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