El Metodo Cintifico Y La Medida

T.1. EL MÉTODO CIENTÍFICO Y LA MEDIDA

ÍNDICE

1. El método científico 2

2. El proceso de medida 3

3. El sistema de unidades 3

4. Notación científica 4

5. Múltiplos y submúltiplos 6

6. Cifras significativas y redondeo 7

EJERCICIOS DE TEORÍA 14

PROBLEMAS 15

1. El método científico

Desde la antigüedad el ser humano siempre ha querido comprender el universo. A lo largo de la historia el hombre observaba la naturaleza y razonaba sobre ella llegando a conclusiones rígidas e inamovibles. Hoy en día, la naturaleza se investiga utilizando un método de trabajo que cumple ciertos requisitos: el método científico. A grandes rasgos el método científico consta de los siguientes pasos:

1. Planteamiento del problema

El primer paso podría ser identificar el problema que se va a estudiar. Para ello es necesario centrar la atención sobre algún hecho de la naturaleza que por alguna razón ha intrigado al científico.

Ejemplo  Hasta principios del siglo XVII, la comunidad científica mantenía las ideas de Aristóteles sobre la caída libre de los cuerpos. Aristóteles mantenía que los cuerpos pesados caen más deprisa que los cuerpos ligeros. Muchas observaciones de la vida cotidiana parecen confirmar la veracidad de la afirmación anterior (i.e. una piedra cae más deprisa que una pluma). Por lo tanto, podríamos plantearnos el estudio del siguiente problema: estudio de la relación entre la velocidad de caída de los cuerpos y su peso.

2. Formulación de la hipótesis

Una vez delimitado el problema, el científico formula alguna hipótesis. Una hipótesis es una suposición sobre un hecho contrastado.

Ejemplo  En la caída libre de los cuerpos podríamos plantear tres hipótesis:

1. Los cuerpos más pesados caen más rápido que los ligeros.

2. Los cuerpos caen con la misma velocidad independientemente de su masa.

3. Los cuerpos ligeros caen más rápido que los pesados.

3. Comprobación de la hipótesis

Las hipótesis se confirman o rechazan por medio de experiencias.

Ejemplo  Podríamos realizar un experimento sencillo en el que dejamos caer objetos de distinto peso desde una altura para ver cual llega antes al suelo. Al hacerlo comprobaríamos que los dos objetos llegan al mismo tiempo al suelo.

4. Establecimiento de leyes y teorías

Las leyes son hipótesis confirmadas que se expresan en lenguaje matemático. Un conjunto de leyes que se incluyen en un sistema coherente de conocimientos dan lugar a una teoría.

Ejemplo  En nuestro caso estableceríamos la siguiente ley: “todos los cuerpos independientemente de su peso, caen con la misma velocidad”. Si midiéramos los tiempos de caída (t) de los objetos que soltamos desde una altura determinada (h) llegaríamos a la siguiente relación matemática:

h=kt^2

donde k es una constante de proporcionalidad. La fórmula anterior es la expresión matemática de la ley que hemos propuesto.

2. El proceso de medida

Para llevar a cabo el método científico necesitamos medir. En el proceso de medida intervienen los conceptos de magnitud y unidad:

-Llamamos magnitud a todo aquello que se puede medir.

-Unidad es el patrón de medida con el que se realiza la medición.

En el proceso de medida comparamos una magnitud con su unidad, vemos cuantas veces está contenida esa unidad en la magnitud a medir.

Por ejemplo, si queremos medir la longitud de una mesa y utilizamos como unidad de medida el bolígrafo:

En el ejemplo anterior medimos cuantas veces esta contenido el bolígrafo en la mesa y obtenemos 7. En este caso diríamos que la longitud de la mesa es de 7 bolígrafos. Para expresar correctamente una medida debemos indicar, además del número, la unidad que se ha empleado en la medición.

3. El sistema de unidades

Podemos diferenciar las unidades en dos tipos:

Magnitudes fundamentales

Son unidades que se calculan de forma independiente. Por ejemplo, un kilogramo es la masa que tiene un cilindro patrón que se guarda en la oficina internacional de pesos y medidas de Sevres, cerca de París.

Existe un sistema de unidades que es utilizado internacionalmente. Se trata de un sistema de siete unidades, con estas unidades o combinaciones de las mismas podemos caracterizar la medida de cualquier magnitud. Estás unidades son de vital importancia y se muestran en la siguiente tabla:

Magnitud Nombre Símbolo

Longitud Metro m

Masa Kilogramo kg

Tiempo Segundo s

Intensidad eléctrica Amperio A

Intensidad luminosa Candela cd

Temperatura Kelvin K

Cantidad de sustancia mol mol

Magnitudes derivadas

Son magnitudes que se calculan a través de la combinación de las magnitudes fundamentales. Un ejemplo de este tipo de magnitudes sería la velocidad. La velocidad se define como el cociente entre la longitud recorrida por un objeto y el tiempo que tarda en recorrerlo (v=l/t). Por lo tanto, la velocidad es una magnitud derivada que depende de dos magnitudes fundamentales (longitud y tiempo).

4. Notación científica

En física y química se manejan con frecuencia números muy grandes o muy pequeños. Por este motivo, resulta conveniente expresarlos mediante una notación cómoda. En notación científica se escribe la parte entera con una sola cifra, seguida de la parte decimal y una potencia de 10 de exponente positivo o negativo. Para expresar un número en notación científica seguimos el siguiente proceso:

Si el número es mayor que 1:

Movemos la coma a la izquierda el número de veces necesario para que quede después del primer dígito. Siempre nos queda una potencia positiva.

Ejemplo 1  Expresa 40.500.000 en notación científica.

En la práctica cualquier número entero tiene la coma detrás del último dígito aunque no se especifique:

40.500.000  40.500.000’0

Para expresarlo en notación científica tenemos que mover la coma el número de veces necesario para dejarlo después del último dígito:

40.500.000’0

En este caso necesitamos desplazar la coma 7 lugares hacia la izquierda. Esto significa que para expresar el número hay que multiplicar por 107. Por lo tanto la cantidad queda:

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