El embrollo de Bernoulli: una investigación sobre las concepciones alternativas de los estudiantes en dinámica de fluidos

Abstract

[EN] Bernoulli’s equation, which relates the pressure of an ideal fluid in motion with its velocity and height under certain conditions, is a central topic in General Physics courses for Science and Engineering students. This equation, frequently used both textbooks as in science outreach activities or museums, is often extrapolated to explain situations in which it is no longer valid. A common example is to assume that, in any situation, higher speed means lower pressure, a conclusion that is only acceptable under certain conditions. In this paper we report the results of an investigation with university students on some misconceptions present in fluid dynamics. We found that after completing the General Physics courses, many students have not developed a correct model about the interaction of a fluid element with its environment and extrapolate the idea that higher speed implies lower pressure in situations where it is no longer valid. We also show that an approach to fluid dynamics based on Newton’s laws is more natural to address these misconceptions.

[ES] La ecuación de Bernoulli, que bajo ciertas condiciones relaciona la presión de un fluido ideal en movimiento con su velocidad y su altura, es un tema central en los cursos de Física General para estudiantes de Ciencias e Ingeniería. Frecuentemente, en los libros de texto utilizados en cursos universitarios, al igual que en diversos medios de divulgación, se suele extrapolar este principio para explicar situaciones en las que no es válido. Un ejemplo habitual es suponer que, en cualquier situación, mayor velocidad implica menor presión, conclusión correcta solo en algunas circunstancias. En este trabajo, reportamos los resultados de una investigación con estudiantes universitarios, sobre las concepciones alternativas presentes en dinámica de fluidos. Encontramos que muchos estudiantes, incluso después de haber transitado por los cursos de Física General, no han elaborado un modelo adecuado acerca de la interacción de un elemento de un fluido con su entorno y extrapolan la idea que mayor velocidad implica una menor presión en contextos donde no es válida. Mostramos también que un enfoque de la dinámica de fluidos basado en las leyes de Newton resulta más natural para confrontar estas concepciones alternativas.