¿Cómo le explico a un niño de seis años por qué la gente del otro lado de la Tierra no se cae? [cerrado]

Teniendo mi propio hijo de 6 años y habiendo explicado esto con éxito, este es mi consejo de la experiencia:

• No intentes explicar la gravedad como una fuerza misteriosa. No tiene sentido para la mayoría de los adultos (¡triste, pero cierto! Habla con personas que no sean físicas sobre esto y verás), no tendrá sentido para un niño de 6 años.

  La razón por la que esto no funcionará es que requiere la inferencia de principios generales a aplicaciones específicas, además requiere un pensamiento abstracto avanzado para captar incluso el concepto de fuerzas invisibles. Esas no son habilidades que un niño de 6 años tiene al alcance de la mano. La mayoría de las cosas que están descubriendo en este momento son fragmentarias y no comenzarán a adaptar sus experiencias a los modelos conscientes de la realidad hasta dentro de algunos años.

• Explotar la tendencia del niño de 6 años de tomar las descripciones de las acciones que suceden al pie de la letra como simples hechos fragmentarios.

  Las cosas atraen otras cosas hacia sí mismas. Cuando tienes muchas cosas, tira mucho de otras cosas . Las cosas más grandes atraen las cosas más pequeñas hacia ellos.

  Habiendo entendido previamente la forma del sistema solar y una comprensión vaga del hecho de las órbitas (no cómo funcionan, esa es una pieza diferente, solo que los planetas y las lunas se mueven en pistas "circulares" alrededor de cosas más pesadas como el Sol y la Tierra) puede ser útil antes de embarcarse en estas partes de la conversación. No estoy seguro, pero eso era algo que mi hijo de 6 años ya había comenzado a comprender en este punto.

  Estas conversaciones también se mezclaron con nuestras conversaciones sobre cómo se formó la Tierra a partir de escombros, y cómo la atracción estuvo involucrada para que eso sucediera, y cómo hizo que la atracción fuera cada vez mayor. Entonces, realmente no puedo separar ese fondo; también puede ayudar/ser necesario.

• No intente corregir la confusión de un niño de 6 años acerca de que arriba y abajo son relativos, sino utilícelo en su lugar.

  Hay mucha Tierra debajo de nosotros, y nos tira hacia abajo cuando saltamos. Si saltamos por el costado, nos empujará hacia los lados. Si nos cayéramos del fondo, nos volvería a levantar.

  Puede seguir esto más tarde con un diálogo socrático sobre la naturaleza relativa de arriba y abajo, pero no enturbie las aguas con eso inmediatamente. Eso no tendrá ninguna compra hasta que acepten el hecho de que la Tierra te "hará retroceder" si te caes.

• Construya sobre una serie de conversaciones. No lo obtendrán la primera vez, ni la décima, pero se pegarán pedazos.

• No intente inculcar una comprensión del modelo de trabajo general. Si puede darles con éxito algunos hechos únicos e inconexos en los que realmente creen, juntarlos sucederá a medida que envejezcan y maduren y se expongan más a estas cosas.

Todo esto suponiendo un niño decentemente inteligente pero no prodigioso, por supuesto. (Un niño prodigio de 6 años probablemente pueda comprender el modelo de gravedad de un adulto lego, pero si es con quien está tratando, entonces no necesita ajustar su enseñanza).

Para un poco más de contexto, esto también fue después de que la clase de mi hijo comenzó a experimentar con imanes en la escuela. Me inspiré para tratar de explicar la gravedad cuando mi hijo me dijo que los árboles no flotaban en el espacio porque la Tierra era un imán gigante. (¡Cierto! Pero no por qué los árboles no se alejan flotando.) Comparar la gravedad y el magnetismo podría ayudar, para darles un ejemplo de atracción invisible que pueden sentir, pero también podría confundir mucho el tema ya que tenía mucho trabajo (en múltiples conversaciones) para convencer a los míos de que los árboles no se adhieren al suelo debido al magnetismo, incluso si la Tierra es un imán gigante.

Y, un consejo final que es incidental, pero puede ayudar:

• Una vez que haya tenido algunas de estas conversaciones, juegue Kerbal Space Program mientras miran. (Nuevamente, esto proviene de la experiencia. A mi hijo le encanta ver KSP). Ver un ejemplo práctico de la gravedad en acción en su entorno natural contribuirá en gran medida a cimentar las conversaciones anteriores. Puede sonar como una broma de cierre, pero ver un sistema en movimiento y ser manipulado hace una gran diferencia en la comprensión de un niño pequeño, porque ya no es abstracto ni requiere construir abstracciones mentales para comprender, como lo hace mostrarles un globo terráqueo.

El concepto erróneo probablemente proviene de un malentendido de "abajo". Hacer un dibujo en 2-D de la tierra con edificios, personas y árboles podría ayudar. Por ejemplo,

Envuelva una pelota (como una pelota de tenis) con una banda elástica. Dígale que coloque el dedo entre la pelota y la banda elástica y trate de alejar el dedo de la pelota. Pídale que haga esto en todos los lados de la pelota. Ahora explíquele cómo la banda elástica es como la gravedad.

Pregúntele al niño qué significaría "abajo" para la gente del "otro lado" de la Tierra.

Frote un globo con un paño para inducir una carga que demuestre "adherencia estática", luego atraiga pequeños trozos de papel con el globo. Una vez que vean que la electricidad estática atrae los pequeños pedazos de papel al fondo del globo, puedes comenzar a explicarles acerca de 'la fuerza'.

Aquí hay algunas ideas:

a) Trate de hacerle entender el concepto de "fuerza": ate dos pelotas en una banda elástica. Haz que los separe para que tenga una sensación de fuerza. Toma una manzana y déjala caer. Que entienda que si una fuerza (su mano) no sujeta un objeto, es jalado por la tierra, como el elástico jala las pelotas.

b) Luego muéstrale en un globo terráqueo dónde estás. Muestra la vertical donde cae la manzana. Entonces podrías ir a la fuerza que tira hacia el centro, la forma en que el elástico tira a lo largo de la línea, y esa es la línea que define hacia dónde tira la fuerza, tanto para el elástico como para la tierra. Haz la analogía de que cada punto de la tierra tira a lo largo de la línea como si hubiera una banda, hacia el centro.

buena suerte

Tome un imán y sosténgalo verticalmente, espolvoree rellenos de hierro a ambos lados del poste. Los empastes de hierro en la parte inferior quedarán colgando. Entonces el niño tendrá la sensación de que es posible que las cosas permanezcan sin caerse. No necesita explicar el concepto de gravedad para el niño ahora. El niño creará la explicación por sí mismo (también podría convertirse en el próximo newton al crear un nuevo concepto).

Después de considerar cuidadosamente la situación del OP, creo que el enfoque recae en el proceso retórico. A raíz de esto, mi planteamiento argumentativo sería el siguiente: mantenerse firme en el hecho de que la Tierra es redonda, hacer que el niño reconcilie las inconsistencias .

La razón de este tipo de enfoque es el comportamiento del niño. La siguiente cita es un guión que he repetido una y otra vez en la tutoría de física:

También hice algunos intentos usando un globo terráqueo, diciendo que "Arriba" y "Abajo" son todas perspectivas locales y que las personas del otro lado del mundo sienten que están en la cima, pero ella todavía no lo entiende.

Aquí, presentaste un argumento. Pero, ¿qué siguió después de esa discusión? No hay ningún comentario aparente sobre el argumento del niño. No espero que un niño responda con contraargumentos consistentes o coherentes con el evento, pero la respuesta parece faltar por completo.

Esto es familiar para aquellos de nosotros con experiencia en la enseñanza de la física. Las respuestas incorrectas siempre son fáciles de tratar y casi universalmente constructivas. Es la falta de formación de un modelo lo que bloquea el progreso y, a menudo, los lleva a cambiar de especialidad a algo no técnico debido a la mala experiencia.

Considere la retórica como un juego de ajedrez (con reglas formalmente establecidas para el movimiento). Como adulto educado, probablemente no tenga problemas para responder a cualquier movimiento que haga el niño. Si es así, haz otra pregunta aquí.

Ningún enfoque retórico será útil el 100% del tiempo. Los contraejemplos tampoco siempre son útiles, pero apelan a un ejemplo muy particular de lógica inconsistente. Si se atribuyó a la mala lógica antes de ver el contraejemplo, entonces logrará su propósito: demostrar que está equivocado. Creo que la mejor respuesta que he visto aquí fue la siguiente imagen (publicada como comentario):

^{(imagen originalmente de http://www.caloi.com.ar/caloidoscopio_new/byn/byn53.gif )}

Esta es la perfección de la física.

La ilustración absurda hace que el espectador abandone una vista. Podrías rechazar que la Tierra es una esfera, o podrías rechazar que la gravedad siempre está en la misma dirección. Supongo que queda la opción de que la gente actualmente, en este momento, se está cayendo del lado del planeta. Creo que eso es lo que hace que la física sea divertida. Para cada modelo que construimos, hay una historia que lo acompaña. La mayoría de las proposiciones individuales pueden tener un modelo construido a su alrededor, cambiando todo lo demás en el universo para acomodarlo. Pero una vez que te ves obligado a explicar múltiples hechos simultáneamente, estás en el proceso de construir física. Cada modelo es una historia. Si puede comenzar a disfrutar el proceso de contar esos modelos/historias, entonces está en camino a la escuela de posgrado.

Digo que la física involucra dos cosas: racionalismo y evidencia. La consistencia de su modelo está dictada por la razón, pero qué modelo se aplica está determinado por la evidencia que obtenemos del mundo que nos rodea (para el cual no existe un atajo mental). Aquí hay algunas historias que sí tienen consistencia:

1. La tierra es plana, la gravedad siempre está baja. La validez solo puede determinarse más o menos midiendo la forma de la Tierra.
2. La tierra es redonda, la gravedad es siempre la misma dirección. Existe una ubicación privilegiada en la "cima de la Tierra", y todo lo demás desciende. Podrías verificar esto observando una bola rodando por el borde del mundo.

Tal vez lo mejor que se puede hacer es no estar en lo correcto, sino mostrar cómo usted mismo disfruta estar equivocado. Si emulan ese comportamiento, serán científicos fantásticos.

Es muy probable que no puedas hacerle entender cómo funciona.

Según el psicólogo del desarrollo Jean Piaget, los niños de su edad tienden a verse a sí mismos como el "centro del mundo" y son incapaces de razonar sobre él desde cualquier otro punto de vista. El proceso se llama egocentrismo , y es la misma razón por la que un niño se confunde cuando su madre llama a sus padres (de la madre) madre/padre en lugar de abuela/abuelo.

No le hará daño tratar de explicarle, y es posible que obtenga una idea, pero no se frustre si no lo hace.

¿Por qué no tratas de explicar que todo objeto atrae a otros objetos, pero que para que se sienta, al menos uno de los objetos debe ser muy grande? La tierra es un objeto muy grande, por lo que atrae cosas hacia ella.

Señale el hecho de que una pelota cae hacia abajo y no hacia los lados. Esto se debe a que quiere ir al centro de la Tierra.

Esto es cierto en todas partes. Lo que creemos que está hacia abajo está hacia el centro de la Tierra, y esto es cierto dondequiera que vayamos.

(y luego mire el globo y vea en qué dirección está el centro)

Dígale que abajo significa " adentro hacia el centro de la Tierra, sin importar dónde se encuentre".

Explique que como la tierra es redonda y las personas no se caen (ya que no hay un "abajo" absoluto), caen hacia el centro de la tierra.

Lo que me ayudó a entender la gravedad es modelar el espacio-tiempo como un trampolín o una sábana estirada. Ahora ponle un melón, diciendo "Esta es la tierra que dobla el espacio". Ahora toma una canica y di "Este eres tú, también doblando el espacio, pero no tanto". Y no importa dónde coloques la canica, siempre va "hacia abajo" hacia la tierra, ya que la tierra dobla más el espacio-tiempo.

Sin embargo, creo que es importante transmitir que no solo las cosas caen hacia la Tierra, sino que cada masa tiene su propio campo de gravedad, no del todo diferente de un campo magnético.

Puedes volverte loco con este experimento, diciendo que el melón es el sol, una canica más grande es la tierra. En lugar de dejar caer la canica de tierra, dale un empujón lateral y orbitará alrededor del sol por un tiempo.

Incluso puedes agregar una canica más pequeña como la luna y si lanzas las canicas de la tierra y la luna lo suficientemente bien, verás la canica de la luna orbitando la canica de la tierra mientras ambas orbitan el sol de melón.

Hay un buen ejemplo de este experimento en youtube .

De hecho, esta pregunta es muy desafiante y Albert Einstein la resolvió satisfactoriamente por primera vez en el curso del desarrollo de la teoría general de la relatividad a partir de la relatividad especial:

Su primer paso hacia una teoría relativista de la gravitación fue la proposición del principio de equivalencia. Equipado con este principio, podría explicar algunos efectos gravitacionales como el cambio de frecuencia gravitacional de la luz (o la dilatación del tiempo) y la desviación gravitacional de la luz:

pero no pudo explicar los efectos gravitatorios cerca de fuentes gravitatorias como la Tierra: no pudo explicar por qué las personas en el lado opuesto de la Tierra experimentan un tirón gravitacional en dirección opuesta a la Tierra. Estos efectos se denominan efectos de marea :

Resolvió este problema proponiendo una profunda analogía entre las fuerzas de marea y una propiedad de las superficies llamada curvatura. Básicamente, propuso que el espacio (tiempo) puede ser representado por algunos objetos geométricos curvos llamados variedades (pseudo-riemannianas). Por lo tanto, todo lo que tienes que explicarle es este concepto. Creo que la siguiente imagen (aunque, al omitir la dimensión del tiempo, no es precisa en absoluto) puede ayudarlo mucho:

Estas imágenes le ayudan a comprender el concepto de una manera simple , geométrica y, sin embargo, lo más científicamente precisa posible: todos los objetos alrededor de la Tierra caen hacia la superficie (centro, por supuesto) de la Tierra. Creo que esta explicación está de acuerdo con la cita de Einstein, todo debería ser lo más simple posible, pero no más simple .

Para completar esta respuesta, explico (muy) brevemente los pasos restantes a la relatividad general:

Después de este punto, el único paso restante hacia su teoría fue encontrar una relación entre esta curvatura y la presencia de fuentes de gravedad como la materia y la radiación. Llegó a su famosa ecuación:

en que la cantidad$\mathbf{G}$mide la curvatura del espacio (tiempo) y la cantidad$\mathbf{T}$mide el contenido de la materia.

Por lo tanto, una solución completa a la pregunta de por qué los objetos colocados en diferentes lugares alrededor de la Tierra experimentan fuerzas en diferentes direcciones (todas hacia el centro de la Tierra) necesita necesariamente un argumento relativista general.