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MEDIDA Y MÉTODO CIENTÍFICO UNIDAD 1
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MEDIDA Y MÉTODO CIENTÍFICO
UNIDAD 1
La ciencia es un conjunto de conocimientos del mundo físico que se
han obtenido a través de la observación, la experimentación y el
razonamiento. Estos conocimientos, una vez ordenados y estructurados,
dan origen a las teorías, los principios y las leyes.
El ser humano siempre ha sentido curiosidad por la naturaleza que le
rodea, ha observado los cambios que experimentan los cuerpos y se ha
preguntado cómo ocurren estos cambios y por qué.
Si observamos a nuestro alrededor, podemos apreciar multitud de
fenómenos, es decir, cambios que se producen en los cuerpos
materiales.
Procesos Físicos y Químicos
Procesos o cambios físicos
Las sustancias mantienen su naturaleza y sus propiedades esenciales, es decir, siguen siendo las mismas sustancias.
En la naturaleza se producen gran variedad de cambios, como la
dilatación de un metal, los cambios de estado del agua, la
oxidación de algunos metales, el movimiento de los coches, ...
El balón de fútbol en movimiento sigue siendo un balón.
La mantequilla, al derretirse, sigue siendo
mantequilla.
La botella rota sigue siendo de vidrio.
Procesos o cambios químicos
Las sustancias cambian su naturaleza, se transforman
en otras distintas, que tienen propiedades diferentes.
La herrumbre que se forma en la viga es una sustancia distinta al hierro.
En la fotosíntesis, las plantas producen oxígeno y nutrientes a partir de dióxido de carbono y agua.
La ceniza que se crea en la hoguera es una sustancia distinta a la madera.
El método científicoLa ciencia es un conjunto de conocimientos que pueden ser
demostrados de manera racional y que, por tanto, son válidos de
un modo universal.
El trabajo científico es aquella actividad que consiste en describir las
leyes que rigen la naturaleza mediante un proceso válido y fiable
que recibe el nombre de método científico.
El método científico tiene una SERIE DE ETAPAS :
La observación.
La elaboración de hipótesis.
La experimentación.
El análisis de los resultados.
Leyes y teoría Conclusión
La observaciónConsiste en la percepción programada de uno o más hechos, con
la intención de integrar un fenómeno determinado.
Para poder observar más allá de nuestros sentidos, los científicos
han desarrollado INSTRUMENTOS DE OBSERVACIÓN como
los microscopios, los telescopios, etc…
Para poder dar lugar a grandes descubrimientos, LAS
OBSERVACIONES DEBEN SER CUIDADOSAS,
EXHAUSTIVAS Y EXACTAS.
Los descubrimientos científicos casi nunca han sido elaborados
por una sola persona. Por lo general, son el resultado de las
aportaciones de varios científicos.
La elaboración de hipótesisPara dar respuesta a las preguntas científicas, se plantean las
hipótesis.
Una hipótesis científica es una suposición que debe cumplir las
siguientes condiciones:
1. Tiene que referirse a una situación real.
2. Ha de formularse de la forma más precisa posible y mediante
variables concretas.
3. La relación entre las variables de la hipótesis debe ser
observable y medible.
SI LA HIPÓTESIS NO CUMPLE UNA DE ESTAS
CONDICIONES, NO ES VÁLIDA.
La experimentación
Un experimento es una forma especializada de observación, y su
diseño quizá sea la etapa más creativa del trabajo científico.
EXPERIMENTAR es repetir la observación de un fenómeno en
condiciones controladas, tan específica a veces que no se dan en
la naturaleza.
Las variables de un experimento:
Una variable es un factor determinante cuya modificación provoca
cambios en los resultados de un experimento.
Un control es un elemento que se mantiene invariable y cuya
finalidad es comparar los cambios que se producen en el
experimento.
En un experimento hay dos clases de datos:
* Cualitativos, aquellos que no se pueden contar ni medir.
* Cuantitativos, que se expresan mediante valores numéricos que
indican una cantidad.
Análisis de resultadosUn método que resulta muy útil para analizar los resultados es
la elaboración de tablas y gráficos.
Una tabla de datos está formada por columnas y filas.
1. Durante el experimento, se va modificando de forma controlada
uno de los factores, llamado variable independiente.
2. Para cada una de las modificaciones de la variable
independiente se mide el valor de otra cantidad, denominada
variable dependiente.
3. Se recogen luego los valores en una tabla: los de la variable
independiente, generalmente, en la primera columna de la tabla,
y los de la dependiente, en la segunda.
A continuación, hay que representar los datos de la tabla
mediante una gráfica. En ella los valores de la variable
independiente, generalmente, se señalan sobre el eje horizontal o
de abscisas (eje X), y los de la variable dependiente, sobre el eje
vertical o de ordenadas ( eje Y).
Tipos de gráficas:
Una línea recta y = ax y= ax + b
Una hipérbola y = k / x
Una parábola y = a x2
LEYES Y TEORIAS
Las leyes científicas son hipótesis confirmadas por
múltiples experiencias.
Las teorías científicas constituyen conjuntos de leyes cuya
función primordial es explicar las regularidades que
describen dichas leyes.
Las teorías se construyen con el fin de permitir hacer
predicciones fiables sobre fenómenos que no se conocían
cuando fueron formuladas.
CONCLUSIONES
Las conclusiones son las afirmaciones tras la
comprobación de las leyes y teorías.
LA MEDIDA
La información de un fenómeno resulta incompleta a
menos que dé lugar a una información cuantitativa. La
experimentación nos obliga a realizar una labor clave en
cualquier investigación: medir. El concepto de medida está
ligado al de magnitud.
Una magnitud es cualquier propiedad de los cuerpos que
se pueda medir. Las magnitudes las podemos clasificar por
su origen y por su naturaleza.
Medir una magnitud es compararla con otra de la misma
naturaleza, llamada unidad, para averiguar el número de
veces que la contiene.
Las magnitudes por su origen se dividen en dos clases:
* Magnitudes fundamentales: son aquellas magnitudes
establecidas arbitrariamente y consideradas independientes,
que sirven de base para escribir las demás magnitudes, como
es el caso de la longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente
eléctrica, temperatura termodinámica, intensidad luminosa y
cantidad de sustancia.
* Magnitudes derivadas: son las que se derivan de las
magnitudes fundamentales. Por ejemplo: la velocidad, la
densidad, la superficie, el volumen, la presión, etc.
Sistema internacional de unidades
Magnitudes derivadas: son las que se derivan de las
magnitudes fundamentales.
Las magnitudes por su naturaleza se dividen en dos clases:
* Magnitudes escalares: son aquellas magnitudes que para su
definición solo se necesita conocer un valor numérico y una
unidad de medida reconocida. Es el caso del volumen, área,
temperatura, etc.
* Magnitudes vectoriales: son aquellas magnitudes en las que
además de tener el valor numérico y la unidad, se necesita
conocer una dirección, un sentido y un punto de aplicación. Es el
caso de la fuerza, desplazamiento, etc.
Instrumentos de medidaLos instrumentos de medida son necesarios porque
hay magnitudes o pequeñas variaciones de una
magnitud que no pueden apreciarse con los sentidos.
INSTRUMENTOS PARA MEDIR LA LONGITUD
Para medir la distancia entre dos puntos, se utiliza la
magnitud de longitud.
Cinta métrica Regla graduada Calibre
Instrumentos para medir el volumen Los cuerpos ocupan un lugar en el espacio que no puede
ser ocupado al mismo tiempo por otros. Dicho espacio recibe el
nombre de volumen.
Para calcular el volumen de los sólidos regulares se
determinan sus dimensiones características y se utiliza la
expresión matemática correspondiente. El volumen de un
sólido irregular se mide por desplazamiento de un líquido.
Para ello nos valemos de una probeta.
Instrumentos de medir la masa
La masa es la magnitud que mide la cantidad de materia
de un cuerpo.
El Granatorio La balanza analítica La balanza digital
Instrumentos para medir el tiempo
El tiempo se mide en horas, minutos y segundos.
La medida del tiempo se hace normalmente por medio de
relojes.
Instrumentos para medir la temperatura
Los termómetros son los instrumentos que
miden la temperatura.
CARÁCTER APROXIMADO DE LA MEDIDA
Al realizar cualquier medida de una magnitud física siempre
se comete cierto error, ya sea por accidente, por uso
inapropiado del instrumento de medida o por las limitaciones
propias de este. Por eso, para conocer la validez de una medida
es necesario determinar tanto el error experimental como el
valor de las cifras significativas.
TIPOS DE ERRORPara conocer la validez de una medida, hemos de determinar el error
cometido al efectuarla. Así, debemos distinguir entre el error absoluto y
el error relativo.
• El error absoluto de una medida es la diferencia, en valor absoluto,
entre el valor aproximado obtenido en la medición y el valor verdadero
o exacto de la medida. Se expresa en las mismas unidades que la
magnitud medida.
• El error relativo de una medida es el cociente entre el
error absoluto y el valor verdadero o exacto de la medida. No
tiene dimensiones y determina el error que se comete por cada
unidad de la magnitud medida.
La exactitud de una medida es el grado de aproximación entre
el valor obtenido y su valor exacto. Una medida es tanto más
exacta cuanto menor es su error relativo.
La primera limitación en la exactitud de una medida está en el
propio instrumento que se utiliza para medir. Los instrumentos
de medida tienen dos propiedades importantes: la resolución y la
precisión.
Cifras significativas
Como hemos visto, toda medida experimental presenta
cierto error. Por ello, la expresamos con sus cifras
significativas.
Las cifras significativas de una medida son todas las que se
conocen con certeza, más una dudosa; es decir, que tiene un
margen de error.
ESTRUCTURA DE UN INFORME CIENTÍFICO
Un informe científico consta de los siguientes apartados:• Portada• Introducción• Metodología• Resultados• Discusión de los resultados• Resumen• Bibliografía
La tarea de investigación
Las tareas de investigación te van a permitir investigar, experimentar,
elaborar los resultados, presentar la información obtenida, etc.
Formas de presentación de resultados:
Póster
Presentaciones de diapositivas
Artículos científicos
Fichas técnicas
APRENDE A TRABAJAR CON
SEGURIDAD EN EL LABORATORIO
El trabajo que realizamos en el laboratorio requiere el uso
de distinta instrumentación y sustancias químicas, lo que
conlleva cierto riesgo. Por esto debemos seguir una serie
de normas que eviten cualquier accidente:
1. Lo primero que debes conocer
2. Normas generales
3. Cómo debes utilizar los distintos instrumentos
4. Qué debes saber de los productos químicos
5. Normas para la utilización de productos químicos
6. Normas de emergencia
1. Lo primero que debes conocer
Igual que en el resto de tu centro escolar, en el laboratorio tendrás señalizadas las salidas de emergencia. Además, deberá haber algún extintor, pero su uso debe quedar reservado para el profesor en caso de algún pequeño incendio.
2. Normas generales
La realización de cualquier experimento precisa que guardes un
comportamiento excelente y siempre atento a las indicaciones de tu
profesor o profesora. Así, deberás seguir una serie de normas muy
elementales, como son:
No utilices ningún tipo de material o producto químico sin saber
hacerlo.
•Al laboratorio no debes llevar la mochila, ni el abrigo, el bolso, etc.
Simplemente, coge el material de trabajo que te indique tu profesor.
En caso de que lo lleves, quédalo apartado de la zona de trabajo.
•Si tienes el pelo largo, llévalo recogido.
Lávate bien las manos antes de salir del laboratorio y cuando acabes,
comprueba que tu sitio de trabajo ha quedado limpio y recogido.
•No viertas sustancias químicas por el desagüe, puede ser peligroso
para ti y, por otro lado, dañar las conducciones. Pregunta a tu
profesor o profesora qué debes hacer.
•Asimismo, tira el material de desecho, los vidrios rotos o restos de
productos químicos, etc., al recipiente destinado a este efecto, no a
la papelera ordinaria.
2. Normas generales
2. Normas generales
3. Cómo debes utilizar los distintos instrumentos
Debes revisarlo antes de su uso para comprobar que no tiene
pequeñas fisuras, que podrían cortarte.
Antes de coger un recipiente de vidrio, asegúrate de que no se
ha calentado previamente. En caso de duda, cógelo con unas
pinzas adecuadas.
a) Material de vidrio
3. Cómo debes utilizar los distintos instrumentos
Si no se usan, comprueba que estén cerradas. Nunca
enciendas un mechero cerca de un material inflamable
(observa los pictogramas de seguridad). Si has tenido que
utilizar el gas, asegúrate antes de salir de que está cerrada la
llave correspondiente.
Ten cuidado al utilizar un mechero; su llama suele tener un
color azul pálido que no se ve, por lo que podrías pasar la
mano o el brazo por encima de la llama y quemarte.
b) Conducciones de gas y mecheros
3. Cómo debes utilizar los distintos instrumentos
Deben estar perfectamente limpios y secos. No los toques
nunca con las manos mojadas, ya que el agua que utilizamos
del grifo no es pura, y conduce la electricidad, que es muy
peligrosa.
c) Aparatos eléctricos
Si tienes que medir la masa de una sustancia dada, no la
coloques directamente encima de la balanza. Utiliza un
recipiente adecuado.
d) Balanza
4. Qué debes saber de los productos químicosEn principio, debes considerar que todos
los productos químicos son tóxicos o peligrosos.
Todos los envases que los contienen llevan un etiquetado, como el de la figura de la derecha. Como ves, en él aparecen:
• Unos pictogramas. Son símbolos que nos indican los peligros que tiene un determinado producto químico.
• Unas frases de riesgo, R, y de seguridad, S. Te indican el riesgo concreto de ese producto y qué normas de seguridad debes tener en caso de usarlo
4. Qué debes saber de los productos químicos
• Antes de utilizar cualquier producto, debes fijarte en los
pictogramas de seguridad de la etiqueta, con el fin de tomar las
medidas preventivas oportunas.
• Si es posible, utiliza guantes y gafas de seguridad cuando
sea oportuno.
• No mezcles nunca dos reactivos sin conocimiento de tu
profesor o profesora.
• Evita el contacto de los productos químicos con la piel. No
toques nunca ni pruebes un producto químico.
5. Normas para la utilización de productos químicos
•No se te olvide cerrar el recipiente que contiene un producto
químico inmediatamente después de su uso.
•Si accidentalmente se vierte un producto químico en la mesa
de trabajo, consulta a tu profesor o profesora cómo debes
recogerlo y que hacer con él.
•Para detectar el olor de una sustancia, no coloques la cara
directamente sobre el recipiente: utilizando la mano abierta
como pantalla, es posible hacer llegar una pequeña cantidad de
vapor hasta la nariz.
•Si tienes que calentar una sustancia o una mezcla, utiliza
siempre unas gafas de seguridad.
5. Normas para la utilización de productos químicos
6. Normas de emergencia
En caso de tener que evacuar el laboratorio, comprueba que
está cerrada la llave del gas y sal de forma ordenada,
siguiendo en todo momento las instrucciones que el centro
tenga dispuestas. Recuerda dónde están las salidas del
laboratorio.
1. En este dibujo hay 5 situaciones que no son correctas en
un laboratorio. Pon una marca en cada una de ellas
2. Al entrar al laboratorio se os dará la práctica que vais a
realizar. ¿Qué tenéis que hacer con ella y porqué?
3. ¿Por qué crees que no debes llevar el pelo suelto, bufandas,
pañuelos largos ni prendas u objetos que dificulten tu
movilidad?
4. ¿Qué debes hacer al entrar al laboratorio si tienes alguna
herida?
5. ¿Cambia el aspecto del vidrio cuando está caliente? ¿Qué
precauciones debes tomar?
6. ¿Cómo se debe oler las sustancias en el laboratorio
