MÉTODO CIENTÍFICO. UNIDADES Y MEDIDAS 3ºESO

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1 MÉTODO CIENTÍFICO. UNIDADES Y MEDIDAS ºESO TEMA 1 MÉTODO CIENTÍFICO. UNIDADES Y MEDIDAS 1. EL MÉTODO CIENTÍFICO. El trabajo científico es aquella actividad que consiste en describir las leyes que rien la naturaleza ediante un procediiento válido y fiable que recibe el nobre de étodo científico. Las etapas ás counes en cualquier investiación científica son: la observación, la elaboración de hipótesis, la experientación y el análisis de los resultados. 1.1 La observación. La priera etapa del étodo científico es la observación de hechos o fenóenos. En la observación científica, haceos ucho ás que irar deterinado fenóeno: aplicaos nuestros sentidos atentaente y trataos de extraer la áxia inforación del fenóeno observado. Por ejeplo, si observaos la caída de los cuerpos: a) Todos los cuerpos, al soltarlos, caen hacia abajo con ran docilidad y belleza. b) Los cuerpos caen hacia abajo en línea recta. Si uno de ellos se deja caer desde una altura dos veces superior, tardará el doble en llear al suelo Tienen las dos el iso valor científico? Aunque las dos son fruto de la observación, poco nos ayudará la priera si quereos investiar un problea. En cabio la seunda nos ofrece varias opciones: si los cuerpos caen o no en línea recta, qué relación hay entre la altura desde la que caen y el tiepo que eplea, etc. Y para ello necesitaos saber edir. 1.2 La hipótesis. Por lo eneral, a partir de la observación sure el planteaiento de los probleas en cuya resolución trabaja la ciencia. Así, el científico o la científica se preunta por la razón que explica o justifica un fenóeno o una situación observada. Para dar respuesta a las preuntas científicas, se plantean las hipótesis. Una hipótesis es una suposición que explica deterinado fenóeno, y que es contrastable, es decir, que puede ser verificada o rechazada por vía experiental. Volviendo al tea de la caída de los cuerpos, suponaos que para explicarla haceos las siuientes afiraciones: 1. Los cuerpos caen porque añoran el contacto con la Tierra y desean volver a reunirse con ella. 2. Los cuerpos caen porque la Tierra ejerce sobre ellos una fuerza que es proporcional a su asa.. Los cuerpos caen debido a la diferencia de teperatura existente entre ellos y la Tierra. 4. Los cuerpos caen porque tienen vértio. IES ANTONIO CALVÍN 1

2 MÉTODO CIENTÍFICO. UNIDADES Y MEDIDAS ºESO De acuerdo con la definición anterior, sólo pueden ser consideradas hipótesis y seunda y tercera afiración, porque pueden ser coprobadas. Podeos, por ejeplo, variar la teperatura de los cuerpos y ver que ocurre con el oviiento de caída. No serán válidas las afiraciones priera y cuarta, ya que es iposible coprobarlas. No podeos edir la añoranza ni el vértio. De nuevo aparece la necesidad de edir. Por últio, decir que una hipótesis puede ser válida, pero resultar falsa coo es el caso de la influencia de la teperatura en la caída de los cuerpos. Es fácilente contrastable. 1. La experientación. Para saber si nuestras hipótesis son acertadas debeos coprobarlas experientalente. Un experiento es repetir la observación de un fenóeno en condiciones controladas. Un experiento debe ser siepre reproducible, De no ser así, los resultados del experiento no serán aceptados por la counidad científica. Y, por últio, hay que anotar cuidadosaente los datos obtenidos en las observaciones y los experientos. 1.4 Análisis de los resultados. Una vez realizados los experientos y obtenidos los datos, es preciso analizar los resultados y ver la relación que existen entre ellos para coprobar si la hipótesis de partida es cierta. 1.5 Leyes y teorías. Las leyes científicas son las hipótesis confiradas y las teorías científicas constituyen conjunto de leyes cuya función priordial es explicar las reularidades que describen dichas leyes. Las teorías se constituyen para hacer predicciones fiables sobre fenóenos que no se conocían cuando fueron foruladas. 1.6 El infore científico. Al final de todo este proceso es necesario elaborar un infore, para darlo a conocer al undo científico. IES ANTONIO CALVÍN 2

3 MÉTODO CIENTÍFICO. UNIDADES Y MEDIDAS ºESO ACTIVIDADES 1. Es notorio observar el interés que existe entre quienes estudian los fenóenos parapsicolóicos en otorar el térino científico a sus experientos. a) Podeos aceptar esos fenóenos coo científicos? b) Qué es lo que la ciencia no puede aceptar de los fenóenos parapsicolóicos? 2. Supón que deseas conocer los factores que influyen en la estatura de una persona. Señala entre las siuientes hipótesis la o las que podrían ser válidas en la investiación: a) La estatura de una persona depende de su carácter. b) La estatura de una persona depende del color de sus ojos. c) La estatura de una persona depende de la altura de sus proenitores. d) La estatura de una persona depende del día de su naciiento.. En qué se diferencia una hipótesis falsa de una no válida? 4. Una característica esencial de las hipótesis, una vez aceptadas coo válidas, consiste en poder predecir el resultado de experiencias no realizadas, al iso tiepo que puede explicar sucesos ya conocidos. Qué ocurre si una de estas predicciones no es confirada por la experiencia? 2. CÓMO SE MIDE UNA MAGNITUD? Frecuenteente se oyen afiraciones coo éstas: ese coche va uy rápido, hace ucho frío o este líquido es uy denso. Las frases anteriores no periten establecer coparaciones, ya que los térinos uy o ucho son totalente subjetivos, es decir, dependen de la valoración que haa la persona sobre el fenóeno en cuestión. Debeos buscar alo que sea operativo, de odo que podaos edir y coparar. Llaaos anitud a toda propiedad de un cuerpo que se puede edir. Medir es coparar una anitud con otra que se toa coo patrón y que se denoina unidad. Para eleir una unidad es necesario que cupla una serie condiciones: La unidad ha de ser constante Ha de ser universal, es decir, debe ser utilizada por todos los países. Ha de ser fácil de reproducir. Una vez definidas le debeos asinar a cada una, una unidad de edida. Para ello los científicos y científicas han creado el Sistea Internacional de Unidades (S.I). A cada anitud se le asina su unidad S.I., procurando que sea la ás precisa posible. IES ANTONIO CALVÍN

4 MÉTODO CIENTÍFICO. UNIDADES Y MEDIDAS ºESO ACTIVIDADES 5. Cuáles de estas propiedades son anitudes? a) Tiepo e) Belleza b) Taaño f) Voluen c) Dificultad d) Fuerza 2.1 Las unidades fundaentales del S.I. En el S.I. se elien coo anitudes fundaentales aquellas que no se expresan en función de otras y son siete: lonitud, tiepo, asa, teperatura, intensidad de corriente, intensidad luinosa y cantidad de sustancia En el S.I. se le asina a las anitudes fundaentales las siuientes unidades: MAGNITUD SÍMBOLO DE LA MAGNITUD UNIDAD DE MEDIDA SÍMBOLO DE LA UNIDAD LONGITUD l etro MASA kilorao k TIEMPO t seundo s TEMPERATURA T Kelvin K INTENSIDAD DE CORRIENTE I aperio A INTENSIDAD LUMINOSA I candela Cd CANTIDAD DE SUSTANCIA n ol ol Las anitudes derivadas se obtienen de las fundaentales a partir de su definición. Así, las superficie (S) se define a partir de la lonitud (l) coo: S = l l Y por tanto su unidad es, es decir, 2 En la siuiente tabla fiuran las anitudes derivadas ás utilizadas en física, junto con sus unidades en el S.I. y sus síbolos. anitud síbolo definición unidad síbolo superficie S S = l 2 etro cuadrado 2 voluen V V = l etro cúbico densidad d d = /V Kilorao/ K/ velocidad v v = s/t etro/ seundo /s aceleración a a = v/t etro/se. cuadrado /s 2 fuerza F F = a newton N presión p P = F/S pascal Pa trabajo w w = F s julio J potencia P P = w/t vatio W Una anitud es fundaental o derivada por acuerdo de la counidad científica. IES ANTONIO CALVÍN 4

5 MÉTODO CIENTÍFICO. UNIDADES Y MEDIDAS ºESO 2.2. Equivalencia entre unidades Con frecuencia los núeros que nos salen son deasiado randes o pequeños en deterinadas edidas de anitudes, por ejeplo, al edir la asa de un electrón en k, saldrá un núero uy pequeño o bien edir la distancia del Sol a Tierra en sería uy rande. Para adecuar esto recurrios a los últiplos o subúltiplos de la unidad. - Sistea decial. Este étodo es válido para las unidades de asa (rao), lonitud (etro) y capacidad (litro) k h da Hacia ABAJO se MULTIPLICA cada escalón por 10 Hacia ARRIBA se DIVIDE cada escalón por 10 d Esta escalera es para edidas de lonitud, pero iual sería en el caso de la asa: K - h - da d c O de capacidad o voluen Kl hl dal l dl cl - l En el caso de edidas de superficie ultiplica o divide por 100: al ser al cuadrado por cada escalón se K 2 h 2 - da d Cuando cabiaos a últiplos o subúltiplos de la unidad de voluen, coo está al cubo por cada escalón se ultiplica o divide por 1000 K h - da - d Cuando quereos cabiar entre el sistea de litros y las anteriores de voluen hay que hacer la siuiente equivalencia 1l = 1 d IES ANTONIO CALVÍN 5

6 MÉTODO CIENTÍFICO. UNIDADES Y MEDIDAS ºESO En luar de utilizar esta rela neotécnica para hacer cabios entre últiplos y subúltiplos, es ejor aprender los prefijos y su sinificado para trabajar con notación científica aplicando las propiedades de las potencias en base 10 En la tabla se reflejan los prefijos ás corrientes y su equivalencia con la unidad. Estos prefijos son aplicables a todas las anitudes físicas. MÚLTIPLOS SUBMÚLTIPLOS PREFIJO EQUIVALENCIA PREFIJO EQUIVALENCIA TERA, T DECI, d 10-1 GIGA, G 10 9 CENTI, c 10-2 MEGA, M 10 6 MILI, 10 - KILO, K 10 MICRO, µ 10-6 HECT0, h 10 2 DECA,da 10 Para transforar la unidad en que se expresa la edida de una anitud fundaental en su correspondiente unidad del S.I., basta conocer los últiplos y subúltiplos de dicha unidad. Direos así que 1000 equivalen a 1 k Ejeplo: Pasa 20 k a Lo priero pensaos en la equivalencia entre k y : 1K = 10 = K = k= k Si se trata de una anitud derivada debeos considerar su definición y aplicar la transforación a cada una de las anitudes fundaentales que la definen, por ejeplo: k 72 h k 1000 = 72 h 1 K 1 h = s s CAMBIO DE UNIDADES PASO A PASO Pasar / a k/ Hay que pasar los k y los a. Para ello teneos que utilizar dos factores de conversión (dos fracciones), uno para cada cabio de unidad. Una vez que sabes el núero de factores debes seuir el siuiente proceso: 1º Colocarás la cantidad a transforar (núero y unidad). IES ANTONIO CALVÍN 6

7 MÉTODO CIENTÍFICO. UNIDADES Y MEDIDAS ºESO 2º Pondrás un por (sino de ultiplicación) y la raya de una fracción. º Para la priera unidad que deseas convertir: Coloca la unidad que deseas aparezca en el luar donde debe estar (nuerador o denoinador de la fracción). Coloca la unidad que deseas que se vaya en el otro lado. k QUIERO QUE SE QUEDE AQUÍ EL k AQUÍ PONGO LO QUE QUIERO QUE SE VAYA, LOS 4º Pono '1' a la ayor de las dos y el equivalente del sistea étrico decial para la otra. 1k = k 5º Si hay ás unidades que transforar repetios el proceso anterior: 1 k 10 Hay que pasar los a, y quiero que quede el en el denoinador, lueo pono los en el nuerador para que se vayan: 1 k 10 La equivalencia entre el y el : 1 = 10 6, escribios esta equivalencia en fora de factor de conversión 1 k º Se opera y el resultado lo obtendreos en las unidades deseadas: IES ANTONIO CALVÍN 7

8 MÉTODO CIENTÍFICO. UNIDADES Y MEDIDAS ºESO 1 k = k 10 k ACTIVIDADES 1. Expresa en unidades S.I. el valor de las siuientes edidas: a) 52, e) h i) 108 k/h b) 2526 f) j) 6 / c) 47, ) 47856µ d) 2,7h h) 0,001 M 2.2 EL PROCESO DE MEDIDA: ERRORES Si ás de una persona realiza una edida del tiepo que tarda en descender una bola por una rapa, no es fácil obtener el iso valor. Aún suponiendo que utilizan el iso cronóetro, será uy difícil que coincidan al ponerlo en archa y al detenerlo, ya sea por los reflejos de cada persona, o por la apreciación del instante en el que se pone en archa la bola. Alunas edidas se realizan incorrectaente debido al al estado del aparato de edida o a que no se utiliza correctaente. Decios entonces que coeteos un error sisteático. Estos son fácilente evitables, si se aseura el buen funcionaiento del aparato y se aprende a usarlo. Aunque eviteos los errores sisteáticos, los resultados que se obtenan no serán idénticos. Presentarán cierta dispersión, inevitable en todo proceso de edida. En el ejeplo anterior, suponaos que heos obtenido estos tres resultados: 2,25 s, 2,28 s, 2,19 s Qué valor toaos coo representativo? Una buena solución consiste en toar coo bueno el valor edio de los valores obtenidos ya que de este odo se copensan las desviaciones. Este valor será tanto ejor cuanto ayor sea el núero de edidas efectuadas. En nuestro caso el valor representativo será 2,24s, es decir el resultado de calcular el valor edio de los tres anteriores: 2,25+ 2,28+ 2,19 = 2,24s El tipo de error al que nos referios se denoina iprecisión o error accidental. La única fora de iniizarlo es auentando el núero de edidas IES ANTONIO CALVÍN 8

9 MÉTODO CIENTÍFICO. UNIDADES Y MEDIDAS ºESO ACTIVIDADES 1. Indica cuáles de los siuientes conceptos pueden ser considerados anitudes: a) Edad b) Superficie c) velocidad d) Inteliencia e) Sipatía f) Grosor 2. Las siuientes unidades no pertenecen al S.I. Expresa su equivalencia con las unidades de dicho sistea: a) Litro b) Grao c) Año d) K/h. Expresa en los últiplos y subúltiplos indicados el valor de las siuientes edidas: A) 50 a k B) a k C) 200 d 2 a 2 D) 1,5 h a in E) 29 in a s F) 5 h a s G) 45 a H) 4000 a k I) 2G a J) a M K) 5704 a L) 10 6 / a k/ M) 100 k/h a /s N) 40 /s a k/h O) a l P) 4 l a d Q) 500 /l a k/ d R) 25 /s a k/h S) 80 k/h a /s T) 5 /s a k/h 12. Cuál de estas cantidades es ayor: 72 k/h o 25 /s; 125 o 0, ; ,9 k ; 45 in o 2600 s. IES ANTONIO CALVÍN 9