UD 0 Tarea de Recapitulación

1.- La ley de conservación de la energía establece que en un sistema aislado la energía se conserva. Busca información sobre esta ley, y explica por qué se habla de “ley” y no de “teoría”.

2.- Dos personas empujan un objeto con sendas fuerzas del mismo módulo, F= 90 N. Representa la fuerza resultante (la suma vectorial), , y calcula su módulo, si las fuerzas se ejercen a) en la misma dirección y sentido, b) la misma dirección y sentidos opuestos, y c) direcciones perpendiculares.

3.- La aceleración de la gravedad terrestre, como estudiaremos, la podemos expresar en m/s2 y en N/kg (Newton/kilogramo). Si las dimensiones de la F (Newton) son , comprueba que en ambos casos tiene la misma ecuación de dimensiones.

4.- En este curso estudiarás la ecuación general de la hidrostática, p= d·g·h (p, presión, d, densidad, g, aceleración de la gravedad, h, profundidad). Comprueba su homogeneidad dimensional si .

5.- Con una balanza antigua se mide la mas de una pesa que marca 50 g, obteniendo un valor de 53,3 g. ¿Qué error relativo he cometido?

6.- Se realizan tres medidas de la masa de un objeto (εr= 0,1 g): m1= 45.8 g; m2= 45,6 g; m3= 46,1 g. ¿Cuál es el resultado final de la medida?

ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES

Para analizar los datos obtenidos en un experimento, se acude a representaciones gráficas, a partir de las cuales se extraen las leyes físicas.

De la gráfica obtenida se establece la relación entre las variables, que en nuestro caso, son magnitudes físicas.

7.- En una práctica de laboratorio se realizan, para tres voltajes distintos, tres medidas de la intensidad que circula por una lámpara incandescente. A partir de ella, extrae la ley física que relaciona estas magnitudes, y exprésala en lenguaje verbal, matemático y gráfico.

UD 0 Tarea 2.- El conocimiento científico se basa en el estudio de las magnitudes físicas

Actividad de estudio A1.- Con la ayuda del libro y el blog debes estudiar:

a) ¿Qué es magnitud y unidad física?

b) ¿A qué definimos magnitudes escalares y magnitudes vectoriales?
c) Una magnitud vectorial se representa por un vector, para lo que necesitamos conocer punto de aplicación, dirección, sentido y módulo. 

d) Las magnitudes vectoriales no se puede sumar como una magnitud escalar.
e) Recuerda qué son magnitudes fundamentales y derivadas, para lo que introducimos el Sistema Internacional de Unidades.
f) Repasa los múltiplos y submúltiplos.
g) ¿Qué son las “dimensiones” de una magnitud? Trata de explicar por qué la ecuación de dimensiones de la densidad . ¿Para qué sirven las ecuaciones de dimensiones?
h) Al realizar medidas cometemos errores. Estudia lo que son errores sistemáticos y aleatorios.
i) Al realizar una medida, podemos conocer su error absoluto y su error relativo.
j) Al realizar una medida, siempre hay un error que lo da el propio instrumento de medida. Es el error absoluto debido a la sensibilidad del instrumento.
k) Estudia cómo podemos minimizar los errores de medida.
l) Estudia cómo hay que expresar correctamente una medida utilizando las cifras significativas.

Actividades prácticas:
A2.- Decide cuáles son magnitudes escalares y cuáles vectoriales: masa, tiempo, longitud, fuerza, velocidad, aceleración, presión, energía, trabajo y calor.

A3.- Dibuja el vector velocidad de un punto material que se desplaza hacia el norte a 30 m/s. Describe los elementos del vector.

A4.- En un examen tienes que calcular la energía potencial de un objeto y no recuerdas si la expresión correcta es Ep= m·g·h, o Ep= m·g·h2. Dedúcelo mediante análisis dimensional.

A5.- Deduce la dimensión de las magnitudes derivadas, superficie, volumen, velocidad, aceleración
 

A6.- Con una cinta métrica se mide la longitud de una cuerda, obteniendo 79,98 cm. Si la cuerda mide 80 cm, determina los errores absoluto y relativo de la medida.

A7.- a) Indica la sensibilidad de los siguientes instrumentos de medida: l= 71 cm; m= 24,5 g; t= 2,35 s; l= 35,7 cm; m= 1235 g; t= 23,7 s. b) Expresa las medidas anteriores, indicando el error absoluto.

A8.- Con un cronómetro que aprecia hasta la centésima de segundo (cs) se realizan cuatro medidas del tiempo que tarda un objeto en caer al suelo de una determinada altura, obteniendo los siguientes valores: t1= 3,47 s; t2= 3,89 s; t3= 3,53 s; t4= 3,65 s. Expresa estas medidas y el error de la medida final, indicando los errores.

A9.- Redondea a la centésima; a) 3,124; b) 15,357; c) 9,5850; d) 0,2350

A10.- Indica qué medidas están mal expresadas, y exprésalas correctamente: a) t= 1,236 g; b) m= 15,4 g; c) l= 3,98 cm

A11.- Con una balanza digital de sensibilidad 1 cg se realizan las siguientes medidas de la masa de un objeto: m1= 12,00 g; m2= 11,89 g; m3= 11,94 g; m4= 12,07 g. Expresa el resultado de la medida.

Análisis dimensional

El análisis dimensional tiene gran importancia en Física, ya que mediante las ecuaciones de dimensiones, se relacionan las magnitudes derivadas con las fundamentales. Además, el análisis dimensional permite comprobar la homogeneidad de una ecuación física.

UD 0 Magnitudes y unidades: Recursos

A la hora de expresar el resultado de una medida, ya sea directa o indirectamente, debes dominar:

• La utilización de múltiplos y submúltiplos
• El uso de la notación científica.
• La utilización correcta de las cifras signitficativas. Uso y redondeo de cifras significativas.
• Realizar cambio de unidades mediante factores de conversión.
• Las magnitudes escalares y vectoriales.
•  Operaciones con vectores

Accede a los enlaces para estudiar:

• MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS 

• NOTACIÓN CIENTÍFICA 

• CIFRAS SIGNIFICATIVAS 

• FACTORES DE CONVERSIÓN

• MAGNITUDES ESCALARES Y VECTORIALES 

• OPERACIONES CON VECTORES

•  ERRORES DE MEDIDA: ERROR ABSOLUTO Y ERROR RELATIVO
  

Puedes acceder, en pantalla completa, a la animación ERRORES EN LA MEDIDA

• Puedes acceder a una documentación más amplia sobre ERRORES DE MEDIDA

Simulación: Variables que influyen en el período de oscilación de un péndulo

En la siguiente animación podrás recrear la investigación de la variables que influyen en el período de un péndulo: masa, ángulo de lanzamiento y longitud.

Texto científico: Lavoisier y la teoría del flogisto

El descubrimiento del fuego marco un hito en el desarrollo de la humanidad. Al observar la combustión de diversas sustancias, los antiguos griegos supusieron que todo lo que era capaz de arder contenía dentro de si al elemento fuego y este se liberaba bajo las condiciones apropiadas. Por su parte, los alquimistas atribuyeron la combustibilidad ( la propiedad de arder) de una sustancia al “principio del azufre”. Así pues, las sustancias que contenían tal principio ardían, mientras que las que carecían de el no podían hacerlo.

El químico alemán Georg Ernst Sthal (1660-1734) dio a conocer en 1702 la teoría del flogisto para explicar el fenómeno de la combustión. El flogisto, sustancia misteriosa, invisible e imponderable, estaba contenida en las sustancias combustibles. Cuanto mas flogisto contenía una sustancia, era capaz de arder con mayor facilidad. Al término de la combustión, habiéndose desprendido el flogisto, la sustancia ya no podía arder puesto que se había “desflogisticado”.

Para la mayoría de los científicos de la época, la teoría del flogisto era totalmente acertada puesto que explicaba los cambios que se observan al desarrollarse la combustión, principalmente en lo que se refería a la disminución de la masa original, ya que era menor al que poseía la masa original, ya que era menor al que poseía la muestra original.

¿Cómo se demostró la falsedad de esta teoría?

La respuesta se encuentra en la aplicación incipiente del método científico por uno de los químicos mas importantes de la historia, Antoine Laurent de Lavoisier(1743-1794).

Por aquella época Lavoisier trabajaba trabajaba buscando una mejora de las técnicas del alumbrado publico en Paris. En sus experimentos calentaba algunas muestras de metales como el estaño y el plomo en recipientes cerrados herméticamente, y con una pequeña cantidad de aire; al final se formaba en la superficie una fina capa de metal “calcinado”.

Midió cuidadosamente la masa antes y después del experimento y pudo determinar que no hubo variación alguna considerando el sistema completo (metal, calcinado y aire). Sin embargo, cuando pesó las muestras de metal calcinado notó que su masa se había incrementado. Repitió la experiencia en numerosas ocasiones y obtuvo el mismo resultado. Así concluyó que al contrario de lo que afirmaba la teoría de Sthal, no se había desprendido flogisto de la muestra al arder, sino que había ganado algo de aire. La sustancia en cuestión era el oxígeno.

A raíz de sus observaciones, demostró la falsedad de la teoría del flogisto y enunció la ley de la conservación de la masa, por la cual es conocido ampliamente.

Responde al cuestionario:

1. Para los griegos, ¿qué era el fuego? 
2. ¿Cómo explicaban los alquimistas el fuego?
3. ¿Quién creó la teoría del flogisto? ¿Qué explicaba?
4. Lavosier demostró la falsedad de la teoría del flogisto.
• ¿Por qué crees que aplicó el método científico?
• ¿Cómo demostró la falsedad de la teoría?
• ¿Qué ley científica enunció Laavosiier? 

Ampliación: El péndulo de Foucault

El péndulo de Foucault, ideado por el físico francés Jean Bernard-Leon Foucault en 1851, constituye un elegante experimento que demuestra la rotación de la Tierra. Foucault suspendió en el Panteón de París un cuerpo de 28 kg de peso y 67 m de longitud.

Observa estos videos sobre dicho experimento. En el segundo video, unos alumnos diseñaron un experimento que explica cómo dos observadores distintos ven de diferente manera el movimiento del péndulo.

Además, podrás entender cómo construir uno casero, accediendo al siguiente enlace:

CONSTRUYE UN PÉNDULO DE FOUCAULT CASERO 

UD 0 Vídeo: El Método científico y el Péndulo simple

Vídeo educativo realizado por los alumnos de 4º de ESO del IES "Antonio Mª Calero" de Pozoblanco (Córdoba) en el curso 2004-2005 y reeditado en Agosto de 2008. Se muestran las etapas de una investigación científica a nivel se secundaria elaborando las "Leyes que permiten obtener el periodo de un péndulo simple"

La grabación que se muestra, en el siguiente enlace, recoge de forma sintética el proceso seguido para investigar de qué factores depende el periodo de oscilación de un péndulo simple (T) y cuál es la relación matemática que los liga. En esta primera unidad del curso (4º de E.S.O.) y con ella se trata de ilustrar la forma de trabajar de los científicos.

ACCEDE AQUÍ AL ENLACE: INVESTIGACIÓN DEL PERÍODO DE UN PÉNDULO

Recursos: Variables que influyen en el período de oscilación de un péndulo

Accede a la siguiente presentación de diapositivas para que tengas claro cómo ha de hacerse la investigación:

 
Puedes descargar los dos archivos siguientes como ejemplo de la investigación. Se trata del trabajo de un alumno:

Trabajo de investigación de un alumno (archivo 1) 

Trabajo de investigación de un alumno (archivo 2) 

UD 0 Proyecto de investigación: Variables que influyen en el período de oscilación de un péndulo

La actividad 6 de la Tarea 1 (Unidad 0) consiste en realizar un proyecto de investigación: ¿De qué variables depende el período de oscilación de un péndulo?

Puedes acceder al documento, y descargarlo.

UD 0 Actividad complementaria: Artículo periodístico de Dalton

Lee el artículo periodístico titulado Dalton, una historia de átomos y moléculas, escrito por el Catedrático de Bioquímica de la ULL el Dr. José María Oriol Cimas.

Responde al Cuestionario.

 

UD 0 Leyes científicas y teoría científica (las leyes ponderales y la teoría atómica)

Aunque lo estudiaremos más adelante, es importante que conozcas la diferencia entre una LEY CIENTÍFICA y una TEORÍA CIENTÍFICA. Para ello, tenemos el ejemplo de las leyes ponderales (de Lavoisiere y Proust) y la teoría atómica de Dalton. Observa la animación del IES Aguilar y Cano, de Sevilla.

Acceso a pantalla completa: TEORÍA ATÓMICA DE DALTON

Actividad complementaria UD 0. Experimentos mentales: El cañón orbital de Newton

EXPERIMENTOS MENTALES: EL CAÑÓN ORBITAL DE NEWTON

El cuento de Newton y la manzana es algo alarmante… especialmente cuando consideras, como el hombre de hecho pensó en la física de la gravedad. Mientras acostado en su patio de gravitación universal, Newton describió una montaña tan gigante que su cima tocaba el espacio… y ahí es donde él puso el cañón gigante.

No, Newton no planeaba disparar a invasores alienigenas. Su cañón orbital fue un experimento pensado para explicar cómo un objeto podría orbitar a otro. Cargando muy poca o mucha pólvora en su súper arma teórica, y la bala del cañón, o caería de vuelta a la superficie de la tierra o navegaría hacia el espacio exterior.

Solo la cantidad correcta de pólvora, sin embargo, y si le dieras a la bala la suficiente velocidad para caer hacía la tierra con la misma frecuencia curvea fuera de sí. La bala de cañón, escribe Newton, continuaría en caída libre al rededor del planeta, en efecto, orbitándola.

Publicado por primera vez en 1687, La ley de gravitación uni versal de Newton teorizó que todas las partículas ejercen una fuerza gravitacional y esa gravedad (afectada por masa y por distancia) universalmente comanda los movimientos de todo, desde la lluvia terrestre a las órbitas planetarias. Mientras que Einstein después actualizaría algunos detalles de las observaciones de Newton, el siglo XVI y XVII la física aterrizo en suelo sólido para un entendimiento moderno de la gravedad.

Fuente: http://science.howstuffworks.com/innovation/famous-inventors/5-isaac-newton-inventions.htm#page=1

Responde al Cuestionario en tu cuaderno:

a) El conocimiento científico se caracteriza por la experimentación. En un experimento se reproduce un fenómeno utilizando control de variables. ¿Sabrías indicar qué entendemos por control de variables?

b) Realizar medidas, algo fundamental en la experimentación, no es en sí experimentar. Por ejemplo, ¿cómo hemos obtenido conocimiento científico con la astronomía si es imposible experimentar?

c) En ocasiones, cuando no se puede realizar un experimento, se acuede a experimentos mentales, cono el cañon orbital de Newton. ¿Por qué los llamamos experimentos mentales?

d) ¿Qué pretendía explicar Newton con su cañón orbital?

e) Busca información sobre otros experimento

Unidad 0 La actividad científica. Tarea 1.- El conocimiento y el método científico

En nuestra sociedad, si queremos tener un mínimo de control sobre los que nos afecta, si queremos tener opiniones fundadas sobre los grandes temas que nos preocupan (cambio climático, ahorro energético, el problema o la contaminación del agua, clonación…) necesariamente hemos de aprender algo sobre la Ciencia.

Nuestro mundo es como es, en parte, por el progreso científico y si queremos llegar a entender algo de él, no podemos ser “analfabetos científicos”. Ese es uno de los grandes objetivos de la enseñanza de las ciencias – y en concreto, de la Física y Química: la alfabetización científica. No se trata de que seas un científico, ni siquiera que las ciencias sean lo que más te guste, pero resulta imprescindible para tu formación como persona que conozcas que es eso que denominamos Ciencia, su modo de trabajar, sus principales logros y ciertas bases (leyes) científicas. Recordarás que este modo de alcanzar conocimiento se denomina método científico, aunque no es el único modo de alcanzar conocimiento.

TAREA DE APRENDIZAJE 1.-

Realiza las siguientes actividades, que te van a permitir valorar la importancia del conocimiento científico y la necesidad de utilizar el método científico.

Actividad 1.- Esta actividad se realiza en pequeños grupos.

Debate en pequeños grupos de las siguientes cuestiones. Después, se expone al resto de la clase.

a) ¿Qué entiendes por cultura general? ¿Crees que el conocimiento científico forma parte de ella? ¿Por qué?

b) Si recuerdas las fases del método científico, ¿se trata de una serie de pasos a seguir para llegar a un conocimiento verdadero?

c) La medida de cualquier magnitud física conlleva una incertidumbre. ¿Sabrías explicar esto con un ejemplo?

d) ¿Conoces alguna ley física? ¿La sabrías expresar verbal y matemáticamente?

En esta unidad vamos a trabajar:

• Cómo se plantea una investigación. Ejemplo: variables que influyen en el periodo de oscilación de un péndulo.

• Uso de magnitudes, expresando correctamente las medidas con la incertidumbre o errores, obtención de una ley física: ecuaciones y gráficas.

• Diseño de un proyecto de investigación

• Orientaciones de cómo afrontar un problema de física y química.

Actividad 2.- Expresa las distintas fases o etapas del método científico.

Actividad 3.- Dos de las leyes fundamentales de la química son la ley de conservación de la masa o de Lavoisier y la ley de las proporciones definidas o de Proust. Ambas son leyes empíricas que describen el comportamiento de la materia en las reacciones químicas. Para explicar estas leyes y otras Dalton propuso la primera teoría atómica de la materia. Responde:

a) Investiga quienes fueron Lavoisier, Proust y Dalton.

b) ¿Qué queremos decir con leyes empíricas?

c) Investiga cómo se expresan las leyes de Lavoisier y Proust.

d) ¿Recuerdas lo que dice la teoría atómica de Dalton? ¿Por qué no podemos decir ley atómica de Dalton?

e) ¿Sabrías indicar la diferencia entre ley científica y teoría científica.

Actividad 4*.- Análisis de un texto científico

Actividad 5*.- Análisis de artículos con rigor científico, para distinguir ciencia de pseudociencia, o que son los experimentos mentales (el experimento mental de Galileo, el cañón orbital de Newton…).

Actividad 6*.- Proyecto de investigación: ¿De qué variables depende el período de oscilación de un péndulo?

*Estas actividades se realizan en documentos entregados aparte