FÍSICA Y QUÍMICA TEMA 1: EL TRABAJO CIENTÍFICO. LA FÍSICA Y LA QUÍMICA. LAS MAGNITUDES Y SU MEDIA

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1 Física y Química 3º Curso Educación Secundaria Obligatoria Curso académico 2016/ FÍSICA Y QUÍMICA TEMA 1: EL TRABAJO CIENTÍFICO. LA FÍSICA Y LA QUÍMICA. LAS MAGNITUDES Y SU MEDIA

2 Física y Química 3º Curso Educación Secundaria Obligatoria Curso académico 2016/ ÍNDICE DE CONTENIDOS 1. Qué se entiende por ciencia? 1.1. El conocimiento científico 2.LaFísicaylaQuímica 3. Magnitudes físicas. Unidades y medidas 3.1. Magnitudes fundamentales y derivadas 3.2. Conversión de unidades 4. Instrumentos de medida. Errores 4.1. Cualidades de los instrumentos de medida 4.2. Cifras significativas y redondeo 4.3. Errores de medida 4.4. Incertidumbre de la medida 4.5. Minimización de errores 5. Múltiplos y submúltiplos 5.1. Notación científica 5.2. Múltiplos y submúltiplos 6.Ellenguajedelaciencia

3 Física y Química 3º Curso Educación Secundaria Obligatoria Curso académico 2016/ ÍNDICE DE CONTENIDOS (continuación) 7. Material de laboratorio. Normas de seguridad 7.1. Normas de seguridad 7.2. Material básico de laboratorio 8. Actividades de ampliación y repaso

4 4 1. QUÉ SE ENTIENDE POR CIENCIA? - Para dar respuesta a esta pregunta, previamente debemos plantearnos otra: Qué es el método científico? - El método científico es el procedimiento que utilizan los científicos estudiar los fenómenos que ocurren a nuestro alrededor. Ciencia es todo aquello que utiliza el método científico.

5 5 1. QUÉ SE ENTIENDE POR CIENCIA? 1.1. El conocimiento científico - Aplicando el método científico se obtiene conocimiento, es decir, se sabe por qué ocurren las cosas (por qué se evapora el agua, por qué al soltar una pelota desde una azotea se dirige hacia el suelo, etc.). Este conocimiento se denominan conocimiento científico. Características del conocimiento científico Es fruto del trabajo de muchas personas. A lo largo de la historia, muchas personas han dedicado todos sus esfuerzos a explicar las cosas que pasan en el mundo que nos rodea. Ej.: Einstein, Newton, Darwin, etc. Se obtiene aplicando rigurosos métodos de trabajo(el método científico). Sebasaenpruebas. Ha de ser reproducible. -Portanto, todoloquelleveel apellido decientífico,pareceserfiableyverdadero.

6 6 1. QUÉ SE ENTIENDE POR CIENCIA? Qué producto comprarías antes? 1.1. El conocimiento científico

7 7 1. QUÉ SE ENTIENDE POR CIENCIA? - Es importante tener en cuenta que el conocimiento científico está en continua evolución y puede cambiar. Lo que hoy se considera cierto, mañana, con el avance de la tecnología (ciencia y tecnología van de la mano ), puede demostrarse erróneo. No existen leyes permanentes El conocimiento científico Página 11, actividad 3

8 8 2. LA FÍSICA Y LA QUÍMICA - La Física y la Química son dos disciplinas científicas (utilizan el método científico) cuyo propósito es explicar los cambios que experimenta la materia que nos rodea. Quéeslamateria? Materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio (tiene volumen) y posee masa(pesa). Si las dos tratan de explicar los cambios que sufre la materia, en qué se diferencian? La Física estudia los cambios físicos que experimenta la materia, es decir, aquellos cambios en los que no cambia la naturaleza de la sustancia. Ej.: si congelamos agua, ésta sigue siendo agua. La Química estudia los cambios químicos que experimenta la materia, es decir, aquellos cambios en los que sí cambia la naturaleza de la sustancia. Ej.: oxidación del hierro. Página 13, actividades 7 y 8

9 2. LA FÍSICA Y LA QUÍMICA 9

10 10 3. MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Magnitud física - Una magnitud física es toda propiedad de la materia susceptible de ser cuantificada de forma objetiva mediante la realización de una medida. Es decir, una magnitud física es todo aquello que se puede medir de forma objetiva. - De esta forma, serían magnitudes físicas la longitud o el tiempo, pero no así la belleza o el cariño. Unidades de las magnitudes físicas - Toda magnitud física, debe ir acompañada de su unidad correspondiente, para así poderconocerquécantidaddeesamagnitud tenemos.ej.:75kg,60s,80m/s,etc. - Una misma magnitud física puede expresarse en diferentes unidades. Ej.: en EEUU la velocidad se expresa en millas por hora; sin embargo en España se utilizan los kilómetros por hora. - De este modo, para evitar confusiones, en 1960 se estableció el Sistema Internacional de Unidades(SI). El cual establece en qué unidad deben expresarse las distintas magnitudes físicas.

11 3. MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS 11

12 12 3. MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS 3.1. Magnitudes fundamentales y derivadas - Las magnitudes fundamentales son aquellas que se definen por sí mismas. Las derivadas se obtienen a partir de fundamentales.

13 13 3. MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS 3.1. Magnitudes fundamentales y derivadas Página 15, actividades 9, 10 y 12

14 14 3. MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS 3.2. Conversión de unidades - Los valores de las magnitudes físicas no siempre vienen expresados en la unidad correspondiente del SI, sino que, en numerosas ocasiones, se nos dan en unidades equivalentes ya que, en muchos casos, resulta más útil. Ej.: la velocidad del coche es de104km/h. - En estos casos, y siempre que nos lo pidan, debemos convertir la unidad que nos den (o que obtengamos) a la que corresponda en el SI. Para ello, utilizamos los factores de conversión. - Los factores de conversión son una forma elegante de obtener la equivalencia entre unidades. Son fracciones, mediante las que buscamos la relación que existe entre la unidad dada y la unidad que queremos obtener. Actividad: Realiza la conversión de las siguientes cantidades a las unidades que se indican haciendo uso de los factores de conversión: a) 400 g a Kg; b) 34 La ml; c) 800 m a km; d) 34,45 cm 2 a m 2 ; e) 1,234 m 3 a cm 3 ; f) 1,23 g/l a kg/l y g) 12,45 g/cm 3 a kg/m 3

15 15 3. MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS 3.2. Conversión de unidades

16 16 4. INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.1. Cualidades de los instrumentos de medida Cómo medimos las magnitudes físicas? - Utilizando el instrumento de medida adecuado. - Para saber si un instrumento de medida es adecuado para medir una determinada magnitud física, debemos conocer sus cualidades/características. Entre dichas cualidades destacan: Intervalo/rango de medida: diferencia entre el valor máximo y mínimo que puede medir. Sensibilidad: lo mínimo que puede medir el instrumento (subdivisión mínima de su escala o umbral de resolución). Precisión: indica la similitud de las medidas realizadas. Exactitud: refleja la cercanía entre las medidas y el valor real.

17 17 4. INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.1. Cualidades de los instrumentos de medida

18 18 4. INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.1. Cualidades de los instrumentos de medida

19 19 4. INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES Cifras significativas: 4.2. Cifras significativas y redondeo - Cuando llevamos a cabo una medida, debemos expresarla con el número correcto de cifras significativas(c.s.). Las siguientes reglas, nos pueden ayudar: Todaslascifrasdistintas decerosonsignificativas.ej.:4,13ntiene3c.s. Los ceros a la derecha de la coma decimal son significativos. Ej.: 25,00 kg tiene 4c.s. Los ceros a la derecha de la coma decimal son significativos. Ej.: 25,00 kg tiene 4c.s. Los ceros del principio de un número no se consideran significativos. Ej.: 0,00450stiene3c.s. Los ceros del final de un número sin coma no son, en general, significativos. Ej.:400mtiene1c.s.

20 20 4. INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES Redondeo: 4.2. Cifras significativas y redondeo -Enocasiones,lamedidanoseobtienedeformadirecta con el instrumento,sino como resultado de operaciones matemáticas. En estas situaciones es importante redondear siguiendo las siguientes reglas: Sielprimerdígito despreciado en 5,lacifraanterior seaumenta enuna unidad. Ej.: 14,327 = 14,33. Si la primera cifra despreciada es menor que 5,lacifra anteriorse queda como está. Ej.: 14,324 = 14,32. En operaciones matemáticas, el resultado debe redondearse al número adecuado de c.s.: Sumas y restas: no debe tener más cifras decimales que el dato que menostenga.ej.:24,38+5,4=29,78 29,8 Multiplicaciones y divisiones: el resultado no debe tener más c.s. que eldatoquemenostenga.ej.:24,31 3,6=87,516 88,0

21 21 4. INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.3. Errores de medida - Ni los científicos que realizan las medidas ni los instrumentos utilizados para llevarlas a cabo son perfectos, por tanto, toda medida está sujeta a errores. Los errores pueden ser de dos tipos: Erroressistemáticos: se deben al equipo de medida o a su mal uso. Mientras que no son corregidos, se cometen siempre. Cuando somos conscientes del error, podemos corregirlos. Ej.: el reloj de clase está adelantado 5 min. Errores aleatorios/accidentales: son fortuitos e imprevisibles. Son debidos al propio observador o a circunstancias inesperadas. Ej.: se produce un corte en el suministro eléctrico cuando estamos utilizando una balanza electrónica.

22 22 4. INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.3. Errores de medida

23 23 4. INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.4. Incertidumbre de la medida - Por tanto, como las medidas están sometidas a errores, se habla de incertidumbre deunamedida (por los motivos que hemos visto, las medidas no son 100% fiables, sino que poseen cierta incertidumbre). - Dicha incertidumbre se puede expresar mediante el denominado error absoluto o diferencia entre el valor obtenido y el valor real (al no conocer este último, se trata de una estimación). - El error absolutoseexpresaenlasmismasunidadesquelamagnitudqueseestá midiendo y con una sola cifra significativa.

24 24 4. INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.4. Incertidumbre de la medida - No obstante, el conocer el error absoluto no nos basta para saber cuánto se aproxima nuestra medida al valor real (calidad de la medida). Por ello, una vez calculado el error absoluto(y utilizando éste), debemos calcular el error relativo. - El error relativo no tiene unidades, ya que es un cociente entre magnitudes físicas conlasmismasunidades,ysesueleexpresaren%.

25 25 4. INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.4. Incertidumbre de la medida Página 17, actividades 14, 15 y 17

26 26 4. INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.5. Minimización de errores Qué podemos hacer para minimizar el error que cometemos cuando medimos una magnitud física? - Llevamos a cabo varias medidas de la magnitud y se toma como valor real, el valor de la media aritmética de las medidas realizadas. Página 18, actividades 18 y 21

27 27 5. MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS 5.1. Notación científica - En ocasiones se ha de trabajar con cifras muy grandes o muy pequeñas. Ej.: la distanciadelatierraalsolesde moelradiodeun átomoes delorden de 0, m. - Para facilitar las operaciones con dichas cifras, se utiliza la notación científica, que consiste en expresar las mismas como potencias de Así,ladistanciadelaTierraalSolquedaríacomo1, myelradiodeunátomo sería m. - Es importante tener en cuenta, que al expresar un valor en notación científica solo debe aparecer una cifra entera. Actividad: expresa los resultados que has obtenido en la actividad de la diapositiva 14 en notación científica.

28 28 5. MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS La notación científica y la calculadora 5.1. Notación científica 1 2 3

29 29 5. MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS 5.2. Múltiplos y submúltiplos - Con el mismo propósito que en el caso de la notación científica (facilitar los cálculos), también es habitual utilizar múltiplos y submúltiplos de las unidades del SI (distancia Tierra-Sol = 0,15 Tm; radioátomo=0,1nm). Página 19, actividades 22 y 23 Datos: 1 pie = 0,3048 m 1 milla = 1609,34 m

30 30 6. EL LENGUAJE DE LA CIENCIA - En la mayoría de ocasiones, para comunicar los resultados de una investigación científica, además del lenguaje verbal, suelen utilizarse ecuaciones físicas, tablas de datos y gráficas que ayuden a comprender los resultados obtenidos. Ecuaciones físicas - Una ecuación física es la expresión matemática del conocimiento científico. d = m V - Las ecuaciones químicas no solo sirven para calcular valores de magnitudes, sino también nos informan sobre las relaciones de proporcionalidad que existen entre ellas. Si alamentar elvalor de una magnitud, el valor de la otra también aumenta en lamismaproporción=proporcionalidaddirecta(a=k B) Si al amentar el valor de una magnitud, el valor de la otra disminuye de forma proporcional=proporcionalidadinversa(a=k/b)

31 31 6. EL LENGUAJE DE LA CIENCIA Tablas y gráficas - Cuando tomamos datos experimentales, podemos ordenarlos en una tabla y después representarlos gráficamente para así facilitar la compresión de los resultados obtenidos y la relación que existe entre las variables. Los pasos a seguir serían los siguientes: Se elabora la tabla de valores y se identifica cuál es la variable dependiente y cuál la indipendiente (la dependiente es la depende de la indipendiente). Se trazan los ejes de coordenadas. Indicando qué variable se va a representar en cada uno de ellos y la unidad en la que se ha medido. Es importante tener en cuenta que la variable indipendiente siempre se coloca en el eje X (abcisas) y la dependiente en el Y(ordenadas). Seseleccionala escalaadecuadaen función delos valores que tomenlos datos. La escala de ambos ejes puede ser distinta. Serepresentaunpuntoporcadapardedatosdelatabla. Seunenlospuntos medianteunalínea.

32 32 6. EL LENGUAJE DE LA CIENCIA - De la observación de tablas de datos y gráficas se puede deducir la relación entre magnitudes. Página 21, actividades 25, 26 y 27

33 7. MATERIAL DE LABORATORIO. NORMAS DE SEGURIDAD Normas de seguridad

34 7. MATERIAL DE LABORATORIO. NORMAS DE SEGURIDAD 34

35 35 8. ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN Y REPASO Página26,actividades5,9,10y11 Página27,actividades13y15 Página28,actividades19,20,21,22y23 Página29,actividades28y30