APROXIMACIÓN AL TRABAJO CIENTÍFICO

¿Qué características distinguen el saber científico de otras formas de conocimiento?

Se apoya en la experimentación

Mediante la medición cuantitativa se asocian

valores numéricos con conceptos científicos.

Los resultados son reproducibles Sistemas idénticos en iguales condiciones de

experimentación se comportan del mismo modo.

Las teorías científicas deben ser refutables si los hechos experimentales las contradicen.

No existe una verdad incuestionable.

La ciencia pertenece a un momento histórico y a un contexto.

1. Cómo avanza la ciencia (I)

FÍSICA Y QUÍMICA 3º ESO TEMA 1. APROXIMACIÓN AL TRABAJO CIENTÍFICO Mar Fuentes

Los procesos involucrados en la obtención de conocimiento científico se describen en un

orden “ideal” que se denomina método científico.

ETAPAS O FASES DE TRABAJO

A) FORMULAR CON PRECISIÓN EL PROBLEMA

Observar de forma sistemática un fenómeno o un comportamiento tratando de reproducirlo

en un laboratorio identificando las variables que intervienen en el mismo.

B) PROPONER HIPÓTESIS

El científico parte de alguna suposición o conjetura previa sin confirmar, sobre las causas del

fenómeno recopilando información en la bibliografía existente.

C) CONTRASTAR HIPÓTESIS

Las hipótesis se confirman o rechazan por medio de experiencias.

D) ESTABLECER UNA LEY

Las leyes son hipótesis confirmadas expresadas, siempre que sea posible, en

lenguaje matemático y un conjunto de leyes consistentes constituye una teoría.

1. Cómo avanza la ciencia (II)


A) Para estudiar el comportamiento de los gases se va a estudiar la variación del volumen

de una masa de gas con la presión y la temperatura.

Presión ( p )

Volumen ( V )

Temperatura ( T )

B) Se establecen unas hipótesis de partida. En este caso serán dos:

“A temperatura constante el volumen de un gas disminuye a medida

que aumenta la presión”. Robert Boyle (1662)

“El volumen de un gas aumenta al aumentar la temperatura”.

Jacques Charles (1787)

Variables a estudiar :

1

2

2. El trabajo en el laboratorio (I)


C)

Variación del ( V ) de una masa de gas

con la ( p ) a T = cte.

Variación del ( V ) de una masa de gas

con la ( T ) a p = cte.

D)

p(atm)

1

3

4

2

0 2 4 6 V (L)

V (L) p(atm)

6,0 1

3,0 22,0 31,5 4

Se procede a la experimentación para confirmar las hipótesis de partida:

1 2

T (K) V (L)

293 8330 9366 10403 11

••

••

Cuando T = cte --> p V = cte Cuando p = cte --> V / T = cteD)

••

••

0

V (L)

8

10

11

9

330 T (K)290 370 410

2. El trabajo en el laboratorio (II)


Magnitudes físicas son aquellas propiedades de los cuerpos que podemos medir y expresar

el resultado mediante un valor numérico.

Medir una magnitud es comparar su valor con el de un patrón de la misma naturaleza,

escogido previamente y que denominamos unidad.

El resultado de una medida es el número de veces que el valor de la magnitud contiene a la

unidad elegida y se expresa mediante un número que indica la cantidad seguida del

símbolo de la unidad con la que se ha realizado la medida de dicha magnitud.

UNIDAD

1 metro

LONGITUD A MEDIR

MEDIDA

4 m

SÍMBOLO

1 1 1 1

EJEMPLO

m

3. Las magnitudes físicas y sus medidas


Las unidades están organizadas en conjuntos denominados sistemas de unidades. En la actualidad los

científicos siguen el acuerdo tomado en el año 1960 donde se estableció el Sistema Internacional de

Unidades (SI). Entonces se eligió un conjunto de siete magnitudes que se denominaron fundamentales.

UNIDADES FUNDAMENTALES DEL SIMAGNITUD

Longitud

Masa TemperaturaTiempo Intensidad de corriente Cantidad de sustancia Intensidad luminosa

UNIDAD

metro kilogramo segundo

kelvin

molamperio candela

La notación científica consiste en expresar cualquier número como un número decimal con una

sola cifra entera (las unidades) multiplicada por una potencia de base 10 y exponente positivo o

negativo. Se utilizan los múltiplos y submúltiplos de las unidades que se nombran con prefijos.

ALGUNOS MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS

giga (G)

mega (M)

kilo (k)

mili (m)

micro (µ)nano (n)

10 9

10 6

10 3

10 -3

10 -6

10 -9

El radio de un átomo de litio

0,000 000 000 145 m

1,45•10 -10

Masa de la tierra

5 980 000 000 000 000 000 000 000 Kg

5,98•10 24

SÍMBOLO m kg

s K MolA cd

3.1. Sistema Internacional de medidas


El valor de la medida que indica el voltímetro es 44 ± 2 V.

± 2 V es la incertidumbre de la medida (la división más pequeña de la escala).

El volumen de líquido de

la probeta es 120 ± 10 ml.

4. Expresión de las medidas experimentales


Para realizar una medida se debe elegir primero el instrumento adecuado según:

LA SENSIBILIDAD: Variaciones que es capaz de apreciar del valor de la magnitud.

LA PRECISIÓN: Valor mínimo de la magnitud que puede ser apreciado.

La incertidumbre de una medida es el máximo error con que viene afectada como

consecuencia de la precisión del instrumento.

CIFRAS SIGNIFICATIVAS son las cifras de un valor experimental que

conocemos porque las podemos leer en la escala del aparato de medida:

Los ceros utilizados después de la coma decimal son significativos.

Los ceros a la izquierda del primer número no nulo no son significativos.

Los ceros a la derecha de un número entero no son significativos

excepto si se indica mediante un punto.

¿Cuántas cifras significativas tienen las siguientes medidas?

3 2 4 4

8,30 0,0056 4262 15,82 28,00

4

4.1. Cifras significativas


TIPOS DE ERROR SEGÚN SU ORIGEN

Al realizar medidas de cualquier magnitud siempre se cometen errores

ya que el error está unido al hecho de medir.

ERRORES SISTEMÁTICOS ERRORES ACCIDENTALESDebidos a las características propias del aparato de

medida y a su uso inadecuado.

Se producen al azar debido a causas que no se

pueden controlar.

ERROR DE PARALAJE

No se pueden evitar pero sí minimizar su efecto

repitiendo la medida varias veces y calculando

la media aritmética de las mismas.

x =x1 x2 x3 . . . xn

n

5. Error de medida (I)


Hay dos formas de escribir una medida acompañada de su error

ERROR ABSOLUTO ERROR RELATIVO

Es la diferencia entre el valor medio y el de

cada medida tomando el resultado siempre

como positivo. Nos dice cuanto nos separamos

del valor verdadero pero no nos indica la calidad

de la medida.

Se calcula como el cociente entre el error absoluto

y el valor hallado o el más probable. Si se multiplica

por 100, se obtiene el % de error. Nos proporciona

una idea sobre la calidad de una medida.

4 alumnos miden el ancho de un libro y obtienen las siguientes medidas:

MEDIDA VALOR MEDIO ERROR ABS.

ALUMNO 1

ALUMNO 2

ALUMNO 3

ALUMNO 3

20,0

21,1

20,9

21,2

21,1

21,1

21,1

21,1

0,1

0

0,2

0,1

EJEMPLO

εa =0,100,20,1

4= 0,1

El error absoluto medio cometido en la

medida del ancho del libro es

La medida del libro es 21,1± 0,1 cm

5. Error de medida (II)


Ea=x−x Er=Ea

x

PASOS A SEGUIR PARA LA REPRESENTACIÓN

GRÁFICA DE DATOS EXPERIMENTALES:

Estudio del alargamiento de un muelle a medida

que se cuelgan distintos pesos de su extremo:

1 Se ordenan los datos experimentales en una TABLA

Masa (g)

Alargamiento (cm)

10

1,5

20

3

30

4,5

40

6

50

7,5

60

11

La disposición ordenada de los resultados permite observar una tendencia.

AMPLIACIÓN. Análisis de datos: tablas y gráficas (I)


2 Se seleccionan las VARIABLES

INDEPENDIENTES: aquellas cuyos valores

elegimos. (MASA)

DEPENDIENTES: sus valores cambian en función

de las variables independientes y están determinados

por alguna función o ecuación (ALARGAMIENTO)3 Realización de la GRÁFICA

A) En cada eje se debe indicar la MAGNITUD y la

UNIDAD DE TRABAJO.

B) Elegir la ESCALA de los ejes de forma que se

adapte al valor de los datos para que los puntos

resulten visibles y uniformemente espaciados.

C) Representar los puntos y realizar el trazado

final de la gráfica. Si un punto se sale mucho de

la gráfica, se desprecia.

2 4 6 8 10

10

20

30

40

50

60

X (cm)

m (g)

m

m

m

m

m

m

Se concluye que la relación entre MASA y ALARGAMIENTO es lineal y del tipo: m = kx

AMPLIACIÓN: Análisis de datos: tablas y gráficas (II)


y = k x

A cada tipo de gráfica le corresponde una función matemática que define la relación entre

las magnitudes que intervienen. Las más importantes son:

a

b

x

y

FUNCIÓN LINEALy

x

y0

y = y0 + kx

FUNCIÓN AFÍN

y = k x2

FUNCIÓN CUADRÁTICA

y

x

y

x

FUNCIÓN INVERSA

y =

k

x

k= ba

AMPLIACIÓN. Tipos de gráficas


APROXIMACIÓN AL TRABAJO CIENTÍFICO

Education

Transcript of APROXIMACIÓN AL TRABAJO CIENTÍFICO