La actividad científica Física y química 4º E.S.O. FIRST TERM UNIDAD 0_2: La actividad científica http://scitechie.com/01/where-you-stand-in-this-universe/

Bloque 1. La actividad científica. La investigación científica. Magnitudes escalares y vectoriales. Magnitudes fundamentales y derivadas. Ecuación de dimensiones. Errores en la medida. Expresión de resultados. Análisis de los datos experimentales. Tecnologías de la Información y la Comunicación en el trabajo científico. Proyecto de investigación Criterios de evaluación 1. Reconocer que la investigación en ciencia es una labor colectiva e interdisciplinar en constante evolución e influida por el contexto económico y político. CAA, CSC. 2. Analizar el proceso que debe seguir una hipótesis desde que se formula hasta que es aprobada por la comunidad científica. CMCT, CAA, CSC. 3. Comprobar la necesidad de usar vectores para la definición de determinadas magnitudes. CMCT. 4. Relacionar las magnitudes fundamentales con las derivadas a través de ecuaciones de magnitudes. CMCT. 5. Comprender que no es posible realizar medidas sin cometer errores y distinguir entre error absoluto y relativo. CMCT, CAA. 6. Expresar el valor de una medida usando el redondeo, el número de cifras significativas correctas y las unidades adecuadas. CMCT, CAA. 7. Realizar e interpretar representaciones gráficas de procesos físicos o químicos a partir de tablas de datos y de las leyes o principios involucrados. CMCT, CAA. 8. Elaborar y defender un proyecto de investigación, aplicando las TIC. CCL, CD, CAA, SIEP.

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Magnitud física Toda propiedad que se puede medir de forma objetiva Son magnitudes físicas: El tiempo La temperatura La velocidad La masa, ... No son magnitudes físicas: La fealdad La ternura El amor La cortesía, ... Unidad La unidad de una magnitud física es una cantidad arbitraria de esa magnitud que se adopta como referencia, para poder medir Medir Medir es comparar la magnitud con la cantidad que se utiliza como referencia; es decir, con la unidad

Pau mide tanto como 2,15 veces la unidad de longitud que se toma como referencia. H Pau = 2,15 m Magnitud Número Unidad

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Magnitudes fundamentales Por convenio, no dependen de otras. A nivel internacional, se ha elegido un conjunto de ellas mediante las cuales se pueden describir todas las demás SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO MAGNITUDES FUNDAMENTALES LONGITUD Metro m MASA Kilogramo kg TIEMPO Segundo s INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA Amperio A TEMPERATURA Kelvin K CANTIDAD DE SUSTANCIA Mol mol INTENSIDAD LUMINOSA Candela cd

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Una magnitud derivada es aquella que se obtiene mediante expresiones matemáticas a partir de las magnitudes fundamentales (densidad, superficie, velocidad) Superficie de un cuadrado= Base x Altura= L x L La superficie es una magnitud derivada

1 ms = 10 -3 s Expresar una unidad en el SI 2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS Tabla de prefijos en el SI 1 ms = 10 -3 s 1 1 Prefijos “mili” = “la milésima parte de” s s 10 -3 s 1000 10 3 Expresar una unidad en el SI The 20 SI prefixes used to form decimal multiples and submultiples of SI units: 1 ms = 10 -3 s 10 -3 s +1.60 x 101 s t = +1.60 x 104 ms 1 ms

Calculate the charge of a single proton in picocoulombs 2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS Tabla de prefijos en el SI Calculate the charge of a single proton in picocoulombs The 20 SI prefixes used to form decimal multiples and submultiples of SI units: 1 pC = 10 -12 C 1 pC +1.60 x 10-7 pC Q = +1.60 x 10-19 C 10 -12 C

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS ECUACIÓN DE DIMENSIONES

ECUACIÓN DE DIMENSIONES Superficie de un cuadrado= Base x Altura= Longitud x Longitud = LxL = L2 Densidad= Masa / Volumen= M / L3 = M x L-3

CONDICIÓN DE HOMOGENEIDAD Con la ayuda de la tabla, utiliza el ANÁLISIS DIMENSIONAL para decidir si la siguiente fórmula para la velocidad podría ser es correcta Cambio de posición Velocidad = Tiempo 2 CONDICIÓN DE HOMOGENEIDAD Las dimensiones de los dos miembros de la ecuación deben ser iguales

¿ ? ¿ ? ANÁLISIS DIMENSIONAL Velocidad = LxT-1 = L x T-1 = L x T-2 Cambio de posición Velocidad = Tiempo 2 ¿ ? L LxT-1 = T 2 L x T-1 = L x T-2 Las ecuaciones de dimensiones de los dos miembros de la ecuación no son iguales. No se cumple la CONDICION DE HOMOGENEIDAD La fórmula no es correcta

Con la ayuda de la tabla, utiliza el ANÁLISIS DIMENSIONAL para decidir si la siguiente fórmula para el espacio recorrido es correcta s - s0 = Vo t + 1/2 a t2 Observa que si a una longitud le quitas o le sumas otra longitud, te queda una longitud L = L T-1 T + L T-2 T2 L = L + L L = L La fórmula es correcta

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS INSTRUMENTOS DE MEDIDA Los instrumentos de medida son dispositivos utilizados para comparar magnitudes con la unidad realizando el proceso de medición

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Características o cualidades de los instrumentos de medida Sensibilidad Precisión Exactitud Rapidez Fidelidad o reproducibilidad Rango o intervalo que medida

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Características o cualidades de los instrumentos de medida Sensibilidad Es la capacidad de un instrumento de medida para apreciar cambios en la magnitud que se mide, de tal forma que lo mas sensibles son capaces de detectar cambios más pequeños. Más sensible Menos sensible Si comparamos una instrumento sensible y otro menos sensible, tendremos que para la misma variación real de la magnitud, el menos sensible sufre un cambio menor en la señal y el más sensible sufre una variación grande de señal.

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Características o cualidades de los instrumentos de medida Sensibilidad La sensibilidad está relacionada con la subdivisión mínima de la escala. La sensibilidad del termómetro A es 2 oC mientras que la del termómetro B is 1 oC. Es más sensible el termómetro B. Si hubiera un cambio de temperatura de un grado, podría detectarse en el termómetro B, pero no con el A

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Características o cualidades de los instrumentos de medida Cuando damos el valor de una medida, debemos añadir la información sobre la sensibilidad del aparato que estemos utilizando. Veamos un ejemplo : Sensibilidad La regla azul puede apreciar hasta los milímetros : (± 1 mm = ± 0,1 cm) . La regla gris, sólo los centímetros: (± 1 cm = ± 10 mm).

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Características o cualidades de los instrumentos de medida Sensibilidad Cuando damos el valor de una medida, debemos añadir la información sobre la sensibilidad del aparato que estemos utilizando. Veamos un ejemplo : Longitud de la pieza si usamos la regla azul: L = 63 ± 1 mm. = = 6,3 ± 0,1 cm Longitud de la pieza si usamos la regla gris : L = 6 ± 1 cm.

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Sensibilidad

¿Qué probeta es más sensible ?

¿Qué probeta es más sensible ? (± 2 ml) (± 1 ml) (± 0,2 ml) (± 1 ml)

Da el valor del volumen, aportando la sensibilidad V=7,6 ± 0,2 ml V=8,5 ± 0,5 ml

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Da correctamente el valor de la sensibilidad de los distintos amperímetros. ¿Cuál es más sensible?

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Da correctamente el valor de la sensibilidad de los distintos amperímetros. ¿Cuál es más sensible? (± 0,02 mA) (± 0,05 A) (± 2 A)

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Da correctamente el valor de la sensibilidad de los distintos amperímetros. ¿Cuál es más sensible? 1 mA = 10 -3 A 10 -3 A Sensibilidad del (A) = ± 0,02 mA x ± 2 x 10-5 A 1 mA Sensibilidad del (B) = ± 0,05 A = ± 5 x 10-2 A 1 A = 10 -6 A 10 -6 A Sensibilidad del (C) = ± 2 A x ± 2 x 10-6 A 1 A

2.- MAGNITUDES FÍSICAS. UNIDADES Y MEDIDAS Da correctamente el valor de la sensibilidad de los distintos amperímetros. ¿Cuál es más sensible? (± 2 x 10-5 A) (± 5 x 10-2 A ) Más sensible (± 2 x 10-6 A)

= Cota máxima - Cota mínima = Rango o intervalo de medida La cota mínima y la cota máxima son el menor y el mayor valor, respectivamente, que el instrumento puede medir. La diferencia entre ambos es el intervalo de medida Cota máxima = 140 cm3 Intervalo de medida = = Cota máxima - Cota mínima = = 140 cm³ - 10 cm³ = 130 cm³ Cota mínima = 10 cm3

Rango o intervalo de medida Halla la cota mínima, la cota máxima y el intervalo de medida de este termómetro en unidades centígradas y en Fahrenheit

= Cota máxima - Cota mínima = Rango o intervalo de medida La cota mínima y la cota máxima son el menor y el mayor valor, respectivamente, que el instrumento puede medir. La diferencia entre ambos es el intervalo de medida Cota máxima = + 50 ºC Intervalo de medida = = Cota máxima - Cota mínima = = + 50 ºC - (-20 ºC) = 70 ºC Cota mínima = - 20 ºC

= Cota máxima - Cota mínima = Rango o intervalo de medida La cota mínima y la cota máxima son el menor y el mayor valor, respectivamente, que el instrumento puede medir. La diferencia entre ambos es el intervalo de medida Cota máxima = + 122 ºF Intervalo de medida = = Cota máxima - Cota mínima = = + 122 ºF -(-4) ºF = 126 ºF Cota mínima = - 4 ºF

Fidelidad o reproducibilidad Un instrumento de medida es fiel si al repetirse la misma medida en idénticas condiciones da valores muy próximos entre si ; es decir, poco dispersos. De esta forma, un instrumento de medida se dice que es fiel cuanto mayor es el número de veces que, al realizar una medida en las mismas condiciones, se obtienen los mismos resultados. Las medidas pueden realizarse a largo plazo, por personas distintas e incluso en distintos laboratorios Alta reproducibilidad Baja reproducibilidad

Rapidez Es la capacidad de un instrumento de medida para realizar mediciones en el menor tiempo posible. Exactitud Es la capacidad que tiene un instrumento de medida para determinar un valor cercano al valor real de la magnitud que se está midiendo.

CARACTERIZACIÓN DE UN INSTRUMENTO Para proporcionar las características o cualidades de un instrumento, se suelen aportar: - El rango (citando la cota mínima y la cota máxima) - La sensibilidad Caracteriación del termómetro : Fabricante : Kelvination S.A. Rango: (– 20 a 50 ºC) Sensibilidad: ± 2 ºC