Conceptos Básicos de la Ciencia: Magnitudes, Unidades y Medición

Conceptos Básicos de la Ciencia

La **ciencia** es una actividad humana que busca entender los fenómenos que ocurren en la naturaleza. El producto de esta actividad es el **conocimiento científico**, que se obtiene a partir del **método científico**. Este requiere:

• Observación rigurosa de los fenómenos.
• Razonamiento.
• Experimentación: comprobar el razonamiento.

Etapas del Método Científico

1. Plantear el problema.
2. Buscar información.
3. Formulación de hipótesis.
4. Operacionalización de variables.
5. Experimentación.
6. Análisis de resultados.
7. Conclusiones.
8. Validación de hipótesis.

Magnitudes y Unidades

**Magnitudes**: cualquier propiedad de la materia que se puede medir. La medida de una magnitud es el número de veces que la cantidad de magnitud considerada contiene a la unidad. **Medir** es comparar dos cantidades de la misma magnitud, para lo que se escoge la cantidad que queremos medir y la unidad/patrón. Este se establece por convenios y debe ser constante, no varía.

Tipos de Magnitudes

• **Escalar**: cuando se puede expresar mediante un número y la unidad correspondiente.
• **Vectorial**: cuando se tiene que indicar el valor, la dirección y el sentido para que esté determinada.

Tipos de Unidades

• **Fundamentales**: se pueden medir directamente con un aparato de medida.
• **Derivadas**: se definen a partir de las fundamentales.

Dimensiones

Las **dimensiones** expresan la relación entre la magnitud derivada con las magnitudes fundamentales. Para ello, se ha asignado un símbolo a las dimensiones de las fundamentales.

Cambios de Unidad

Para cambiar o transformar una cantidad, que está expresada en unas unidades, en otras unidades se utilizan **factores de conversión**, que es un cociente que indica la equivalencia entre los valores de las magnitudes.

Medición y Cifras Significativas

Carácter Aproximado de la Medida

**Sensibilidad**: la mínima cantidad que podemos apreciar con un aparato de medida.

• **Medida directa**: se obtiene a partir de medir una magnitud con el instrumento adecuado.
• **Medida indirecta**: se obtiene a partir de una fórmula matemática.

Cifras Significativas

**Cifras significativas**: todas las cifras que se conocen con certeza en una medida.

Son cifras significativas:

• Cifras distintas de cero.
• Ceros intercalados.
• Ceros a la derecha de la coma si es medida directa.

No son cifras significativas:

• Ceros a la izquierda de las cifras decimales.
• Ceros a la derecha de un número entero; si se quiere expresar que son significativas se pone un punto final.

Expresiones

• **Medida directa**: todas las cifras que nos dé el instrumento de medida son significativas.
• **Medida indirecta**: el número de cifras significativas debe ser igual al número de cifras significativas de la medida que menos tenga.

Redondeo

El **redondeo** se utiliza para desestimar las cifras necesarias para expresar la medida con el número de cifras significativas adecuado.

• **Sumar o restar**: el resultado debe tener el mismo número de decimales que la medida directa que menos tenga.
• **Multiplicar o dividir**: el resultado debe tener el mismo número de cifras significativas que la medida que menos tenga.

Errores en la Medición

Al realizar una medida experimental se cometen errores.

• **Errores sistemáticos**: son los errores debidos a las diferencias del equipo de medida y a la persona que toma la medida. Se puede evitar cambiando el aparato.
• **Errores accidentales**: ocurren por causas diversas que no se pueden prever. No se pueden evitar, pero se pueden minimizar tomando varias medidas y calculando la media aritmética.

Tipos de Errores

• **Error absoluto (Ea)**: diferencia entre el valor de la medida y el valor representativo.
• **Error relativo (Er)**: cociente entre Ea y el valor representativo (VR) de la medida. Representa la calidad de la medida y se suele expresar en %.