- Diseña un experimento para verificar la siguiente hipótesis. La solubilidad del azúcar en agua aumenta al elevarse la temperatura.
La ciencia es el conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y leyes generales.
¿Cómo explicarías lo que hacen los científicos en los laboratorios?
La ciencia es una investigación sin fin que trata de describir hechos o explicar fenómenos y establecer relaciones entre ellos.
La actividad científica consiste en descubrir las leyes que rigen la naturaleza mediante un procedimiento válido y fiable que recibe el nombre de método científico. Aunque no se trata de un conjunto de normas que se apliquen siempre de la misma manera en todos los casos, sí podemos diferenciar unas etapas que son comunes a cualquier investigación científica:
La observación de hechos o fenómenos se suele considerar como la primera etapa del método científico. Los científicos han desarrollado instrumentos, como los microscopios o los telescopios, con los que podemos percibir la realidad con mayor detalle de lo que nuestros sentidos nos permiten.
¿Cómo se pasa de la observación al descubrimiento?
Para descubrir algo, nuestras observaciones deben ser lo más cuidadosas, exhaustivas y exactas posible.
En la siguiente tabla se muestran algunos ejemplos de descubrimientos que tuvieron lugar gracias a las observaciones de ciertos fenómenos.
| Observación | Observación | Observación |
Galileo observa cómo oscila una lámpara en la catedral de Pisa.
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H. Becquerel deja una placa fotográfica sin revelar en un cajón que contenía sales de uranio y observa, más tarde, que la placa se ha velado.
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H. C. Oersted observa que la corriente eléctrica que circula por un conductor altera la orientación de una brújula situada junto a él. 17.58.43.png?idcurso=734099) |
| Descubrimiento | Descubrimiento | Descubrimiento |
| Las leyes de oscilación de un péndulo. | El fenómeno de la radiactividad. | La corriente eléctrica crea un campo magnético: el electromagnetismo. |
Una vez que hemos anotado nuestras observaciones, ¿qué debemos hacer?
La siguiente etapa tras la observación de un hecho o un fenómeno es el planteamiento del problema y la elaboración de hipótesis.
Una hipótesis es una suposición provisional, una aproximación a la realidad, que se formula para explicar un determinado hecho o fenómeno. Debe sustentarse en el conocimiento disponible sobre los hechos y admitir la posibilidad de ser comprobada experimentalmente.
Para ser válida, la hipótesis científica debe cumplir estas condiciones:
Vamos a estudiar dos ejemplos de observación, descripción del problema y planteamiento de hipótesis.
| Observación de un hecho | Observación de un hecho |
El azúcar se disuelve en el agua. Sabemos que la solubilidad de una sustancia en un disolvente y a una cierta temperatura es la máxima cantidad de esa sustancia, en gramos, que podemos disolver en 100 g de disolvente a esa misma temperatura.
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Un péndulo es una masa suspendida de un hilo, de tal manera que, si separamos la masa de su posición de equilibrio y la soltamos, oscila de un extremo al otro pasando varias veces por su posición de equilibrio, donde finalmente se detendrá.
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| Descripción del problema | Descripción del problema |
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| Planteamiento de hipótesis | Planteamiento de hipótesis |
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¿Cómo comprobarías si estas hipótesis son verdaderas o falsas?
Una vez definido el problema y planteadas las hipótesis correspondientes, los científicos consultan la bibliografía que ya existe sobre el tema que están investigando (lo habitual es que una investigación no parta de cero y se apoye en el trabajo previo de otros científicos). En la actualidad, podemos acceder rápidamente a la información a través de Internet y sus diferentes herramientas de búsqueda.
Para que una hipótesis sea válida, la relación entre las variables debe ser observable y medible.
Para saber si una hipótesis es acertada debemos contrastarla con experimentos. Experimentar es repetir la observación de un hecho o un fenómeno en condiciones controladas y, en ocasiones, tan especiales que no se dan en la naturaleza.
Para que un experimento sea correcto han de mantenerse constantes todas las variables, excepto la que se pretende comprobar.
| PÉNDULO 1 | ||
|---|---|---|
| Masa (kg) | Periodo (s) | |
| Experiencia 1 | 1 | 3 |
| Experiencia 2 | 1 | 3 |
| Experiencia 3 | 1 | 3 |
| PÉNDULO 2 | ||
|---|---|---|
| Masa (kg) | Periodo (s) | |
| Experiencia 1 | 2 | 3 |
| Experiencia 2 | 2 | 3 |
| Experiencia 3 | 2 | 3 |
| PÉNDULO 1 | ||
|---|---|---|
| Longitud (m) | Periodo (s) | |
| Experiencia 1 | 1 | 2 |
| Experiencia 2 | 1 | 2 |
| Experiencia 3 | 1 | 2 |
| PÉNDULO 2 | ||
|---|---|---|
| Longitud (m) | Periodo (s) | |
| Experiencia 1 | 0,5 | 1,42 |
| Experiencia 2 | 0,5 | 1,42 |
| Experiencia 3 | 0,5 | 1,42 |
La variable que se ha mantenido constante durante todo el experimento ha sido la cantidad de agua en el tubo de ensayo (variable controlada).
La variable que se ha modificado es la temperatura de la disolución (variable independiente), y para cada uno de los valores de esta variable hemos medido los valores de la solubilidad del azúcar en el agua (variable dependiente).
Al representar gráficamente los datos de una tabla, los valores de la variable independiente, generalmente, se señalan sobre el eje horizontal o de abscisas (eje X), y los de la dependiente, sobre el eje vertical o de ordenadas (eje Y).
Una vez realizados los experimentos y obtenidos los datos, hay que analizarlos y ver la relación que existe entre ellos. Una tabla de datos está formada por columnas y filas en las que se representan características o propiedades específicas y sus correspondientes registros o medidas. Las tablas y las gráficas son buenas herramientas para organizar y comunicar los resultados de un experimento.
| Temperatura ºC | 15 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Cantidad de azúcar, en g, disuelta en 100 g de agua | 197 | 204 | 219 | 238 | 260 | 287 | 320 |
A partir de las representaciones gráficas, podemos predecir valores que se encuentren entre los estudiados, es decir, interpolar. Las representaciones también permiten predecir valores que se hallen fuera de los estudiados, es decir, extrapolar.
| Longitud del péndulo (m) | 0,50 | 0,70 | 1,00 | 1,10 | 1,20 |
|---|---|---|---|---|---|
| Período del péndulo (s) | 1,4 | 1,7 | 2,0 | 2,1 | 2,2 |
¿Qué información proporciona una gráfica?
La forma de la línea que se obtiene al elaborar una gráfica muestra la relación que existe entre las variables.
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¿Qué importancia crees que tiene la ecuación matemática que relaciona las variables de un experimento?
Una representación gráfica muestra la relación entre las variables de un experimento y permite hallar una expresión matemática que las relacione.
El análisis de los resultados de un experimento nos permite describir, mediante una expresión matemática, la relación que existe entre las variables. Esta expresión matemática constituye una ley científica.
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Una ley puede considerarse como una teoría que ha sido comprobada mediante la observación y la experimentación y que tiene validez para todos los hechos o fenómenos que abarca. Así, la ley de gravitación universal es válida en todo el universo y justifica el movimiento de las estrellas, los cometas, los planetas, los satélites, la caída de los cuerpos, las mareas, etc.
¿De qué forma expresarías una ley científica?
Las leyes que se establecen tras contrastar y verificar las hipótesis pueden expresarse de varios modos:
A temperatura constante, el volumen ocupado por una determinada masa de gas es inversamente proporcional a la presión.
Las teorías se construyen para hacer predicciones fiables sobre fenómenos que no se conocían cuando fueron formuladas. Las teorías atómicas surgidas a lo largo de los años podían explicar diferentes observaciones, pero perdían su validez cada vez que surgía un nuevo hecho experimental que no podían justificar. Igualmente, la teoría geocéntrica dejó de tener validez al no poder predecir el movimiento de ciertos planetas y satélites.
Los modelos sirven para explicar los fenómenos de forma simplificada. La ciencia los utiliza para representar gráficamente el funcionamiento de una parte del universo. Por ejemplo, los modelos atómicos, fruto de las sucesivas teorías atómicas, son dibujos que nos ayudan a imaginar cómo son los átomos en la realidad.
Sobre los ejemplos del péndulo que hemos visto, podemos enunciar dos leyes:
Actividad 1
En 1792, A. Volta observó que, al colocar la lengua entre una hoja de estaño y una moneda de plata que estaban en contacto, experimentaba una sensación de picor. ¿A qué descubrimiento condujo esta observación?
Actividad 2
En ocasiones, los científicos descubren algo que no estaban buscando mientras investigan un hecho diferente. ¿A qué descubrimientos llevaron estas observaciones?
Actividad 3
Plantea el problema y formula una hipótesis en estas situaciones:
Actividad 4
Observación de un hecho
Actividad 5
De las siguientes afirmaciones cuáles corresponden a una observación y a un experimento.
Actividad 6
1. Diseña un experimento para verificar la siguiente hipótesis. La solubilidad del azúcar en agua aumenta al elevarse la temperatura.
Actividad 7
Responde a estas cuestiones:
Actividad 8
¿Crees que la experimentación solo sirve para verificar una hipótesis?
Actividad 9
Temperatura (ºC)
Actividad 10
Temperatura (ºC) 15 20 30 40 50 60 70 Cantidad de azúcar, en g, disuelta en 100 g de agua 197 204 219 238 260 287 320 ¿A qué temperatura se disuelven 275 g de azúcar
Actividad 11
Longitud del péndulo (m)
Actividad 12
¿Qué longitud ha de tener un péndulo para que su período sea de 1,5 s?
Actividad 13
Tras realizar diferentes experimentos, se comprueba que las relaciones entre las respectivas variables dependientes e independientes son:
Actividad 14
Realizamos una gráfica con los datos obtenidos en un experimento y obtenemos una hipérbola. Indica cuál de estas dos conclusiones es la correcta:
Actividad 15
¿Qué diferencia hay entre una ley y una hipótesis? ¿Y entre una ley y una teoría científica?