Física y Química 1 Bachillerato

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1 Física y Química 1 Bachillerato 1. Los métodos de la ciencia Actividades de mejora 1. Independientemente de que una hipótesis sea falsa o verdadera, para considerarla dentro de la actividad científica debe poder contrastarse experimentalmente. Indica si las siguientes hipótesis se pueden verificar experimentalmente: a) La probabilidad de que llueva en una zona determinada, aumenta los fines de semana. b) La amistad entre dos personas depende del cariño que tengan a los animales. c) El consumo de tabaco aumenta la probabilidad de cáncer de pulmón. d) Los noches con luna llena aumenta la bondad en las personas. 2. Las magnitudes deben poder expresarse cuantitativamente mediante un número seguido normalmente por las unidades correspondientes Cuáles de las siguientes cualidades de una persona son magnitudes? Indica en su caso las unidades correspondientes en el SI y el carácter escalar o vectorial que tienen. a) El peso. b) La belleza. c) La temperatura. d) La simpatía. e) El volumen.. Indica a qué magnitud se refieren y expresa en unidades del Sistema Internacional, utilizando si es necesario la notación científica redondeada a dos decimales, los siguientes valores: a) años. b) 2 L. c) 70 kg. d) 0 cm. e) 2 o C. 4. Indica a qué magnitudes corresponden las siguientes medidas, exprésalas en notación científica e indica las cifras significativas que tiene cada una de ellas. a) 0,00001 m. b) L. c) 0,02400 A. d) 9807,2 s. e) 600 kg. 1 Grupo Editorial Bruño, S. L. 1

2 . Con un cronómetro y una pelota, podrías medir la altura a la que se encuentra la ventana de tu cuarto respecto al suelo de la calle? Qué tipo de medida habrías realizado, directa o indirecta? 6. Escribe de manera correcta las siguientes medidas: a) (0,4 0,1) g. b) (2,46 0,002) m 2. c) (1 2) km/h. 7. Se mide el tiempo que tarda una masa que se encuentra colgada de un muelle vertical en dar diez oscilaciones completas mediante un cronómetro cuya resolución es de centésimas de segundo, obteniendo: t (s) 24,09 2,99 24,8 24,70 24,04 T = t/10 (s) 2,409 2,99 2,48 2,470 2,404 a) Qué valor tomarías como verdadero para el período de oscilación del muelle? b) Calcula la incertidumbre de la medida y compárala con la resolución del cronómetro. c) Escribe el resultado de la medida acompañado de la incertidumbre. d) Calcula el error relativo de la medida. 2 Grupo Editorial Bruño, S. L. 2

3 Soluciones 1. Hemos denominado experimentos a observaciones cuantitativas de un fenómeno en condiciones controladas, de manera que se puedan reproducir en otros lugares y por parte de otras personas. En consecuencia: a) Sí. Se pueden recoger datos de precipitaciones en forma de lluvia para cada uno de los días de la semana en la zona. La recogida de datos se realiza durante todo el año y durante varios años de forma que se pueda estudiar si existe algún tipo de relación. b) No. La amistad y el cariño son variables que no admiten medidas cuantitativas objetivas, por tanto no se pueden contrastar experimentalmente. c) Sí. Se pueden recoger datos entre personas fumadoras y no fumadoras y con ellos plantear hipótesis que relacionen las fumadoras con las que han sido diagnosticadas de cáncer de pulmón. d) No. La bondad es una variable que no admite medidas cuantitativas objetivas, por tanto no se puede contrastar experimentalmente. 2. a) El peso de la persona es una magnitud, concretamente es la fuerza con que la Tierra la atrae, por tanto es vectorial, la dirección es la del radio de la Tierra en el sitio donde se encuentre la persona y el sentido hacia el centro de la misma. Su valor se expresa con un número y la unidad que le corresponde en el Sistema Internacional es el newton (N). b) La belleza no se puede considerar magnitud, no se puede expresar mediante un número. c) La temperatura es una magnitud, se expresa mediante un número seguido de las unidades. En este caso, la unidad en el Sistema Internacional es el kelvin (K). d) La simpatía no se puede considerar magnitud, no se puede expresar mediante un número. e) El volumen es una magnitud, se expresa mediante un número seguido de las unidades que en el Sistema Internacional son los metros cúbicos (m ).. a) El año corresponde a la magnitud tiempo, la unidad en el Sistema Internacional es el segundo (s): 6 días 24 h 60 min 60 s años = = s = 1, s 1 año 1día 1 h 1min b) El litro es unidad de la magnitud capacidad del antiguo sistema métrico decimal que en el Sistema Internacional corresponde a la magnitud volumen, la unidad en este sistema es el metro cúbico (m ): 1dm 2 L = 2 L 1 L 1 m 1000 dm = 0,02 m c) El kilogramo corresponde a la magnitud masa, además es la unidad en el Sistema Internacional, por tanto se queda tal y como está expresada: 70 kg. d) El centímetro cúbico corresponde a la magnitud volumen, la unidad en el Sistema Internacional es el metro cúbico (m ): 0 cm = 0 cm 1 m = m =,00 10 m 6 10 cm e) El grado Celsius corresponde a la magnitud temperatura, la unidad en el Sistema Internacional es el kelvin: 2 0 C + 27,1 o C = 289,1 o 1K C = 289,1 K 1 º C Grupo Editorial Bruño, S. L.

4 4. a) El metro corresponde a la magnitud longitud: 0,00001 m = 1, 10 m dos cifras significativas b) El litro corresponde a la magnitud volumen: L =, L tres cifras significativas c) El amperio corresponde a la magnitud intensidad de corriente eléctrica: 0,02400 A = 2, cinco cifras significativas d) El segundo corresponde a la magnitud tiempo: 9807,2 s = 9, s seis cifras significativas e) El kilogramo corresponde a la magnitud masa: 600 kg = kg una cifra significativa En estos casos si se quiere indicar que se han medido las unidades y las decenas, la medida se escribiría 600. kg y tendría tres cifras significativas. En notación científica, 6, kg.. Sí. La pelota cae con movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, con aceleración g = 9,81 m/s 2. Por tanto, soltamos la pelota desde la ventana, v 0 = 0 m/s, medimos el tiempo que tarda en caer y obtenemos la altura a partir de la ecuación: h = 2 1 g t 2. La medida del tiempo es directa mientras que la de la altura sería indirecta. 6. a) Si la medida se realiza y se registra con una incertidumbre de décimas de gramo es imposible que se indiquen los centigramos: (0,4 0,1) g (0, 0,1) g b) Si la medida se realiza y se registra con una incertidumbre de dos milésimas de metro cuadrado es porque se han medido hasta las milésimas de metro cuadrado y se deben registrar: (2,46 0,002) m 2 (2,460 0,002) m 2 c) Las incertidumbres de medida se deben dar, salvo casos excepcionales, con una sola cifra significativa ajustando siempre por exceso. Por tanto, la incertidumbre será de 0 km/h y la medida se debe expresar con dos cifras significativas: (1 2) km/h (0 0) km/h 4 Grupo Editorial Bruño, S. L. 4

5 7. a) Tomamos como valor verdadero la media aritmética de los valores de las medidas: b) Las incertidumbres de las medidas son: 2,409 2,99 2,48 2,470 2,404 T s 2, 424 s 2,409 2,424 = 0,01 s; 2,99 2, 424 = 0,02 s; 2,48 2, 424 = 0,014 s 2,470 2,424 = 0,046 s; 2,404 2, 424 = 0,02 s. La incertidumbre de medida ( a ), la calculamos como media aritmética de las incertidumbres cometidas en cada una de las medidas: a = 0,01 0,02 0,014 0,046 0,02 s 0, 024 s En este caso la incertidumbre de las medidas, expresada con una cifra significativa redondeada por exceso, sería 0,0 s que resulta ser mayor que la resolución del cronómetro 0,01 s. En consecuencia, tomaremos el valor de 0,0 s como incertidumbre de la medida. c) La expresión correcta de la medida será: T = (2,42 0,0) s. d) El error relativo de la medida será: a r = T Que expresado en tanto por ciento sería: r = 1,2 %. 0,0 2,42 = 0,012 Grupo Editorial Bruño, S. L.

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