Unidad 1. Actividad científica

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1 Unidad 1. Actividad científica Índice de contenido 1. EL METÓDO CIENTÍFICO LA MEDIDA Transformación de unidades Trabajo en el laboratorio...6 Autoevaluación...7 Página 1 de 8

2 1. EL METÓDO CIENTÍFICO La ciencia es una rama del estudio cuya finalidad es explicar el funcionamiento del mundo natural que nos rodea. Los conocimientos que poseemos sobre distintos fenómenos que se producen en la naturaleza se deben al trabajo de investigación de los científicos.estos conocimientos están en continua evolución y su finalidades aumentar la calidad de vida. La manera de trabajar de los científicos no es única, pero si podemos definir un proceso común a toda investigación, denominado método científico, que consta de cuatro fases que explicaremos a continuación. 1. Observación Cuando vamos a estudiar un fenómeno, el primer paso es observar y obtener toda la información posible de una manera detallada.si la observación se lleva a cabo de manera adecuada podemos llegar a conclusiones importantes para un descubrimiento científico. 2. Formulación de hipótesis Finalizada la observación, es necesario buscar una explicación razonada del fenómeno que vamos a estudiar, es decir, hay que elaborar una hipótesis. También debemos tener presentes otras fuentes de información disponibles antes de elaborar dicha hipótesis. La hipótesis es una explicación teórica de un fenómeno que aún no ha sido comprobada de forma experimental. 3. Experimentación Es una fase fundamental del método científico, pues se aceptarán o rechazarán las hipótesis mediante la experimentación.para ello los científicos diseñan experimentos tomando nota de todos los detalles observados. Para realizar una buena experimentación hay que observar y reproducir varias veces el fenómeno que estamos estudiando, controlando las variables y midiendo con precisión las magnitudes. Para organizar todos los datos obtenidos es muy útil trabajar con tablas y dibujar gráficas para observar la relación entre ellos. Si los resultados de estos experimentos coinciden con las predicciones, podemos aceptar como válida la hipótesis. En caso contrario debemos rechazarla o bien reformularla. 4. Extracción de Conclusiones Esta fase consiste en la interpretación de los resultados obtenidos experimentalmente para aceptar como válida la hipótesis o en caso contrario rechazarla o bien reformularla. El análisis de los datos permite extraer conclusiones y comprobar si la hipótesis planteada es correcta o no y así dar una explicación científica al fenómeno. Cuando la hipótesis queda contrastada, puede enunciarse como una ley científica.en la mayoría de los casos, la ley se expresa mediante una fórmula, expresión matemática que relaciona los datos numéricos que acompañan al fenómeno observado. Página 2 de 8

3 Varias hipótesis sobre un conjunto de fenómenos interrlacionados forman una teoría. Si los fenómenos estudiados son complicados, puede ser necesario recurrir a un modelo, que es una representación simplificada de la realidad. Ejemplo de la aplicación del método científico en el estudio de la deformación que sufren diversos muelles al aplicarles una fuerzas: Observación En nuestra casa o en laboratorio, tenemos varios muelles de distintos materiales, de diferentes tamaños y colores.también disponemos de aparatos de medida de longitudes y fuerzas. Hipótesis. Experimentación Conclusiones Existe alguna relación entre la deformación producida y el diseño del muelle?... Puedo comparar las fuerzas aplicadas con las deformaciones que se producen?... Buscar en diferentes fuentes qué materiales se usan para fabricar muelles... Podemos diseñar en casa o en el laboratorio algún mecanismo para medir diferentes deformaciones del muelle al aplicar distintas fuerzas, que podamos medir. Mediante tablas y gráficas organizamos los datos para poder hacer una comparación de resultados. Si comparamos datos... Podemos establecer una fórmula que relacione fuerzas y deformaciones? Si es válida la hipótesis que planteamos, Existe alguna ley científica del fenómeno estudiado? Ejercicio nº1. Aplicar el método científico para un fenómeno que se observa en la naturaleza. En general, un informe científico consta de los siguientes apartados: - Título del informe con el nombre delautor y la fecha de realización. - Introducción. Se describe el fenómeno observado y se citan los objetivos. - Procedimiento experimental. Se explica el montaje de la experiencia, con los materiales utilizados y aparatos de medida. - Resultados.Se anotan los datos y se realizan cálculos. - Análisis de resultados. Se interpretan los resultados obtenidos. - Conclusiones finales. Expresar los resultados mediante una fórmula o ley científica. - Bibliografía. Se citan libros, páginas web o blogs de consulta, indicando el título y autor. 2.- LA MEDIDA La información que podemos obtener de un fenómeno pueden ser de dos tipos: - Cualitativa: Nos da información de una apreciación, pero no indica cantidad ni valor alguno. (Ejemplos: Hoy hace calor, mi profesor es alto, el metro es rápido...) Página 3 de 8

4 - Cuantitativa: Nos indica un valor determinado, con un número y una unidad. (Ejemplos:Hoy hace 38ºC de temperatura, mi profesor mide 1,90m de estatura, el metro va a 80 Km/h...) En el segundo caso, nosotros tenemos información de fenómeno que podemos medir con diferentes aparatos y con unas unidades determinadas. Por tanto, definimos Magnitud: Propiedad de la materia que se puede medir. Se determina asignando un número y su correspondiente unidad. Hay dos tipos de magnitudes: Magnitudes fundamentales : Son las que se definen por si mismas, se calculan de forma independiente. Magnitudes derivadas: Se representan como una relación de las fundamentales. Las magnitudes fundamentales que se consideran en el Sistema Internacional son siete: Nombre de la magnitud Unidad Símbolo Longitud Metro m Masa Kilogramo kg Tiempo Segundo s Temperatura Kelvin K Corriente eléctrica Amperio A Intensidad luminosa Candela cd Cantidad de sustancia Mol mol Ejemplos de magnitudes derivas: Superficie Metro cuadrado m 2 Volumen Metro cúbico m 3 Densidad kilogramo/ metro cúbico kg/m 3 Velocidad metro/segundo m/s Aceleración metro/segundo cuadrado m/s Transformación de unidades. La escritura de cantidades muy grandes o muy pequeñas se simplifica empleando múltiplos y submúltiplos de las unidades, con lo que se evitan números con muchas cifras. El procedimiento matemático que se usará para transformar unas en otras será mediante factores de conversión. Ejemplo: Cuántos segundos son dos horas? 2 horas a segundos : 2 horas 3600 s = 7200 s 1 hora 2. Transforma las siguientes unidades por factores de conversión: a) 345 g a kg b) 2954 s a días c) 8560 mm a Km d) 22 m 2 a cm 2 e) g a mg f) 7.85 mm 3 a dm 3 g) 32 min a horas Sol: b) c) d) e) 6.5 f) g) Página 4 de 8

5 Tabla de múltiplos y submúltiplos Prefijo Símbolo Valor Descripción Valor decimal tera (T) Trillón giga (G) 10 9 Billón mega (M) 10 6 Millón kilo (k) 10 3 Mil hecto (h) 10 2 Cien 100 deca (da) 10 1 Diez Uno 1 deci (d) 10 1 Décimo 0,1 centi (c) 10 2 Centésimo 0,01 mili (m) 10 3 Milésimo 0,001 micro (µ) 10 6 Millonésimo 0, nano (n) 10 9 Billonésimo 0, pico (p) Trillonésimo 0, Expresa: a) En micrómetros la longitud de una célula de m b) En metros cuadrados la superficie de una mesa de cocina que mide cm 2. c) la masa de un microorganismo de kg en nanogramos Sol: a) 4.5 b) 1.2 c) Expresa en unidades del sistema internacional a) 45 Hm b) 234,5 g c) 125 dm 3 d) 4 días e) 45 ma Sol: a) m b) kg c) m 3 d) s e) A Para unidades complejas utilizamos dos factores de conversión: Ejemplo: 90 Km/h a m/s= 90 Km 1000m 1 hora hora 1 km 3600 s = 25 m/s 5. Realiza las siguientes transformaciones de unidades: a) 135 Km/h a m/s Página 5 de 8

6 b) 10 m/s c) 8400 Kg/ m 3 a g/ cm 3 d) 7.6 g/ cm 3 a kg/m 3 e) 108 km/ h a m/s Sol: a) 37.5m/s b) 36 Km/h c) 8.4 g/cm 3 d) 7600 kg/m 3 e) 30 m/s 2.2 Notación científica El resultado de una medida puede dar lugar a un número muy grande o muy pequeño, que suele ser difícil de leer o incómodo de escribir. Para expresar estas cantidades con sencillez se recurre a la notación científica que consiste en escribir una cantidad determinada mediante un número decimal con una sola cifra entera, la de las unidades, y una potencia de base 10 con exponente positivo o negativo. Por ejemplo : la distancia de la Tierra al Sol es m = m la masa de un átomo de hidrógeno es kg 6.- Expresa en notación científica las siguientes cantidades utilizando notación científica: a) m b) Kg c) m d) e) Expresa las siguientes cantidades en notación científica dando el resultado con 3 cifras significativas, aplica las reglas del redondeo cuando sea necesario: a) b) c) d) e) f) 34527,89 g) h) i) j) Trabajo en el laboratorio Siempre que realizamos una medida cometemos un cierto error. En función del origen del error podemos clasificar los errores en: Error de resolución: Es el error cometido por la limitación inherente del instrumento de medida. Error sistemático: Se debe a un error en el aparato de medida o a un uso inapropiado de él. Error aleatorio: Se comete por accidente o casualidad. Unas veces ocasiona desviaciones por defecto y otras por exceso por lo que se trata estadísticamente para controlarlo. Cómo se cuantifican los errores? Página 6 de 8

7 Error absoluto: Es la diferencia entre el valor obtenido por medición y el valor real. Ea = a x Error relativo: Es el valor absoluto entre el valor real y multiplicado por 100. Er = Ea 100 x El valor real puede ser dato del problema, o puede que no lo sepamos, por lo que los experimentos se realizan varias veces y se toma como valor real la media aritmética de los resultados obtenidos. 8. Clasifica los siguientes errores: a) Una báscula que siempre pesa 2 kg de más. b) Un alumno que enrasa el matraz sin colocar la altura de sus ojos con la altura del nivel del líquido. c) Una balanza que mide hasta la décima de gramo d) Diferentes medidas sobre una balanza perfectamente calibrada debidos a una corriente de aire que desplace el platillo. Autoevaluación 1.- Define magnitud física. Cuál es la diferencia entre magnitudes básicas y derivadas? Pon tres ejemplos de magnitudes básicas y sus unidades correspondientes en el S.I 2.- Transforma las siguientes unidades a unidades de S.I, por factores de conversión a) 83.2 km f) 360 mm b) 6 horas g) 20 ma c) 720 cm h) 15 mg d) 14,2 dam i) 112 hm e) 72 g j) 2 semanas 3º Transforma las siguientes unidades a) 50 m/s a km/h b) 400 km/h a m/s c) 124 mm 2 a dm 2 d) 7630 kg/m 3 a g/cm 3 Página 7 de 8

8 4º Expresa en notación científica utilizando 3 cifras significativas a) d) g) b) e) h) c) f) i) º Enumera las etapas del método científico y explica brevemente cada una de ellas. Soluciones del ejercicio anterior: 2ºa) m b) s c) 7.2 m d) 142 m e) 0.072kg f) m g) 0.02 A h) kg i) m j) s 3ºa) 180 km/h b)111.1 m/s c) dm 2 d) g/cm 3 4º a) = d) = g) = b) = e) = h) = c) = f) = i) = Página 8 de 8