Explicaciones acerca de fenómenos relacionados con el volumen de líquido desplazado por un sólido en inmersión, con la densidad y con la flotación, en alumnado de Educación Secundaria Obligatoria

Resumen

En este artículo se realiza un diagnóstico de las explicaciones del alumnado respecto al volumen de líquido que desplaza un sólido en inmersión y a la relación entre flotabilidad de los cuerpos y la densidad. El estudio se plantea con estudiantes de cuarto curso de Educación Secundaria Obligatoria (ESO) a comienzos del curso escolar, donde el dominio de los conceptos de volumen de líquido desplazado y de densidad son un pre-requisito para comprender fenómenos que se estudiaran durante el desarrollo del curso (valor del empuje y dependencia del equilibrio entre las fuerzas peso y empuje para justificar la flotabilidad de los cuerpos). Los resultados indican que los estudiantes llegan a este nivel con concepciones sobre las variables que influyen en el volumen de líquido desplazado similares a las de los escolares de Primaria. La dependencia del contexto de sus explicaciones pone de manifiesto que, para explicar la flotabilidad de un sólido en un líquido, no siempre llegan a aplicar el criterio de comparación de densidades. Estas dificultades se acentúan en el caso concreto de la flotación-inmersión de un submarino, como cuerpo sólido que es capaz de variar su densidad media.

Palabras clave: Peso; empuje; volumen desplazado; densidad; flotación.

Compulsory Secondary Education students explanations regarding phenomena related to the volume of liquid moved by a immersed solid, to the density and to the buoyancy

This paper presents a diagnosis of the explanations that the students give regarding the volume of fluid that moves an immersed solid and regarding the relationship between buoyancy of objects and its density. The study sets out with students from fourth year of Compulsory Secondary Education (ESO) at the beginning of the school year. In this respect, the knowledge of concepts displaced liquid volume and density are a pre-requisite for understanding phenomena studied during the school year (value of thrust and balance between weight and thrust forces to justify the buoyancy of objects). Results indicate that students reach this level with conceptions of the variables that influence the volume of displaced liquid that are similar to those of primary school children ones. The context-sensitive explanations show that students do not always apply the densities comparison criterion to explain the buoyancy of a solid in a liquid. These difficulties are all the greater in the case of buoyancyimmersion of a submarine, as a solid that is able to vary its average density.

Keywords: Weight; thrust; volume of displaced liquid; density; buoyancy.