El conocimiento científico Unidad 0 El conocimiento científico Luis Manuel Arnaiz. Departamento de Ciencias. larnaiz@granadacollege.es

El conocimiento científico

El conocimiento científico ¿Qué vamos a estudiar en esta unidad? 1.- ¿Qué es la ciencia?¿Cómo evoluciona? 2.- La Física y la Química 3.- Magnitudes físicas. Unidades y medida 4.- Instrumentos de medida. Errores 5.- Múltiplos y submúltiplos 6.- El lenguaje de la ciencia

Antes de empezar:

Pensemos en grupo:

1.- ¿QUÉ ES LA CIENCIA? 1.1 Características del conocimiento científico

1.- ¿QUÉ ES LA CIENCIA? 1.2 El método científico

ETAPAS DEL MÉTODO CIENTÍFICO Observación de un fenómeno de interés Formulación de hipótesis Experimentación No ¿Hipótesis comprobada? Sí Elaboración de una teoría

EJEMPLO DEL MÉTODO CIENTÍFICO Observación de un fenómeno de interés La materia tiene una propiedad, la electricidad, que hace pensar que la materia tiene una estructura interna. Thomsom pensaba que la materia estaba formada por átomos, y creía que estos consistían en esferas uniformes con carga positiva en las que se encontraban incrustadas unas partículas muy pequeñas, llamadas electrones, que tenían carga negativa. Formulación de hipótesis

EJEMPLO DEL MÉTODO CIENTÍFICO Para intentar verificar la hipótesis de Thomsom, Rutherford realizó un experimento en el que bombardeaba una fina lámina de oro con unas partículas que habían sido recientemente descubiertas, llamadas partículas alfa. Rutherford esperaba que las partículas alfa atravesasen la esfera del átomo prácticamente sin desviarse, ya que, según la hipótesis que quería verificar, la carga eléctrica debía encontrarse uniformemente distribuida en ella. Experimentación

EJEMPLO DEL MÉTODO CIENTÍFICO ¿Hipótesis comprobada? No Reformulación de hipótesis El resultado del experimento fue que, si bien la mayoría de las partículas alfa realizaban la trayectoria esperada, una pequeña parte se desviaba y algunas incluso salían rebotadas. Esto le llevó a formular una nueva hipótesis compatible con los resultados de su experimento, según la cual los átomos debían estar formados por un núcleo donde se concentraba la mayor parte de la masa y la carga positiva, y una corteza en la que se encontraban los electrones.

EJEMPLO DEL MÉTODO CIENTÍFICO Como esta nueva hipótesis era compatible con los resultados de su experimento, Rutherford propuso su modelo atómico, con el cual se explica la estructura interna de la materia. Reformulación de hipótesis Experimentación ¿Hipótesis comprobada? Sí Elaboración de una teoría

RESUMIENDO

1.- ¿QUÉ ES LA CIENCIA? 1.3 Algunas creencias inadecuadas sobre la ciencia

1.- ¿QUÉ ES LA CIENCIA? 1.3 Algunas creencias inadecuadas sobre la ciencia

Pseudociencias En ocasiones se nos muestra algo como conocimiento científico, sin serlo. Hablamos en estos casos de pseudociencia (falsa ciencia). Un ejemplo es la astrología, que no tiene base científica, ni poder de predicción.

1.- ¿QUÉ ES LA CIENCIA? 1.4 Modelos científicos

MODELOS CIENTÍFICOS: EJEMPLOS

1.- ¿QUÉ ES LA CIENCIA? 1.5 Ciencia, tecnología y sociedad (CTS)

Ciencia tecnología y sociedad están íntimamente relacionadas La ciencia necesita de la tecnología para mejorar los instrumentos de observación y medición, que es posible gracias a los avances científicos RELACIONES CTS CIENCIA TECNOLOGÍA Ciencia tecnología y sociedad están íntimamente relacionadas La ciencia influye en la sociedad, al permitirnos conocer el mundo en el que vivimos y mejorar nuestras condiciones de vida. La sociedad, por su parte, puede determinar en qué se investiga, e influye en la ciencia a través de subvenciones La tecnología forma parte de nuestras vidas, mejorándolas o empeorándolas según se utilice. A su vez, la sociedad influye en el desarrollo de la tecnología por demanda de consumo SOCIEDAD

2.- LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

2.- CAMBIOS FÍSICOS Y CAMBIOS QUÍMICOS 2.1 Cambios físicos y químicos

2.- CAMBIOS FÍSICOS Y CAMBIOS QUÍMICOS

2.- CAMBIOS FÍSICOS Y CAMBIOS QUÍMICOS 2.1 Cambios físicos y químicos

2.- CAMBIOS FÍSICOS Y CAMBIOS QUÍMICOS

3.- MAGNITUDES FÍSICAS.UNIDADES Y MEDIDA 3.1 Magnitud física

3.- MAGNITUDES FÍSICAS.UNIDADES Y MEDIDA 3.2 Unidades y medida de magnitudes

EXPRESIÓN DE MEDIDAS Y UNIDADES

3.- MAGNITUDES FÍSICAS.UNIDADES Y MEDIDA 3.3 Magnitud fundamentales y derivadas. Sistema Internacional de Unidades (SI) Existen muchas magnitudes físicas, pero todas se pueden expresar en función de las denominadas magnitudes fundamentales o básicas. Las demás, las que se obtiene a partir de ellas son magnitudes derivadas. Además existen distintas unidades para una misma magnitud, y es necesario adoptar acuerdos sobre las que utilizar. En 1960 se celebro la XI Conferencia General de Pesos y Medidas, de la que surgió un conjunto de unidades a utilizar a nivel internacional: el Sistema Internacional de Unidades (SI).

4.- INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.1 Cualidades de los instrumentos de medida

CUALIDADES DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA: EJEMPLOS

CUALIDADES DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA: EJEMPLOS

4.- INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.2 Errores de medida

4.- INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.2 Errores de medida

PRECISIÓN Y EXACTITUD

4.- INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.2 Errores de medida

4.- INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.2 Errores de medida

4.- INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.3 Medidas directas e indirectas

4.- INSTRUMENTOS DE MEDIDA. ERRORES 4.4 Minimización de errores en medidas directas

EJEMPLO

5.- MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS 5.1 Notación científica A veces tenemos que trabajar con números muy grandes o muy pequeños. Para expresar estos valores se usan las potencias de 10. Por ejemplo 1000=103 ; 0,001 = 1 1000 = 1 103 =10-3 Esta forma de expresar los números, con una cifra entera, seguido o no de decimales, y la potencia de diez adecuada, se conoce como notación científica.

5.- MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS 3.4 Notación científica Expresa en notación científica las siguientes cantidades: 0,0025 12000 0,3 0,00076 25,32 436,200 0,02056 150000 234000000

5.- MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS Es habitual utilizar múltiplos o submúltiplos de las unidades del SI, añadiendo prefijos. Con estos la distancia Tierra-Sol, que es de 150000000000 m, es de 150 Gm, y el tamaño de un grano de polen, 0,000001m, es de 1µm.

5.- MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS Ejercicios resueltos:

5.- MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS Factores de conversión Para realizar los cambios de unidades de una determinada magnitud vamos a utilizar los factores de conversión Son fracciones que multiplican a las unidades que queremos convertir para transformarlas en la que nos interesa.

5.- MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS Factores de conversión Expresa en unidades del S.I utilizando factores de conversión las siguientes cantidades. Expresa a continuación el resultado en notación científica: 245 cm 40 mL 1,45 Mg 24 kg/cm3 2 g/L 3 días 23 µg

6.- EL LENGUAJE DE LA CIENCIA 6.1 Ecuaciones físicas Una ecuación física es una expresión matemática que relaciona magnitudes físicas. Por ejemplo, la rapidez media se define como el espacio que recorre un cuerpo en la unidad de tiempo. Su ecuación física es: 𝑣= 𝑒 𝑡 Esta expresión no se lee “v es igual a e partido t”. En ella, la letra “v” representarla velocidad media; “e”, el espacio recorrido, y “t”, el tiempo empleado en recorrerlo. Las letras de las ecuaciones físicas son símbolos con los que se representan las magnitudes físicas y, como tales, tienen sentido físico, pues son propiedades medibles.

6.- EL LENGUAJE DE LA CIENCIA 6.1 Ecuaciones físicas Las ecuaciones físicas también sirven para conocer las relaciones de proporcionalidad entre las magnitudes. Dos de las mas comunes son la proporcionalidad directa y la inversa Dos magnitudes son directamente proporcionales cuando al multiplicar una por un número, la otra queda multiplicada por dicho número, y son inversamente proporcionales cuando al multiplicar por un número, la otra queda dividida por el mismo número.

RELACIONES DE PROPORCIONALIDAD PROPORCIONALIDAD DIRECTA Si una magnitud, A, es directamente proporcional a otra, B, la relación matemática entre ambas es: 𝐴=𝑘 ∙𝐵 Así, por ejemplo, cuando tiramos de un muelle con fuerza F, el alargamiento, x, es directamente proporcional a F: F=𝑘 ∙𝑥, y k es una constante elástica del muelle. PROPORCIONALIDAD INVERSA Si una magnitud, A, es inversamente proporcional a otra, B, la relación matemática entre ambas es: 𝐴= 𝑘 𝐵 En ambas expresiones k es una constante

4.- EL LENGUAJE DE LA CIENCIA 4.2 Tablas y gráficas Para estudiar la relación entre dos magnitudes, se diseñan experimentos en los que se van variando los valores de una de ellas (variable independiente) y se miden los valores de la otra (variable dependiente). Después, estas medidas se organizan en tablas de datos, a partir de las cuales se elaboran las representaciones gráficas; para ello: Se trazan los ejes de coordenadas. Se indica en uno de ellos la magnitud que se representa y la unidad en la que se ha medido. La variable independiente se sitúa en el eje de abscisas (eje X), y la dependiente, en el de ordenadas (eje Y). Se señalan divisiones en los ejes, de modo que cada uno contenga todos los valores que toma la variable correspondiente. Se representa un punto por cada par de datos de la tabla Se unen los puntos mediante líneas De las tablas de datos y las gráficas se puede deducir la relación de proporcionalidad entre magnitudes.

GRAFICAS FRECUENTES

EJEMPLO