El trabajo científico. Medida de magnitudes

1. Se apoya en la experimentación Mediante la medicióncuantitativa se asocian valores numéricos con conceptos científicos. Sistemas idénticos en iguales condiciones de experimentación se comportan del mismo modo. Los resultados son reproducibles 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 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 1 Aproximación al conocimiento científico ¿Qué características distinguen el saber científico de otras formas de conocimiento?

2. A) FORMULAR CON PRECISIÓN EL PROBLEMA B) PROPONER HIPÓTESIS C) CONTRASTAR HIPÓTESIS D) ESTABLECER UNA LEY 1 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 2 Etapas del método científico. 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 Observar de forma sistemática un fenómeno o un comportamiento tratando de reproducirlo en un laboratorio identificando las variables que intervienen en el mismo. El científico parte de alguna suposición o conjetura previa sin confirmar, sobre las causas del fenómeno recopilando información en la bibliografía existente. Las hipótesis se confirman o rechazan por medio de experiencias. Las leyes son hipótesis confirmadas expresadas, siempre que sea posible, en lenguaje matemático y un conjunto de leyes consistentes constituye una teoría.

3. Variables a estudiar : 1 2 1 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 3 Experiencia. El comportamiento de los gases (1). 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)

4. V (L) p(atm) T (K) V (L) 6,0 1 293 8 330 9 3,0 2 366 10 2,0 3 p(atm) V (L) 403 11 1,5 4 11 4 1 10 3 9 2 8 1 2 0 290 330 370 410 T (K) 0 2 4 6 V (L) 1 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 4 Experiencia. El comportamiento de los gases (2). C) Se procede a la experimentación para confirmar las hipótesis de partida: 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) D) Cuando T = cte --> p V = cte Cuando p = cte --> V / T = cte

5. EJEMPLO m 1 metro LONGITUD A MEDIR 1 1 1 1 4 m 1 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 5 Magnitudes físicas y su medida 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 SIMBOLO MEDIDA

6. MAGNITUD Longitud Masa Tiempo Temperatura Intensidad de corriente Cantidad de sustancia Intensidad luminosa UNIDAD metro kilogramo segundo kelvin amperio mol candela SIMBOLO m kg s K A Mol cd giga (G) 10 9 mega (M) 10 6 0,000 000 000 145 m 5 980 000 000 000 000 000 000 000 Kg kilo (k) 10 3 mili (m) 10 -3 5,98•10 24 micro () 10 -6 1,45•10 -10 nano (n) 10 -9 1 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 6 Sistema internacional de unidades. Notación científica 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 SI 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. El radio de un átomo de litio Masa de la tierra ALGUNOS MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS

7. LA SENSIBILIDAD: Variaciones que es capaz de apreciar del valor de la magnitud. LA PRECISIÓN:Valor mínimo de la magnitud que puede ser apreciado. 1 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 7 Instrumentos de medida. Medidas experimentales. Para realizar una medida se debe elegir primero el instrumento adecuado según: La incertidumbre de una medida es el máximo error con que viene afectada como consecuencia de la precisión del instrumento. El volumen de líquido de la probeta es 120 ± 10 ml. 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).

8. 0,0056 4262. 8,30 15,82 28,00 2 4 4 4 3 1 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 8 Cifras significativas 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 decimalson significativos. Los ceros a la izquierda del primer número no nulono son significativos. Los ceros a la derecha de un número enterono son significativos excepto si se indica mediante un punto. ¿Cuantas cifras significativas tienen las siguientes medidas?

9. TIPOS DE ERROR SEGÚN SU ORIGEN 1 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 9 Errores de las medidas (1). Al realizar medidas de cualquier magnitud siempre se cometen errores ya que el error está unido al hecho de medir. ERRORES SISTEMÁTICOS ERRORES ACCIDENTALES Debidos 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. No se pueden evitar pero sí minimizar su efecto repitiendo la medida varias veces y calculando la media aritméticade las mismas. ERROR DE PARALAJE

10. a a = xi - x r = x EJEMPLO 21,1 21,1 21,1 21,1 1 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 10 Errores de las medidas (2). 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: El error absoluto medio cometido en la medida del ancho del libro es MEDIDA VALOR MEDIO ERROR ABS. ALUMNO 1 21,0 0,1 ALUMNO 2 21,1 0 20,9 0,2 ALUMNO 3 La medida del libro es 21,1 0,1 cm ALUMNO 3 21,2 0,1

11. 1 Masa (g) 10 20 30 40 50 60 Alargamiento (cm) 1,5 3 4,5 6 7,5 11 La disposición ordenada de los resultados permite observar una tendencia. 1 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 11 Análisis de datos: tablas y gráficas (1) 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: Se ordenan los datos experimentales en una TABLA

12. 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) m (g) 3 2 60 50 40 30 20 10 X (cm) 2 4 6 8 10 1 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 12 Análisis de datos: tablas y gráficas (2) Se seleccionan las VARIABLES 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.  Se concluye que la relación entre MASA y ALARGAMIENTO es lineal y del tipo: m = kx

13. y y b a x x y y k y = x x x 1 Ciencias de la Naturaleza 3º ESO El trabajo científico. Medida de magnitudes 13 Tipos de gráficas A cada tipo de gráfica le corresponde una función matemática que define la relación entre las magnitudes que intervienen. Las más importantes son: FUNCIÓN LINEAL y = y0 + kx y = k x FUNCIÓN AFÍN y0 FUNCIÓN INVERSA y = k x2 FUNCIÓN CUADRÁTICA