UNIDAD 0_4: Análisis de datos experimentales Física y química 4º E.S.O. Primer trimestre UNIDAD 0: La actividad científica UNIDAD 0_4: Análisis de datos experimentales http://scitechie.com/01/where-you-stand-in-this-universe/ U.0_4 d1

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. U.0_4 d2

Representación de datos experimentales 4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Representación de datos experimentales TABLAS Y GRÁFICAS Los datos obtenidos en las medidas de laboratorio deben representarse de forma que se obtenga la mayor información posible. Para ello utilizaremos: Tablas Representaciones gráficas (permiten ver el conjunto de datos) (permiten ver la relación entre las variables del experimento) U.0_4 d3

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Representación de datos experimentales TABLAS Y GRÁFICAS En un experimento se varía una magnitud (Variable independiente) con el fin de observar el efecto que se produce sobre otra (Variable dependiente). Las variables se pueden representar en vertical o en horizontal, según nos interese U.0_4 d4

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Representación de datos experimentales TABLAS Y GRÁFICAS Las medidas de una misma magnitud se representan en la misma columna. U.0_4 d5

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Representación de datos experimentales TABLAS Y GRÁFICAS En la cabecera de cada columna se representará el nombre de la magnitud y/o el símbolo, seguido de la unidad de medida. Se aconseja poner el título encima de la tabla para identificar el experimento realizado Tabla 1. Longitud de un muelle en función de la masa que cuelga del mismo Magnitud (unidad de medida) U.0_4 d6

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Representación de datos experimentales TABLAS Y GRÁFICAS La incertidumbre de cada magnitud, es decir, los errores en la estimación de cada magnitud, se pueden poner en la cabecera de la columna correspondiente, si son comunes a todas las medidas. En caso contrario se especifican en cada casilla. U.0_4 d7

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Representación de datos experimentales TABLAS Y GRÁFICAS Ejemplo con errores en la estimación comunes a todas las medidas Ejemplo en el que los errores se especifican en cada casilla. U.0_4 d8

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Representación de datos experimentales TABLAS Y GRÁFICAS REPRESENTACIONES GRÁFICAS Con un gráfico resulta mucho más sencillo analizar la relación entre la variable dependiente y la independiente, e incluso, entre varias variables U.0_4 d9

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Representación de datos experimentales TABLAS Y GRÁFICAS REPRESENTACIONES GRÁFICAS (Un ejemplo) Supongamos que hemos estirado una fibra de plástico aplicando diferentes fuerzas y hemos medido la longitud de la fibra en cada caso, obteniéndose los valores siguientes A partir de estos datos es difícil sacar conclusiones sobre el comportamiento del material. Un primer paso es ordenar los valores de las medidas. Ahora se pueden interpretar mejor los resultados: al incrementar la fuerza aplicada se incrementa la longitud de la fibra U.0_4 d10

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Representación de datos experimentales TABLAS Y GRÁFICAS Ya sabemos que al incrementar la fuerza aplicada se incrementa la longitud de la fibra, pero no podemos decir en qué proporción aumenta, ni dar un valor intermedio entre dos puntos medidos. Tracemos la gráfica: Por convenio la variable independiente se representa en el eje de abscisas (horizontal) y la variable dependiente en el eje de ordenadas (vertical) Variable dependiente  : Longitud Variable independiente: Fuerza U.0_4 d11

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Representación de datos experimentales TABLAS Y GRÁFICAS REPRESENTACIONES GRÁFICAS Observamos que en un principio la longitud aumenta linealmente con la fuerza aplicada. A partir de un cierto valor de fuerza la pendiente disminuye progresivamente Una representación gráfica nos ayuda en la interpretación de los resultados y nos permite averiguar rápidamente algunos valores relacionados con la experiencia efectuada: pendiente inicial, puntos intermedios, punto de inicio de pérdida de linealidad, etc U.0_4 d12

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES REPRESENTACIONES GRÁFICAS Representación de datos experimentales TABLAS Y GRÁFICAS REPRESENTACIONES GRÁFICAS Sobre cada eje se indica la magnitud que se está representando y la unidad en que se trabaja Magnitud (unidad de medida) U.0_4 d13

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES REPRESENTACIONES GRÁFICAS Representación de datos experimentales TABLAS Y GRÁFICAS REPRESENTACIONES GRÁFICAS Sobre los ejes sólo se indican divisiones enteras de la magnitud que engloben al intervalo de medida, no los valores de las medidas realizadas. Las divisiones indican siempre las mismas variaciones de la unidad. Se hacen por ejemplo, cada 10, 20, 50, 0'1, 0'2, 0'5 U.0_4 d14

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Ejemplo: Y (cm) Y U.0_4 d15

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Ejemplo con errores: U.0_4 d16

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Obtención de una ley El trabajo experimental se intenta acabar con la proposición de una ley, que suele tener forma matemática. Una fórmula. Piensa en un grifo que vierte agua según la representación inferior. ¿Qué forma tendrá la ley que explica cómo actúa ? U.0_4 d17

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Obtención de una ley El trabajo experimental se intenta acabar con la proposición de una ley, que suele tener forma matemática. Una fórmula. El llenado sigue una función lineal. Existe una proporcionalidad directa entre la altura del líquido en la botellay el tiempo de llenado U.0_4 d18

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Obtención de una ley Algunos casos Y (cm) Y U.0_4 d19

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Obtención de una ley Algunos casos Y (cm) Existe una proporcionalidad directa entre el tiempo y la posición. La ecuación de la posición frente al tiempo es : Y = 9,6 t Y k = x 13 25 37 48 69 110 133 156 t 1 2 4 6 8 12 16 20 13 12,5 9,3 8 8,6 9,2 8,3 7,8 K = 9,6 U.0_4 d20

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Obtención de una ley Algunos casos Existe una proporcionalidad inversa entre el volumen de un gas y la presión a la que es sometido Constante de proporcionalidad k = 51,2579 p = 51,2579 Fórmula: V V p = 51,2579 U.0_4 d21

4.- ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES Obtención de una ley Función cuadrática Ecuación de la forma: Y = k X2 Hállala para nuestro ejemplo U.0_4 d22