1. Método Científico

Principal Arriba Práctica del péndulo Calculadora Enunciados

FENÓMENOS FÍSICOS Y FENÓMENOS QUÍMICOS

En la Naturaleza nos encontramos con muchos procesos de cambio. Estos procesos los podemos dividir en dos grandes grupos: procesos físicos y procesos químicos. ¿En qué se diferencian?

PROCESOS QUÍMICOS: son procesos de cambio en los que cambia la naturaleza de las sustancias, unas sustancias se transforman en otras diferentes. Un ejemplo lo tienes en la comida, cuando preparamos un plato unos ingredientes que compramos en el súper se transforman al cocinarlos en una comida deliciosa que se diferencia bastante de los ingredientes de partida.

PROCESOS FÍSICOS: son procesos de cambio en los que no cambia la naturaleza de las sustancias, las sustancias siguen siendo las mismas después del cambio. Por ejemplo cambiar un cuerpo de sitio, calentarlo, hacerlo cambiar de estado, no supone que se convierta en una sustancia diferente.

EJERCICIOS PARA PRACTICAR

MAGNITUDES FÍSICAS

¿A qué llamamos magnitudes en física?

    MAGNITUD: es cualquier propiedad de un cuerpo que sea medible, es decir, que se pueda cuantificar o expresar con números.

     Diferenciaremos entre magnitudes fundamentales y magnitudes derivadas, éstas se definen a partir de las fundamentales, que son escogidas por convenio entre los científicos.

¿Qué es medir una magnitud física?

    MEDIR es comparar una cantidad de una magnitud con otra cantidad de la misma magnitud que se toma como patrón (o referencia) y que se denomina UNIDAD.

   ¿Te fijas como mide la distancia a una barrera el árbitro en un partido? Si la barrera le parece que está muy cerca del jugador que saca la falta mide con pasos la distancia a la que debe estar la barrera. Compara la distancia a la que está la barrera con otra distancia, su paso. Cuando no tenemos una unidad de medida mejor un paso nos saca del apuro, es una medida aproximada, pero siempre será mejor una medida aproximada que ninguna medida. Recuerda el verbo importante es comparar, medir es comparar, ya sabes qué.

¿Cómo elegir una unidad?

Cuando se elige una unidad se piensa en una serie de requisitos que es conveniente que cumpla, como :

  • que sea constante,

  • que sea universal,

  • que sea fácil de reproducir.

MEDIDAS Y ERRORES

¿Cómo debemos expresar el resultado de una medida?

Debemos ser conscientes que nunca podremos realizar una medida que nos dé un valor exacto de lo que medimos. Estamos condicionados por los aparatos de medida que utilizamos. Por ejemplo, si medimos con una cinta métrica que está graduada en centímetros nunca podremos conseguir una precisión de milímetros en la medida.

Por tanto, cuando realizamos una medida cometemos errores. No porque queramos, sino porque es así el proceso de medida.

Si realizamos una única medida cometemos una imprecisión que equivale a la división más pequeña del aparatos de medida. Fíjate siempre en cuál es la división más pequeña de los aparatos de medida que utilices. 

Por ejemplo, medimos un folio con una regla que aprecia milímetros. Obtenemos un resultado de 29,7 cm. ¿Cómo debemos indicar esta medida? Esta longitud la deberíamos indicar de la siguiente forma: L = 39,7 ± 0,1 cm

Error absoluto

0,1 cm es la imprecisión que cometemos cuando realizamos medidas con una regla graduada en milímetros. Esta cantidad es el error absoluto que cometemos cuando hacemos esta medida.

Si hacemos una única medida el error absoluto es equivalente a la imprecisión del aparatos de medida, o a su división más pequeña.

Como nunca conoceremos el valor exacto de una medida podemos acercarnos a ese valor repitiendo varias veces la medida, luego calculamos la media aritmética, y ese será el valor que tomamos como valor exacto o real. 

Para una serie de medidas, el error absoluto es la diferencia entre el valor obtenido en una medida y el valor exacto, calculado con la media aritmética.

El error absoluto será como mínimo el valor de la división más pequeña del aparato de medida.

Error relativo

Las medidas pueden ser muy diferentes, en general medidas grandes tendrán errores absolutos grandes y medidas pequeñas tendrán errores absolutos pequeños. Si queremos saber lo buena o mala que es una medida debemos calcular el error relativo que relaciona el error absoluto de una medida con el valor exacto de la medida, y se suele dar en tanto por cien. Cuanto menor sea el error relativo mejor, de más calidad, será la medida.

El error relativo es el cociente en porcentaje del error absoluto de una medida y el valor exacto de la medida.

EJERCICIOS PARA PRACTICAR

SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (S.I.)

    Hasta finales del siglo XIX, cada país utilizaba para medir una misma magnitud una unidad diferente. Hoy en día, la mayoría de los países acepta el SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (S.I.)

Las unidades fundamentales del Sistema Internacional:

Magnitudes básicas del Sistema Internacional de Unidades

MAGNITUD

UNIDAD

SÍMBOLO

Longitud metro m
Masa kilogramo kg
Tiempo segundo s
Intensidad de corriente eléctrica amperio A
Temperatura termodinámica grado Kelvin K
Cantidad de sustancia mol mol
Intensidad luminosa candela cd

DEFINICIONES

metro Distancia recorrida por la luz en el vacío en 1/299.792.458 segundos.
kilogramo Masa del kilogramo patrón internacional, que se conserva en Sèvre, cerca de Paris.
segundo Duración de 9.192.631.770 períodos de la radiación del átomo de cesio-133 en la transición entre dos niveles de la estructura hiperfina de su estado fundamental.
amperio Intensidad de una corriente eléctrica constante que, cando fluye entre dos conductores paralelos de longitud indefinida y de sección transversal circular infinitamente pequeña situados a una distancia recíproca de 1 metro y colocados en el vacío, hace que un conductor ejerza sobre el otro una fuerza de 2.10-7 newtones por cada metro.
grado Kelvin Fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.
mol Cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kg de carbono-12. Se debe especificar el tipo de las entidades elementales, ya sean átomos, moléculas, iones, electrones, o otras.
candela Intensidad luminosa, en la dirección de la perpendicular, de una superficie de área 1/600.000 m2 de un cuerpo negro a la temperatura de solidificación del platino a la presión de 101.325 Pa.

Magnitudes derivadas.

    Son magnitudes que se definen a partir de las magnitudes fundamentales. Por ejemplo:

 

 

 

Múltiplos y submúltiplos:

Prefijo Símbolo Factor multiplicador
Tera- T 1012 u
Giga- G 109 u
Mega- M 106 u
kilo- k 103 u
hecto- h 102 u
deca- da 10 u
unidad u 1 u
deci- d 10-1 u
centi- c 10-2 u
mili- m 10-3 u
micro- μ 10-6 u
nano- n 10-9 u
pico- p 10-12 u

El factor multiplicador es el número por el que tienes que multiplicar la medida para transformarla en la unidad. 

Por ejemplo, 2 Mm = 2·106 m      o      5 nm = 5·10-9 m

TRANSFORMACIÓN DE UNIDADES

    Las unidades se transforman con facilidad a través de los factores de conversión. Consiste en multiplicar una medida por el cociente que nos da la equivalencia entre la unidad que queremos sustituir y la nueva unidad. Este cociente tiene valor unidad, ya que el numerador es equivalente al denominador. La unidad que ponemos en el denominador es la que queremos eliminar, y en el numerador va la nueva unidad. Cuando escribas la equivalencia entre las unidades dale valor unidad a la mayor de ellas. Por ejemplo: es más fácil entender 1 km = 1000 m que 1 m = 0,001 km aunque sean las dos igualdades válidas.

  • Calcula cuántos km son 245 m:

        La equivalencia entre (km) y (m) es: 1 km = 103 m

EJERCICIOS PARA PRACTICAR

  • Calcula cuántos m/s son 120 km/h.

        La equivalencia entre (km) y (m) es: 1 km = 103 m. Y la equivalencia entre (h) y (s) es: 1 h = 3600 s.

  • Calcula cuántos km/h son 40 m/s.

        La equivalencia entre (km) y (m) es: 1 km = 103 m. Y la equivalencia entre (h) y (s) es: 1 h = 3600 s.

EJERCICIOS PARA PRACTICAR

Es importante también saber pasar de complejo de h:min:s a horas, y viceversa, ya que en la vida diaria nos manejamos en horas, minutos y segundos. Como por ejemplo, cuando abriste esta página eran las: . ¿Que hacer en estos casos?

Pasar de complejo a incomplejo: ¿Cuántas horas son 2h:25min:30s?
a) Pasa los minutos a horas, y los segundos a horas y suma: 2h:25min:30s = 2h + 25min · 1h/60min + 30s · 1h/3600s = 2,425h
b) O también, aprovechar la tecla (º ' '') de grados, minutos y segundos de la calculadora, que también sigue el sistema sexagesimal: 
2h:25min:30s = 2 (º ' '') 25 (º ' '') 30 (º ' '') = 2,425h

Pasar de incomplejo a complejo: ¿Cuántas h:min:s son 1,755h?
a) Pasa los decimales de horas a minutos, y los decimales de minutos a segundos: 
1,755h = 1h + 0,755h · 60min/1h = 1h + 45,3 min = 1h + 45min + 0,3 min · 60s/1min =1h 45min 18s
b) O también, aprovechar la tecla (º ' '') de grados, minutos y segundos de la calculadora, que también sigue el sistema sexagesimal: 
1,755h = 1,755 (shift) (º ' '') = 1º 45º 18 = 1h 45min 18s

EJERCICIOS PARA PRACTICAR

EL MÉTODO CIENTÍFICO

    Es el método que siguen los científicos para realizar su trabajo, que es descubrir esas leyes que se esconden en el mundo que nos rodea y nos permiten entenderlo mejor. Con ellas podremos predecir situaciones nuevas y buscar aplicaciones tecnológicas que nos hagan la vida más agradable.

    Este método se basa en una serie de etapas que habrá que seguir de forma consecutiva.

1º)  Presentación de un problema a investigar.

    Los niños pequeños una de las cosas que primero aprenden a decir es ¿por qué?. Los científicos también. Sólo que estos lo dicen durante toda la vida. Y no son fáciles de convencer, parten de la experiencia de la realidad que les proporciona la observación.

    OBSERVACIÓN: Tratar de extraer la máxima información, a poder ser cuantitativa, del fenómeno observado.

  • Tendremos que MEDIR, para transformar nuestras observaciones en datos cuantitativos.

  • Emplearemos APARATOS DE MEDIDA que deberán estar adecuadamente calibrados y manipulados.

  • RECOGIDA DE DATOS: Recogeremos toda la información complementaria que podamos, y aprovecharemos otras investigaciones previas o similares.

2º)  Dar una explicación del problema.

    Los interrogantes que surgen en el apartado anterior hay que explicarlos mediante diferentes hipótesis. Es importante no desechar a priori ninguna de las hipótesis.

    FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS: Una hipótesis es una suposición que explica determinado fenómeno y que puede ser comprobada por vía experimental. Las hipótesis pueden ser válidas o no válidas, serán válidas cuando se puedan comprobar por medio de experimentos cuantitativos. Las hipótesis válidas pueden ser verdaderas o falsas, serán verdaderas cuando el resultado del experimento confirma la hipótesis, si el resultado del experimento contradice la hipótesis será falsa.

3º)  Comprobar experimentalmente la veracidad de las hipótesis.

    EXPERIMENTACIÓN: Primero aislaremos las variables que influyen en el problema. Luego observaremos que ocurre al mantener constantes todas las variables menos dos. ¿Cómo se comporta una cuando varía la otra? Elaboraremos gráficas para indagar la relación matemática entre las variables. Con esta información se verá si se verifica la hipótesis o no.

4º) Emisión de conclusiones.

    Redactar el informe de la investigación, con las hipótesis que se aceptan como verdaderas. Debe recoger el proceso desde la presentación del problema hasta la emisión de conclusiones.

    Nada mejor para entender el Método Científico que practicarlo. La siguiente práctica se puede hacer en casa con materiales sencillos. Puedes llegar a descubrir la ley del péndulo y fabricar un reloj muy simple. Atrévete.

Práctica del péndulo Calculadora Enunciados

CAMBIADOR DE UNIDADES

Utiliza como separador de decimales el punto:

Longitud de a

Masa de a

Tiempo de a

Temperatura de a

Volumen y capacidad de a

Superficie de a

Presión de a

Energía de a

Velocidad de a

Práctica del péndulo Calculadora Enunciados