La actividad científica Física y Química 3º ESO bloque 1 La actividad científica Joaquín Navarro Gómez - Departamento de Física y Química

Contenidos El método científico: sus etapas. Medida de magnitudes. Sistema Internacional de Unidades. Notación científica. Utilización de las Tecnologías de la Información y la Comunicación. El trabajo en el laboratorio. 5. Proyecto de investigación. Física y Química 3º ESO – Tema 1

Instrumentos de medida Contenidos Ciencias experimentales Método científico Magnitudes físicas Medida Física Laboratorio Unidades de medida Química Análisis de datos Instrumentos de medida La materia Errores en la medida Física y Química 3º ESO – Tema 1

Ciencias experimentales Scientia = saber Conjunto de conocimiento Ciencia Científicos Experimentación Observación Razonamiento Ciencias experimentales Las dedicadas al estudio de la naturaleza. Constituyen el conjunto de conocimientos que permiten comprender los fenómenos y procesos que tienen lugar en la naturaleza. Física y Química 3º ESO – Tema 1

FÍSICA Es la ciencia que estudia aquellos fenómenos en los que el cambio no supone una modificación de la naturaleza de las sustancias (fenómeno físico), trata de conocer los componentes básicos de los cuerpos y describir mediante leyes el comportamiento de los mismos. Física y Química 3º ESO – Tema 1

QUÍMICA Es la ciencia que estudia aquellos fenómenos en los que el cambio supone una modificación de la naturaleza de las sustancias -desaparecen algunas de ellas o aparecen otras nuevas (fenómeno químico)-, las distintas clases de sustancias y sus estructuras, y las transformaciones y propiedades relacionadas con las mismas. Física y Química 3º ESO – Tema 1

¿Qué es el método científico? Desde el punto de vista de las Ciencias experimentales, el método científico se puede definir como una forma de estudiar o analizar un problema siguiendo una serie de etapas de forma ordenada para obtener la resolución del mismo. La utilidad de trabajar siguiendo las indicaciones de dicho método consiste en que permite la realización de tareas de forma ordenada, la localización rápida de errores, facilita la consulta por otras personas y posibilita el almacenamiento de los resultados para su posterior utilización en la resolución de nuevos problemas. Física y Química 3º ESO – Tema 1

Etapas del método científico Planteamiento del problema Observación Búsqueda de información ¿Dónde? Formulación de hipótesis Experimentación y recogida de datos Laboratorio Análisis de resultados Ordenar datos Tablas y gráficos Obtención de resultados y conclusiones Informe (Leyes/Teorías) Física y Química 3º ESO – Tema 1

Obtención de resultados y conclusiones Informe (Leyes/Teorías) Ley Regla universal a la que están sujetos los fenómenos de la naturaleza, relación constante entre términos. Ejemplos: Ley de gravitación, leyes de Kepler. Descripción detallada de un fenómeno que se cumple sin excepción y puede expresarse mediante una fórmula matemática. Teoría Conjunto organizado de principios, reglas o leyes de carácter científico que explican unos fenómenos naturales. Ejemplos: Teoría atómica. Física y Química 3º ESO – Tema 1

Propiedades generales Propiedades características ¿Qué estudian la Física y la Química? naturaleza materia Todo aquello que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa Propiedades generales No sirven para identificar una sustancia Volumen, temperatura Propiedades características Sirven para identificar una sustancia Densidad, temperatura de ebullición y fusión, dureza, solubilidad en agua, conductividad eléctrica Física y Química 3º ESO – Tema 1

Medida – Magnitudes físicas Magnitud física Es toda propiedad de los cuerpos que se puede medir y es posible expresar con un número y una unidad Medir Unidad Es comparar una magnitud con otra similar, llamada unidad, para averiguar cuantas veces la contiene Es la cantidad que se adopta como patrón para comparar con ella cantidades de la misma especie Física y Química 3º ESO – Tema 1

Magnitudes fundamentales del S.I. Unidades de medida Magnitud física Símbolo Longitud metro m Masa kilogramo kg Tiempo segundo s Temperatura grado Kelvin K Cantidad de sustancia mol Intensidad de corriente amperio A Intensidad luminosa candela cd Símbolos Letras minúsculas Letras mayúsculas  nombre científicos Se miden directamente Física y Química 3º ESO – Tema 1

Magnitudes derivadas del S.I. Unidades de medida Magnitud fisica Unidad Símbolo Otras unidades Área (S) metro cuadrado m2 Volumen (V) metro cúbico m3 litro (L) Densidad (d, ) kilogramo por metro cúbico kg/m3 g/L ó g/cm3 Velocidad (v) metro por segundo m/s km/h Aceleración (a) metro por segundo cuadrado m/s2 Fuerza (F) Newton N Presión (P) Pascal Pa mm Hg ó atm Energía (E) Julio J Trabajo (W) Potencia (P) Watio W Carga eléctrica (q) Culombio C Resistencia eléctrica (R) Ohmio  Voltaje (V) Voltio V Se obtienen en función de las fundamentales Física y Química 3º ESO – Tema 1

Múltiplos y submúltiplos Adecuación de las unidades a la magnitud medida. Factores de conversión. Para cantidades muy grandes o muy pequeñas Uso de unidades con múltiplos y submúltiplos Prefijo Factor que multiplica Nombre Símbolo tera T 1012 giga G 109 mega M 106 kilo k 103 hecto h 102 deca da 101 deci d 10-1 centi c 10-2 mili m 10-3 micro  10-6 Nano n 10-9 pico p 10-12 Física y Química 3º ESO – Tema 1

Múltiplos y submúltiplos Adecuación de las unidades a la magnitud medida. Factores de conversión. km hm dam m dm cm mm ÷ 10 × 10 kg hg dag g dg cg mg ÷ 10 × 10 Física y Química 3º ESO – Tema 1

Múltiplos y submúltiplos Adecuación de las unidades a la magnitud medida. Factores de conversión. × 100 × 100 × 100 × 100 × 100 × 100 km2 hm2 dam2 m2 dm2 cm2 mm2 área ÷ 100 ÷ 100 ÷ 100 ÷ 100 ÷ 100 ÷ 100 × 1000 × 1000 × 1000 × 1000 × 1000 × 1000 km3 hm3 dam3 m3 dm3 cm3 mm3 volumen ÷ 1000 ÷ 1000 ÷ 1000 ÷ 1000 ÷ 1000 ÷ 1000 Física y Química 3º ESO – Tema 1

Factores de conversión 120 km m 120 km km 1 m 103 · = 120000 m 950 cg kg 1 kg 950 cg · = 0,00950 kg 105 cg Física y Química 3º ESO – Tema 1

Factores de conversión 120 km m 120 km km 1 m 103 · = 120000 m 950 cg kg 10-5 kg 950 cg · = 0,00950 kg 1 cg Física y Química 3º ESO – Tema 1

Múltiplos y submúltiplos Adecuación de las unidades a la magnitud medida. Factores de conversión. día hora minuto segundo ÷ 24 × 24 × 60 ÷ 60 tiempo m3 dm3 cm3 × 1000 ÷ 1000 kL hL daL L dL cL mL 10 capacidad Física y Química 3º ESO – Tema 1

Características de la medida – Instrumentos de medida Es el error absoluto máximo que se puede cometer al realizar una medida Incertidumbre Relacionada con la precisión del aparato Grado de aproximación entre una serie de medidas de la misma magnitud obtenidas de igual manera. Física y Química 3º ESO – Tema 1

Características de la medida – Instrumentos de medida Es la capacidad del instrumento para dar el valor verdadero de la medida Exactitud Es la variación más pequeña que el aparato de medida puede apreciar. Precisión o sensibilidad Corresponden, respectivamente, al mayor y al menor valor que el instrumento de medida puede estimar. Cotas máxima y mínima Indica la reproducibilidad de la medida al realizarla en las mismas condiciones varias veces. Fidelidad o fiabilidad Es el tiempo necesario para llevar a cabo al medida. Rapidez Física y Química 3º ESO – Tema 1

La medida Características de la medida – Instrumentos de medida Medir es comparar una magnitud con otra similar, llamada unidad, para averiguar cuantas veces la contiene. La medida Se aplica a Magnitudes físicas Magnitud física  unidad Puede ser DIRECTA INDIRECTA Se realiza a través del instrumento adecuado Cifra significativa Se realiza a través estimaciones o fórmulas Redondeo Física y Química 3º ESO – Tema 1

Errores determinados o sistemáticos Errores aleatorios o accidentales Incertidumbre de la medida – ERRORES En todo proceso de medida se comente errores Errores determinados o sistemáticos Errores aleatorios o accidentales Causa conocida Instrumentales Del observador Del método Operativos De prejuicio Causa desconocida No se pueden evitar Se compensan Se puede evitar Física y Química 3º ESO – Tema 1

Valor más probable, representativo o real (Vr) Incertidumbre de la medida – ERRORES Compensación de errores accidentales. Procedimiento a seguir: 1. Tomar varias medidas. Valor más probable, representativo o real (Vr) 2. Calcular la media aritmética. 3. Calcular el error absoluto cometido en cada medida. Ea = |Vm-Vr| Vm Valor medido Vr Valor real Si Ea > 0 Error por exceso Si Ea < 0  Error por defecto 4. Calcular la dispersión cometida en la medida. Dispersión = Valor medio Ea Valor medida: (Vm  (Ea)m) unidad Física y Química 3º ESO – Tema 1

Incertidumbre de la medida – ERRORES Compensación de errores accidentales. Procedimiento a seguir: 4. Calcular el error relativo cometido. Error cometido por unidad de medida Indica el grado de precisión y la exactitud de la medida Física y Química 3º ESO – Tema 1

A partir de la definición de error absoluto Incertidumbre de la medida – ERRORES Calcular el valor real, el error absoluto y el error relativo para las siguientes medidas de tiempo tomadas el ganador de una carrera de 100 m lisos por cinco jueces distintos: 9.90 s; 9.89 s; 9.92 s; 9.88 s y 9.92 s. Según la definición de valor real o más probable de la medida Juez Valor medido, s Error absoluto, s 1 9,90 0,00 2 9,89 0,01 3 9,92 0,02 4 9,88 5 A partir de la definición de error absoluto el error absoluto de la medida, dispersión, es la media aritmética de los errores absolutos de cada valor medido: 0.01, expresándose la medida del tiempo de la forma: 9.90  0.01 s. Física y Química 3º ESO – Tema 1

Incertidumbre de la medida – ERRORES En cuanto al error relativo: Juez Error absoluto Error relativo, % 1 0.00 0.0 2 -0.01 0.1 3 0.02 0.2 4 -0.02 5 Vr 0.01 La medida debe repetirse si el error relativo supera el 10% Una medida buena tiene un error menor del 5%

Incertidumbre de la medida – ERRORES Compensación de errores accidentales. Valor real Es el valor medio de todos los medidos, siendo así el que más se acerca al valor real de la medida. Error absoluto Es un valor que indica cuanto se desvía una medida concreta del valor más probable. Esta desviación puede ser por defecto o por exceso. Error relativo Es un valor que permite conocer la precisión de la medida, es decir, es un indicador de la validez de la medida. Este valor mide el % de error cometido. Física y Química 3º ESO – Tema 1

Etapa de formulación de hipótesis Idea, conjetura o respuesta razonada propuesta al problema planteado, que pueden ser solución para el mismo, que debe comprobarse experimentalmente. Física y Química 3º ESO – Tema 1

Realización de ensayos controlados Etapa de experimentación y recogida de datos. Realización de ensayos controlados Medida de variables Variables independientes Variables controladas Variables dependientes Física y Química 3º ESO – Tema 1

Representaciones gráficas El laboratorio de Física y Química Física y Química 3º ESO – Tema 1

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