Campo gravitatorio
Comenzamos en este capítulo la teoría de campos, con el estudio del campo gravitatorio, para pasar después al estudio del campo eléctrico y del campo magnético.
En las investigaciones realizadas por Solbes y colaboradores (1991) sobre la introducción del concepto de campo en la enseñanza secundaria se concluye que las dificultades en el aprendizaje y comprensión del concepto de campo se deben a un tratamiento didáctico deficiente y confuso. Los resultados obtenidos al analizar los libros de texto confirman que la mayoría y por tanto, de los profesores que los utilizan, se conforman con dar una definición operativa del concepto de campo, sin realizar discusiones sobre el significado físico de los conceptos implicados en este tema (campo, potencial, etc.).
El cuestionario pasado a los alumnos confirma que
- Los alumnos hacen uso prioritario del concepto de fuerza para explicar la interacción entre partículas. El campo en todo caso sirve para calcular la fuerza, por lo que no se entiende para qué se introduce, no se comprende su necesidad.
- El campo magnético sufre un tratamiento didáctico, no ya incorrecto, sino superficial o casi nulo.
Para describir una interacción entre dos cuerpos materiales se puede optar dos vías diferentes:
- Formular la acción a distancia entre los cuerpos interactuantes
- Separar el proceso de interacción en la producción de un campo por uno de los cuerpos y la acción de ese campo sobre el otro.
Esta segunda forma es más ventajosa, ya que el conocimiento del campo gravitatorio producido por una distribución de masas nos indica que el problema de la interacción gravitacional lo podemos expresar como el producto de dos términos; uno, que depende del valor local que toma la función vectorial que representa el campo y otro, una cantidad escalar que representa una propiedad (la masa) exclusiva del objeto que sufre la acción del campo.
Se puede hacer un inciso en el que se vuelva sobre el concepto de masa distinguiendo la masa inercial de la gravitacional. Dejando claro, que no hay dos clases de masa sino dos procedimientos distintos de medir la misma propiedad de la materia. Se debe explicar a los estudiantes que al igual que existe una carga eléctrica podría existir una "carga" o masa gravitatoria, y es "sorprendente" que coincida con la masa (inercial) obtenida a partir de la medida de los cambios de velocidad. La identidad entre la masa gravitacional y la masa inercial ha sido comprobada con gran exactitud.
Objetivos
- Asociar la interacción gravitatoria a una propiedad de la materia, la masa.
- Definir el concepto de campo gravitatorio.
Contenidos
- Precedentes históricos
- Ley de Newton de la Gravitación Universal
- Campo gravitatorio
Documentación
El descubrimiento de la Ley de la Gravitación Universal
Medida de la constante G de la Gravitación Universal.
Referencias
Solber J., Martín J., Análisis de la introducción del concepto de campo. Revista Española de Física, V-5, nº 3, 1991, págs. 34-39