Qüestió de mecànica (TIMSS advanced)

Presente un nou ítem alliberat en aquesta oportunitat de TIMSS advanced. La qüestió, que va ser plantejada en l'edició de 1995 és la següent:

La figura de baix mostra una classe especial d'atracció en un parc d'atraccions. Quan l'atracció comença a rotar al voltant del seu eix central el pis cau lentament però no ho fa la persona en l'atracció, de manera que queda en contacte amb la paret del cilindre i en repòs respecte aquesta paret. Els peus de la persona no toquen terra.

Quin dels següents diagrames representa millor les forces actuant sobre la persona?

La resposta correcta és la A. I les forces que actuen sobre la persona són la normal, el fregament i el pes.

Aquesta pregunta que TIMSS l'etiqueta dins de teoritzar, analitzar i resoldre problemes només va ser contestada correctament per un 20% dels estudiants de tot el món que van fer la prova.

La veritat és que sorprèn el baix percentatge d'alumnes que van encertar i això hauria de fer reflexionar a tots aquells que pensen que qualsevol temps passat va ser millor (recorde que aquesta pregunta va estar plantejada l'any 1995).

Em pareix interessant com està plantejada la qüestió. Una altra possibilitat seria només donar a la persona i fer que dibuixaren les forces. Està clar que l'alumnat ha de tindre clar quina és cada força. Hi ha dos opcions amb dos forces, la B i la D en que la persona acabaria tocant terra perquè no hi ha cap força que s'opose al pes. És interessant que vegen que el fregament i la normal estan íntimament relacionades. Crec que l'alumnat també pot tindre dificultats si sempre ha treballat en plans horitzontals o inclinats i no té massa clar que per a qualsevol superfície la normal és sempre perpendicular a la superfície.

Sorprenentment per a mi la resposta més repetida a nivell internacional va ser la B amb un 50,5% de les respostes. Això implica que els estudiants no tenen massa clar que és l'acceleració normal. Supose que és perquè històricament molts llibres parlaven de l'acceleració centrífuga i molts estudiants mai tenien clar el tipus de forces que hi havia en exemples com el tractat.

A la qüestió se li pot traure més partit. Donat que la persona està en repòs respecte a la paret que està en contacte igual es podria preguntar si algunes de les forces que hi ha dibuixades són igual i per què. També és interessant preguntar si el moviment és accelerat i en cas de que ho siga quin tipus d'acceleració hi ha (tangencial, normal o les dos). La veritat és que la qüestió dóna molt de joc.

Nota: Aquesta qüestió l'he agafada de la pàgina de TIMSS i no té cap propòsit comercial, només educatiu i per això l'he publicada en aquest bloc. És una pregunta alliberada per TIMSS i com sempre el meu reconeixement. Moltes gràcies per a ells.