Tujuan dan metode penelitian ini

Penelitian pendidikan selalu menjelaskan terkait sekolah tingkat rendah dan lebih sering

mendiskusikan zat gas daripada zat cair. Penelitian ini kebanyakan terkait sekolah tinggi

dengan menggunakan pertanyaan pada level ini dan mencurahkan perhatian khusus pada zat

cair.

Tujuannya adalah untuk belajar:

Apa yang siswa pikirkan tentang tekanan pada fluida dan bagaimana gambaran tersebut

berubah sesuai tingkat pendidikan

Bagaimana bayangan siswa tentang zat cair dan gas di perilaku mekanik mereka (efek

termal tidak dianggap) dan bagaimana alasan mereka tentang itu

Bagaimana siswa mengorganisasikan dan mengkoordinasikan perbedaan konsep dan

situasi terkait fluida statis (tekanan dan gaya, tekanan atmosfer dan tekanan di air,

tekanan dan gaya angkat, tekanan dan berat)

Apa kesulitan dan kecenderungan alasan sebagai pemikiran kognitif yang lebih umum,

siswa menggunakan topik ini (alasan yang utama, hubungan antara pengetahuan lokal

dan umum, diantara hukum dan penjelasan kualitatif).

Sebuah penyelidikan awal diadakan, dengan pengamatan dan diskusi di kelas, percobaan

kuisioner yang diberikan kepada kelompok kecil dan wawancara (Besson, 2001). Penyelidikan

pertama membawa kepada perumusan beberapa hipotesis mengenai kesulitan utama yang

ditemui siswa dan alasan yang menyulitkannya dengan mempertimbangkan aspek-aspek

berikut:

Gravitasi sangat mempengaruhi gambaran keadaan situasi secara fisik, konsep spontan

menghubungkan ke pengalaman sehari-hari, fokus perhatian pada aksi vertikal pada

berat yang arahnya kebawah

Formulasi umum dari hukum hidrostatis dalam fluida ditambah dengan konsep

sebelumnya dapat menggeneralisasikan konsep tekanan di fluida berhubungan dengan

berat fluida

Miskonsepsi sering terjadi diantara deskripsi secara umum dan khusus berdasarkan

interaksi diantara partikel fluida

Penegasan bahwa cairan yang mampat seperti gas sering diulang dibuku dan sekolah

dapat membuat kesulitan dalam memahami modifikasi yang terjadi dalam cairan

Berdasarkan indikasi tersebut saya menghasilkan beberapa pertanyaan yang ditujukan untuk

populasi lebih besar. Seluruh daftar pertanyaan dilampirkan di lampiran satu.

Untuk mengetahui pemikiran siswa tentang tekanan di fluida, gaya berat dan hubungan diantara

diskripsi lokal dan deskripsi umum:

Sebuah gua dasar laut berhubungan dengan laut terbuka dengan terbukanya luas cukup

untuk membuat air bersirkulasi diantara dalam dan luar gua dan pada saat yang sama

dapat memberikan sensai bahwa gua adalah tempat yang dilindungi dan terbatas.

Situasi ini memiliki kemiripan yang kuat dengan yang ada pada gua dibawah laut,

tujuannya juga untuk menguji apakah siswa menganggap kemiripan ini dan apakah

tidak

Sebuah wadah berbentuk tidak terartur

Dalam tiga situasi ini, pertanyaannya adalah untuk membandingkan tekanan di dua titik

yang berbeda pada ketinggian yang sama. Jawaban yang benar adalah sama pada dua

titik.

Untuk menguji konsepsi yang sama dari gaya dan hubungannya siswa membuat antara

tekanan atmosfer dan tekanan air dan anttara gaya tekan dan berat saya mengusulkan

pertanyaan 4,5 dan 6.

Dalam pertanyaan 4 siswa diminta untuk membandingkan gaya yang diberikan air di

dasar tiga kontainer dengan bentuk berbeda, gaya yang bekerja di bagian bawah adalah

sama karena semua diisi air dengan tingkat yang sama. Ini merupakan contoh paradoks

hidrostatik.

Paradoks hidrolik

Amatilah bentuk bejana pada Gambar (7.3). Gambar tersebut menunjukkan bejana dengan

bagian-bagian air yang bentuknya berbeda-beda. Menurut kalian mana yang tekanannya paling

besar? Sekilas tampaknya di bejana yang paling besar dibagian yang sempit. Tetapi jika kalian

memerhatikan persamaan (9), bukankah yang mempengaruhi tekanan adalah ketinggian bukan

bentuk bejana? Keadaan yang tampaknya berlawan ini disebut sebagai paradoks hidrostatik.

Tekanan hidrostatik tidak tergantung pada bentuk bejana tetapi hanya tergantung pada

kedalaman. Tekanan dititik A, B, dan C adalah sama. Air di bejana terbesar memang lebih

berat dari bejana yang lain, tetapi sebagian berat air yang diberi tanda gelap, ditopang oleh sisi

bejana yang miring. Sisi yang miring memberikan gaya normal terhadap tekanan air, dan gaya

normal ini memiliki komponen ke atas yang menopang berat air.

Statika fluida, kadang disebut juga hidrostatika, adalah cabang ilmu yang mempelajari fluida dalam

keadaan diam, dan merupakan sub-bidang kajian mekanika fluida. Istilah ini biasanya merujuk pada

penerapan matematika pada subyek tersebut. Statika fluida mencakup kajian kondisi fluida dalam

keadaan kesetimbangan yang stabil. Penggunaan fluida untuk melakukan kerja disebut hidrolika, dan

ilmu mengenai fluida dalam keadaan bergerak disebut sebagai dinamika fluida.

Pertanyaan 5 dan 6 ('kekuatan Tekanan cairan dan tekanan atmosfer dan 'Kekuatan Tekanan

dan berat') bertujuan untuk mempelajari bagaimana siswa menghubungkan tekanan dalam

cairan dengan tekanan atmosfer dan gravitasi. Secara khusus, saya ingin belajar fenomena

sudah melihat di observasi awal dan wawancara: fakta bahwa sering salah satu lupa atau tidak

mempertimbangkan tekanan atmosfer. Jadi, dalam rumus p = patm + μgh, hal ini bisa terjadi

bahwa seseorang hanya mempertimbangkan p = jangka μgh, dan kemudian gaya F = μgh · S

sebagai bertindak atas dasar wadah, μgh = Δp menjadi perbedaan tekanan antara permukaan

bebas cair dan bagian bawah wadah. Ide ini membawa kita untuk menyimpulkan bahwa,

untuk wadah silinder, gaya total yang diberikan olehcair di bagian bawah wadah sama dengan

berat (sebagai salah satu dapat membaca, untuk Misalnya, dalam Encyclopaedia Quillet

1994: 223). Kesalahan yang dibuat oleh melupakan udara. Tekanan tidak dapat diabaikan,

jika kita menganggap bahwa untuk wadah silinder 1 m tinggi penuh air, gaya yang diberikan

oleh air di bagian bawah adalah sekitar 11 kali berat air

Deskripsi pasukan tekanan yang diberikan pada tubuh direndam dalam cairan di

Kehadiran gravitasi, hubungan antara kekuatan-kekuatan dan gaya apung, dan kemudian

antara tampilan lokal dan global, yang diselidiki dalam pertanyaan 8 dan 9 ('Bola dalam air'

dan 'Partai balon').

Gambar dan penalaran fisik yang siswa mengungkapkan tentang mekanik

perilaku cairan dan gas yang dianalisis dalam pertanyaan 10 dan 11: "Water-diisi

jarum suntik ', di mana kita menganggap jarum suntik berisi air dan ditutup pada terbuka

end, dan 'Air yang dipenuhi jarum suntik'. Di sini, masalah inkompresibilitas atau kompresibilitas

cairan dan gas dianggap. Siswa ditanya apakah tekanan dan

volume air atau udara dalam perubahan jarum suntik jika mendorong pada piston, dan mengapa.

Jawaban yang benar adalah bahwa kenaikan tekanan dalam kedua kasus dan bahwa volume udara

menurun dan volume air menurun sangat sedikit - sehingga satu juga dapat jawaban

bahwa pada tingkat pertama pendekatan volume air tetap kira-kira tidak berubah.

Pilihan penduduk juga terkait dengan tujuan mempelajari

konsepsi anak muda yang memiliki tingkat sekolah yang lebih maju daripada

Penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh penulis lain. Kelompok dalam penelitian terbentuk, pada

utuh, dengan 428 murid sekolah menengah atas, Italia dan Perancis, usia 15

sampai 18 tahun, dan dari 458 Belgia tahun pertama mahasiswa di program ilmiah.

Jumlah murid dan mahasiswa diinterogasi dalam setiap perubahan pertanyaan sesuai dengan

pertanyaan, untuk alasan praktis.

Para mahasiswa menerima pertanyaan setelah fisika umum kursus

statika fluida. Sekolah menengah 'muda' murid (kelas 9 dan 10, usia 15-16)

tidak mempelajari topik di kelas fisika, melainkan dalam kursus ilmu terpadu

di sekolah menengah awal; 'tua' murid (usia 16-18 tahun) telah mengikuti kursus fisika di sekolah

menengah atas (Italia atau Prancis), termasuk mekanik klasik

Apa yang siswa pikirkan tentang fluida?

Pertanyaan 1, 2, 3 dan 4 ('Ikan', 'ruang', 'kontainer berbentuk Beraturan', 'Ketiga

wadah '), memberikan informasi tentang siswa ide tentang tekanan dalam cairan dan hubungannya

dengan berat badan, dan bagaimana konsep ini berubah dengan tingkat sarjana

Hasil pertanyaan 1 dan 2 disajikan dalam tabel 1 dan 2. Baris pertama

menyangkut jumlah murid sekolah menengah berkonsultasi, sedangkan yang kedua

dan baris ketiga mengacu pada dua sub kelompok dari 'muda' dan 'tua' murid, dan

kekhawatiran keempat tahun pertama mahasiswa.

Sebagian besar murid dianggap sebagai tekanan yang berbeda dalam dua poin. Sebagai

untuk ikan, murid dibagi hampir setengah antara dua kemungkinan: tekanan

lebih besar di laut terbuka atau di dalam gua. Sebaliknya, dalam situasi atmosfer,

ada preferensi yang kuat (52%) untuk tekanan yang lebih besar di dalam ruangan. Sekitar

setengah dari murid menjawab dua pertanyaan dengan cara yang sama. Satu-setengah dari

mereka secara eksplisit muncul analogi antara dua situasi, analogi lebih sering

merasa di antara mereka yang memberikan jawaban yang 'tekanan lebih besar dalam'.

Pembenaran yang paling sering digunakan adalah:

(A) tekanan tergantung pada kedalaman atau ketinggian;

(B) tekanan tergantung pada jumlah air di atas atau berat air

di atas; dan

(C) tekanan lebih besar di tempat yang tertutup, karena udara atau air terkunci di sana,

dan karena itu memiliki sedikit ruang.

Kategori (a) dan (b) milik keluarga yang sama, bahwa gagasan bahwa apa yang

memprovokasi

tekanan cairan di atas. Namun demikian, beberapa nuansa. Mereka yang menyebutkan

kedalaman biasanya melakukannya dalam kasus air, dan sering salah karena mereka

menganggap

ketinggian air berada langsung di line up vertikal untuk tingkat tebing di gua.

Pembenaran tipe (b) sering menyorot 'aktif', peran dinamis cairan,

Tabel 1. Hasil pertanyaan 1, 'Ikan': untuk membandingkan tekanan air dalam

gua bawah laut dan di laut terbuka, pada ketinggian yang sama.

Tekanan adalah:

Sama Besar di gua yang lebih besar di laut terbuka Jumlah jawaban

Murid berusia 14-18 tahun 20% 45% 36% 229

Murid berusia 14-15 tahun 8% 56% 35% 96

Murid berusia 16-18 tahun 28% 36% 36% 133

Mahasiswa 67% 8% 25% 213

Tabel 2. Hasil pertanyaan 2, 'ruang': untuk membandingkan tekanan udara di dalam

Kamar dan luar di udara terbuka, pada ketinggian yang sama yang mendorong, "memiliki beberapa kekuatan 'atau' berat diberikannya '. Kategori terakhir ini tampaknya milik konsepsi yang berat, yang bertindak secara vertikal ke bawah, menciptakan tekanan. Ini ekstrak frase yang digunakan oleh murid selama sumur wawancara mengungkapkan ide ini: Ikan di laut terbuka memiliki lebih banyak air di atas kepalanya ... memiliki meter kubik lebih di kepala ... ketinggian yang lebih besar di atas kepalanya ... ia memiliki lebih banyak air di kepala, sehingga ada lebih banyak tekanan. Kategori (c) lebih sering digunakan untuk udara daripada air. Dalam kasus-kasus tertentu, penalaran berfokus hanya pada cairan dan oposisi ditutup / dibuka atau lebih / kurang ruang. Tekanan lebih besar di tempat yang tertutup, karena udara atau air terkunci di sana dan memiliki kurang ruang, sedangkan di tempat terbuka ada sedikit tekanan, karena udara atau air dapat bergerak lebih bebas. Dalam kasus lain, siswa membuat referensi ke peran aktif dari dinding, yang kompres dan menghambat cairan (lihat juga Besson et al. 2001). Beberapa ekstrak pembenaran juga menggambarkan ide-ide ini: Di tempat yang lebih kecil, air lebih dikompresi. Di luar, udara bebas, maka ada sedikit tekanan. Dalam gua air lebih terkonsentrasi di tempat yang lebih kompak. Dinding ruangan memampatkan udara. Para reasonings dari kategori ini bisa, sebagian yang baik, jatuh di bawah gagasan bahwa 'tekanan berkerumun', tetapi bagi mereka hanya menarik bagi ide ruang tertutup atau terbuka dan udara bebas atau terkunci, kita juga bisa membayangkan lebih antropomorfik atau konsepsi psikologis, menurut yang di tempat tertutup, salah satu merasa dikompresi dan tertindas, sedangkan di luar salah satu gratis, satu dapat berjalan, tidak ada hambatan atau kendala. Kategori ini adalah yang paling sering terjadi di tingkat sekolah terendah dan cenderung penurunan pentingnya dengan usia. Hal ini jauh lebih jarang untuk kelompok siswa di Pilihan ilmiah dibandingkan mereka dalam pilihan non-ilmiah pada tingkat kelas yang sama dan sekolah. Tampaknya menjadi gejala yang agak dasar dan sedikit berkembang fisik penalaran. Murid tertentu mencoba menerapkan formula biasa untuk definisi tekanan p = F / S, di mana itu tidak tepat, tiba pada kesimpulan yang salah. Sebagai contoh, dalam gua, luas permukaan lebih kecil oleh karena tekanan lebih besar '. Alasan yang sama juga ditemukan untuk situasi kamar.

Mengenai mahasiswa, hasil menunjukkan evolusi yang jelas dibandingkan dengan bahwa murid: jawaban yang benar menjadi mayoritas besar, terutama dalam hal udara, dan konsepsi bahwa tekanan lebih besar pada yang lebih kecil dan tertutup ruang dinyatakan hanya dengan minoritas yang sangat kecil. Namun demikian, dalam kasus air, sepertiga dari siswa, bahkan setelah mengajar, masih dianggap bahwa tekanan berbeda untuk dua ikan, dengan preferensi yang kuat untuk tekanan yang lebih besar dalam laut terbuka (25%). Hasil ini menegaskan perlawanan yang kuat dari penalaran berdasarkan ide dari berat cairan di atas. Pembenaran yang paling digunakan adalah dari jenis yang sama dengan yang diindikasikan untuk murid, namun jauh lebih hadir adalah mengacu pada hukum hidrostatika, dengan rumus Δp = -μgΔhor dalam bentuk verbal, 'elevasi yang sama, maka tekanan yang sama'. Hasil yang sama dan konsep yang sama ditemukan dalam pertanyaan 3, 'Beraturan berbentuk wadah '(tabel 3). Murid yang menjawab bahwa tekanan lebih besar pada R, terutama mengungkapkan konsepsi tipe (b): Tabel 3. Pertanyaan 3, 'kontainer berbentuk Beraturan': untuk membandingkan tekanan di dua titik, S dan R, di bagian bawah yang berbentuk tidak teratur wadah diisi dengan air.

Tekanan lebih besar di R, karena kolom air lebih besar dari pada S [membuat gambar yang menunjukkan ketinggian yang berbeda selama dua poin menggunakan garis]. Lebih besar di R, karena jumlah yang lebih besar dari air bekerja pada R. Mereka menjawab bahwa tekanan lebih besar pada S membangkitkan penalaran jenis (c), dengan alasan bahwa dalam S ruang yang lebih kecil atau lebih tertutup (8%), air lebih dikompresi (16%) atau molekul akan lebih ramai atau membuat lebih banyak guncangan di dinding (6%). Karena ruang dalam S adalah molekul air yang lebih kecil lebih terkonsentrasi dan lebih dekat dengan. Tekanan lebih besar di S karena ada wadah lebih kecil dan sempit, dan sebagai akibatnya memberikan tekanan yang lebih besar. Beberapa siswa menjawab bahwa tekanan adalah sama di mana-mana, di semua titik, dalam cairan pada kesetimbangan, kadang-kadang mengacu pada prinsip Pascal. Di antara murid, ide ini muncul pada sepertiga dari jawaban 'tekanan yang sama' (13% dari 38%), sehingga mengurangi ke 25% jawaban-jawaban yang diungkapkan dengan benar, dan mungkin bahkan kurang jika kita menganggap bahwa ada jawaban tanpa pembenaran. Tekanan sama di semua titik cairan, seperti yang dinyatakan oleh prinsip Pascal. Karena tekanan sama di setiap titik dipertimbangkan, terlepas dari bentuk mangkuk. Pasukan tekanan, berat badan dan paradoks hidrostatik Dalam pertanyaan 4, 'Tiga kontainer', siswa diminta untuk membandingkan kekuatan yang diberikan oleh air di bagian bawah tiga kontainer, yang dasar yang sama (Tabel 4). Pindah dari sekolah menengah ke universitas, jawaban yang benar 'pasukan yang sama' meningkatkan lumayan (dari 14% menjadi 33%), sedangkan persentase jawaban 'Kekuatan yang lebih dalam wadah yang lebih luas \ _ /' tetap hampir konstan (60% dan 59%). Tabel 3. Pertanyaan 3, 'kontainer berbentuk Beraturan': untuk membandingkan tekanan di dua titik, S dan R, di bagian bawah yang berbentuk tidak teratur wadah diisi dengan air. p (S) = p (R) p (S)> p (R) p (S) <p (R) Jumlah jawaban Siswa sekolah menengah 38% 33% 29% 117

Mahasiswa 75% 10% 18% 409 Tabel 4. Pertanyaan 4, 'Tiga kontainer': untuk membandingkan kekuatan yang diberikan oleh air di bagian bawah tiga kontainer berisi air.

Pembenaran mengkonfirmasi kehadiran yang kuat dari kesetaraan 'lebih banyak air = lebih

berlaku pada bagian bawah ', menggunakan gagasan bahwa berat semua air dalam wadah

'Bertindak' di bagian bawah, yang harus mendukungnya. Data ini menunjukkan kegigihan

dan

kegigihan alasan ini.

Hampir semua pembenaran diberikan untuk jawaban yang benar, 'kekuatan yang sama',

merujuk pada

Fakta bahwa ketinggian atau kedalaman cairan adalah sama untuk semua tiga kontainer,

tekanan

hanya bergantung pada kedalaman.

Persentase untuk jawabannya menunjukkan kekuatan yang lebih besar dalam lebih sempit

kontainer / _ \ adalah minoritas, namun masih lebih tinggi untuk murid sekolah menengah

(20%),

sedangkan hampir menghilang di tingkat universitas (6%). Pembenaran menunjukkan bahwa

ini

jenis jawaban terkait dengan konsepsi bahwa dalam tekanan ruang yang lebih kecil lebih

besar

dan air lebih ditekan, atau gagasan bahwa dinding miring ke arah dalam mengerahkan

kekuatan tambahan, yang membuat gaya total yang lebih besar:

Dalam air mangkuk lebih sempit lebih dikompresi.

[Di sudut wadah / _ \] ada ruang kecil dan karena itu lebih tekanan,

Air ini dikelilingi oleh tiga dinding, dan karena itu lebih dikompresi.

Kita telah melihat bahwa konsepsi ini cenderung menurun kehadirannya semakin

maju tingkat sekolah, sampai menjadi sangat langka di universitas.

Pada koherensi konsepsi murid '

Hampir 75% siswa yang menyatakan konsepsi kategori (c) 'ruang kurang

lebih banyak tekanan 'melakukannya untuk ketiga situasi ikan, ruang dan wadah yang tidak

teratur,

menunjukkan koherensi yang relevan dalam penalaran mereka. Persentase ini jauh

lebih rendah untuk pertanyaan tiga kontainer ', di mana ia sering diganti oleh

Ide global 'berat semua air menekan di bagian bawah'. Konsepsi

kategori (a) dan (b) menunjukkan koherensi yang baik di antara situasi yang melibatkan

cairan,

tapi satu kecil antara situasi air dan udara. Penjelasan ini, dalam hal

tinggi, kedalaman atau 'kolom cairan di atas', sering dianggap berbeda untuk air

dan udara.

Sebagai contoh, selama wawancara, murid D (umur 15) menyatakan bahwa kasus

air dan udara secara fundamental berbeda. Dalam 'kamar' pertanyaan, dia memilih untuk

tekanan yang sama, karena 'selalu tekanan atmosfer di permukaan laut'. Dalam ikan

Situasi dia beralih antara jawaban 'tekanan yang sama', berdasarkan pengalaman dari kapal

selam, dan jawaban 'tekanan yang lebih besar di laut terbuka', didasarkan pada

konsepsi 'cairan di atas', akhirnya memutuskan untuk yang kedua.

Murid lain, L (usia 13), menunjukkan koherensi yang kuat dari konsepsi (b) di

ikan dan ruang situasi. Ditanya tentang tekanan jika ikan untuk pindah ke yang berbeda

Posisi di dalam gua atau jika gua yang lebih besar, ia menjawab dengan koherensi dengan

gagasan 'ketinggian air di atas', tinggi bahwa ia menunjukkan dengan jelas pada gambar. Dia

hanya mengubah tipenya penalaran dalam kasus ikan bergerak horizontal sangat

dekat batu di dalam gua, ketika ia menimbulkan gagasan bahwa tekanan akan

kuat karena akan ada lebih banyak air dalam ruang kurang - ide, bagaimanapun, bahwa ia

tidak menjelaskan atau membela dengan keyakinan.

Kedua murid itu terlempar oleh jawaban mereka dengan menyarankan bahwa perbedaan

tekanan antara bagian dalam dan luar (gua atau ruang) harus memprovokasi udara atau air

mengalir. Setelah beberapa keragu-raguan, mereka setuju dengan konsep ini dan, pada

kenyataannya, menyimpulkan

bahwa jika tekanan yang berbeda, aliran fluida dengan cepat akan membentuk keseimbangan.

Ini menunjukkan bahwa pandangan dinamis pembentukan keseimbangan dapat membantu meningkatkan pemahaman murid situasi fisik. Pasukan tekanan yang bekerja pada sebuah benda direndam dalam air atau di udara Dalam pertanyaan 8a dan 9a, siswa ditanya tentang kekuatan tekanan yang bekerja pada empat cakram identik ditarik di atas A, bagian bawah B, dan kanan dan kiri C dan D sepak bola yang direndam dalam air dan balon pesta di udara. Hasil disajikan dalam tabel 5 dan 6. Mengenai sepak bola direndam dalam air, hanya 17% siswa dan 43% dari siswa memberikan jawaban yang benar (a) atau (b). Tujuh belas persen dari murid dan 19% siswa menjawab bahwa ada empat gaya yang sama. Menurut 21% siswa dan 6% dari siswa, hanya ada satu kekuatan di bawah ini. Jawaban yang lain cukup beragam. Dengan regrouping, orang menemukan bahwa menurut 14% dari siswa tidak ada kekuatan di atas balon, sebuah ide yang didukung oleh hampir setengah dari murid (47%). Tiga puluh dua persen siswa dan 16% siswa berpikir bahwa tidak ada gaya lateral dan 7% siswa berpikir bahwa kekuatan ini lebih kecil dari yang di atas dan di bawah. Secara keseluruhan, hanya 24% siswa dan 62% siswa menganggap bahwa ada Gaya yang diberikan di bagian bawah dan di atas bola, dan bahwa pasukan di bawah ini lebih besar. Ada beberapa perbedaan antara jawaban mengenai balon di udara dan bola dalam air. Dalam kasus udara, jawaban yang mengandung kekuatan di bagian bawah dan di bagian atas balon, dengan kekuatan di bawah yang lebih besar, menjadi minoritas (21% dan 31%, masing-masing, untuk murid dan siswa). Sebuah persentase yang signifikan (16% dan 28%) menjawab bahwa gaya di atas adalah yang terbesar atau satu-satunya kekuatan yang ada, yang sangat langka dalam kasus air, dan 18% siswa menganggap bahwa tidak ada memaksa bawah. Jawaban 'empat gaya yang sama' juga lebih banyak (20% dan 33%). Selain itu, menurut 37% siswa tidak ada gaya lateral. Sehubungan dengan kasus air, di udara murid tampaknya untuk mempertimbangkan lebih jarang keberadaan pasukan di bagian bawah balon dan lebih sering bahwa pada Tabel 5. Pertanyaan 8a, 'Bola dalam air': kekuatan yang diberikan oleh air di bagian atas A, di bagian bawah B, ke kanan C, dengan D kiri bola tenggelam. Pertanyaan 9a, 'balon Partai': kekuatan yang diberikan oleh udara di bagian atas A, di bawah B, ke kanan C, dengan D kiri balon

top - yang terakhir ini sering dianggap sebagai lebih kuat daripada yang di bawah. mereka

kurang

sering membayangkan variasi tekanan dengan ketinggian, untuk kecil

jarak antara bagian atas dan bawah dari balon. Mereka tampaknya berpikir, lebih tepatnya,

bahwa balon 'cenderung' untuk pergi ke atas dan udara yang di atas menjadi kendala, dengan

gaya ke bawah yang bekerja pada bagian atas balon Bagaimana siswa mengkoordinasikan konsep dan situasi yang berbeda tentang statika fluida Tekanan kekuatan cairan, berat badan, dan tekanan atmosfer Dalam pertanyaan 5, 'kekuatan Tekanan cairan dan tekanan atmosfer' (hasil yang disajikan dalam tabel 7), siswa diminta apakah gaya yang diberikan oleh air pada dasar sebuah perubahan kontainer jika tekanan atmosfer menurun. Mayoritas (53% siswa dan 68% dari siswa) menjawab dengan benar tekanan yang menurun, meskipun di antara murid hanya 20% memberikan justifikasi yang benar; yaitu, karena p = patm + Μgh, jika patm menurun, pmust juga menurun. Lebih dari sepertiga dari siswa (36%) dan lebih dari seperempat dari siswa (28%) berpikir bahwa tekanan udara tidak mempengaruhi gaya yang diberikan air di bagian bawah wadah. Pembenaran mereka dari jenis 'itu berat air dan gravitasi yang penting, bukan tekanan atmosfer '. Untuk contoh: Hanya berat air adalah penting. Ini adalah gravitasi yang dapat mengubah kekuatan air dan bukan tekanan udara. Pertanyaan 6, 'kekuatan Tekanan dan berat' (untuk 123 siswa, 12 di antaranya tidak menjawab, dan 46 siswa) ditanya apakah gaya yang diberikan oleh air di bagian bawah wadah silinder adalah: (a) sama, (b) lebih besar dari, atau (c) lebih kecil dari berat AIR yang

Tabel 7. Pertanyaan 5, 'kekuatan Tekanan cairan dan atmosfer

Tekanan ': jika tekanan atmosfer menurun, apakah gaya

yang diberikan oleh air di bagian bawah perubahan kontainer?

Jawaban (a) (berlaku pada bagian bawah sama dengan berat air) diberikan oleh 55%

murid dan 42% dari siswa, dengan justifikasi semacam itu:

... Tekanan tidak lain adalah berat kolom cairan, dalam hal ini air kasus.

... Gaya yang diberikan oleh air di bagian bawah wadah melakukannya adalah berat

badannya.

Jawaban yang benar, (b), diberikan oleh 33% siswa dan 24% dari siswa, tetapi hanya

delapan murid (7%) dan tiga siswa benar dibenarkan oleh membangkitkan atmosfer

Tekanan - 15 murid (13%) tidak memberikan pembenaran. Justifikasi lain membuat

referensi: peningkatan tekanan dengan kedalaman; gagasan bahwa, selain berat,

ada juga akan tekanan air; dan kebingungan antara massa dan berat dalam

rumus F = mg.

Hal ini lebih besar, karena gaya berat F = mg, sehingga sama dengan waktu berat 9.8.

Karena ada juga tekanan dari air, yang lebih besar di bagian bawah mangkuk.

Pasukan tekanan dan gaya apung

Hubungan antara gaya apung dan gaya tekanan yang bekerja pada solid, dalam hal ini

kasus tertentu sepak bola direndam dalam air dan balon pesta di udara, dipelajari

dalam pertanyaan 8b dan 9b, di mana siswa diminta apakah pasukan ditunjukkan dalam

jawaban atas pertanyaan 8a dan 9a, itu ada hubungannya dengan gaya apung. Hasil

disajikan dalam tabel 8 dan 9.

Mengenai bola dalam air, tanyakanlah 8b, pasti 'ya' jawaban (75% untuk

murid dan 24% untuk siswa) sulit untuk mengklasifikasikan, karena mereka kasar

jawaban, tanpa rincian, atau disertai dengan kalimat generik pada gaya apung,

sebagai contoh:

Ya, karena gaya apung menyangkut benda terbenam ke cairan.

Sebuah analisis yang lebih halus dari pembenaran yang diberikan oleh setiap siswa, dengan

mempertimbangkan

jawaban mereka atas pertanyaan 8a, menunjukkan bahwa sejumlah mahasiswa ini tentu

memiliki

ide yang salah, karena mereka menganggap bahwa tidak ada kekuatan tekanan di bawah atau

di atas

bola, atau mereka berpikir bahwa ada empat kekuatan tekanan yang sama besarnya akting

pada empat cakram ditarik pada balon. Jelas bahwa, dengan ide-ide ini, para siswa ini

tidak dapat memiliki konsepsi gaya apung sebagai resultan dari kekuatan tekanan. Untuk

contoh:

Pertanyaan 8a: F (A) <F (C) = F (D) [ada kekuatan di B]. Air tidak mengerahkan gaya ke

atas.

Pertanyaan 8b: Ye

Tabel 8. Pertanyaan 8b, 'Bola dalam air': melakukan kekuatan tekanan air memiliki ada hubungannya dengan daya apung? Pertanyaan 8a: Pasukan memiliki intensitas yang sama. Pertanyaan 8b: Ya, karena gaya apung sama dengan berat volume cairan mengungsi akibat bola. Analisis ini memungkinkan jawaban ini akan dibagi menjadi dua kategori: (f2), tentu salah, dan (f1), masih diragukan, pulih dari penalaran yang tidak baik diklarifikasi. Jawaban (e), yang jelas menghubungkan gaya apung untuk kekuatan tekanan, sangat jarang - hanya 5% di antara murid dan 12% di kalangan siswa. Mereka yang, sebaliknya, tajam menyatakan bahwa gaya apung adalah masalah lain selain kekuatan tekanan yang 11% murid dan 31% dari siswa. Tidak, gaya apung hanya mendorong dari atas bawah, itu tidak ada hubungannya dengan tekanan diberikan oleh cairan yang mengelilingi obyek. Di B sebenarnya ada dua kekuatan yang menambahkan: kekuatan tekanan dan gaya apung Tabel 9. Pertanyaan 9b, 'balon Partai' dari 111 murid: melakukan angkatan tekanan udara ada hubungannya dengan daya apung Menurut 8% siswa dan 30% dari siswa kekhawatiran gaya apung hanya bawah bola (jawaban (c) dan (d)). Gaya yang bekerja pada B adalah gaya apung, sedangkan gaya pada C dan D adalah karena tekanan di cairan. Secara total, setidaknya 19% siswa dan 61% siswa (jawaban (a) - (d)) menyatakan bahwa menurut mereka gaya apung tidak resultan dari kekuatan tekanan; mereka menyatakan bahwa tidak ada hubungannya dengan kekuatan tekanan ini atau itu hanya menyangkut kekuatan di bagian bawah bola, atau itu adalah kekuatan di bagian bawah. Dengan juga menambahkan jawaban (f2), diperoleh 67% siswa dan 71% dari siswa yang tidak membuat sambungan yang benar antara gaya dan tekanan kekuatan apung. Selain itu, juga (f1) jawaban diragukan. Pemutusan antara apung dan tekanan kekuatan jauh lebih luas dalam hal udara (Tabel 9). Tujuh

puluh tujuh persen dari siswa menyatakan eksplisit dan 15% menunjukkan secara tidak langsung dalam jawaban dari jenis (f2). Memang lebih dari seperempat (28%) membenarkan jawaban mereka dengan menulis bahwa 'masalah daya apung hanya cairan, bukan gas'. Ada hanya kecil 5% yang bisa memiliki konsepsi yang benar pada aspek ini. Jumlah yang sangat tinggi tidak ada jawaban juga dapat ekspresi kesulitan dengan pertanyaan ini menyangkut apung di udara, mengingat bahwa tidak ada jawaban dari siswa yang sama jauh lebih banyak dalam pertanyaan 9a dan bola dalam air

Pertanyaan 4. 'Tiga kontainer'

Tiga kontainer pada gambar yang diisi dengan air pada tingkat yang sama.

Gambar 3. tiga kontainer. Bagian bawah wadah yang sama.

Gaya yang diberikan oleh air di bagian bawah wadah adalah:

(A) yang sama dalam tiga kontainer

(B) kuat dalam wadah A daripada di lain

(C) lebih kuat dalam wadah B dibandingkan yang lain

(D) kuat dalam wadah C dibandingkan yang lain

Pertanyaan 5. 'Tekanan kekuatan cairan dan tekanan atmosfer'

Sebuah wadah berbentuk silinder diisi dengan air.

Jika wadah tersebut akan dipindahkan ke tempat di mana tekanan atmosfer lebih lemah,

tapi gravitasi adalah sama, apakah gaya yang diberikan oleh air pada bagian bawah

Perubahan wadah atau tetap tidak berubah? Mengapa?

Pertanyaan 6. 'kekuatan Tekanan dan berat'

Sebuah wadah berbentuk silinder diisi dengan air.

Apakah gaya yang diberikan oleh air di bagian bawah wadah sama dengan, lebih besar

dari, atau lebih kecil dari berat air?

(A) sama dengan berat air

(B) lebih besar dari berat air

(C) lebih kecil dari berat air

Pertanyaan 7. 'Interaksi'

Ada empat jenis interaksi atau gaya dasar: gravitasi, elektromagnetik, kuat atau lemah. Ketika

air dalam, di laut atau di kolam renang,

seseorang mungkin merasa tidak nyaman atau sakit pada telinga karena air diberikannya pada

gendang telinga kekuatan yang meningkatkan lebih dalam satu pergi. Untuk yang dari empat

jenis dasar yang gaya ini milik?

(A) Gravitasi

(B) elektromagnetik

(C) yang kuat

(D) lemah

'Bola dalam air' Angket 8.

Football Sebuah disimpan direndam dalam air (perlu terus ke bawah, selain itu naik

ke permukaan). Empat cakram identik digambar di atasnya, di atas A, di bagian bawah B,

ke kanan C, D ke kiri (lihat gambar 4).

Pertanyaan 8a Apakah air mengerahkan kekuatan (jika ya, menunjukkan arahnya oleh panah

pada gambar)

pada disk A? ya tidak

pada disk B? ya tidak

pada disk C? ya tidak

pada disk D? ya tidak

Gambar 4. Bola di dalam air.

Jika Anda menjawab 'ya' dalam setidaknya dua kasus, mengatakan apakah pasukan ini

memiliki

besarnya sama atau daftar mereka dalam urutan besarnya.

Pertanyaan 8b Apakah kekuatan-kekuatan ini ada hubungannya dengan daya apung?

Kuesioner 9. 'Balon Partai'

Seorang anak memegang balon pesta oleh benang (perlu memegangnya, selain itu terbang

pergi). Empat cakram identik digambar di atasnya, di atas A, di bawah B, ke kanan

C, ke D kiri (lihat gambar).

Gambar 5. balon partai.

Pertanyaan 9a Apakah udara mengerahkan kekuatan (jika ya, menunjukkan arahnya oleh

panah pada

angka)

pada disk A? ya tidak

pada disk B? ya tidak

pada disk C? ya tidak

pada disk D? ya tidak

Jika Anda menjawab 'ya' dalam setidaknya dua kasus, mengatakan apakah pasukan ini

memiliki

besarnya sama atau daftar mereka dalam urutan besarnya.

Gambar 4. Bola di dalam air.

Gambar 5. balon partai.

Pertanyaan 9b. Apakah kekuatan ini ada hubungannya dengan daya apung?

Pertanyaan 10. 'Air penuh jarum suntik'

Sebuah jarum suntik diisi dengan air dan ditutup pada akhir terbuka.

Jika salah satu mendorong pada piston, apakah tekanan air dalam peningkatan jarum suntik,

menurunkan atau tetap tidak berubah? Dan apakah peningkatan volume air, mengurangi atau

tetap tidak berubah?

Pertanyaan 11. 'Air penuh jarum suntik'

Sebuah jarum suntik ditutup pada akhir terbuka.

Jika salah satu mendorong pada piston, apakah tekanan udara dalam peningkatan jarum

suntik,

menurunkan atau tetap tidak berubah? Dan apakah volume udara dalam peningkatan jarum

suntik,

menurunkan atau tetap tidak berubah?