Ddidáctica para tratar la segunda ley de Newton

Resumen

La segunda ley de Newton es, sin lugar a dudas, una de las más importantes de la historia de la Física. En el nivel preuniversitario cubano se estudia en el décimo grado de la enseñanza media superior y constituye la base para la resolución de situaciones problemáticas relacionadas con los contenidos de Dinámica (en Cuba, en ese grado no se estudia la Estática). Esta ley contiene elementos contradictorios que son pasados por alto en la mayoría de los casos por los docentes. Los alumnos conocen la segunda ley de Newton, la aplican a la resolución de problemas pero muy pocas veces reflexionan sobre los conceptos subyacentes que la misma encierra. Los propios docentes no provocan estas reflexiones obviando así una de las más interesantes aristas de la didáctica de la Física. No es menos cierto que al abordarla en presencia de alumnos suspicaces, aparecen contradicciones que ponen en posición incómoda al más experimentado de lo profesores. Su tratamiento didáctico puede ser más rico tomando en cuenta algunas consideraciones que aquí se abordan.

Palabras clave: Leyes, definiciones, fuerza, masa inercial.

La importancia del estudio de las Leyes de Newton

No se puede hablar de la Física, en particular de la Dinámica en el décimo grado de la educación preuniversitaria cubana sin hacer referencia a las leyes de Newton. En la Física, a todos los niveles y en todos los países, a partir de la publicación en el año 1687 de los "Principios matemáticos de la filosofía natural", el estudio de las reflexiones de Newton sobre el movimiento mecánico constituyen tema obligado en cualquier curso de esta apasionante ciencia. "Las leyes de Newton del movimiento representan la primera gran síntesis de la física (…), representan un paso gigantesco en la ruta hacia la comprensión general de la naturaleza. Son válidas y precisas en campos muy amplios de la práctica científica".[1] Una de las orientaciones específicas del programa de décimo grado de la Educación Preuniversitaria cubana reza: "Definir e ilustrar mediante ejemplos concretos de la sociedad los siguientes conceptos: fuerza, presión, inercia, masa…"[2], y en las invariantes para la evaluación en el grado se plantea: "Resolver ejercicios y problemas donde se apliquen las leyes de movimiento mecánico…"[3]. Sería sencillamente imposible cumplir con las exigencias del programa sin explicar las leyes de Newton. Debe aclararse que en el programa de décimo grado, en el preuniversitario cubano, no se estudian los fenómenos que se incluyen dentro de la Estática como parte de la Mecánica, solo se aborda la Dinámica del punto material.

El movimiento mecánico ha sido motivo de preocupación por parte de los humanos desde tiempos inmemoriales. En el texto conocido como Física del PSSC (Physical Science Study Committee) se puede leer: "Las cuestiones acerca de las causas del movimiento surgieron en la mente del hombre hace más de 25 siglos, pero las respuestas que hoy conocemos no se desarrollaron hasta los tiempos de Galileo (1564-1642) y Newton (1642-1727)"[4] Otros autores también se refieren al asunto: "Aristóteles (384-322 a.n.e.), al resumir sus observaciones, concluyó que el estado natural de los cuerpos es el reposo y que para mantener un cuerpo en movimiento se necesita una interacción con otro (…) se conocían otros movimientos que no concordaban con esta tesis del reposo (…) una piedra (…) al soltarla, iniciará un movimiento hacia abajo (…) En tiempos de Aristóteles no se conocía la gravitación (…) Aristóteles justificaba el fenómeno diciendo que la Tierra era el centro del universo y que todos los cuerpos tendían naturalmente hacia el centro (…) El movimiento de los astros en el firmamento era justificado entonces mediante el argumento de que estaban constituidos por materia celeste"[5] En fin, tres tipos de movimientos que eran apreciados como diferentes, independientes, a los que especulativamente se le atribuían causas diversas. A pesar de todo y por razones muy particulares que vincularon todo tipo de intereses el pensamiento aristotélico predominó durante siglos. "… la ley de Newton rige los tres tipos de movimientos descritos por Aristóteles"[6] Newton encontró la explicación más sencilla e integradora mediante el enunciado de lo que se conoce como su segunda ley y su brillante teoría de la gravitación.

Haciendo caso omiso de su difícil carácter, de las anécdotas relacionadas con su extraño modo de vida, sus excentricidades y hasta de sus parciales etapas de aparente locura, hay que reconocer el genio extraordinario de Newton, sin lugar a dudas, entre los más grandes de todos los tiempos. No es casual que Boris Hessen, citando al poeta ruso Pope, escribiera "La Naturaleza y sus leyes yacían ocultas en la noche, Dios dijo: ¡Hágase Newton! Y todo fue luz"[7] No obstante sus "leyes" ponen en constantes aprietos a los docentes cuando se trata de abordarlas frente a estudiantes aventajados, reflexivos. A pesar del aporte incalculable que representan existen sutilezas que no todos los alumnos pasan por alto y para las que no todos los profesores tienen respuestas.