Fisica

Razonamientos científicos de estudiantes
universitarios: Aros contenidos rodando
en una rampa
Adrián Corona Cruz y Guillermo Martínez Peña
Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla,
Apartado Postal 1152, 72001 Puebla, México
E-mail: acorona@fcfm.buap.mx
(Recibido el 15 de Julio de 2010; aceptado el 17 de Septiembre de 2010)

Resumen
Lacompetencia entre objetos que ruedan por una rampa es una actividad usada frecuentemente en los niveles básicos
para desafiar las ideas previas de los estudiantes. Desde la perspectiva del estudio de la dinámica de rotación de objetos,
se trata de hacer evidente a los estudiantes el efecto de la distribución de la masa en su movimiento y que los
estudiantes infieran o descubran que el objeto conmenor energía rotacional ganará la carrera. Por otra parte, se trata de
evidenciar que la aceleración de objetos rodantes no depende de sus radios y sus masas. En este trabajo, se hace una
crítica sobre el planteamiento del problema en los libros de textos y se reportan las ideas que los estudiantes formulan
como sus predicciones en una actividad tipo Predecir – Observar - Explicar. Losestudiantes sólo hicieron uso de sus
ideas previas relacionadas con fricción, masa y peso. Fundamentalmente, ellos no fueron capaces de identificar la
distribución de la masa como causa determinante en el movimiento de diferentes objetos rodantes (los aros insertados
compitiendo con otro aro paralelo y un aro llevando un cilindro).
Palabras clave: Plano inclinado, cilindro, aro, nivel cognitivo, energíade rotación.

Abstract
The competition between objects that roll on a ramp is an activity used frequently in the basic levels to challenge
students’ previous ideas. From the perspective of the study of the dynamics of rotating objects, this is to show to the
students the effect of the distribution of mass on their movement in order that the students infer or discover that an
object withlower rotational energy will win the race. On the other hand, it is to highlight that the acceleration of rolling
objects does not depend on their radios and their masses. In this work, a critique of the approach the textbooks have on
this problem is presented and the ideas, students revealed as predictions in an activity of Predict – Observe – Explain,
are reported. Students only made use oftheir previous ideas related to friction, mass and weight. They were essentially
unable to identify the distribution of mass as a decisive cause in the movement of different rolling objects (inserted
rings competing with another parallel ring and a ring with an inserted cylinder).
Key words: Inclined plane, cylinder, ring, cognitive level, rotational energy.
PACS: 01.40.gb, 01.50.Pa, 06.60.-cISSN 1870-9095

masas, dimensiones y máximas diferencias en sus
momentos de inercia, han sido usados para publicar por
muchos años [1].
Arons, en su libro, indica que el tratamiento de un objeto
que baja rodando por un plano inclinado, por lo general con
la introducción repentina de la energía cinética de rotación y
la oscura condición de rodadura sin deslizamiento, ofrece
una grandificultad para la mayoría de los estudiantes. La
consecuencia es la memorización sin comprensión. Las
dificultades no pueden reducirse a cero para el nivel
introductorio, pero la física puede ser significativamente
aclarada por la separación explícita de las ecuaciones del
centro de masa y una cuidadosa interpretación de la
conservación de la energía [2].

I. INTRODUCCIÓN
La competencia entreesferas aros o cilindros huecos y
sólidos rodando por una rampa, es una demostración usada
en los niveles básicos, para desafiar las ideas de los
estudiantes de física. Los objetivos son, desde la perspectiva
de la dinámica, ilustrar los principios básicos de la rotación
de objetos; constatar el efecto de la distribución de la masa
en su movimiento; que los estudiantes infieran o descubran...