Divulgación Estrategias de solución de problemas de Física

[ignorante]

Hola a todos. Inicio este hilo para plantear las siguientes cuestiones: ¿Existen estrategias generales para resolver problemas de física? ¿En qué consisten? ¿Varían dependiendo del tipo de problema? ¿Se puede hacer una clasificación de distintos tipos de problemas de física?

Me surgen estas inquietudes debido a, entre otros motivos, que he observado que cuando alguien acude al foro a solicitar ayuda para la solución de un problema, algunos compañeros, con toda buena intención, les resuelven directamente el problema. Pero, ¿no resultaría mejor definir estrategias generales para enseñar a los dudantes a resolver los problemas por ellos mismos?

¿Qué piensan al respecto?

[Weip]

Re: Estrategias de solución de problemas de Física

Hola.

¿Existen estrategias generales para resolver problemas de física? ¿En qué consisten? ¿Varían dependiendo del tipo de problema? ¿Se puede hacer una clasificación de distintos tipos de problemas de física?

Mmm yo diría que estrategias generales para cualquier problema de Física no hay, pero en temas concretos como por ejemplo en mecánica newtoniana o en electromagnetismo siempre hay "ejercicios insignia" que hay que saber hacer pues ayudan a comprender la teoría y la idea general es extrapolable a muchos otros ejercicios. Luego siempre hay ejercicios en los que las ideas habituales no funcionan pero ese tipo de problemas son para resolver una vez se ha avanzado con los ejercicios insignia y sus relacionados.

Me surgen estas inquietudes debido a, entre otros motivos, que he observado que cuando alguien acude al foro a solicitar ayuda para la solución de un problema, algunos compañeros, con toda buena intención, les resuelven directamente el problema. Pero, ¿no resultaría mejor definir estrategias generales para enseñar a los dudantes a resolver los problemas por ellos mismos?

Sí, eso es algo que deberíamos evitar. Yo prefiero lo que dices de dar la idea general o los primeros pasos del ejercicio nada más aunque a veces sin darte cuenta has dado tantas pistas que al final tu mismo has resuelto el ejercicio.

[ignorante]

Re: Estrategias de solución de problemas de Física

en mecánica newtoniana o en electromagnetismo siempre hay "ejercicios insignia" que hay que saber hacer pues ayudan a comprender la teoría y la idea general es extrapolable a muchos otros ejercicios.

Hola Weip. ¿A qué llamas "ejercicios insignia"? ¿Podrías explicarlo con un ejemplo por favor?

[Weip]

Re: Estrategias de solución de problemas de Física

Hola Weip. ¿A qué llamas "ejercicios insignia"? ¿Podrías explicarlo con un ejemplo por favor?

Por ejemplo si el alumno está estudiando las fuerzas el ejercicio "insignia" o "principal" vendría a ser el plano inclinado. Es un tipo de problema en el que se practica los diagramas de fuerzas, la segunda ley de Newton... y sirve de base para hacer ejercicios de planos inclinados con varios bloques conectados con cuerdas y otras variantes más complejas. O cuando el alumno estudia el campo eléctrico y se encuentra un problema que le dan dos cargas y le pide calcular el campo en un punto entre las dos cargas. Si se entiende este ejercicio se entenderá otros más complicados en los que hay varias cargas dispuestas en forma de cuadrado, rombo... que fundamentalmente siguen la misma idea que con las dos cargas. En definitiva son problemas que sirven para entender lo fundamental de la teoría y son como una especie de trampolín a cosas más complejas. No sé si me he explicado.

[ignorante]

Re: Estrategias de solución de problemas de Física

En definitiva son problemas que sirven para entender lo fundamental de la teoría y son como una especie de trampolín a cosas más complejas.

Weip, considerando este primer caso de <<problemas insignia>> (yo les llamaría <<problemas fundamentales>>), ¿te parece que puede haber una estrategia general para resolverlos?

[The Higgs Particle]

Re: Estrategias de solución de problemas de Física

Para mí no. Hay que usar en muchos diferentes estrategias - sobre todo estrategias de aproximación -. Por ejemplo, hay ejercicios en los que con darte cuenta de que dentro de la integral tienes una función par, te salvan la vida. En otros, lo mejor es utilizar la conservación de la energía. En fin. Es demasiado variado.

Lo que sí creo que ayuda es que tú te lees el problema. Eliges el sistema en el que te encuentras (tu sistema de referencia, así como qué es lo que estás examinando), estudia detenidamente qué leyes se cumplen y por qué (por ejemplo, no te pongas a aplicar la conservación de los momentos y de la energía mecánica sin ver las fuerzas que intervienen en el sistema que has elegido, primero, porque a lo mejor no se cumple; segundo, porque entiendes mejor el problema). Resuelve el problema. ¿Esperabas ese resulatdo? ¿Qué significa que te haya salido positivo, por ejemplo? ¿Y el orden de magnitud? Compáralo: por ejemplo, ¿es normal que la fuerza te haya salido 0.50 N, cuando es aproximadamente el peso de un cuerpo de 50 g? ¿Habría habido alguna otra forma de resolverlo? ¿Y una forma de aproximar el resultado?


Sobre lo de contestar. Yo sólo respondo cuando la otra persona lo ha intentado previamente y ha indicado dónde se traba, y pongo mucho énfasis - o eso intento - en establecer y explicar las condiciones en las que se da lugar el problema, así como desarrollar las fórmulas que se utilizan para que se vea por qué se puede utilizar en ese caso. Despejar de ecuaciones y calcular se lo dejo a la otra persona. A mí personalmente me parece un buen método para ayudar.

[Weip]

Re: Estrategias de solución de problemas de Física

Weip, considerando este primer caso de <<problemas insignia>> (yo les llamaría <<problemas fundamentales>>), ¿te parece que puede haber una estrategia general para resolverlos?

Bueno al final son nombres. De hecho ahora que lo dices mejor llamarles problemas fundamentales, que se entiende más la idea. Respecto a la estrategia general para resolverlos pues existe sí, en mi anterior mensaje ya di un ejemplo: en el caso de los problemas de planos inclinados y derivados puedes seguir el esquema de primero hacer un diagrama de fuerzas y luego aplicar la segunda ley de Newton. Luego vienen las pecurialidades del problema. Igual después de aplicar la segunda ley de Newton se puede despejar directamente para obtener la respuesta al problema. O igual aparece un sistema de ecuaciones y hay que resolverlo. Pero estas cosas yo no considero que formen parte de la idea general del problema.

[ignorante]

Re: Estrategias de solución de problemas de Física

Existe el método para resolver problemas de Polya: http://www.glc.us.es/~jalonso/vestig...ver-problemas/
¿Lo calificarían como adecuado para resolver problemas de física?

- - - Actualizado - - -

Voy a tomar como base la estrategia de Polya para explorar un posible método general para resolver problemas de física.

1. ¿Qué información me dan? Aquí se trata de definir la información de entrada, los datos. Estos datos pueden consistir en valores de magnitudes físicas (por ejemplo una masa de 10 Kg, una velocidad de 30 m/s, etc.), o condiciones físicas o geométricas del problema (por ejemplo, me dicen que no hay fuerza de fricción, o me dan un esquema donde se muestren las ubicaciones de ciertos objetos, etc.), o relaciones entre magnitudes (por ejemplo, me dicen que la fuerza de fricción es directamente proporcional a la velocidad, o me dan una fórmula que expresa esto, etc.).

2. ¿Qué información me solicitan? Aquí se trata de definir la información de salida, la incógnita. Esta incógnita puede consistir en valores numéricos de magnitudes físicas (por ejemplo, dar como resultado el valor de una fuerza en N), o relaciones entre magnitudes (obtención o demostración de fórmulas).

3. ¿Qué relación existe entre la información dada (los datos) y la información solicitada (la incógnita)? Aquí tenemos el punto crítico. Debemos conocer o descubrir un “camino” que conecte los datos con la incógnita. Comúnmente este “camino” consiste en la aplicación de fórmulas que expresan las leyes de la física. La dificultad radica en que algunas veces no conocemos tales fórmulas (leyes), o no conocemos sus límites de aplicación, o no conocemos las técnicas de física o de matemáticas para manejar dichas fórmulas (análisis dimensional, despejes, derivadas e integrales, ecuaciones diferenciales, cálculo vectorial, etc.). Entonces, para poder enfrentar un problema de física, debemos [investigar-aprender] estos aspectos, y aplicarlos al problema particular que enfrentamos.

¿Observaciones, objeciones?

[Weip]

Re: Estrategias de solución de problemas de Física

Existe el método para resolver problemas de Polya: http://www.glc.us.es/~jalonso/vestig...ver-problemas/
¿Lo calificarían como adecuado para resolver problemas de física?

- - - Actualizado - - -

Voy a tomar como base la estrategia de Polya para explorar un posible método general para resolver problemas de física.

1. ¿Qué información me dan? Aquí se trata de definir la información de entrada, los datos. Estos datos pueden consistir en valores de magnitudes físicas (por ejemplo una masa de 10 Kg, una velocidad de 30 m/s, etc.), o condiciones físicas o geométricas del problema (por ejemplo, me dicen que no hay fuerza de fricción, o me dan un esquema donde se muestren las ubicaciones de ciertos objetos, etc.), o relaciones entre magnitudes (por ejemplo, me dicen que la fuerza de fricción es directamente proporcional a la velocidad, o me dan una fórmula que expresa esto, etc.).

2. ¿Qué información me solicitan? Aquí se trata de definir la información de salida, la incógnita. Esta incógnita puede consistir en valores numéricos de magnitudes físicas (por ejemplo, dar como resultado el valor de una fuerza en N), o relaciones entre magnitudes (obtención o demostración de fórmulas).

3. ¿Qué relación existe entre la información dada (los datos) y la información solicitada (la incógnita)? Aquí tenemos el punto crítico. Debemos conocer o descubrir un “camino” que conecte los datos con la incógnita. Comúnmente este “camino” consiste en la aplicación de fórmulas que expresan las leyes de la física. La dificultad radica en que algunas veces no conocemos tales fórmulas (leyes), o no conocemos sus límites de aplicación, o no conocemos las técnicas de física o de matemáticas para manejar dichas fórmulas (análisis dimensional, despejes, derivadas e integrales, ecuaciones diferenciales, cálculo vectorial, etc.). Entonces, para poder enfrentar un problema de física, debemos [investigar-aprender] estos aspectos, y aplicarlos al problema particular que enfrentamos.

¿Observaciones, objeciones?

Ah vale entonces te referías a algo como esto al decir estrategia general. Yo es que no lo cuento como estrategia general porque es el abc de los problemas. De hecho es lo primero que se enseña a los alumnos de primaria al enfrentarse a un problema de matemáticas (salvo que no hay magnitudes físicas en sí). En mi opinión la estrategia/idea general de un problema es algo mucho más profundo y ayuda muchísimo más que ese típico esquema. Podríamos decir que es esa idea clave que te explica el porqué de ese problema y de otras variantes.

[ignorante]

Re: Estrategias de solución de problemas de Física

Ah vale entonces te referías a algo como esto al decir estrategia general. Yo es que no lo cuento como estrategia general porque es el abc de los problemas.

Tal vez mi propuesta parezca obvia, pero yo considero que hay estudiantes que no se plantean ni siquiera esta estrategia tan general y evidente, al afrontar un problema de física. Por ello considero importante hacerla explícita y aplicarla a la hora de resolver problemas de física, y también para ayudar a los estudiantes a enfrentar por sí mismos tales problemas. Además, me parece que el punto 3 de la estrategia que he propuesto, no resulta tan obvio; el “camino” que conecta los datos con la incógnita puede tomar formas muy diversas, y creo que resultaría provechoso investigar con detalle estos diversos caminos. Abundaré sobre esto más adelante.

[Weip]

Re: Estrategias de solución de problemas de Física

Tal vez mi propuesta parezca obvia, pero yo considero que hay estudiantes que no se plantean ni siquiera esta estrategia tan general y evidente, al afrontar un problema de física. Por ello considero importante hacerla explícita y aplicarla a la hora de resolver problemas de física, y también para ayudar a los estudiantes a enfrentar por sí mismos tales problemas.

Entonces, sabiendo ahora a qué tipo de estrategias te referías en el primer mensaje, opino que sí existen estrategias generales para afrontar problemas. La estructura que has presentado yo la veo bien, solo añadiría que no solo se aplica a la física si no también a problemas de química y de matemáticas. Eso sí, este tipo de esquemas no ayudan al alumno en una cosa que has comentado más adelante:

Además, me parece que el punto 3 de la estrategia que he propuesto, no resulta tan obvio; el “camino” que conecta los datos con la incógnita puede tomar formas muy diversas, y creo que resultaría provechoso investigar con detalle estos diversos caminos. Abundaré sobre esto más adelante.

El problema de este tipo de esquemas es que el camino no te lo indica. En este caso me remito a lo que he dicho en anteriores mensajes pero lo reformulo en términos del camino: en mi opinión no hay estrategias generales para encontrar el camino para resolver los problemas, solo las he visto cuando se concreta más el tipo de problema, y eso nos lleva a los problemas fundamentales de los que ya hablamos.