UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURA UNIDAD DE CIENCIAS BSICAS MTODOS EXPERIMENTALES Ciclo I-2014 Material para la semana 10 APLICACIN DEL PRIMER PASO DEL METODO CIENTFICO EXPERIMENTAL DEFINICIN DEL PROBLEMA I.- OBJETIVO GENERAL: Desarrollar el primer paso del Mtodo Cientfico Experimental: La definicin del problema II.-OBJETIVOS ESPECFICOS: Que al finalizar esta actividad, los estudiantes estn en la capacidad de: a) Establecer los objetivos de investigacin. b) Desarrollar las preguntas de investigacin, identificando las relaciones entre magnitudes fsicas involucradas en el fenmeno observado con posibilidades de verificarse experimentalmente y plantear tres enunciados de problemas relacionados con el tema asignado y que tengan trasfondo cientfico. c) Justificar la investigacin y analizar su viabilidad. d) Con base a la observacin efectuada, los instrumentos de medicin proporcionados y al literal b, enunciar el problema definitivo para el experimento a efectuar. III.- INTRODUCCIN Un problema bien planteado est parcialmente resuelto; a mayor exactitud en el planteamiento, ms posibilidades de obtener una solucin satisfactoria. El investigador debe ser capaz no slo de conceptualizar el problema, sino tambin de escribirlo en forma clara, precisa y accesible. En algunas ocasiones el investigador sabe lo que desea hacer, pero no cmo comunicarlo a los dems y es necesario que realice un esfuerzo por traducir su pensamiento a trminos comprensibles para los dems. Con el planteamiento del problema de investigacin se logra: Delimitar el problema Sugerir relaciones entre variables Formular las relaciones entre variables como preguntas. Las variables seleccionadas debern ser medibles. Los objetivos son las guas del estudio. Las preguntas de investigacin deben ser claras ya que se constituyen en el qu del estudio. la Justificacin del estudio responde el porqu y el para qu del estudio La Viabilidad del estudio implica: -Disponibilidad de recursos -Alcances del estudio -Consecuencias del estudio Tambin se establece el estado del conocimiento y nuevas perspectivas a estudiar Criterios para plantear el problema Los criterios para plantear adecuadamente un problema de investigacin cuantitativa son: El problema debe expresar una relacin entre dos o ms conceptos o variables. El problema debe estar formulado como pregunta, claramente y sin ambigedad; por ejemplo, qu efecto?, en qu condiciones...?, cul es la probabilidad de...?, cmo se relaciona con...? El planteamiento debe implicar la posibilidad de realizar una prueba emprica, es decir, la factibilidad de observarse en la realidad nica y objetiva. Por ejemplo, si alguien piensa estudiar las apariciones del ms all o alguna actividad "paranormal" que se dan en alguna casa antigua deshabitada que esperara medir de modo que todos los observadores estn de acuerdo con la observacin?, Existe un cuerpo de conocimientos al respecto que sea aceptado por la comunidad cientfica? Habran muchas dificultades al respecto, y habran muchos problemas para efectuar pruebas empricas. El mtodo experimental trabaja con aspectos observables y cuantificables de la realidad, es decir aspectos objetivos y no suposiciones o ideas. Requisitos que deben cumplir las preguntas de investigacin: Que puedan responderse con evidencia emprica (datos observables o medibles). Que impliquen usar medios ticos. Que sean claras. Que el conocimiento que se obtenga sea sustancial (que aporte conocimiento a un campo de estudio). Justificacin de la investigacin Adems de los objetivos y las preguntas de investigacin, es necesario justificar el estudio mediante la exposicin de sus razones (el para qu y/o porqu del estudio). La mayora de las investigaciones se efectan con un propsito definido, pues no se hacen simplemente por capricho de una persona, y ese propsito debe ser lo suficientemente significativo para que se justifique su realizacin. Para evaluar la importancia potencial de una investigacin se puede abordar aspectos como: la conveniencia de la investigacin, la relevancia social, las implicaciones prcticas, el valor terico y la utilidad metodolgica. V:- EJEMPLO Para ilustrar como se aplica el primer paso del mtodo, pondremos el ejemplo que es continuacin de la observacin y la consulta bibliogrfica Tema: Movimiento en cada libre de un cuerpo Hay muchas razones por las cuales necesitamos saber cmo se mueve un cuerpo que se suelta desde el reposo desde cierta altura sobre una superficie (que es una forma de cada libre), entre ellas: conocer el tiempo de cada, calcular la velocidad en cierto punto de la cada, establecer la aceleracin que experimenta, medir con que fuerza golpea una superficie, conocer que tanto el viento afecta la cada, etc. A fin de describir el movimiento, lo primero que hacemos es observar detenidamente el fenmeno para lo cual es necesario contar con equipo e instrumentos, supngase que contamos con los siguientes recursos en un laboratorio. Equipo e instrumentos disponibles Aparato de cada libre con electroimn, de altura regulable Fuente de alimentacin Rampa de impacto Cronmetro Regla graduada en mm. Bola de acero Esquemas del aparato de cada libre: equipo e instrumentos dispuestos para ejecutar el experimento Definicin del problema: a) Objetivos de la investigacin. Tal como se plante anteriormente, un objetivo podra ser el estudio del movimiento en cada libre de un cuerpo para calcular su velocidad a una altura determinada. Pero en nuestro caso, los objetivos son aplicar cada uno de los pasos del mtodo cientfico experimental a un caso especfico. b) Preguntas de investigacin con posibilidades de verificarse experimentalmente. Podramos preguntarnos Cmo afectan unas variables a otras del mismo fenmeno? Con base a las observaciones efectuadas con anterioridad, podemos formular varias preguntas en forma de problemas a resolver, entre ellas Problema 1: Qu efecto tiene el peso de la bola de acero sobre la velocidad con que impacta la rampa? Problema 2: Depender la fuerza de impacto de altura desde la cual se deja caer la bola de acero? Problema 3: Cmo se relaciona la altura de cada de la bola de acero con el tiempo que se tarda en caer? En este ejemplo, dependiendo del inters del experimentador por alguno de los tres problemas planteados, se elige solo uno de ellos, que ser en definitiva el problema a investigar. c) Justificar la investigacin: En este caso la justificacin no es la resolucin de un problema especial, sino que la ctedra de Mtodos Experimentales requiere que los alumnos conozcan y apliquen los diferentes paso del Mtodo Cientfico Experimental, d) Analizar su viabilidad: Asumimos que la investigacin es viable ya que la ctedra brindar asesora, los materiales, los instrumentos, el local y todo recurso necesario para efectuar la investigacin. e) Evaluar las deficiencias en el conocimiento del problema: En nuestro caso, los problemas planteados son totalmente conocidos y hay mucha informacin, ya que se trata de un ejercicio acadmico. f) Con base a la observacin efectuada, los instrumentos de medicin proporcionados y al literal b, enunciar el problema definitivo para el experimento a efectuar: Para nuestro caso, con base al equipo disponible (observe que podemos modificar alturas y registrar el tiempo de cada en el cronmetro), el problema definitivo que proponemos es el 3, cuyas variables son altura y tiempo, las cuales estn ntimamente relacionadas. Problema definitivo: Cmo se relaciona la altura de cada de la bola de acero con el tiempo que se tarda en caer? Es importante indicar que cada experimento tiene sus limitaciones, que en este caso seran la altura mxima del aparato, la escala de los instrumentos, el control de las magnitudes de influencia. Hasta aqu el ejemplo VI.- INFORME DEL PASO 1: DEFINICIN DEL PROBLEMA Conteste lo indicado en la hoja de trabajo y llene los espacios de stas pginas con la informacin solicitada. Grupo de Laboratorio: ______ Mesa N: _____ Fecha: _______________ Nombre del instructor __________________________ Local: ___________ Tema asignado: ________________________________________________________________________ Integrantes: N LISTA APELLIDOS NOMBRES CARN FIRMA

Tabla 1: Listado del equipo disponible

a) Objetivos de investigacin. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Observacin: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ Magnitudes fsicas (al menos 5) _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ Esquema del equipo e instrumentos disponibles para el experimento.

b) Preguntas de investigacin, identificando las relaciones entre magnitudes fsicas involucradas en el fenmeno observado con posibilidades de verificarse experimentalmente y planteando tres enunciados de problemas relacionados con el tema asignado y que tengan trasfondo cientfico. Problema 1 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Problema 2 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Problema 3 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Problema definitivo (uno de los tres anteriores, uno nuevo o una combinacin): ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ . c) Justificacin de la investigacin. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ d) Viabilidad de la investigacin. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Referencias Hernndez Sampieri, R., Fernndez Collado, C., y Lucio, M. P., (2010). Metodologa de la Investigacin. 5 Edicin. Mxico: McGraw-Hill interamericana Editores S.A. de C.V. Sears, Zemansky, Young y Freedman (2005). Fsica universitaria, volumen I, 11. Edicin, Mxico, Edit. Pearson 1 1 1