Cinemática, su enseñanza en Panamá

 ¿Qué es cinemática?

Primeramente, debemos conocer el que entendemos con cinemática, está área hace alusión al estudio del movimiento de los cuerpos (sin considerar las causas que lo producen). El movimiento puede definirse como un cambio continuo de posición en función del tiempo. En la mayor parte de los movimientos reales, los diferentes puntos de un cuerpo se mueven a lo largo de diferentes trayectorias. Para fines didácticos, se considera los cuerpos móviles como puntos o partículas que siguen una sola  trayectoria.

¿Cómo se estructura su proceso de enseñanza en Panamá?

El programa curricular de Física para décimo grado del Ministerio de Educación de Panamá abarca en el área N°5 el estudio de la cinemática de los cuerpos, contemplando una serie de movimientos que pueden ser categorizados en unidimensionales o bidimensionales, estos movimientos son clasificados según su sistema de referencia.

Los sistemas de referencia son importantes a la hora de estudiar el movimiento: normalmente se utiliza un sistema formado por los ejes y coordenadas cartesianas como sistema de referencia. Dicho sistema está formado por tres ejes perpendiculares (OX, OY, OZ) llamado espacio tridimensional, cuando se tienen dos ejes (OX, OY) es llamado bidimensional o plano, y cuando se tiene un único eje (OX, ó, OY) se conoce como unidimensional o recta.

A continuación, se detallan aquellos movimientos estudiados en la educación media:

• MOVIMIENTO EN UNA DIMENSIÓN

El movimiento en una dimensión es aquel en el cual un cuerpo sigue una trayectoria rectilínea. Si el movimiento es en la dirección horizontal se plasma sobre las coordenadas de la recta en el eje x, pero si es en la dirección vertical se utilizan las coordenadas en el eje y, pero nunca ambas direcciones consecutivamente.

Características:

• El sistema de referencia es lineal.
• En dos sentidos opuestos.
• Movimiento simple lineal: En referencia a un solo sentido o movimiento a la derecha o a la izquierda.

 En esta clase de movimientos podemos clasificar al movimiento rectilíneo uniforme (MRU) y el rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA).

• MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES

El movimiento bidimensional es un movimiento que tiene lugar a lo largo de dos direcciones distintas al mismo tiempo y requiere al menos dos coordenadas para ser descrito matemáticamente (StudyMater 2024). También se les conoce como movimientos de trayectoria curvas, para estos movimientos se necesitan ambas coordenadas 𝑥 y 𝑦 para describir lo sucedido. Sin embargo, el movimiento en dos o tres dimensiones puede analizarse utilizando relaciones cinemáticas unidimensionales si el movimiento se separa en componentes. 

Características:

• Sistema de referencia es rectangular.
• En dos pares perpendiculares de sentidos opuestos (uno asciende mientras que el otro desciende).
• Movimiento compuesto: Parabólico, circular y armónico, movimiento a la derecha, izquierda, arriba y abajo.
• Se aplica la notación vectorial unitaria para representar los vectores como la suma de sus componentes constituyentes en cada dirección.
• La velocidad y la aceleración pueden ser diferentes en cada dimensión y no uniformes.

En este tipo de movimiento se mencionan: el movimiento parabólico, el movimiento circular uniforme (MCU) y el circular uniformemente acelerado (MCUA).

Objetivos del currículo de cinemática en Panamá

• Comprende el movimiento rectilíneo uniforme como el movimiento de un cuerpo en una sola dirección que recorre distancias iguales en intervalos de tiempos iguales. 
• Explica el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado como un movimiento en un cuerpo que se mueve en una sola dirección, con aceleración constante.
• Aplica los conceptos de movimiento rectilíneo uniforme y acelerado para analizar el movimiento parabólico, como una composición de estos movimientos.
• Valora los modelos físicos que describen el movimiento rectilíneo uniforme, el movimiento uniformemente acelerado, el parabólico y el movimiento circunferencial, en eventos cotidianos simples.

Técnicas y herramientas didácticas frecuentes en su enseñanza

Es conocido que en los colegios oficiales la enseñanza de la cinemática ha recaído en gran parte a un aprendizaje mecánico, donde los estudiantes reciben una clase magistral comprendida de conceptos cinemáticos (como posición, velocidad, aceleración, etc.) conjunto a las “fórmulas o ecuaciones” que definen cada movimiento en particular. Recayendo en una metodología que no sobrepasa los límites de comprender el fenómeno solo por saber realizar la resolución de un ejercicio matemático. Además, las experiencias en laboratorio son mínimas, ya que los colegios en ocasiones no poseen un laboratorio con los materiales necesarios. 

De modo que los estudiantes no interrelacionan sus conocimientos previos básicos con los nuevos, resultándoles sumamente difícil distinguir conceptos básicos en las ciencias físicas. Situación que puede ser una de las razones de que se considere a la asignatura como difícil, y con altos índices de fracaso al año escolar. Por esta misma razón, en los últimos años muchos docentes han optado por realizar recursos y herramientas didácticas en las que el estudiante experimente con sus conocimientos, tales como compartir contenido digital, realizar experiencias con materiales sencillos e inclusive la aplicación de entornos virtuales que sustituyen los laboratorios presenciales, es decir, la implementación de simuladores.

Los simuladores en la cinemática permiten que los estudiantes alcancen un aprendizaje significativo gracias a su capacidad de modelización del fenómeno y su facilidad de interacción entre las variables del modelo matemático que lo caracteriza. Pero, debido a que aún existe una brecha en la conectividad en las aulas de clase, es necesario cerciorarse en cual simulador es óptimo y eficaz para cumplir el cometido, y en este trabajo apoyamos la idea de que GeoGebra es un buen aliado a las tareas requeridas en este campo, pues la versatilidad que posee está herramienta es digna de su elección en este campo de la ciencia.