Teoría y practica en las clases de
Física
La Física, es una ciencia factica y cuantitativa. El desarrollo
de las teorías físicas es un
proceso que comienza y termina con observaciones o experimentos. Lo esencial de
la
interacción teoría-experimento es aprender a aplicar principios
físicos a diversos
problemas practicos.
El logro de un aprendizaje significativo de la física en el nivel
universitario, es el
resultado de una tarea compleja que implica una integración de la
teoría y la practica.
El proceso debe vincular el aprendizaje de conceptos, la resolución de
problemas y la
actividad experimental.
Atendiendo a esto, la metodología empleada debe orientar a la
formación y desarrollo
del pensamiento teórico, sobre cuya base se construyen los conceptos
científicos,
evitando procedimientos memorísticos y reproductivos.
El lenguaje simbólico, constituye el componente esencial para la
formación de
conceptos y del pensamiento teórico; es el instrumento necesario para la
comunicación
entre el experto de la disciplina y los estudiantes. Conocer el lenguaje,
favorece la
transmisión del mensaje y por lo tanto es activador del dialogo y
del intercambio.
La resolución de problemas es uno de los inconvenientes mas
frecuentes en las clases
de Física, y las dificultades planteadas por los alumnos, surgencomo
consecuencia de
una costumbre generalizada de separar conceptos, leyes y principios trabajados
en las
clases teóricas, de un menú de fórmulas asociadas a los
temas vistos en clase, que
son memorizadas (en el mejor de los casos) como la clave para aprobar
examenes
parciales y finales.
Un problema es tal, en la medida en que el sujeto al que se le plantea, dispone
de los
elementos para comprender la situación que el problema describe y no
dispone de un
sistema de respuestas totalmente constituido que le permita responder de manera
inmediata.
La resolución de problemas, implica capacidades cognitivas que van
mas alla de la
mera aplicación de fórmulas. Resolver correctamente un problema
utilizando
algoritmos, no significa necesariamente entender o conocer los contenidos
(principios)
que ellos representan. En el proceso de resolución de problemas, los
alumnos deben
reflexionar sobre sus procedimientos, sustentados en su conocimiento
conceptual. Esta
estrategia, permite que los estudiantes vean un problema planteado en una forma
contextualizada en un marco teórico que respalda el analisis, la
elaboración de
hipótesis, la confrontación de ideas con sus pares y con el
experto de la disciplina, y
Los primeros reactores nucleares a gran escala se construyeron en 1944 en Hanford,
en el estado de Washington (EEUU), para la producción de material para
armas nucleares. El combustible era uranio natural; el moderador, grafito.
Estas plantas producían plutonio mediante la absorción de
neutrones por parte del uranio el calor generado no se aprovechaba.
En unprincipio se tenían dudas razonables acerca de si la energía
contenía en el núcleo del atomo se podría utilizar.
El primer hombre capaz de dividir el atomo fue Rutherford y
después de su muerte (1937), Otto Hahndescubrió la fisión
nuclear del Uranio.
En un principio Rutherford utilizaba mas energía dividiendo los
atomos que la que conseguía pero Hahn descubrió que el
núcleo de ciertos atomos de Uranio pueden dividirse en dos
mitades casi iguales liberando energía y neutrones capaces de dividir
otros atomos de Uranio.
Las posibilidades de esta energía eran muchas, sobre todo ya que la
guerra había estallado. Los científicos refugiados en Gran
Bretaña y Estados Unidos intentaron advertir del peligro de la bomba
atómica en manos de Hitler y empezaron a investigar.
En diciembre de 1942, en la Universidad de Chicago (EEUU), el físico
italiano Enrico Fermi logró producir la primera
reacción nuclear en cadena. Para ello empleó un conjunto de
bloques de uranio natural distribuidos dentro de una gran masa de grafito puro
(una forma de carbono). En la o reactor nuclear de Fermi, el moderador de
grafito frenaba los neutrones y hacía posible la reacción en
cadena.
Retiraron las varillas de control de cadmio de la pila formada por bloques de
grafito y de combustible de uranio. Los contadores Geiger comenzaron a sonar
mientras crecía la radiación, enviaron este telegrama el
navegante italiano ha encontrado el nuevo mundo de Fermi fue el primer reactor
nuclear; habían descubierto laenergía atómica.
Reactor nuclear.
Es una instalación física donde se produce, mantiene y controla
una reacción nuclear en cadena. Por lo tanto, en un reactor nuclear se
utiliza un combustible adecuado que permita asegurar la normal
producción de energía generada por las sucesivas fisiones.
Algunos reactores pueden disipar el calor obtenido de las fisiones, otros sin
embargo utilizan el calor para producir energía eléctrica.
Elementos de un reactor:
1. Nucleo
5. Vasija
9. Condensador
2. Barras de control
6. Turbina
10. Agua de refrigeración
3. Generador de vapor
7. Alternador
11. Contención de hormigón
4. Presionador
8. Bomba
Un reactor de Fisión Nuclear debe constar de tres componentes
fundamentales para que este sea un reactor, en la ausencia de cualquiera de
estos componentes no se puede tener un reactor. Estas componentes son:
1.-Combustible
2.- Moderador
3.- Refrigerante
El Combustible:
Material fisionable utilizado en cantidades específicas y dispuesto en
forma tal, que permite extraer con rapidez y facilidad la energía
generada. El combustible en un reactor se encuentra en forma sólida,
siendo el mas utilizado el Uranio bajo su forma isotópica de
U-235. Sin embargo, hay elementos igualmente fisionables, como por ejemplo el
Plutonio que es un subproducto de la fisión del Uranio.
En la naturaleza existe poca cantidad de Uranio fisionable, es alrededor del
0,7%, por lo que en la mayoría de los reactores se emplea combustible
“enriquecido”, es decir,combustible donde se aumenta la cantidad de
Uranio 235.
Barras de Combustible:
Son el lugar físico donde se confina el Combustible Nuclear. Algunas
Barras de Combustible contienen el Uranio mezclado en Aluminio bajo la forma de
laminas planas separadas por una cierta distancia que permite la
circulación de fluido para disipar el calor generado. Las laminas
se ubican en una especie de caja que les sirve de soporte.
Núcleo del Reactor:
Esta constituido por las Barras de Combustible. El núcleo posee
una forma geométrica que le es característica, refrigerado por un
fluido, generalmente agua. En algunos reactores el núcleo se ubica en el
interior de una piscina con agua, a unos 10 a 12 metros de profundidad, o bien
al interior de una vasija de presión construida en acero.
Barras de Control:
Todo reactor posee un sistema que permite iniciar o detener las fisiones
nucleares en cadena. Este sistema lo constituyen las Barras de Control, capaces
de capturar los neutrones que
permite la comunicación de resultados con un lenguaje propio de la
formación
académica.
Por otra parte, el laboratorio es el componente mas distintivo de la
educación científica.
Allí, losestudiantes se muestran a través de sus conocimientos,
actitudes y
desempeños. Se logra el maximo de participación. Sin
embargo, una practica
excesivamente automatizada, resulta alienante y hace que los estudiantes
pierdan
interés.
Con la orientación del experto, el desarrollo de trabajos experimentales
promueve el
ejercicio de la reflexión, por parte de los alumnos, sobre el
significado de lo que se
hace en cada momento. Ellos deben interpretar esta instancia como un trabajo de
investigación.
El tratamiento de los datos obtenidos en un trabajo experimental, permite
mostrar los
resultados en forma grafica o numérica, y así, re-crear
los modelos físicos explicados
por el docente en clases teóricas. La experimentación favorece
las conexiones entre el
formalismo de la Física y los fenómenos del mundo real.
En general, se busca que las practicas de laboratorio estén
coordinadas con las clases
de teoría y de problemas.
Las demostraciones aulicas, son experiencias intercaladas en las clases
teóricas.
Carecen de toma de datos y de tratamiento de los mismos. Sirven para ilustrar
algún
aspecto de la teoría y ponen de manifiesto el caracter
experimental de la Física.
Ayudan a la comprensión de los conceptos científicos, para que
sean adquiridos, en lo
posible, por medio de la experimentación.