CICLO I / 2015

PROGRAMA DE MTODOS EXPERIMENTALES

I. GENERALIDADES

CDIGO DE LA ASIGNATURA : MTE 115

POBLACIN : ESTUDIANTES CON OPCIN A LAS DISTINTAS CARRERAS DE LA FACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURA.

PRERREQUISITO: BACHILLERATO

UNIDADES VALORATIVAS: 4

CICLO: I

DURACIN: 16 SEMANAS

COORDINADOR DE CATEDRA: Ing. Edgar Rodriguez Vsquez

COORDINADOR DE DISCUSIN DE PROBLEMAS COORDINADOR DE LABORATORIO

Ing. Miguel Angel Chvez Gmez. Ing. Miguel Alejandro Tevez Funes.

PROFESORES:

Ing. Saturnino Gmez Guadrn.

Ing. Mario Arturo Hernndez

Ing. Carlos Orlando Turcios Moreno.

Ing. Juan de Dios Velsquez Paz.

Ing. Hugo Roberto Jimnez Meja.

Ing. Mario Ernesto Martnez Flores.

Ing. Carlos Magno Herrera.

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURA

UNIDAD DE CIENCIAS BSICAS

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II. INTRODUCCIN:

La finalidad de esta asignatura es introducir al estudiante, desde el primer ciclo de estudio universitario, al conocimiento y aplicacin del Mtodo Cientfico Experimental; pretendindose con esto, capacitarle para la identificacin, planteamiento, anlisis y resolucin de problemas que se le presenten ya sea durante su formacin acadmica como en el futuro ejercicio profesional. El desarrollo de la Ciencia y de la Tecnologa requiere de gente pensante, capaz de entender los principios fundamentales de stas y aplicarlos en la bsqueda de nuevos mtodos, nuevos procesos o nuevos productos para obtener ms y mejores beneficios que satisfagan adecuadamente las necesidades presentes o futuras de los individuos, de las comunidades y del pas. El aprendizaje del estudiante, en la ciencia y la tecnologa no debe limitarse nicamente a la verificacin de las leyes, principios, o teoras ni slo a la capacitacin en el buen uso de instrumentos y aparatos, sino que, es necesario tambin, capacitarlo en la aplicacin del mtodo cientfico para garantizar as la obtencin de mejores soluciones a los problemas relacionados con su campo profesional.

III. OBJETIVOS GENERALES

Que el estudiante conozca: a) Acerca del origen de la ciencia, la tecnologa, y la relacin de stas con las

ingenieras y la arquitectura. b) El proceso de medicin de las magnitudes fsicas involucradas en el desempeo

profesional. c) El mtodo grfico y las relaciones de proporcionalidad involucradas en el

anlisis de resultados. d) El mtodo cientfico experimental y su aplicacin en la investigacin cientfica. e) El tratamiento estadstico de datos experimentales por el mtodo de mnimos

cuadrados.

IV. DESCRIPCIN DEL CURSO

El curso comprende cinco unidades que a continuacin se describen:

UNIDAD I: CIENCIA Y TECNOLOGA. Trata sobre el concepto, origen y clasificacin de las Ciencias, la relacin Ciencia Tecnologa y su incidencia en la Ingeniera y la Arquitectura. UNIDAD II: PROCESO DE MEDICIN. Se aborda la importancia del proceso de medicin, luego explica los conceptos de magnitud, unidad de medida y sistemas de unidades, con nfasis en el Sistema Internacional (SI). Define adems, algunos trminos de uso comn en el proceso de medicin, plantea las causas y tipos de error, la incertidumbre y su propagacin. Esta unidad se enfoca como una herramienta en la aplicacin del Mtodo Cientfico Experimental. UNIDAD III: RELACIONES DE PROPORCIONALIDAD y GRFICOS. Trata de los procedimientos grficos y matemticos para determinar la relacin entre dos variables.

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UNIDAD IV: MTODO CIENTFICO EXPERIMENTAL. Describe en general lo que es el Mtodo Cientfico, sus postulados y reglas. Explica algunos mtodos cientficos de uso frecuente pero, de manera especial, el Mtodo Cientfico Experimental; la secuencia y aplicacin de cada uno de sus pasos. UNIDAD V: ANLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES POR MNIMOS CUADRADOS. Presenta los tipos bsicos de relacin matemtica que puede haber entre las variables que intervienen en un fenmeno, las tcnicas de tratamiento grfico y anlisis estadstico para la interpretacin de datos experimentales. Esta unidad se enfoca como una herramienta en la aplicacin del Mtodo Cientfico Experimental.

V. METODOLOGA

Para el desarrollo del curso se cuenta con las siguientes actividades:

CLASES EXPOSITIVAS Se realizarn en dos sesiones semanales de 100 minutos de duracin cada una. La clase expositiva es dirigida por el profesor quien, como facilitador en el proceso de enseanza - aprendizaje desarrolla los contenidos del curso, buscando en lo posible la motivacin mediante el planteamiento de problemas de inters prctico en cuyas respuestas o soluciones participen los estudiantes. Tambin se har uso en lo posible, de recursos audiovisuales y/o experiencias demostrativas. DISCUSINES DE CONCEPTOS Y PROBLEMAS (DP) El objetivo de esta actividad es reforzar los temas desarrollados en la clase y estimular en los estudiantes el desarrollo de su capacidad intelectual mediante la participacin de ellos en discusiones que les clarifiquen conceptos o que les conduzcan a la resolucin de problemas. Las discusiones se realizan en sesiones de 100 minutos y se harn en las semanas sealadas en la programacin, en los locales asignados. Para cada discusin el estudiante dispondr, con la debida anticipacin, de una gua de discusin y el correspondiente plan de discusin. LABORATORIOS EXPERIMENTALES (L) Habr cuatro laboratorios de 100 minutos de duracin cada uno. stas se realizarn en las semanas indicadas en la programacin del ciclo. Para cada laboratorio el estudiante dispondr, con la debida anticipacin, de una gua de laboratorio. En las sesiones de los laboratorios se formarn subgrupos o mesas de trabajo integradas por un mximo de cuatro estudiantes, que efectuarn un trabajo cooperativo. Listado de temas de laboratorio:

L1: Magnitudes Fsicas L2: Lectura de escalas. L3: Instrumentos de medicin (primera parte). L4: Instrumentos de medicin (segunda parte).

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PASOS PARA LA APLICACIN DEL MTODO CIENTFICO EXPERIMENTAL (AMCE) En los horarios y locales de laboratorio, segn programacin, se desarrollar tambin un trabajo que consiste en la aplicacin del mtodo cientfico experimental (AMCE). En la programacin se detalla su desarrollo. CONSULTA PROGRAMADA En la consulta los estudiantes tienen la oportunidad de aclarar dudas de carcter conceptual, de recibir orientacin para la resolucin de problemas y sobre todas aquellas actividades que se relacionen con la parte experimental de la asignatura. Para esto se ofrece un horario distribuido en toda la semana y atendido por los docentes de la ctedra.

AULA VIRTUAL

Todo estudiante de la facultad de Ingeniera y Arquitectura podr accesar al sitio: aula.fia.ues.edu.sv buscar Unidad de Ciencias Bsicas, Departamento de Fsica, asignatura: Mtodos Experimentales, donde estar debidamente informado y actualizado en todo lo relacionado con la ctedra, adems podr abordar tareas, cuestionarios, videos, foros, etc.

VI. EVALUACIN La evaluacin es tanto individual como colectiva, comprende exmenes escritos,

actividades de laboratorio, realizacin de experimentos y participacin en las respuestas a preguntas y problemas planteados por la ctedra,

1. Tres exmenes parciales escritos (P1, P2 y P3), cada uno consiste de preguntas

de opcin mltiple y problemas a desarrollar, tienen una duracin de 100 min: P1 (15%, unidad II), P2(15%,unidad III) y P3(15%, unidad V)

2. Dos exmenes cortos (EC1 y EC2), c/u consiste de preguntas de opcin mltiple, y opciones de falso o verdadero, con una duracin aproximada de 30 min, EC1(5%,unidad I) y EC2 (10%, unidad IV) se realizar en el aula virtual de la FIA, en fecha y hora asignada por la ctedra

3. Cuatro laboratorios prcticos (L1, L2, L3 y L4) y un examen de laboratorio EL, constituirn una nota total de laboratorio L, esta tendr una ponderacin de 15%. L se distribuye con 20% para la asistencia y participacin (L1, L 2, L 3 y L 4) y 80% para EL.

4. Aplicacin del mtodo cientfico experimental, AMCE: Se desarrollar en 7 sesiones, en el horario y local de laboratorio. Esta actividad se ponderar con un 20% de la nota de ciclo y se distribuir de la siguiente manera:

a) Asistencia y participacin al total de las actividades de AMCE, 6%. b) Nota de reportes de la actividades mencionadas a continuacin: AMCE

3, 2%; AMCE 4, 2%; AMCE 6, 4%; c) Nota de informe de AMCE (AMCE 7) , 6%

5. Participacin en actividad de discusin, PD; 5%.

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La nota final de ciclo (NC) se calcular as:

NC = (P1 + P2 + P3) x 0.15 + EC1 x 0.05 + EC2 x 0.10 + PD x 0.05 + L x 0.15 + AMCE x 0.20

En la programacin del curso se especifican las semanas en que se realizarn los exmenes parciales, los exmenes de discusin, los laboratorios y el desarrollo de la AMCE.

VII. CONTENIDOS DEL CURSO POR UNIDAD

UNIDAD I: CIENCIA Y TECNOLOGA OBJETIVOS GENERALES. Al finalizar esta unidad, el estudiante deber:

1. Conocer sobre la ciencia, sus orgenes, evolucin, clasificacin y caractersticas.

2. Explicar sobre la relacin ciencia tecnologa y su incidencia en el desarrollo de un pas.

3. Explicar sobre la ingeniera, sus orgenes y la incidencia de sta en el desarrollo de un pas.

UNIDAD I: CIENCIA Y TECNOLOGA

1.1 Ciencia. 1.1.1 Orgenes de la ciencia y definicin. 1.1.2 Caractersticas de la ciencia. 1.1.3 Objeto de estudio de la ciencia.

1.2 Pensamiento cotidiano y pensamiento cientfico: Caractersticas. 1.3 Conocimiento emprico y conocimiento cientfico. Caractersticas. 1.4 Clasificacin de las Ciencias.

1.4.1 De Mario Bunge. 1.4.2 De Kedrov y Spirkin.

1.5 Ciencia y Tecnologa. 1.5.1 Tecnologa. Definiciones. 1.5.2 Incidencia de la ciencia y tecnologa en el desarrollo de un pas. 1.5.3 Tecnologas apropiadas.

1.6 Ingeniera. 1.6.1 Orgenes y desarrollo. 1.6.2 Definicin. 1.6.3 Funciones.

1.7 Arquitectura e Ingeniera. 1.7.1 Descripcin de Arquitectura.

1.7.2 Relacin Ingeniera Arquitectura. 1.7.3 Diferencia entre Arquitectura e Ingeniera Civil.

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UNIDAD II: PROCESO DE MEDICIN OBJETIVOS GENERALES Al finalizar esta unidad, el estudiante deber:

1. Conocer las magnitudes fsicas y sus unidades en los diferentes sistemas de unidades.

2. Utilizar las tcnicas del anlisis dimensional. 3. Adquirir destreza en la conversin de unidades. 4. Conocer y disear el proceso de medicin considerando limitaciones. 5. Adquirir habilidad para usar algunos instrumentos y equipos de medicin. 6. Aplicar los criterios establecidos sobre la propagacin de incertidumbre.

UNIDAD II: PROCESO DE MEDICIN 2.1 Introduccin. 2.2 Magnitudes y unidades.

2.2.1 Clasificacin de las magnitudes 2.2.2 Unidad de medida.

2.2.2.1 Patrn 2.3 Sistemas de Magnitudes y Unidades de medida.

2.3.1 Sistemas Absolutos o Cientficos. 2.3.2 Sistemas Tcnicos o Gravitacionales. 2.3.3 El Sistema Internacional de Unidades (SI) 2.3.4 Mltiplos y submltiplos de una unidad de medida.

2.4 Anlisis dimensional. 2.5 Conversin de unidades. 2.6 Proceso de Medicin.

2.6.1 Valor de una medida. 2.6.2 Magnitudes de influencia. 2.6.3 Seal de medicin. 2.6.4 Resultado de una medicin.

2.7 Instrumentos de medicin y error de medicin. 2.7.1 Tipos de error.

2.8 Exactitud, precisin e incertidumbre de una medicin. 2.9 Formas de Expresar una medida.

2.9.1 Indicando el orden de magnitud 2.9.2 Limitando el nmero de cifras significativas (CS)

2.9.2.1 Redondeo de un numero 2.9.2.2 Operaciones con C.S.

2.9.3 Indicando la incertidumbre. 2.9.3.1 Formas de determinar la incertidumbre. 2.9.3.2 Tipos de incertidumbre.

2.10 Propagacin de la Incertidumbre. 2.10.1 Suma y resta. 2.10.2 Multiplicacin y divisin. 2.10.3 Potenciacin. 2.10.4 Operaciones combinadas. Ejemplos.

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UNIDAD III: RELACIONES DE PROPORCIONALIDAD Y GRFICOS. OBJETIVOS GENERALES

Al finalizar esta unidad, el estudiante deber:

1. Conocer los diferentes tipos bsicos de relacin matemtica que puede haber entre dos variables e identifique la forma caracterstica de sus respectivos grficos y ecuaciones.

2. Desarrollar la capacidad de analizar e interpretar los datos experimentales. UNIDAD III: RELACIONES DE PROPORCIONALIDAD Y GRFICOS Introduccin.

3.1 Interpretacin y representacin grfica entre magnitudes fsicas. 3.2 Proporcionalidad directa entre una variable y otra elevada a un exponente

(y = K x n) 3.2.1 Determinacin de las constantes n y K. 3.2.2 Manejo de escalas logartmicas (papel logartmico)

3.3 Relacin exponencial entre dos variables (y = ACbx). 3.3.1 Determinacin de las constantes A y D.

3.3.2 Combinacin de una escala logartmica con una lineal

UNIDAD IV: EL MTODO CIENTFICO EXPERIMENTAL OBJETIVOS GENERALES Al finalizar esta unidad, el estudiante deber: 1. Conocer en general sobre la finalidad del Mtodo Cientfico, postulados y reglas. 2. Conocer y aplicar el Mtodo Cientfico Experimental.

UNIDAD IV: MTODO CIENTFICO EXPERIMENTAL 4.1 El Mtodo Cientfico

4.1.1 Postulados del mtodo 4.1.2 Reglas del mtodo cientfico

4.2 Mtodos Cientficos 4.2.1 Mtodo de Casos 4.2.2 Mtodo Estadstico 4.2.3 Mtodo Inductivo 4.2.4 Mtodo Deductivo 4.2.5 Mtodo Cientfico Experimental

4.2.5.1 El papel del experimento 4.2.5.2 Reglas del experimento

4.3 Pasos del Mtodo Cientfico Experimental 4.3.1 Definicin o planteamiento del problema 4.3.2 Formulacin de hiptesis de trabajo. 4.3.3 Diseo del Experimento

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4.3.4 Realizacin del Experimento 4.3.5 Anlisis de resultados 4.3.6 Obtencin de conclusiones 4.3.7 Elaboracin del informe

4.3.7.1 Estructura de un informe 4.3.7.2 Descripcin de las partes de un informe 4.3.7.3 Normas y sugerencias para la elaboracin del informe

UNIDAD V: ANLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES POR MNIMOS CUADRADOS OBJETIVO GENERAL Al finalizar esta unidad el estudiante estar en capacidad de aplicar el mtodo de mnimos cuadrados en el anlisis estadstico de datos experimentales. UNIDAD V: ANLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES POR MNIMOS CUADRADOS Ajuste de curvas

5.2 Anlisis de regresin. 5.2.1 Mtodos de mnimos cuadrados. 5.2.2 Regresin lineal. 5.2.3 Regresin curvilnea.

5.2.3.1 Funcin potencial o curva geomtrica: yc = a xb. 5.2.3.2 Caso exponencial: yc = a bx .

Nota: Los objetivos especficos por unidad se presentan en el material de apoyo proporcionado por la ctedra.

VIII. OBJETIVOS DEL TRABAJO PARA LA APLICACIN DEL MTODO CIENTFICO

EXPERIMENTAL (AMCE)

OBJETIVO GENERAL Capacitar al estudiante en cada uno de los pasos a seguir para los trabajos de investigacin donde sea aplicable el Mtodo Cientfico Experimental. OBJETIVOS ESPECFICOS

Al finalizar este trabajo el estudiante estar en capacidad de:

1. Determinar si un problema a resolver est bien definido y si las respectivas hiptesis estn correctamente formuladas.

2. Disear el experimento mediante el cual se pueden medir y/o controlar las variables que intervienen en el fenmeno a estudiar.

3. Ejecutar el experimento previamente diseado aplicando las tcnicas de medicin y recoleccin de datos anteriormente estudiados.

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4. Analizar los resultados obtenidos de un experimento aplicando las tcnicas de tratamiento de datos que le permiten establecer las relaciones entre las variables y confirmar as las hiptesis planteadas.

5. Obtener las conclusiones sobre lo investigado. 6. Redactar en forma tcnica el informe final acerca de la investigacin realizada.

IX. BIBLIOGRAFA

1. BAIRD, D. C. Experimentacin. Una introduccin a la teora de mediciones y al diseo de experimentos. Segunda edicin. Mxico, Prentice Hall, 1991.

2. BIPM. Vocabulario internacional de metrologa Conceptos fundamentales y generales, y trminos asociados (VIM). 1a edicin en espaol, 2008.

3. Bonilla Gildaberto. Estadstica I. Elementos de Estadstica Descriptiva y Probabilidad 2 Edicin, 1993 (9 reimpresin 2005). UCA Editores. El Salvador.

4. BUNGE, MARIO. La Investigacin Cientfica. 2 Edicin, 1 reimpresin. Barcelona, Editorial Ariel, S. A., 1989.

5. CENAM. Gua para estimar la incertidumbre de la medicin. Revisin 1. Mxico abril de 2004.

6. KEDROV, M.B. y SPIRKIN, A. La Ciencia, primera edicin. Argentina, Editorial Grijalbo S.A. de C. V., 1968.

7. LOPEZ CANO, JOSE LUIS. Mtodo e Hiptesis Cientficos. 3a. Edicin, Mxico, Editorial Trillas, 1995.

8. MILLER, IRWIN Y FREUND, JOHN. Probabilidad y Estadstica para Ingenieros. Primera edicin. Mxico, Editorial Revert, 1973.

9. MILLER, FREUND Y JOHNSON. Probabilidad y Estadstica para Ingenieros. 5a Edicin. Mxico. Prentice Hall, 1997.

10. ORTEZ, ELADIO ZACARAS. As se investiga, segunda edicin. El Salvador, C. A. Editorial Clsicos Roxsil, 2001.

11. RIVEROS, HECTOR Y ROSAS, LUCIA. El Mtodo Cientfico Aplicado a las Ciencias Experimentales. 2a. Edicin. Mxico, Editorial Trillas, 1990.

12. ROSAS, LUCA Y RIVEROS, HCTOR. Iniciacin al Mtodo Cientfico Experimental. 2 Edicin, Mxico, Editorial Trillas, 1990.

13. SERWAY, RAYMOND A. Y JEWETT Jr., JOHN W. Fsica para ciencias e ingenieras. Sexta edicin. Volumen I. Mxico, THOMSON, 2005.

14. SPIGELl/SCHILER/SRINIVASAN. Probabilidad y Estadstica, 2 Edicin, Mxico McGraw-Hill, 2001.

15. TAMAYO Y TAMAYO, MARIO. El Proceso de Investigacin Cientfica. 4 Edicin, Mxico, Editorial LIMUSA NORIEGA EDITORES, 2004. 16. KRICK, EDWARD. Introduccin a la ingeniera y el diseo en la ingeniera. 1

edicin, Mxico, Editorial LIMUSA, 2005.

X. PROGRAMACIN 2015

SEM FECHAS CONTENIDOS DISCUSIN LABORATORIO EXMENES

1 23 28 febrero Presentacin. U. I. 1.1 a 1.4

2 2 7 marzo 1.5 a 1.7.3

3 9 14 U. II. 2.1 a 2.5

D1 (1.1 a 1.7.3) Informacin de metodologa, normas y lineamientos AMCE.

4 16 21 2.6 a 2.9.2.2 L1. Identificacin de magnitudes. EC1 (u.I) 5%

5 23 28 2.9.3 a 2.10.4 D2 (2.1 a 2.7.1) L2. Lectura de escalas.

6 7 13 abril U. III. 3.1 a 3.2.2

D3 (2.8 a 2.10.4) L 3. Instrumentos de medicin. (1 parte)

7 14 20 3.3 a 3.3.2 L4. Instrumentos de medicin. (2 parte) P1 (u. II) 15 %

8 21 27 U. IV. 4.1 a 4.2.5.2

D4 (3.1 a 3.2.2) El: Examen prctico de laboratorio

9 28 9 mayo 4.3 a 4.3.2 D5 (3.3 a 3.3.2) Asesora consulta bibliogrfica de AMCE

10 11 16 4.3.3 a 4.3.4 AMCE1: Definicin del problema. (1%)

11 18 23 4.3.5 a 4.3.6

AMCE2: Formulacin de hiptesis. (1%) P2 (u.III) 15%

12 25 30 4.3.7 a 4.3.7.3 AMCE3: Diseo del experimento. (3%)

13 1 6 junio U. V. 5.1 a 5.2.3.1

D6 (4.1 a 4.4.7.3) AMCE4: Experimento de prueba. (3%)

14 8 13 5.2.3.2 D7 (5.1 a 5.2.2) AMCE5: Experimento definitivo. EC2 (u.IV) 10%

15 15 - 20 Retroalimentacin. D8 (5.2.3 a 5.2.3.2) AMCE6: Anlisis de resultados y conclusiones. (5%)

16 23 - 27 AMCE7: Asesora y entrega de informe final. (7%)

P3 ( u.V) 15%

17 2 julio

Examen de suficiencia.

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