adaptación unidad 1. el método científico

Adaptación unidad 1. El método científico

Física y Química 3º. ESO Material fotocopiable autorizado.

Unidad 1. El método científico 1. ¿Qué es la ciencia? La ciencia es un conjunto de conocimientos sobre el mundo obtenidos mediante la observación, la experimentación y el razonamiento. El objetivo de la ciencia es conocer la estructura del universo y las leyes que rigen los fenómenos naturales. La física y la química son dos disciplinas de las ciencias experimentales. La física es la ciencia que estudia los cambios en la materia que no producen una alteración en la naturaleza de la misma. La química es la ciencia que estudia aquellos cambios en la materia que producen una alteración en la naturaleza de la misma, generando sustancias nuevas. 2. El método científico El método científico es la forma de trabajar y pensar para conocer y entender el mundo natural, es decir, las propiedades físicas y químicas de la materia y los seres vivos del universo. Se puede hablar de unas etapas presentes en casi la totalidad del trabajo científico: observación, elaboración de hipótesis, experimentación, análisis de resultados y conclusiones. 2.1. Observación Consiste en observar y analizar fenómenos concretos para delimitar un problema en particular. Las variables son factores que afectan al problema y que son susceptibles de ser medidos o controlados. 2.2. Elaboración de hipótesis Cuando se ha conseguido delimitar el problema se formula una conjetura preliminar sobre aquello que hace posible el fenómeno observado. Una hipótesis es una posible explicación razonable de un fenómeno observado. 2.3. Experimentación En esta etapa se procura reproducir el problema observado midiendo y controlando las variables con la intención de comprobar si la hipótesis es cierta o no. Se trata de reproducir el fenómeno mediante un experimento. 2.4. Análisis de los resultados Se analizan los datos y resultados obtenidos en la fase de experimentación. Si no se verifica la hipótesis, hay que diseñar nuevos experimentos. En esta etapa de análisis a veces es necesario confeccionar una tabla de datos, que está formada por columnas (representando una característica física) y filas (que representan medidas). En todo experimento existen dos conjuntos de variables: las independientes son aquellas que controla el experimentador y las dependientes son las que varían por estar ligadas de alguna manera a la variable independiente. 2.5. Conclusiones Una vez se han analizado los datos, se pueden haber encontrado relaciones matemáticas entre las variables. Estas relaciones se llaman leyes científicas, es decir, hipótesis confirmadas mediante distintas experiencias. Las leyes pueden dar lugar a una teoría. Las teorías científicas son conjuntos de leyes científicas y las relaciones que existen entre ellas.



ACTIVIDADES 1. Miguel y Elisa recogieron datos durante un experimento y los presentaron en esta

tabla de datos. A partir de la tabla, muestra los datos en un gráfico y explica qué muestran los resultados.

Temperatura del agua (en grados centígrados)

Tiempo que tarda la sal en disolverse (en segundos)

20 74 30 55 40 31 50 28 60 23

2. Lee el texto y contesta a las preguntas:

En 1786, Luigi Galvani, un profesor italiano de medicina, descubrió que al tocar la pata de una rana con un cuchillo metálico, la pata se sacudía bruscamente. Galvani pensó que los músculos de la rana debían de contener electricidad. En 1792 otro científico italiano, Alessandro Volta, se dio cuenta de que los dos principales factores en el descubrimiento de Galvani eran dos metales diferentes –el cuchillo metálico y la bandeja de hojalata en la que estaba la rana. Volta demostró que cuando existe humedad entre dos metales diferentes, se crea electricidad. Esto le permitió inventar la primera batería eléctrica, la pila voltaica, que fabricó con finas láminas de cobre y zinc. De esta forma se descubrió un nuevo tipo de electricidad que fluía como una corriente de agua. Volta demostró que era posible mover electricidad de un lado a otro a través de un cable, lo que supuso una gran contribución al mundo científico.

a) Identifica los pasos del método científico. b) Resume el texto en menos de 4 líneas.

3. En esta tabla están las medidas de la velocidad que lleva un coche desde el principio hasta el final de un viaje recto. Dibuja un gráfico con ellas y trata de encontrar una relación matemática entre la velocidad y el tiempo.

Tiempo (s) 0 1 2 3 4 5 Velocidad (m/s) 0 3 6 9 12 15

4. Indica si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas.

V F a) El método científico está destinado solo a científicos. b) Cuando clasificamos datos que hemos observado, los criterios de clasificación no

son importantes.

c) La variable independiente debe representarse en el eje X y la dependiente en el eje Y.

d) El experimento que llevamos a cabo para comprobar una hipótesis debe hacerse una



sola vez.

5. ¿Por qué crees que es importante que los científicos hagan públicas sus conclusiones derivadas de experimentos? Busca una revista digital en Internet. Elige un artículo que te parezca interesante y resúmelo.



3. La medida La medida es fundamental en la ciencia. La acción de medir viene unida al concepto de magnitud. Una magnitud es cualquier característica o propiedad de la materia que se pueda medir. Así, la masa o la temperatura son magnitudes. Sin embargo, el estado de ánimo o el amor no son magnitudes. Para medir una magnitud es necesario tener una referencia. Una unidad de medida es un patrón o referencia con el que comparar para poder medir una magnitud. 3.1. El Sistema Internacional de Unidades Es importante que todo el mundo, a la hora de medir, compare con la misma referencia. Por ello se estableció en 1960 el Sistema Internacional de Unidades. Este sistema se revisa periódicamente y asigna unidades concretas a las magnitudes según diversos criterios. A continuación tienes las magnitudes fundamentales y algunas magnitudes derivadas:



3.2. La notación científica En ciencias es muy común utilizar números muy grandes o muy pequeños, que son incómodos de escribir. Para manejar mejor este tipo de cantidades, los científicos usan la notación científica. Un número está escrito en notación científica cuando la parte entera (antes de la coma) consta de una sola cifra distinta de cero; a esta le puede seguir una parte decimal. La parte entera está multiplicada por una potencia de 10. El exponente del 10 será positivo si el número es más grande que la unidad, y negativo en caso contrario. 3.3. Prefijos: múltiplos y submúltiplos Para facilitar aún más la escritura, la comunidad científica ha asignado nombres propios a algunas potencias de diez muy utilizadas. Estas potencias con nombre propio se escriben junto a la unidad y sin dejar espacio, por eso se llaman prefijos. Reciben el nombre de múltiplos si representan una potencia de exponente positivo, y submúltiplos si el exponen es negativo:

3.4. Cambios de unidades y factores de conversión Un factor de conversión es una fracción en la que aparece la misma cantidad en el denominador y en el numerador pero expresadacon unidades distintas. Fíjate en este ejemplo: Un kilómetro son mil metros (103) y esta cantidad se puede expresar de dos formas: 1 km = 103 m. Esto nos permite obtener un factor de conversión que transforma de metros a kilómetros o de kilómetros a metros.



ACTIVIDADES 6. Escribe las siguientes cifras en notación científica:

a) 0,000241 b) 32 000 000 c) 240·103 d) 57·10-3 e) 4000·0,0003 f) 0,005·0,00003

7. Indica los dos factores de conversión que puedes crear usando cada par de

unidades: a) Metros y kilómetros. b) Litros y microlitros. c) Segundos y milisegundos. d) Gramos y centigramos. e) Milímetros y metros. f) Litros y megalitros.



8. Une cada unidad de medida con su símbolo:

a) Metro cuadrado 1. m/s

b) Litro 2. cm

c) Metro por segundo 3. m2

d) Centímetro 4. K

e) Segundo 5. l

f) Kelvin 6. s

9. Escribe en la tabla qué magnitud podemos medir con cada una de las unidades que

se indican:

Unidad Magnitud

Litro

Kilogramo

Kelvin

Mol

Segundo

10. Completa el texto con las siguientes palabras: medida, pequeñas, métrico, diez, unidades, países.

Las ____________ del SI son unidades de medida. Estas unidades pueden dividirse en unidades más ______________ o multiplicarse para obtener unidades más grandes. Estas unidades nos hacen más fácil el uso del sistema de _____________.

El sistema de medida que utilizamos se llama sistema _____________. Este sistema es fácil de usar porque es un sistema decimal, es decir, que funciona con potencias de ____________. Hoy en día, la mayoría de los ____________ utiliza las unidades del SI a la hora de realizar medidas.



4. Errores e instrumentos de medida En toda medida realizada siempre se comete un error, que puede ser provocado por distintas causas. Un error sistemático se debe a un error en el aparato de medida o en el uso del mismo. Hay dos tipos de errores sistemáticos: • El error de calibrado se comete cuando se ajusta mal el cero del aparato. • El error de paralaje se produce cuando el observación no mira de frente la división

que marca la medida. El error accidental se produce por accidente, por casualidad, sin que el experimentador pueda hacer nada para evitarlo. Aunque se intente controlar la medida, siempre están presentes este tipo de errores. Para minimizar su efecto es útil hacer la media aritmética de una serie de medidas:

El error absoluto es la diferencia entre el valor de la medida y el valor exacto. Las barras horizontales indican que debe tomarse el valor absoluto del resultado, es decir, siempre se presenta el número como positivo:

El error relativo es el cociente entre el error absoluto y el valor exacto. Al multiplicar por 100 el error relativo se obtiene el porcentaje de error:

ACTIVIDADES 11. Seis alumnos han medido la longitud de un objeto con los siguientes resultados:

7,40 cm; 0,07 m; 7,34 cm; 7,37 cm; 0,745 m; y 7,24 cm. Calcula: a) La media aritmética. b) El error absoluto de cada medida. c) El error relativo de cada medida. d) El porcentaje de error de cada medida.

12. ¿Qué instrumento de medida utilizarías para medir cada una de las siguientes

magnitudes? a) El largo de una mesa. b) La altura de una ventana. c) El grosor de 25 páginas de tu diccionario. d) El volumen de la leche de un cartón. e) El volumen del zumo de una botella. f) Exactamente 50 cm3 de agua.



13. Dejamos caer 6 veces un objeto para determinar cuánto tarda en llegar al suelo y obtenemos estos datos. Dibuja un gráfico y calcula la media. Calcula también los errores relativo y absoluto.

Tiempo (s) 5,6 5,8 5,6 5,7 5,4

14. La velocidad de la luz es de 300 000 km/s. Expresa esta medida en notación científica y en unidades del SI.

15. Encuentra en la sopa de letras conceptos relacionados con lo que has estudiado en la unidad.

A U O D A X D J T S

F N L O R E F I E A

K I L O G R A M O V

B D T N U R I E R I

A A Ñ E S O J A I A

V D M O R R X R A F

O T C O O I Y E I A

M A G N I T U D E U

R O M Y O V M Ñ O E

C O N V E R S I O N



SOLUCIONARIO 1.

a) b) Dado que la temperatura es la variable independiente, debe estar en el eje X y el

tiempo en el eje Y. El gráfico indica que la sal se disuelve con más rapidez en el agua cuanto más caliente esté esta.

2. • Observación: Luigi Galvani descubrió que al tocar la pata de una rana con un

cuchillo metálico, esta se sacudía bruscamente.

• Hipótesis: Galvani pensó que los músculos de la rana tenían electricidad.

• Experimentación: Alessandro Volta se mostró en desacuerdo con Galvani. Demostró que cuando existe humedad entre dos metales diferentes, como era el caso de el cuchillo metálico y la bandeja de hojalata en la que estaba la rana, se crea electricidad.

• Conclusión: así inventó la primera batería eléctrica, hecha de finas láminas de cobre y zinc.

3.

Conclusión: se trata de una aceleración uniforme que podemos resolver matemáticamente con la fórmula: vf = vi + a · t

4.

V F

a) El método científico está destinado solo a científicos. X

b) Cuando clasificamos datos que hemos observado, los criterios de clasificación no son importantes. X

c) La variable independiente debe representarse en el eje X y la dependiente en el eje Y. X

d) El experimento que llevamos a cabo para comprobar una hipótesis debe hacerse una sola vez. X



5. Al publicar sus conclusiones, los científicos contribuyen al crecimiento y al desarrollo de la comunidad científica. Además, evitan que se dupliquen esfuerzos innecesarios por parte de otros científicos y permiten que otros experimentos similares se lleven a cabo de forma más fácil y rápida. 6.

a) 2,41 · 10-4 b) 3,2 · 107 c) 2,40 · 105

d) 5,7 · 10-2 e) 1,2 f) 1,5 · 10-7

7.

a) 1 km/1000 m, 1000 m/1 km y 1 m/10–3 km b) 1 L/106 μL, 106 μL/1 L (x6) y 1 μL/1O–6 L c) 1 s/1000 ms, 1000 ms/1 s (x6) y 1 ms/10–3 s d) 1 g/100 cg, 100 cg/1 g y 1 cg/10–2 g e) 1000 mm/1 m, 1 m/1000 mm y 1 mm/10–3 m f) 1 L/10–6 ML, 10–6 ML/1 L (x6) y 1 ML/106 L

8.

a) 3. b) 5. c) 1.

d) 2. e) 6. f) 4.

9.

Unidad Magnitud Litro Volumen

Kilogramo Peso Kelvin Temperatura

Mol Cantidad de sustancia Segundo Tiempo

10. Las unidades del SI son unidades de medida. Estas unidades pueden dividirse en unidades más pequeñas o multiplicarse para obtener unidades más grandes. Estas unidades nos hacen más fácil el uso del sistema de medida. El sistema de medida que utilizamos se llama sistema métrico. Este sistema es fácil de usar porque es un sistema decimal, es decir, que funciona con potencias de diez. Hoy en día, la mayoría de los países utiliza las unidades del SI a la hora de realizar medidas. 11. En primer lugar debemos comprobar si todas las mediciones corresponden a la misma actividad. La quinta medición parece ser un error cometido a la hora de escribir el



resultado, porque es diez veces más grande que el resto. Debemos cancelar esta medición antes de resolver la actividad.

a) Media aritmética = (7,4 + 7 + 7,34 + 7,37 + 7,24) / 5 = 7,27 cm. b) 0,13 cm; 0,27 cm; 0,07 cm; 0,1 cm; 0,03 cm. c) 0,02 cm; 0,04 cm; 0,01 cm; 0,01 cm; 0,004 cm. d) 2 %; 4 %; 1 %; 1 %; 0,4 %.

12.

a) Una regla de 1 m de largo. b) Una regla de 1 m de largo. c) Un calibre. d) Un vial de 1 l de capacidad. e) Una probeta f) Una probeta o una pipeta.

13. La media es 5,6 s. Los errores absolutos son: 0,0 s; 0,2 s; 0,05 s; 0,1 s; 0,2 s. Los errores relativos son: 0; 0,036; 0; 0,054; 0,036.

14. Para expresar esta medida en notación científica: 300 000 km/s = 3 ·105 km/s. Después utilizamos el factor de conversión 1 km = 1000 m: 3 · 105 km/s · (1000 m / 1 km) = 3 · 105 · (103 m/s) = 3 · 108 m/s

15.

A U O D A X D J T S

F N L O R E F I E A

K I L O G R A M O V

B D T N U R I E R I

A A Ñ E S O J A I A

V D M O R R X R A F

O T C O O I Y E I A

M A G N I T U D E U

R O M Y O V M Ñ O E

C O N V E R S I O N

adaptación unidad 1. el método científico

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