interaccionar electromagneticamente. Esta interacción se puede dar en forma de atracciones o repulsiones según si están cargados o imantados con diferente o igual signo.
A nivel macroscòpico, cualquier interacción o fuerza entre cuerpos es generalmente una combinación de estas interacciones fundamentales. Por ejemplo, la fuerza de fricción no es más que el producto de complejas interacciones electromágneticas entre los átomos de las superficies de objetos en contacto.
El estudio de las interacciones en los fenómenos físicos es muy complejo. Todos los cuerpos interaccionan entre sí, y por tanto, son necesarias muchas idealizaciones y descartar muchas de ellas para, en una primera aproximación, poder predecir y explicar comportamientos.
En algunas situaciones, de hecho, explicar por qué se produce un cambio físico concreto es tan complejo que la justificación deja de ser útil a nivel cualitativo. A veces, incluso simplemente nos interesa más saber cómo ocurre el cambio que por qué ocurre. Es decir, es suficiente con seguir la pista de los cambios, saber la magnitud de cambio posible y poder predecir hasta qué punto cambiará (que normalmente se expresa a través de leyes explicitadas en relaciones matemáticas).
Mirar los cambios desde la termodinámica
En física existe otra forma de mirar los cambios físicos que llamamos termodinámica, que se ocupa de los límites y conservaciones de estos cambios para poder predecir comportamientos. En esta visión, se parte de las premisas o principios que afirman que la energía se conserva en el Universo y en los sistemas cerrados (primer principio de la termodinámica), y que la energía se degrada, es decir, cada vez es menos aprovechable (segundo principio de la termodinámica) para predecir qué cambios pueden pasar y aprovecharlos.
Modelo científico escolar
Entender cuál es la mirada de la física sobre los fenómenos de cambio físico implica elegir cuál de las dos miradas queremos aplicar. En la física escolar hablamos del Modelo Científico Escolar (MCE) de interacciones mecánicas (newtonianas) y el MCE de energías (termodinámica). En primaria ambos modelos tienen que empezar a utilizarse.
Entender y dominar esta mirada no es fácil para los estudiantes. La casuística de cambios físicos es enorme. Las interacciones que se producen son muy variadas y se trabaja a la vez con muchas escalas diferentes. Las explicaciones o interpretaciones tienen que ser muy abstractas para poder generalizar una casuística tan grande de fenómenos. No es posible evitar compartir esta forma de mirar, ni siquiera en sus aplicaciones más sencillas, cercanas, cotidianas y a escala meso. Para hacerlo, es necesario un ejercicio de reconstrucción educativa profundo, que es el propósito de nuestra propuesta. Así, desde la mirada sistémica que compartimos, las dos formas de mirar de la física, la centrada en interacciones y la que evita las interacciones, tienen aspectos en común.