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Concep o de olumen de agua desplazada en
es udian es de educación secunda ia
Ra ael Palacios1 y Ana Ma ía C iado2
Depa amen o de Didác ica de las Ciencias Expe imen ales y Sociales,
Uni e sidad de Se illa, 1 a [email protected], 2ac [email protected]
Resumen
En es e abajo se hace un diagnós ico de las ideas que iene el alumnado es-
pec o al olumen de líquido que desplaza un sólido en inme sión. El es udio se
plan ea con es udian es de 4º cu so de Educación Secunda ia Obliga o ia p e io
al es udio del P incipio de A químedes. Los esul ados indican que los es udian-
es llegan a es e ni el con concepciones que cons i uyen un obs áculo que es
necesa io sal a an es de abo da el es udio del P incipio aludido.
Palab as cla e
Ideas de los alumnos, P incipio de A químedes, olumen desplazado, densi-
dad, educación secunda ia, lo ación.
In oducción y an eceden es
La exis encia en el alumnado de concepciones al e na i as a los concep os
cien í icos (ideas p e ias), cons i uyen un obs áculo a abo da an es de plan ea se
la enseñanza. En el caso que nos ocupa, pa a explica la lo abilidad de los cue -
pos, pocos es udian es ecu en espon áneamen e al concep o de densidad (Ha u-
Nuu inen, 2012). Es habi ual que aludan al peso, y con meno ecuencia, a la
longi ud del cue po, a su o ma o a la p esencia de espacios llenos de ai e den o
del mismo (Mad igal y Slisko, 2010).
Pa a el alumnado con edades comp endidas en e 15 y 16 años se ha de ec a-
do (Ra iolo, Mosca o y Schne sch, 2005), que, las di icul ades más ei e adas
es án elacionados con la no dis inción en e el concep o de densidad y los con-
cep os masa, olumen, peso y iscosidad.
El concep o de densidad ue in oducido en la Física, de una mane a muy su-
il, po A químedes, llegando a la conclusión de que dos cue pos con misma
masa y o mados po el mismo ipo de sus ancia debían desplaza un olumen de
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agua idén ico. De es a mane a la densidad debía se ca ac e ís ica de las sus an-
cias. Su p incipio se enuncia “ odo cue po sume gido en un luido expe imen a
un empuje e ical y hacia a iba igual al peso del luido que el cue po desaloja”
(Ma ínez-Pons, 2012).
De ahí que, pa a es a en condiciones de en ende el p incipio de A químe-
des, es un equisi o p e io en ende que el olumen de luido desplazado po un
sólido en inme sión depende sólo del olumen de és e. Es deci , desca a o as
a iables que el alumnado, dejándose lle a po su in uición suele conside a y
que in e e i án en la aplicación de dicho p incipio.
Las in es igaciones sob e las ideas de es udian es (en e 14 y 16 años) ela i-
as a la conse ación del olumen, a ojan que es e alumnado no es capaz de
p edeci es a igualdad olumé ica; (Mazzi elli, Ma u ano, Núñez y Pe ei a,
2006), lo cual les impedi á adqui i la asimilación del concep o de densidad y la
comp ensión del p incipio de A químedes.
En es e abajo se p e ende e i ica has a qué pun o los es udian es de una
mues a de con eniencia, caen en esas in e p e aciones in ui i as cuando se en en-
an a una a ea g á ica di e en e a la de los es udios an e io es, diseñada “ad hoc”.
Plan eamien o de la cues ión e hipó esis de abajo
Dada la necesidad de con a con que los es udian es cumplían con el p e-
equisi o mencionado nos plan eamos como obje i o da espues a a los siguien-
es in e ogan es:
1) An es de abo da el P incipio de A químedes, ¿saben in e p e a adecua-
damen e qué a iables in luyen en el olumen de agua desalojado po un cue po
sólido en inme sión o poseen concepciones al e na i as?
2) ¿Poseen los pa icipan es las concepciones más ecuen es? A sabe :
a) La a ibución de una in luencia del peso del sólido en el olumen de agua
desplazada.
b) La c eencia de que, una ez sume gido, los cambios en la p o undidad
pueden p o oca cambios en el luido desalojado.
La hipó esis de abajo, basada en nues a expe iencia p o esional con alum-
nado de educación secunda ia, consis e en que exis en es udian es con es as
concepciones al e na i as que in e e i án en su ap endizaje de la lo ación. Sin
emba go, se pensaba que si azonaban sob e un g á ico, quizás la idea de “ olu-
men de líquido desplazado igual a olumen de sólido en inme sión” pudie a se
suge ida más ácilmen e que con o as cues iones u ilizadas en es udios p e ios.
El obje i o del abajo es, po an o, conoce las ideas p e ias ela i as al o-
lumen de agua desplazado po un cue po sume gido y comp oba si, azonando
sob e una imagen g á ica, elacionan es e olumen con el olumen del cue po o,
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po el con a io, lo elacionan, inadecuadamen e, con el peso del obje o sume gi-
do o con la p o undidad.
Me odología
Los pa icipan es son 24 es udian es de 4º cu so de ESO de un IES de la p o-
incia de Huel a. Es e alumnado iene como ma e ia op a i a Física y Química
y, en gene al, su endimien o académico es bueno.
La a ea de lápiz y papel consis ió en que el es udian e debía esponde , azo-
nadamen e, a las siguien es p egun as:
a) En la igu a, conside a es es e as que son de igual o ma y olumen, pe o
de ma e iales di e en es (plás ico, aluminio y hie o) pa a que engan dis in o
peso, si mides el agua desplazada po inme sión comple a ¿en qué caso se des-
plaza á más agua?
b) ¿Cambia á el olumen de agua desplazada si, una ez sume gido el obje o,
se baja a más p o undidad?
Figu a 1. Rep esen ación g á ica de la a ea
Cada es udian e debe esponde de o ma indi idual, anónima y azonada a
las p egun as plan eadas.
Resul ados
A con inuación se mues an la ca ego ización de las espues as y su ecuen-
cia ( abla 1):
Ca ego ías de espues as
F ecuencia
a) Volumen desplazado - dependien e de la masa del sólido
1*. En los es casos desplazan el mismo olumen (incluye jus i icación co ec a
de la espues a).
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2. En los es casos desplazan el mismo olumen (no incluye jus i icación de la
espues a o no es co ec o el azonamien o).
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3. Desplaza más olumen la que más peso enga.
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4. O a espues a o no con es a.
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b) Volumen desplazado - dependien e de la p o undidad
1*. No cambia el olumen desplazado al aumen a la p o undidad (incluye
jus i icación co ec a de la espues a).
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2. No cambia el olumen desplazado (no incluye jus i icación de la espues a o
no es co ec o el azonamien o).
9/24
3. Cambia el olumen desplazado con la p o undidad sume gida.
10/24
4. O a espues a o no con es a
3/24
Tabla 1. Tipología de espues as ealizadas en cada apa ado po los es udian es
En el caso del apa ado a), como puede obse a se en la abla 1, la mi ad de
los es udian es c een, que el olumen del agua que se desplaza depende del peso
o masa del sólido que se sume ge. Solamen e la quin a pa e esponde ace ada-
men e y, de o ma azonada, a la p egun a ealizada. Incluyendo a 3 es udian es
que dan una espues a co ec a pe o sin azona la o con azonamien o e óneo,
sólo un 33,3 % de los es udian es encues ados opinan que el olumen de agua
desplazado no depende del peso del sólido sino del olumen de es e.
En el caso de la p o undidad a la que se sume ge el sólido (apa ado b), casi
la mi ad c ee, ap opiadamen e, que el olumen de agua desplazada no depende
de la p o undidad a la que se sume ja el sólido; aunque sólo 2 lo jus i ican ade-
cuadamen e.
Conclusiones
La mayo ía del alumnado de 4º cu so de Educación Secunda ia encues ado
posee concepciones al e na i as espec o a las a iables que in luyen en el olu-
men que desplaza un cue po cuando se sume ge en un líquido. Es as ideas eme -
gen cuando se les solici a que piensen sob e ello en una ep esen ación g á ica
que hipo é icamen e pod ía ayuda les a imagina la espues a adecuada. Po una
pa e ecu en al concep o de peso, azonando que se á aquel cue po con mayo
peso o masa el que desbo de del ecipien e una mayo can idad de agua. Po o o
lado, casi la mi ad c ee que el olumen desplazado se a ec a si los cue pos se
sume gen a dis in a p o undidad.
Se concluye, po an o, muchos de los alumnos encues ados no ienen los co-
nocimien os su icien es pa a pode en ende con cla idad el P incipio de A quí-
medes.
Los esul ados desc i os en es e abajo ela i os a la conse ación olumé i-
ca con i man los ob enidos po Fe nández (1988) y po Mazzi elli e al. (2006),
median e o o ipo de cues iones. Es a pe sis encia de las ideas de los alumnos a
es e espec o jus i ica un cambio en la me odología u ilizada en la enseñanza del
concep o de densidad po pa e del p o eso ado, lo cual hace necesa io que dedi-
quemos pos e io es es udios en es e sen ido.
Palacios y C iado
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Bibliog a ía
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