Fundamentos de la Investigación Científica: Variables, Magnitudes y Cifras Significativas
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La Investigación Científica: Pilar de la Evolución del Conocimiento
La investigación científica es el motor de la evolución de la ciencia. Los métodos de trabajo deben ser coherentes con la concepción de esta. Estos métodos ayudan a abordar los problemas cotidianos que tienen que ver con la ciencia y a adquirir unas capacidades que permiten llegar a ser ciudadanos formados y competentes en ciencias.
La ciencia es un proceso de construcción de conocimientos sobre el mundo natural, que siempre está en revisión. Se caracteriza por su cuerpo de conocimiento y métodos de trabajo. La investigación surge como respuesta a los interrogantes que el ser humano se plantea.
Conceptos Fundamentales en la Experimentación
Variables en la Investigación
Es crucial identificar los elementos que se manipulan o se observan durante un experimento:
- Variable independiente: Aquella a la que se le da el valor que quiere el experimentador.
- Variable dependiente: Aquella cuyos valores no pueden elegirse.
- Variable controlada: La que se mantiene constante durante la experiencia.
Magnitudes Físicas y Medición
Definición de Magnitudes Físicas
Las magnitudes físicas son propiedades de los cuerpos que se pueden medir.
El Proceso de Medición
Para medir una magnitud se necesita:
- Una unidad que sirva de referencia (ej: metro (m), kilogramo (kg)...).
- La medida se habrá comprobado cuántas veces la magnitud medida contiene esa unidad.
- Se necesita también un instrumento de medida.
Sistema Internacional de Unidades (SI)
El SI establece las unidades base para la medición:
| Magnitud | Símbolo | Unidad | Símbolo de Unidad |
|---|---|---|---|
| Longitud | l | Metro | m |
| Masa | M | Kilogramo | kg |
| Tiempo | t | Segundo | s |
| Temperatura | T | Kelvin | K |
| Intensidad de corriente | I | Amperio | A |
| Cantidad de sustancia | n | Mol | mol |
| Intensidad luminosa | Iu | Candela | cd |
Precisión y Error en la Medida
Cifras Significativas (CS)
Las cifras significativas (CS) de una medida experimental son las que se leen en la escala de un aparato de medida. Cualquier medida experimental está formada por cifras significativas exactas y una última cifra significativa sujeta a error por estar en el intervalo de la precisión del aparato.
Reglas para Determinar el Número de Cifras Significativas
- Las cifras distintas de 0 todas son significativas (Ej: 4,13 $\rightarrow$ tiene 3 c.s).
- Los 0 a la derecha de la coma final son significativos (Ej: 25,00 kg $\rightarrow$ tiene 4 c.s).
- Los 0 del principio no se consideran significativos (Ej: 0,00450 s $\rightarrow$ tiene 3 c.s).
- Los 0 del final sin coma no son significativos, excepto si se indican con un punto (Ej: 400 m tiene 1 c.s y 400. m tiene 3 c.s).
Incertidumbre de la Medida
La incertidumbre de la medida es el máximo error de la medida y nunca puede ser menor que la precisión del aparato.
Tipos de Error
- Error absoluto: Cuantifica la incertidumbre de una medida. En una medida experimental, es el error absoluto de la diferencia entre el valor medido y el tomado como exacto. Puede ser la medida aritmética de varias medidas.
- Error relativo: Indicativo de su calidad, es la relación entre el error absoluto y el valor de la medida. Se expresa en %. Cuanto menor sea el error relativo, mejor será la medida.
