Situácie, v ktorých sa zohľadňujú obaja interakční partneri

4.4 Výsledky hlavného prieskumu 127. V jednej kapitole knihy je lokomotíva Emma ovládaná podobným spôsobom pomocou magnetických kameňov. Pretože autor v detskej knihe neurobí nijaké vyhlásenie o energii poľa záhadných kameňov, dotyčný magnet 9a bol tiež napojený na nevyčerpateľný zásobník energie, takže zákon energie nezakazuje pohyb. Najjednoduchšia cesta k riešeniu spočíva v dodržaní druhého zákona zachovania dôležitého pre mechaniku, zachovania hybnosti. Pri hádkach so silami je preto potrebný 3. Newtonov zákon. Otázka 9 Predpoveď toho, či uvedené druhy dopravy budú fungovať A žiadna odpoveď χ² = 13,50 áno χ² = 10,57 nie B žiadna odpoveď χ² = 6,76 áno χ² = 6,90 nie L skupina: N = 253 VPN P- Skupina: N = 146 VPN celkom: N = 399 VPN celkom: N = 399 VPN Obrázok 4.4.25 Odpovede na otázku 9 v závislosti od telesnej výchovy.

situácie

4.4 Výsledky hlavného prieskumu 129 Otázka 2 Predpoveď miesta stretnutia lodí žiadna odpoveď Iné N = 146 VPN P-skupina: N = 399 VPN spolu: L-skupina: spolu: N = 253 VPN N = 399 VPN 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 žiadna odpoveď/iné χ² = 11,79 χ² = 9,86 χ² = 26,71 Obrázok 4.4.26 Odpovede na otázku 2 v závislosti od telesnej výchovy.

4.4 Výsledky hlavného prieskumu 133 Otázka 8 Predikcia polohy pre magnet a železný kus rovnakej hmotnosti χ² = 38,47 N = 146 VPN N = 399 VPN χ² = 21,83 χ² = 7,20 bez odpovede P-skupina: celkom: L-skupina: celkom: N = 253 VPN N = 399 VPN 1 2 3 4 5 Obrázok 4.4.28 Odpovede na otázku 8 v závislosti od telesnej výchovy. Otázky 2, 7, 8, 9a a 9b sa zaoberajú situáciami z dynamiky, v ktorej sú zastúpení obaja interakční partneri. Ak VPN vyvinie podobné stratégie riešenia pre spomenuté položky, mohlo by to byť preukázané združením správnych odpovedí na 2 položky v tejto skupine otázok. V skutočnosti vecne správne odpovede na dvojice otázok (č. 2 a č. 7), (č. 2 a č. 8), (č. 7 a č. 8), (č. 7 a č. 9a), ( 8 a 9b), ako aj (9a a 9b) navzájom spojené v skupine L na úrovni 5%. Tabuľka so štyrmi poľami na obrázku 4.4.29 zobrazuje vzťah medzi správnymi odpoveďami na otázku 2 a 8.

136 4 Empirické skúmanie technickej terminológie mechaniky Otázka 13 Šípky sily pre dva magnety s rôznou hmotnosťou N = 146 VPN N = 399 VPN χ² = 12,76 χ² = 7,00 bez odpovede L-skupina: P-skupina: celkom: celkom: N = 253 VPN N = 399 VPN 1 2 3 4 5 iná nesprávna kombinácia Obrázok 4.4.31 Odpovede na otázku 13 v závislosti od telesnej výchovy. Tabuľka viacerých polí na obrázku 4.4.33 na nasledujúcej, ale jednej stránke porovnáva odpovede celkovej vzorky na otázky 7 a 13, ktoré patria do rovnakej situácie. Porovnanie výsledkov jasne ukazuje, že skupina tých VPN, ktorí správne predpovedajú polohy a tým aj rýchlosti magnetov rôznych váh, sa rozdelí do troch skupín. Aj tu dominuje koncept: sila úmerná pohybu (32,1%), po ktorej nasleduje rovnako asymetrické riešenie: šípka väčšej sily je na ťažšom magnetu (17,0%). Presne toto riešenie, ktoré bolo tretím najbežnejším variantom (7,4%) v predteste medzi študentmi prvého ročníka, mohlo vychádzať z myšlienky, že väčšia sila pochádza z väčšieho magnetu (pozri otázku 14). Je však ťažké ho otestovať, pretože sa často používa pri kladení otázok

138 4 Empirické skúmanie špecializovaného jazyka mechaniky existujú situácie, v ktorých zjavne správne použitie pojmu sila neumožňuje vyvodiť závery o fyzickom porozumení faktov. N = 399 VPN Predikcia pozorovateľnej situácie (polohy magnetov) v otázke 7 iná kombinácia 5: 4: 3: 2: 1: bez odpovede 2,8 68,7 11,0 3,3 2,3 11,0 0, 8 %%%%%%% 32,1 0,5% 5,3% 2,3% 38,1% 23,1% 25,3% 5,5% Popis známej situácie s príslušnými šípkami v otázke 13 Σ: = 37,1% Σ: = 19,3% bez odpovede Σ: = 6,5% šípky symetrickej sily a nesprávna, symetrická predpoveď polohy 1 2 3 4 5 iná šípka nesprávnej kombinácie sily zodpovedá sile pohybu * a je umiestnená na šípke sily rýchlejšieho predmetu zodpovedá Sila pohybu * a nachádza sa na pomalšom ** objekte * zrýchlení alebo rýchlosti ** alebo v pokoji Obrázok 4.4.33 Korelácia medzi predpoveďou pozorovateľnej situácie v otázke 7 a formálnym popisom rovnakej situácie pomocou silových šípok v otázke 13. Kruhové oblasti zodpovedajú tým, ktoré sa vyskytli Kombinácie odpovedí. Boli štandardizované na najvyššiu hodnotu (otázka 7, (správna) odpoveď č. 1 a otázka 13, (nesprávna) odpoveď č. 5: 32,1%).

4.4 Výsledky hlavného prieskumu 139 Ako už bolo uvedené vyššie, dva koncepty sily úmernej rýchlosti a sile ako potenciálnej účinnosti v zobrazenej situácii môžu viesť k presne opačným, asymetrickým popisom pomocou silových šípok. Z tohto dôvodu je celkom možné, že niektoré formálne správne riešenia vyplývajú z kombinácie týchto dvoch úvah, a nie z koncepcie interakcie. χ² = 46,29 Otázka 14 Šípky sily pre magnet a železný kus s rovnakou hmotnosťou N = 146 VPN N = 399 VPN χ² = 13,40 χ² = 10,57 P-skupina: celkom: χ² = 4,50 N = 253 VPN 1 2 3 4 5 žiadna odpoveď iná nesprávna kombinácia L-skupina: N = 399 VPN celkom: Obrázok 4.4.34 Odpovede na otázku 14 v závislosti od telesnej výchovy. Pre situáciu v otázke 14 vedie prevládajúca predstava sily úmernej pohybu k formálne správnemu riešeniu. Ako sa dalo očakávať, formálne správny popis sa javí ako najbežnejšie individuálne riešenie (obrázok 4.4.34). Výrazne častejšie (χ² = 46,29) v skupine P (68,6%). Aj keď to platí aj pre skupinu L (33,3%),

142 4 Empirické skúmanie technickej terminológie mechaniky Pri porovnaní zodpovedajúcich odpovedí na otázku 5 (asymetrický opis situácie vo voľnej forme), otázku 15 (priradenie silových šípok k ťahajúcemu psovi) alebo otázku 16 (moc majú spiaci kôň, zaparkované auto a napnutá šnúra) Neexistovali však žiadne významné asociácie s otázkou 14 (silová šípka na magnete), ktoré by potvrdzovali túto tézu. Iba dve podobné situácie v otázkach 13 a 14 boli VPN riešené podobným spôsobom. Napr. v skupine P sú formálne správne riešenia spojené navzájom na úrovni 1% (χ² = 8,55). Toto je ešte zreteľnejšie pri pohľade na nesprávne riešenia (L skupina, N = 115 VPN, P skupina, N = 33 VPN). Tam sa zdá, že úlohu, ktorú hrá menší magnet v otázke 13, zohráva železný kus v otázke 14. Asociačná tabuľka (obrázok 4.4.36) zobrazuje vzťah pre L skupinu. V prípade skupiny P nastáva rovnaký vzťah (nezobrazený) tiež na úrovni 1% (χ² = 8,70).

144 4 Empirické skúmanie technickej terminológie mechaniky podláh bolo ignorované. Keď je objekt v systéme pod napätím, ale jeho konce sa nezrýchľujú, existuje najmenej jeden druhý objekt, ktorý je vystavený tlaku. Najjednoduchší, netriviálny statický systém pozostáva napr. z gumičky natiahnutej pozdĺž tyče. Na jeho opísanie sú potrebné najmenej štyri sily. V jazyku kurzu fyziky Karlsruhe sú tieto aspekty tematizované modelom uzavretých impulzných cyklov (porovnaj kapitolu 5, časť 5.3.2.2) (ktorý je však pre viacrozmerné aplikácie pomerne nepraktický). Zadané: V tomto experimente sa niť pretrhne pri m> 150 kg Otázka 3 Predikcia toho, či sa úplne rovnaká niť pretrhne v experimentoch A, B alebo C 0 bez odpovede/iné χ² = 9,65 1 vlákno sa pretrhne vo všetkých 3 prípadoch 2 Vlákno sa nikdy nepretrhne 3 vlákno sa nerozlomí v A, zlomí sa v C a zlomí sa v B 4 vlákna sa nerozlomia v A, zlomia sa v C a nerozlomia sa v B L skupina: N = 253 VPN P skupina: N = 146 VPN celkom: N = 399 VPN spolu: N = 399 VPN ABC každý m = 50 kg každý m = 100 kg každý m = 200 kg Obrázok 4.4.37 Odpovede na otázku 3 v závislosti od telesnej výchovy.

150 4 Empirické skúmanie technickej terminológie mechaniky Otázka 5 Aký ​​je dôvod, prečo je linka napnutá? Najčastejšie uvádzaných 21 príčin (najmenej 4-krát v rámci celkovej vzorky). Celková vzorka: 1 potiahnutie psa. N = 511 VPN 5% 10% 2 pes chce. (Úmysel psa.) 3 Cat 4 1 a vodítko je pripevnené 5 Sila a protisila 6 Sila psa. 7 Pes robí niečo (okrem *) pozri nižšie) 8 1 a 2 9 Pes cvičí silu. 10 7 a vodítko je pripevnené 11 9 a 5 12 1 a 3 13 ťažná sila 14 9 a vodítko je pripojené 15 impulzný prúd vrátane podlahy 16 2 a 3 17 3 a 5 18 2 a vodítko je pripojené 19 3 a 6 20 aktívny pes, d.f. Impulz/prúd 21 ťahové napätie *) Pes ťahá, pumpuje impulz, vyvíja silu Obrázok 4.4.41 21 odpovedí na otázku 5, ktoré sú najčastejšie (najmenej 4-krát) uvedené v celkovej vzorke (N = 511 VPN). Zobrazené sú iba odpovede od 342 VPN. Kódovanie tried odozvy nájdete v tabuľke 4.4.3 na predchádzajúcej stránke.

4.4 Hlavné výsledky prieskumu 151 Otázka 5 Čo je príčinou napnutia vlasca? 14 najčastejšie uvádzaných príčin (najmenej 7-krát v rámci celkovej vzorky). 0 žiadna odpoveď. 1 pes ťahá. 2 pes chce. (Zámer H.) 3 kat 4 1 a na vodítku je pripevnená 5 sila a protitlak 6 sila psa. 7 Pes niečo robí (okrem 1, 9) 8 1 a 2 9 Pes cvičí silu. 10 7 a linka je pripojená 11 9 a 5 12 1 a 3 13 ťahová sila 14 9 a linka je pripojená L skupina: N = 253 VPN P skupina: N = 146 VPN celkom: N = 399 VPN celkom: N = 399 VPN Obrázok 4.4.42 14 odpovedí na otázku 5, ktoré boli v rámci celkovej vzorky (N = 511 VPN), v závislosti od telesnej výchovy, spomínané najčastejšie (najmenej 7-krát). Uvažuje sa o podvzorke pozostávajúcej z P a L skupín (N = 399 VPN). Zobrazia sa iba odpovede z 284 VPN. Pre kódovanie tried odozvy pozri tabuľku 4.4.3.

4.4 Výsledky hlavného prieskumu 155 Otázka 15 Šípky sily s uviazaným psom žiadna odpoveď 0 1 2 3 4 χ² = 9,03 χ² = 14,05 5 6 χ² = 14,59 7 8 9 χ² = 8,73 10 11 12 Zhrnuté riešenia: L -Group: N = 253 VPN P-Group: N = 146 VPN total: N = 399 VPN total: N = 399 VPN no answer/other (solutions no. 0 and 12) formally correct force arrows (solutions no. 1, 6, 7 a 9) χ² = 36,04 iba silové šípky doľava (riešenia č. 2, 3 a 4) χ² = 17,03 väčšie silové šípky doľava (riešenia č. 5, 10 a 11) a riešenie č. 8 χ² = 6, 00 Obrázok 4.4.44 Odpovede na otázku 15 v závislosti od telesnej výchovy.

156 4 Empirické skúmanie technickej terminológie mechaniky Porovnanie L-skupina: N = 253 VPN Otázka 15 Silové šípy s priviazaným psom formálne nesprávne silové šípky a neodpovedané formálne správne silové šípky Otázka 5: Aký je dôvod, prečo je vodítko napnuté? 14 najčastejšie uvádzaných príčin (najmenej 7-krát v rámci celkovej vzorky). 0 žiadna odpoveď. 1 pes ťahá. 2 pes chce. (Zámer H.) 3 kat 4 1 a na vodítku je pripevnená 5 sila a protitlak 6 sila psa. 7 Pes niečo robí (okrem 1, 9) 8 1 a 2 9 Pes cvičí silu. 10 7 a linka je pripojená 11 9 a 5 12 1 a 3 13 ťahová sila 14 9 a linka je pripojená Zadaná percentuálna mierka sa týka tu zobrazených veľkostí vzorky N = 157 VPN N = 253 VPN N = 96 VPN N = 253 VPN Obrázok 4.4.45 Porovnanie najčastejších (v rámci celkovej vzorky N = 511 VPN spomenutých najmenej 7-krát) odpovedí na otázku 5 s výsledkami otázky 15 pre skupinu L (N = 253 VPN). Zobrazia sa iba odpovede od 184 VPN. Pre kódovanie tried odozvy pozri tabuľku 4.4.3.

4.4 Výsledky hlavného prieskumu 157 Porovnanie skupiny P: N = 146 VPN Otázka 15 Šípky s uviazaným psom formálne nesprávne šípky sily a neodpovedané formálne správne šípky sily Otázka 5: Aký je dôvod, prečo je vodítko napnuté? 14 najčastejšie uvádzaných príčin (najmenej 7-krát v rámci celkovej vzorky). 0 žiadna odpoveď. 1 pes ťahá. 2 pes chce. (Zámer H.) 3 kat 4 1 a na vodítku je pripevnená 5 sila a protitlak 6 sila psa. 7 Pes niečo robí (okrem 1, 9) 8 1 a 2 9 Pes cvičí silu. 10 7 a linka je pripojená 11 9 a 5 12 1 a 3 13 ťahová sila 14 9 a linka je pripojená Zadaná percentuálna mierka sa týka tu zobrazených veľkostí vzorky N = 45 VPN N = 146 VPN N = 101 VPN N = 146 VPN Obrázok 4.4.46 Porovnanie najčastejších (v rámci celkovej vzorky N = 511 VPN spomenutých najmenej 7-krát) odpovedí na otázku 5 s výsledkami otázky 15 pre skupinu P (N = 146 VPN). Zobrazia sa iba odpovede od 100 VPN. Pre kódovanie tried odozvy pozri tabuľku 4.4.3.

160 4 Empirické skúmanie technickej terminológie mechaniky Otázka 10 (1. časť) Čo si spontánne myslíte o Kraftovi? 1.), 2.), 3.) 50 najčastejšie (v rámci celkovej vzorky najmenej 5-krát) spomenutých nápadov. Celková vzorka: N = 511 VPN 5% 10% 15% energetická sila, silná F = ma Newtonove svaly pracovné výrobky/spoločnosť KRAFT svalová sila pohybová sila je hromadná doba zrýchlenia Fyzicky silná osoba Lorentzov vektor sily gravitácie hromadná sila gravitácia váhová sila F = mg písmeno F dostredivá sila impulz Príťažlivosť športová odstredivá sila fyzická veľkosť hmotnosť elektrárne magnetická sila motor F = m v²/r, F = m ω² r trakčná sila hnacej sily Existujú rôzne typy. Pulzný prúd. má jednosmerné úsilie kulturistika paralelogram síl F = p/t mechanická jednotka Newtonova zrýchľovacia fyzika F = mv gravitačná sila rôzne sily práca = sila krát vzdialenosť Obrázok 4.4.48 50 z celkovej vzorky (N = 511 VPN) najčastejšie (najmenej 5 krát) združenia uvedené v otázke 10 (časť 1). Celkovo bolo pomenovaných 431 rôznych združení. Ukazuje 530 zmienok z celkového počtu 1246.

4.4 Hlavné výsledky prieskumu 171 ich predpovede. Podľa štúdie Junga žiaci (do 11. ročníka) nechápu slovo zotrvačnosť ako fyzikálny termín [JUNG81a]. Otázka 16 (1. časť) Vyhodnotenie týchto tvrdení A: Ak určitá sila istý čas pracovala, vyčerpá sa. žiadna odpoveď pravda χ² = 27,93 pravda s tým nemôžem nič robiť χ² = 26,94 B: Žiadny pohyb bez sily. žiadna odpoveď true χ² = 17,57 true χ² = 18,29 S tým C nemôžem nič robiť: Telo sa pohybuje iba dovtedy, kým na neho pôsobí sila. žiadna odpoveď správna nesprávna χ² = 31,47 χ² = 53,26 Nemôžem s tým nič robiť χ² = 10,22 L skupina: N = 253 VPN P skupina: N = 146 VPN celkom: N = 399 VPN spolu: N = 399 VPN Obrázok 4.4.54 Odpovede na otázku 16 (časť 1) v závislosti od telesnej výchovy.

4.4 Hlavné výsledky prieskumu 173 Otázka 16 (2. časť) Používanie určitých slovies v spojení so slovom Kraft. odpočívajúca biliardová guľa. bežiaca biliardová guľa. môže: žiadna odpoveď χ² = 4,17 χ² = 5,19 χ² = 4,90 χ² = 7,83 nemať silu/silu cvičiť. zaparkované auto. blížiace sa auto. môže: χ² = 4,83 žiadna odpoveď nemá silu alebo silu. spiaci kôň. Kôň ťahajúci vagón. môže: χ² = 6,52 χ² = 5,39 žiadna odpoveď nemá silu ani silu, ani silu. natiahnutá šnúra na prádlo. Háčiky medzi ktorými sp. Vodítko visí. môže: χ² = 7,44 χ² = 7,37 χ² = 4,80 žiadna odpoveď nemá moc cvičiť ani/ani χ² = 4,85 χ² = 4,85 L-skupina: N = 253 VPN P-skupina: N = 146 VPN spolu: N = 399 VPN spolu: N = 399 VPN Obrázok 4.4.55 Odpovede na otázku 16 (časť 2) v závislosti od telesnej výchovy.