„ Analogia la lectia de fizica”

„ Analogia la lectia de fizica”

Analogia la lectia de fizica

Pentru insusirea unor noi cunostinte este necesara simplificarea, schematizarea, descompunerea informatiei in elemente si apoi o treptata apropiere si asociere a lor. Analogia e prezenta pretutindeni in gindirea noastra, in vorbirea curenta, in rationamenteleobisnuite si stiintifice, precum si in mijloacele de expresie artistica. Cunoscind valentele, dar si limitele analogiei, profesorul o poate utiliza, urmarindu-i efectele intr-o gama larga de metode si procedee in clasa.

Schema care urmeaza prezinta citeva analogii cu rol ilustrativ:

a)    in domeniul sistemelor fizice:

particule ( atomi, molecule) – bile

atom – sistem planetar

nucleu – picatura 626g66g de lichid

retea cristalina – retea plana de difractie

b)    in domeniul marimilor fizice:

presiunea gazului – ciocniri intre bile si pereti;

diferenta de potential electric – diferenta de presiune hidrostsatica

energia de legatura pe nucleu – caldura latenta specifica de vaporizare

c)     in domeniul fenomenelor fizice:

curent electric – curgerea apei

lumina –sunet

difractia electronilor – difractia luminii

d)    in domeniul dispozitivelor:

circuit de curent electric – circuit hidrodinamic

antena – tub sonor

retea electrica – molecula poliatomica

e)     in domeniul teoriilor fizice:

teoria ondulatorie

teoria corpusculara (cu privire la natura luminii)

Observatii si concluzii importante cu privire la utilitatea si limitele analogiei cu rol ilustrativ folosite in cazul explicarii unor fenomene, stabilite pe baza unui numar redus de elemente comune, pot fi desprinse de profesor intr – o lectie introductiva la capitolul „ Optica”, prin prezentarea evolutiei istorice a conceptiei despre natura luminii.

Spre exemplu, cartea lui C. Huygens „ Tratat despre lumina”, scrisa in 1678, are la baza analogia dintre fenomenele luminoase si cele acustice, desi Huygens stia ca sunetul nu se propaga in vid, iar lumina se propaga si inca avind o viteza mare.

Analogia a fost utila la explicarea reflexiei si refractiei luminii, dar n-a putut fi folosita pentru explicarea propagarii rectilinii a luminii, a difractiei, a unor experiente de polarizare a luminii. Unele dintre aceste fenomene au fost explicate cu ajutorul altei analogii – cea dintre lumina si undele ce se propaga intr-o coarda ( unde elastice transversale), analogie aleasa de T. Young si comunicata lui Arago in 1818 printr-o scrisoare. Dar nici utilizind aceasta analogie nu s-au putut explica toate fenomenele observate experimental. Din aceste exemple profesorul, impreuna cu elevii, pot trage doua concluzii importante:

necesitatea verificarii experimentale a oricarei ipoteze in cite mai multe dintre aspectele sale;

necesitatea restructurarii modelelor in momentul in care experimentul a infirmat valabilitatea lor, partial sau integral, ceea ce in cazul mentionat se concretizeaza prin inlocuirea modelului undelor elastice cu cel al undelor electromagnetice.

Analogia cu rol ilustrativ poate constitui un punct de plecare in utilizarea superioara a acesteia la lectia de fizica, cu rol euristic prin:

prezentarea rationamentului analogic folosit in descoperirea stiintifica;

transformarea efectiva a rationamentului analogic in procedeu didactic utilizat in redescoperirea fenomenelor, legilor, a demersurilor experimentale si chiar in rezolvarea problemelor.

Sa analizam analogia dintre oscilatiile mecanice ale unui pendul elastic (formate dintr-un resort fixat la un capat, cu constanta de elasticitate K, de care este prins un corp de masa m, ce poate oscila pe o suprafata orizontala pe care miscarea poate avea loc si fara fixare, in cazul oscilatiilor armonice (ideale sau simple), si oscilatiile electromagnetice care au loc intr-un circuit oscilant format dintr-un condensator de capacitate C ( care poate fi incarcat de o sursa externa) si o bobina de inductanta L rezistenta R ( care poate fi neglijata in cazul oscilatiilor armonice libere). Starea fiecaruia dintre aceste sisteme poate fi caracterizata prin parametri ale caror valori variaza sinusoidal in functie de timp si deci ale caror oscilatii sint armonice. Acesti parametri sint: elongatia x a oscilatorului mecanic, al carei analog este sarcina electrica q de pe armaturile condensatorului si viteza momentana V=dx/dt a corpului, al carei analog este intensitatea instantanee i=dq/dt a curentului electric din circuitul oscilant. In starea de echilibru a celor doi oscilatori, elongatia x si, respectiv, sarcina electrica q sint nule.

In tabelul anexat sint pezentate prin analogie si marimi fizice care caracterizeaza proprietatile sistemelor oscilante.

Analogia intre oscilatorul mecanic si circuitul oscilant R.L.C.

Asimilarea de catre elevi a modulului de construire si utilizare a analogiei si a rationamentului analogic poate fi evaluata in masura in care acestea le pot transforma in instrument de lucru in cursul aplicatiilor.

In cadrul lectiei de fizica acest lucru se poate realiza prin rezolvarea unor probleme analogice sau care se preteaza la aplicarea unui rationament analogic de rezolvare.

De exemplu, se poate rezolva probleme referitoare la oscilatiile electromagnetice, utilizindu-se algoritmi de rezolvare a unor probleme simple de oscilatii mecanice. Aceasta metoda poate fi ilustrata in cazul unor probleme care se rezolva utilizind legile oscilatiei armonice simple.

Enunturile problemelor analogice:

1. Un oscilator armonic oscileaza dupa legea    x=2 sin (3,14t+p/3) cm. Sa se determine expresia vitezei in functie de timp si valoarea acesteia in momentul t=0.

2. Intr-un circuit oscilant serie, sarcina electrica de pe armaturile condensatorului variaza cu timpul dupa legea q= 10 sin (1000 t +p mC). Sa se determine expresia intensitatii curentului electric din circuir in functie de timp si valoarea acesteia in momentul t= 0.

In cele expuse am urmarit sa trag atentia asupra importantei analogiei in procesul instructiv – educativ pentru formarea unei gindiri creative si sa stimulez in acest fel gustul, atit al profesorilor, cit si al elevilor, pentru construirea unor analogii si procedee analogice cit mai interesante si mai sugestive.

Bibliografie:

E. Tereja „ Metodica predarii fizicii”

Ziarul „ Faclia”, 21 mai 2005

Ziarul „ Univers pedagogic”