FÍSICA y QUÍMICA 1º BACHILLERATO TEMA 1.- MÉTODO ...

FÍSICA y QUÍMICA 1º BACHILLERATO

TEMA 1.- MÉTODO CIENTÍFICO – MAGNITUDES – ERRORES

QUÍMICA: Ciencia que estudia la estructura, propiedades y

transformaciones de la materia a partir de su composición

atómica.

Estudia las modificaciones y transformaciones de la materia que

provocan cambios permanentes en su estructura interna.

FÍSICA: Ciencia que estudia las propiedades de la materia y

de la energía, considerando tan solo los atributos capaces de

medida.

Estudia los fenónemos asociados a los cuerpos y que provocan

modificaciones en su estado, en su movimiento o en la energía que

almacenan pero que no alteran en ningún momento su estructura

interna



EL MÉTODO CIENTÍFICO

• Método de investigación aceptado de forma mayoritaria por la comunidad científica

y que es el utilizado para los trabajos científicos rigurosos.

ORÍGENES DEL MÉTODO CIENTÍFICO

“Hacer preguntas inteligentes

ya es la mitad de la sabiduría”

Francis Bacon (1561 – 1626)



ORÍGENES DEL MÉTODO CIENTÍFICO

“ Todas las verdades son fáciles de entender

una vez descubiertas; el objetivo es

descubrirlas”

Galileo Galilei (1564 – 1642)

“El método científico consiste en

observación, razonamiento y experimentación”

Richard Feynman (1918 – 1988)

Premio Nobel en Física (1965)



ETAPAS DEL MÉTODO CIENTÍFICO (I)

• 1) Observación del fenómeno a estudiar: Describir los aspectos más relevantes del

mismo. Documentarse sobre estudios similares.

• 2) Formulación de hipótesis que expliquen el fenómeno estudiado.

¡¡¡ UNA HIPÓTESIS ES UNA AFIRMACIÓN NO CONTRASTADA !!!

ES NECESARIO EXPERIMENTAR PARA VALIDARLAS

O PARA DESECHARLAS



ETAPAS DEL MÉTODO CIENTÍFICO (II):

• 3) Comprobación experimental de las hipótesis: Repetir el fenómeno estudiado

intentando controlar todas sus variables comprobando la influencia de cada una.

• 4) Análisis de los resultados experimentales: Servirá para dar las hipótesis por

buenas o para desecharlas. En este segundo caso deberemos reformularlas.

• 5) Elaboración de conclusiones finales, y si es posible, establecimiento de leyes

y teorías que engloben los fenómenos estudiados.

¡¡¡ YA TENEMOS NUESTRAS CONCLUSIONES !!!

¿QUÉ HACEMOS CON ELLAS? - ¿SE LO CONTAMOS A

ALGUIEN?



ETAPAS DEL MÉTODO CIENTÍFICO (III):

• 6) Divulgación de los resultados Todo el mundo debe saber lo buenos que somos.

• La divulgación de nuestros trabajos podrá hacerse por 2 vías:

- ORAL: Congresos, reuniones, simposiums …

- ESCRITA: Publicación de nuestros trabajos en revistas especializadas.

http://www.astro.caltech.edu/~rjm/cosmos/publicity/Nature180107_cover.pdf



MAGNITUDES Y UNIDADES (I)

¿SE PUEDE MEDIR ABSOLUTAMENTE TODO?

¿Guapo? ¿Más guapo? ¿Aún más

guapo?



MAGNITUDES Y UNIDADES (II)

¿SE PUEDE MEDIR ABSOLUTAMENTE TODO?

¿Inteligente? ¿Más Inteligente? ¿Aún más

Inteligente?



MAGNITUDES Y UNIDADES (III)

• Para poder medir o cuantificar algo es necesario un sistema de unidades.

• MAGNITUD Cualquier propiedad observable que se puede medir.

• MEDIR Comparar una magnitud con otra de la misma especie (unidad).

• UNIDAD Porción arbitraria de una magnitud que la comunidad científica ha

escogido como tal.

- Toda medida debe expresarse siempre con un valor numérico con su correspondiente

unidad. En caso contrario, las consecuencias pueden ser FATALES.

• 1999 (23 de septiembre): La Mars Climate Orbiter se estrella contra la superficie de

Marte. La causa principal es que una empresa de Denver dio un valor de una fuerza

en libras (1 libra = 0.22 N) y la NASA lo interpretó en Newtons (sobreestimación del

impulso de un 454 %) COSTE = 125 000 000 $



TIPOS DE MEDIDAS

• Medidas directas Aquello que medimos es lo que deseamos conocer.

Ejemplo: Medir la altura de una portería de fútbol con una cinta métrica.

• Medidas indirectas Lo medido no es lo que deseamos conocer pero nos va a

permitir hallarlo haciendo los cálculos pertinentes.

Ejemplo: Medir la altura de un edificio a partir del tiempo que tarda un objeto

en caer desde su cima hasta su base.

TIPOS DE MAGNITUDES

• Magnitudes fundamentales Aquellas escogidas arbitrariamente por la comunidad

Científica y que no se definen en función de ninguna otra magnitud.

• Magnitudes derivadas Todas las demás que pueden ser definidas en función de las

Magnitudes fundamentales.



EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES

MAGNITUDES FUNDAMENTALES

MAGNITUD UNIDAD SÍMBOLO

Longitud Metro m

Masa Kilogramo kg

Tiempo Segundo s

Temperatura termodinámica Kelvin K

Intensidad de corriente eléctrica Amperio A

Intensidad de la luz Candela cd

Cantidad de sustancia Mol mol



MAGNITUDES DERIVADAS Aquellas que pueden ser puestas en función de

las 7 fundamentales.

Magnitud Unidad Símbolo

Velocidad Metro partido segundo m/s

Aceleración Metro partido segundo cuadrado m/s2

Velocidad angular Radian partido segundo rad/s

Aceleración angular Radian partido segundo cuadrado rad/s2

Área Metro cuadrado m2

Volumen Metro cúbico m3

Frecuencia Herzio Hz

Momento Lineal Kilogramo por metro partido segundo kg m/s

Fuerza Newton N

Energía Julio J

Presión Pascal Pa

Potencia Vatio w

Densidad Kilogramo partido metro cúbico kg/m3

Carga eléctrica Culombio C

Diferencia de potencial Voltio v

Resistencia eléctrica Ohmio Ω

Campo eléctrico Newton partido culombio N/C

Campo magnético Tesla T

TABLA DE MAGNITUDES DERIVADAS



10n Prefijo Símbolo Escala Larga

Equivalencia Decimal en los Prefijos

del SI

10+24

yotta Y Cuadrillón 1 000 000 000 000 000 000 000 000

10+21

zetta Z Mil trillones 1 000 000 000 000 000 000 000

10+18

exa E Trillón 1 000 000 000 000 000 000

10+15

peta P Mil billones 1 000 000 000 000 000

10+12

tera T Billón 1 000 000 000 000

10+9

giga G Mil millones 1 000 000 000

10+6

mega M Millón 1 000 000

10+3

kilo k Mil 1 000

10+2

hecto h Centena 100

10+1

deca da / D Decena 10

10+0

Unidad 1

10−1

deci d Décimo 0.1

10−2

centi c Centésimo 0.01

10−3

mili m Milésimo 0.001

10−6

micro µ Millonésimo 0.000 001

10−9

nano n Milmillonésimo 0.000 000 001

10−12

pico p Billonésimo 0.000 000 000 001

10−15

femto f Milbillonésimo 0.000 000 000 000 001

10−18

atto a Trillonésimo 0.000 000 000 000 000 001

10−21

zepto z Miltrillonésimo 0.000 000 000 000 000 000 001

10−24

yocto y Cuadrillonésimo 0.000 000 000 000 000 000 000 001

ninguno



MAGNITUDES ESCALARES Y VECTORIALES

• Magnitud Escalar Es aquella que queda perfectamente determinada dando

su valor y su correspondiente unidad.

• Magnitud Vectorial Es aquella que para quedar determinada, además del

módulo y su unidad, necesita indicar su dirección, su sentido y su punto de

aplicación.

Magnitudes Escalares Magnitudes Vectoriales

Masa Velocidad

Volumen Aceleración

Temperatura Fuerza

Energía Momento lineal



ERRORES EN LA MEDIDA

• Toda medida experimental viene afectada por una indeterminación.

• Causas: Instrumentos mal calibrados, variación de las condiciones climatológicas,

gente poco competente…

- ERROR ACCIDENTAL: Imprevisible e incontrolable y que es provocado por

causas ajenas al proceso de medida. Se suelen compensar entre si haciendo un

número suficiente de medidas.

- ERROR SISTEMÁTICO: Error producido por el uso de aparatos que funcionan

de forma incorrecta o por personas que hacen un mal uso de ellos.



INCERTIDUMBRE Y PRECISIÓN DE UNA MEDIDA

Es necesario siempre acotar exactamente el error en el proceso de medida

• ERROR ABSOLUTO: Diferencia entre el valor medido

y el valor exacto de la magnitud (Puede ser + o –)

El valor exacto de la magnitud suele determinarse calculando

la media aritmética de todas las medidas realizadas.

El error absoluto lleva siempre unidades y nos indica la

incertidumbre de nuestra medición.

• ERROR RELATIVO: Cociente entre el valor absoluto del

error absoluto y la medida exacta.

Nos indica la precisión de la medida. A menor error relativo

mayor precisión en la medida. Es adimensional.

xxiabs

x

abs

rel



DETERMINACIÓN DE ERRORES EN MEDIDAS DIRECTAS

• CASO A) REALIZACIÓN DE UNA ÚNICA MEDIDA

- La incertidumbre de la medición viene dado por la precisión del instrumento que

se utiliza.

• CASO B) REALIZACIÓN DE VARIAS MEDIDAS

- En este caso el valor real de la medición coincide con la media

aritmética de todas las mediciones realizadas.

- El valor de la incertidumbre se calcula promediando los valores

absolutos de los errores absolutos de cada una de las medidas.

N

x

x

N

i

i 1

N

xxN

i

i

abs

1



DETERMINACIÓN DE ERRORES EN MEDIDAS INDIRECTAS

¡¡¡ En las medidas indirectas el resultados tras las operaciones efectuadas JAMÁS

podrá contener más cifras significativas que el peor de los datos de partida !!!

CASO A) OPERACIONES EN LAS QUE INTERVIENE SUMAS O RESTAS

- El error absoluto de la medida calculada coincide con la suma de los errores

absolutos de cada una de las medidas que intervienen en la operación.

CASO B) OPERACIONES EN LAS QUE INTERVIENEN PRODUCTOS O

COCIENTES

- El error relativo de la medida calculada coincide con la suma de los errores

relativos de cada una de las medidas que intervienen en la operación.

...) 321

1

absabsabs

N

i

i

abs

TOT

absA

...) 321

1

relrelrel

N

i

i

rel

TOT

relB



EJEMPLO

La final de la UEFA Champions League en su edición de 2007 tendrá lugar el 23 de mayo en el estadio olímpico de Atenas. Los empleados de dicho estadio han medido la longitud y la anchura del terreno de juego utilizando una cinta métrica graduada en centímetros obteniendo los siguientes resultados:

Largo (m)

104.71 104.89 105.26 105.41 105.37 104.43

Ancho (m)

69.32 70.49 70.11 69.75 70.33 69.94

a) Calcula la longitud y la anchura del campo con su correspondiente incertidumbre. b) Calcula la superficie del terreno de juego con su correspondiente incertidumbre.



SOLUCIÓN (I)

a) Calculamos la longitud y la anchura del campo efectuando las medias aritméticas de los datos que nos dan en el enunciado. La incertidumbre de ambos datos se obtiene promediando los módulos de los errores absolutos de cada una de las medidas individuales.

ml 01.1056

43.10437.10541.10526.10589.10471.104

ml 34.06

58.036.040.025.012.030.0)(

ma 99.696

94.6933.7075.6911.7049.7032.69

ma 32.06

05.034.024.012.050.067.0)(

Por tanto los dos datos solicitados pueden escribirse como:

ml 34.001.105 ma 32.099.69



SOLUCIÓN (II)

b) Calculamos la superficie haciendo el producto de los dos lados:

2735099.6901.105 mS Debemos dejar el resultado con 4 cifras significativas (peor de los datos iniciales). Al efectuar un producto tenemos que el error relativo de la superficie es igual a la suma de los errores relativos de ambos lados:

31081.799.69

32.0

01.105

34.0)()()( alS rrr

23 5773501081.7)()( mSSS ra Concordancia de cifras con el dato de

la superficie.

Por tanto el valor solicitado para la superficie es: 2577350 mS

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