Método científico, explicación y fundamento

1-El método científico.
• 1.1 Introducción (Las ramas de la
ciencia).
• 1.2 Origen, definición y
características del método.
• 1.3 Aplicaciones (I).
• 1.4 Magnitudes y unidades.
• 1.5 Aplicaciones (II).
• 1.6 Conceptos e instrumentos de
medida.
• 1.7 Aplicaciones (III)
• 1.8 Errores experimentales de
medida.
• 1.9 Aplicaciones (IV)
• 1.10 Elaboración de gráficas,
análisis físico (no explicado en las
trasparencias).
1
©Luis Arrufat Horcajuelo

1.1 Introducción.
2
1.1.1 ¿Qué es la ciencia?
Se podría definir como aquella doctrina del saber humano (que no conocer)
integrada por el conjunto de conocimientos objetivos y demostrables obtenidos
mediante un proceso previo de observación, especulación, análisis y
experimentación. La ciencia es capaz de responder al por qué y al cómo de todas
aquellas cuestiones susceptibles de ser comprobables de manera objetiva. Por lo
tanto, la ciencia se mueve en la explicación causa-efecto de los hechos de la forma
anteriormente descrita.
Si, ideáramos que la ciencia se trata de un árbol, ésta, estaría compuesta por varias
ramas, que a su vez seguirían dividiéndose, comprendiendo así todas las ramas de la
ciencia. Encontrándonos así las ciencias formales (la lógica o las matemáticas), las
ciencias naturales (la biología, la física, la geología, la química…), y las ciencias
sociales (la economía, la geografía, la historia, la psicología...).
Pese a que la ciencia es capaz de responder a una cantidad considerable de
preguntas que enmarcan nuestro entorno, infinitas más siguen sin respuesta
esperando a resolverse (o no). La filosofía es aquella ciencia capaz de generar las
preguntas idóneas para la respuesta más adecuada, siendo ésta demostrable o no,
denominándose además metafísica cuando esas preguntas están enfocadas al
origen de nuestra realidad.

3
1.1.2 El origen de la ciencia cuantitativa.
Fue en la Baja Edad Media y en el Renacimiento cuando la
ciencia como ahora la conocemos, va cobrando forma, pues
hasta la fecha, había sido considerada cualitativa por
Aristóteles. Este observaba un fenómeno y sus cualidades, y
otorgaba definiciones y conceptos en relación a la experiencia
de observación de estos fenómenos. En base a estas
definiciones y conceptos, Aristóteles buscaría el principio de
todo capaz de deducir todos los fenómenos del universo.
Surgen ideas en el Renacimiento de rechazo hacia las
aristotélicas, pues estas nuevas ideas renacentistas lo que
buscan es lo específico y lo cuantitativo, como las de Leonardo
Da Vinci, Guillermo de Ockham, Erasmo de Rotterdam, Tartaglia
Copérnico, Bacon o Galileo. Consolidada por Newton en el siglo
XVII, nace la ciencia conocida hoy día.

• 1.1.3 Las ramas de la ciencia:
Hemos visto anteriormente, que la ciencia se divide en:
-Ciencias formales: como la lógica o las matemáticas. Su finalidad es como
llegar al resultado, sin importar el resultado en sí.
-Ciencias sociales: como la geografía, la historia, la economía, la psicología…
Estudian el entorno social del ser humano.
-Ciencias naturales: estudian el entorno natural del ser humano. Como:
*Astronomía: aquella doctrina científica que tiene como objetivo el
estudio de los cuerpos celestes del universo.
*Biología: aquella doctrina de la ciencia que tiene como objetivo el
estudio de los seres vivos, así como su origen.
*Física: aquella doctrina de la ciencia responsable de estudiar el
comportamiento de la materia.
*Geología: aquella doctrina de la ciencia responsable del estudio de
la estructura interna de la Tierra así como los procesos de su
evolución.
*Química: aquella doctrina de la ciencia cuyo objetivo es entender
la estructura, composición y cambios de la materia.
*Psicología: aquella doctrina científica encargada del estudio de las
conductas mentales del individuo a evaluar.
4

1.2 Método científico. Origen del método
hipotético-deductivo. Características.
• 1.2.1 Origen del método.
Con Galileo Galilei (1564-1642) nace la
necesidad de minimizar la subjetividad del
trabajo científico utilizando para ello
instrumentos de medida fiables y
objetivos, así como una previa hipótesis
capaz de ser totalmente refutada y
reproducible.
Entre los diversos métodos científicos que
han pertenecido a la ciencia hasta hoy
día, el de Galileo se trata de un método
empírico-análitico. Empírico debido a que
es un método que se mueve en base a la
experimentación, y analítico porque se
basa en el análisis de resultados
obtenidos. Es decir, se trata de un método
experimental-analítico, y dentro de este
tipo de método, sigue un mismo patrón,
que consiste en que a partir de una
observación general y de una hipótesis
formulada, se llegue a una teoría
concreta, es decir, se trata de un método
hipotético-deductivo.
6

• 1.2.2 Definición del método:
Definimos entonces el método
científico como el proceso o el trabajo
realizado por los científicos para
adquirir nuevos conocimientos. Nos
centraremos en el método de la
ciencia actual, es decir, al método de
Galileo o método hipotético-deductivo
que parte de una observación general,
y concluye en una ley o teoría precisa,
pues como indica su nombre, se basa
en la deducción.
Algo importante respecto a este
método, es que este se basa en la
falsabilidad de las teorías científicas,
es decir, lo curioso de este método, no
es la búsqueda de una teoría
totalmente certera, sino el
establecimiento de teorías capaces de
ser refutadas en cualquier momento.
• 1.2.3 Características del método:
Este trabajo científico conlleva una
serie de etapas o fases:
(1) Observación del fenómeno.
(2) Establecimiento de una hipótesis.*
(3) Experimentación y análisis.**
(4) Establecimiento de leyes y teorías.
(**) Si este paso demostrara la
falsabilidad de la hipótesis previa,
volveríamos al paso (2=*) a establecer
una nueva hipótesis.
• A continuación procedemos a
explicarlas con más detalle.
8

▪ 1.2.3.1 Observación del problema.
Cuando a un científico se le
presenta un problema que debe
resolver, este problema, está
condicionado y enmarcado por un
fenómeno, que es todo lo que
conocemos de dicho problema.
Dicho fenómeno lo reduciremos y
limitaremos al contexto más
sencillo y sintético posible, pero no
nos olvidemos, que una síntesis
consiste en la eliminación de datos
insignificantes del problema, pero
los datos significativos, influyentes
y/o principales deben permanecer
en esa síntesis. A este resumen del
problema planteado, limitado al
contexto más sencillo y sintético
posible, lo denominaremos
OBSERVACIÓN.
(EJM. III.(1.1))
[El demonio de Tasmania o Sarcophilus harrisii es una especie de
marsupial crepuscular de la familia Dasyuridae, localizada en la isla
de Tasmania, Australia, prefiriendo además los bosques esclerófilos.
Se trata ni más ni menos que del lobo marsupial de mayor tamaño
del mundo, con un cuerpo musculoso y un cuello notablemente
robusto, del tamaño de un perro de raza pequeña y con un pelo
negro azabache con surcos blancos en el pecho. Los machos
presentan un mayor tamaño que las hembras, y su dieta
consiste en la carroña, adquiriendo un comportamiento de orden, durante la comida,
Mordiéndose los hocicos los unos a los otros para respetar su turno. Estos animales
hábilmente veloces, no presentan rasgos monógamos respecto a los machos, mientras
que los mismos, vigilan que las hembras no les sean infieles.
Promediando las hembras cerca de 4 temporadas anuales de
crianza, las crías, tras nacer, son altamente competitivas unas con
otras debido a que tan solo la madre dispone de 4 pezones para el
amamantamiento.
Presenta un oído excepcional, siendo su sentido dominante, además
de unas vibrisas que le otorgan además un olfato sobresaliente. Los demonios también
pueden nadar y han sido vistos cruzando ríos de 50 m de anchura, incluso canales muy fríos,
aparentemente con entusiasmo. Además, estas bestias presentan una envidiable y cómoda
termorregulación capaces de normalizar temperaturas de 5ºC a 37.7 ºC, y temperaturas de 40ºC
también a temperaturas ligeramente inferiores, sin mostrar ningún signo de incomodidad.]
Gran parte de la población de demonios de tasmania, está desapareciendo, diezmando la población, poniendo a
este marsupial en peligro de extinción.
EL EJERCICIO a) SE LIMITA HA INTERPRETAR EL FÉNOMENO QUE SE NOS PLANTEA
ESTUDIAR , Y REDACTAR UNA OBSERVACIÓN DE DICHO FENÓMENO.
9
(SOL. EJM. III. (1.1 a)))
El demonio de tasmania, marsupial de Tasmania, presenta un cuerpo musculoso, pelo negro y
tamaño canino, siendo mayor en los machos, así como una actitud competitiva en el apareamiento y
tras el nacimiento. Con un gran olfato y un gran oído, presentan además un comportamiento de
orden a la hora de la comida, mordiéndose los unos con los otros para marcar el turno. De igual
forma presentan una termorregulación excepcional.
Esta especia se encuentra en peligro de extinción con una desaparición masiva de los integrantes, ¿a
qué se debe esto?

▪ 1.2.3.2 Establecimiento de una hipótesis.
Se define como hipótesis a una conjetura
verosímil, una suposición de un hecho
posible, pero no por ello verdadero;
basada en la observación previa. Se trata
de una predicción orientativa de la teoría
que pretende confirmarse. En resumidas
cuentas, una hipótesis, se trata de una
teoría aún por confirmar.
Las condiciones de una hipótesis, es que
esta, cumpla la condición de verosimilidad
y, por supuesto, que pueda ser falsada
experimentalmente.
EL EJERCICIO b) SE LIMITA A PLANTEAR 4 CONJETURAS ACERCA DE LA PRESUNTA
BAJA ESPERANZA DE VIDA DE LOS HABITANTES DE LINFEN.
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(SOL.EJM.III. (1.1 b)))
1ª CONJETURA  La desaparición de la especia se está viendo afectada por el cálido clima
de Australia.
2ª CONJETURA La desaparición de la especia se está viendo afectada por una enfermedad
infecciosa que se transmiten los mismos demonios de Tasmania.
3ª CONJETURA La desaparición de la especie se está viendo afectada debido a la excesiva
caza que se ejerce sobre ellos.
4ª CONJETURA La desaparición de la especie se debe a espíritus malignos que actúan
sobre ellos.
 EL EJERCICIO c) SE LIMITA A SABER ENCONTRAR LAS 3 HIPÓTESIS DE LAS 4 CONJETURAS
ESTABLECIDAS ANTERIORMENTE.
(SOL.EJM.III. (1.1 c)))
Una hipótesis se define como una conjetura verosímil que debe cumplir las condiciones de
verosimilitud y de experimentación. Basándonos en estas dos premisas, deducimos que la
primera, segunda, cuarta y quinta conjetura se tratan de conjeturas verosímiles además de
experimentables como veremos a continuación, sin embargo, la tercera se trata de una
conjetura inverosímil además de que no cumple con el requisito de la experimentación, ya
que no existen medios científicos fiables que evidencien la presencia de espíritus malignos.
Luego, las hipótesis son la 1ª, la 2ª y la 3ª.

▪ 1.2.3.3 Experimentación y análisis de resultados.
La experimentación consiste en demostrar la falsedad o la veracidad de la hipótesis
anterior, e incluye tres partes fundamentales del proceso:
* Diseño experimental: resumen o esquema del experimento que se va a realizar.
*Control de variables: consiste en explicar las variables (atributos influyentes) que
influyen en el experimento pudiendo ser estas, cualitativas (no se pueden medir,
como el color de un tallo), o cuantitativas (capaces de ser medidas, como la masa).
Una variable será independiente, generalmente simbolizada por la letra “x”, y la otra
será dependiente, generalmente simbolizada por la letra “y”, siempre y cuando se
trate de un estudio de doble variable.
*Análisis de resultados: se recogerán los datos del experimento de manera gráfica y
sencilla (tablas, diagramas, ejes ortogonales, histogramas…). Incluso, si se desea
minimizar la posibilidad de error, se podría estudiar una media aritmética de la
sucesión de los datos obtenidos, una repetición del experimento, o el denominado
experimento control.
-El experimento control divide a los sujetos sometidos al estudio en dos
grupos: en un grupo los sujetos experimentales, aquellos sometidos al
experimento; y en otro grupo los sujetos controlados, que son aquellos
que no están sometidos a dicho experimento, los cuales estarán
sometidos a una variable independiente constante e invariable. La
finalidad del experimento control tiene por objetivo, detectar los cambios
producidos en la variable dependiente en el primer grupo, analizando
así como influye el cambio en los sujetos estudiados, comparando los
sujetos a los que ha influido el experimento y a los que no.
11

• El ejercicio d) se limita a plantear un diseño experimental válido para cada una de las hipótesis anteriores.
• El ejercicio e) se limita a estudiar las variables que intervienen en cada hipótesis, así como un análisis de resultados.
12
(SOL. EJM. III. (1.1 d)))
• (1) Considerando, que la temperatura máxima de Australia son
25.8 ºC de media, y que la mínima son 8.00 ºC, podríamos jugar con
esos valores, para saber si afectan a la calidad de vida de la especie,
encerrando en jaulas a sujetos experimentales, y en otra jaula a
sujetos control, contrastando entre ellos.
•(2) Si lo que les pone en peligro, es la trasmisión de una enfermedad
infecciosa, se pretenderá poner unos cuantos sujetos sanos de
cautiverio con un sujeto silvestre, posiblemente afectado por la
infección, y observar cual es la forma posible de trasmisión de esa
enfermedad.
•(3) El diseño de la tercera hipótesis carece de sentido, pues se
considera que los demonios están en estado de protección, y la caza
está prohibida en ellos, luego aunque sean víctima de la caza, no les
afecta de manera excesiva.
(SOL. EJM. III. (1.1 e)))
• En el primer diseño experimental interviene la variable temperatura,
que la iremos incrementando o disminuyendo y es la variable
independiente (x), medida en ºC, y una variable que dependerá de ella (y),
que será la muerte de sujetos medida en escalares. Ambas son variables
cuantitativas. Incluso, se pretende llevar acabo un experimento control.
•En el segundo diseño experimental interviene la variable nº de sujetos
silvestres que será la variable independiente (x) ya que la incrementaremos
o disminuiremos medida en escalares, y la muerte de sujetos que será la
variable dependiente (y). Ambas cuantitativas. Si existe una enfermedad
infecciosa en el sujeto silvestre, en cuantos más haya, más posibles muertes
habrá.

13
• Para el primer diseño experimental:
– A) EXPERIENTO: Colocamos un total de 20 demonios de Tasmania silvestres en una jaula, provistos de alimento y agua, y dejamos
pasar el tiempo, variando la temperatura entre 8.00 y 25.8 ºC progresivamente. Observamos lo siguiente:
– Aparentemente, parece que el incremento de la temperatura afecta a su calidad de vida, matando en 3 meses a 13/20 demonios de
Tasmania, pero realizando el experimento control observamos que:
Temperatura (ºC) Muertes (escalares)
8.00 (Día 1-14) 0
11.50 (Día 14-28) 0
15.00 (Día 28-42) 3
18.50 (Día 42-56) 1
21.00 (Día 56-70) 2
23.50 (Día 70-84) 3
25.80 (Día 84-98) 4

-Observamos que la temperatura no afecta a la calidad de vida de los demonios, siempre y cuando, esté comprendida entre 8.00 y 25.8 ºC,
ya que incluso con la temperatura media de ese abanico (la adecuada), las muertes son casi idénticas. Recordemos, que según el problema
a estudiar, los demonios presentan una “envidiable termorregulación”. Por ser más rigurosos podríamos calcular la media aritmética del
primer experimento, y es que (temperatura)= (8.00+11.50+15.00+18.50+21.00+23.50+25.80)/7=17.61 ºC y
(muertes)=(0+0+3+4+8+9)/7=1.857142857142857 muertes.
– B) EXPERIMENTO CONTROL.
14
Temperatura (ºC=cte) Muertes (escalares)
16.9 0
16.9 0
16.9 3
16.9 1
16.9 4
16.9 1
16.9 3

• A) Para el segundo experimento se usarán 18 sujetos sanos/cautivos, pero la cantidad de sujetos
silvestres variará:
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Sujetos silvestres (escalares) Muertes (a los 98 días) (escalares)
0 0
3 3
7 6
12 9
18 12
25 18
33 28

• B) Procedemos a realizar un experimento control.
• Se puede observar que la cantidad de sujetos silvestres afecta a la calidad de vida de la población, pero al
no matarse entre ellos, se deduce que dicha matanza la causa una enfermedad infecciosa que se
transmiten los unos a los otros proveniente de los sujetos silvestres, para ser más exactos, al morderse el
hocico mientras comen. La enfermedad en concreto se trata de un tumor facial.
16
Sujetos silvestres (escalares)=cte. Muertes (a los 98 días)
0 0

• 1.2.3.4 Teorías y leyes.
(1) Se define como teoría a toda hipótesis verificada científica, empírica y objetivamente.
“La principal causa de la desaparición de la especie, se trata de una enfermedad infecciosa portada
principalmente por los sujetos silvestres, más concretamente un tumor facial, que se transmiten al
morderse el hocico mientras se alimentan”.
(2) Si además, la teoría es capaz de expresarse de forma matemática, se trata de una ley:
“Newton verificó que la fuerza aplicada en un cuerpo, es el producto de la masa de dicho cuerpo,
por la aceleración que cobra en su movimiento: F=ma”
17

(EJM. III.(1.2))
[Hasta principios del Siglo XVII, la comunidad científica mantenía, siguiendo las ideas Aristotélicas, que los cuerpos pesados caen más
deprisa que los cuerpos ligeros. Muchas observaciones de la vida cotidiana parecen confirmar la veracidad de la afirmación anterior: una
piedra cae más deprisa que un trozo de papel, una canica más deprisa que una pluma, etc.]
El ejercicio a) se limita a interpretar el problema y redactar una observación del fenómeno a estudiar.
18
(SOL. EJM. III. (1.2 a)))
El problema planteado era la posible existencia de una relación entre la velocidad de caída de los cuerpos y su peso.
El ejercicio b) se limita a plantear una conjetura verosímil o hipótesis respecto al fenómeno estudiado.
(SOL. EJM. III. (1.2 b)))
Conjetura verosímil  Hipótesis  Todos los cuerpos tardan el mismo tiempo en caer desde la misma altura independientemente de su peso.
El ejercicio c) se limita a desarrollar una experimentación, incluyendo el diseño experimental, el control de variables y el análisis de resultados.
(SOL. EJM. III. (1.2 c)))
C1) El diseño experimental consistirá en dejar descender esferas metálicas pulidas de diferente masa por un plano inclinado desde una misma altura. Si la
masa no interviene, llegarán al pie de la rampa al mismo tiempo.
C2) Las variables consistirán en una independiente (x) que no dependerá de ninguna, que será en este caso la masa de cada esfera medida en kilogramos, y
la segunda variable, la dependiente, dependerá de la primera, que será el tiempo (t) de caída medida en segundos.

C3) A continuación se expone el análisis de resultados del experimento que desarrolló Galileo:
Y teniendo en cuenta que/ [m1>m2>m3]
Para sorpresa de Galileo, a diferentes masas, el tiempo invertido por cada esfera en llegar a la base de la rampa fue el mismo que el de las demás.
19
Masa (kg) m1(g) m2(g) m3(g)
Tiempo (s) t(s) t(s) t(s)
El ejercicio d) se limita a redactar una teoría y una ley asociada a dicho experimento.
D1) La teoría que estableció Galileo, fue que “Todos los cuerpos, independientemente de su peso, recorren la misma distancia durante el mismo tiempo de
caída”.
D2) Además, una vez, demostrada esta teoría, se pudo establecer una ley que describe que, la distancia recorrida por las esferas es proporcional al
cuadrado del tiempo de caída, es decir:
d=αt2

(EJM. III.(1.3))
[Sumergimos a altas horas de la noche, un trozo de carne en el amazonas sujeto con una caña de pescar. Al alba,
tiramos de la caña, y observamos que el trozo de carne ya no está en el anzuelo. ¿A qué es debido?]
20
El ejercicio a) se limita a redactar una breve observación del fenómeno estudiado.
(SOL.EJM.III(1.3 a)))
Se sumerge un trozo de carne durante la noche en el Amazonas y tiramos de la caña horas después. No está el trozo en el anzuelo. ¿Qué ha sucedido?
El ejercicio b) consiste en redactar cuatro conjeturas respecto a la solución del problema y reducirlas después a hipótesis.
(SOL.EJM.III(1.3 b))))
Conjetura 1El trozo de carne no esta porque ha sido arrastrado por la marea.
Conjetura 2El trozo de carne ha sido descompuesto durante la noche por las bacterias necrófilas de la carne.
Conjetura 3Ha sido magia.
Conjetura 4Las pirañas han devorado el trozo de carne.
(1) La primera conjetura podemos descartarla directamente, ya que carece de sentido que el río Amazonas presente mareas.
(2) Conjetura 2 Hipótesis 1 El trozo de carne ha sido descompuesto durante la noche por las bacterias necrófilas de la carne.
(3) La tercera conjetura no se trata de una hipótesis, ya que no es demostrable y no tiene criterio científico, no se trata de una conjetura verosímil para la
ciencia.
(4) Conjetura 4 Hipótesis 2 Las pirañas han devorado el trozo de carne.

El ejercicio c) consiste en desarrollar una experimentación completa.
(SOL.EJM.III(1.3 c)))
C1 (1) Diseño experimental hipótesis 1 Si la descomposición de la carne ha tenido lugar durante la noche, es sencillo, cogemos un recipiente y lo llenamos
del agua del Amazonas, para que haya igualdad de condiciones, también un trozo de carne similar y lo sumergimos en el recipiente durante la noche.
C1 (2) Diseño experimental hipótesis 2 En este caso haremos exactamente lo mismo, pero introduciendo x pirañas en el recipiente.
C2 (1) En este diseño experimental, la variable independiente será el tiempo, y la dependiente será la desaparición del trozo de carne. Si hay
descomposición total, significa
que esta es la causa de la desaparición del trozo de carne.
C2 (2) En este diseño experimental, la variable independiente es el número de pirañas, y la dependiente será la desaparición del trozo de carne.
Para el experimento 1
Para el experimento 2
• Es evidente que el número de pirañas afecta a la descomposición de la carne, mientras que el tiempo de
sumersión en el agua, siendo el máximo de una noche entera, no.
21
Tiempo (h) 5 7 8
Desaparición.
(variable cualitativa)
No No No
Nº de pirañas
(escalares)
0 2 6
Desaparición.
(variable cualitativa)
No Si Si

d) Establezca una teoría respecto al análisis previo.
(SOL.EJM.III(1.3 d)))
“La desaparición del trozo de carne de esa noche, fue debida a la actividad alimentaria de las pirañas del río Amazonas.”
22
• 1.2.4 Algunos conceptos interesantes del método científico.
➢ Hipótesis de Ad-hoc: La Hipótesis de Ad Hoc es una hipótesis que se introduce con el único propósito de
salvar una hipótesis seriamente amenazada por un testimonio adverso anteriormente; cumple una
función de parche, de escudo, salvando la hipótesis anterior de la falsabilidad.
➢ Experimento doble ciego: en un experimento doble ciego, ni el científico, ni los sujetos saben quien es el
grupo controlado y quien al grupo experimental, tan solo se descubre al analizar todos los datos y
concluir el experimento. Un ejemplo clásico es el efecto placebo para saber la efectividad de los
fármacos.
➢ La navaja de Ockham: el método de la navaja, es un principio lógico y filosófico atribuido a Guillermo de
Ockham (1280-1349) que dictamina que, cuando dos teorías son correctas, la más sencilla es siempre la
más acertada y la más correcta.

1- [Los murciélagos son capaces de volar con facilidad y a gran velocidad, evitando las ramas de los árboles, los cables telegráficos, otros murciélagos,
etc., y pueden atrapar insectos. Y, no obstante, los murciélagos tienen ojos débiles y de todos modos vuelan casi siempre de noche. Este hecho
plantea un problema porque, en apariencia, falsa la plausible teoría de que los animales, al igual que los seres humanos, ven con los ojos.
Quizás, aunque los ojos de los murciélagos aparentan ser débiles, sin embargo, pueden ver de manera eficaz por la noche utilizando sus ojos. Se
puede comprobar esta hipótesis. Se suelta un grupo de murciélagos en una habitación a oscuras que contenga obstáculos y se mide de alguna manera
su habilidad para evitar los obstáculos. Luego se suelta en la habitación a los mismo murciélagos, pero con los ojos vendados.
Se efectúa el experimento y se descubre que los murciélagos evitan los choques de manera tan eficaz como antes. La hipótesis ha sido falsada.
Ahora hay necesidad de utilizar de nuevo la imaginación, de formular una nueva conjetura, hipótesis o suposición. Tal vez un científico sugiera que los
oídos de los murciélagos tienen que ver de algún modo con su capacidad para evitar los obstáculos. Se puede comprobar esta hipótesis tapando los
oídos de los murciélagos antes de soltarlos en el laboratorio de la prueba, Esta vez se descubre que la habilidad de los murciélagos para evitar
obstáculos se ve disminuida considerablemente. La hipótesis ha sido confirmada.
Entonces se sugiere que el murciélago escucha el eco de sus propios chillidos que rebotan en los objetos sólidos. Se comprueba esta hipótesis
amordazando a los murciélagos antes de soltarlos. De nuevo los murciélagos chocan con los obstáculos, lo cual confirma de nuevo la hipótesis.]
Describa brevemente las etapas del método científico que se han seguida en la investigación descrita anteriormente. (2 p)
2- Razone Verdadero (V) o Falso (F) las siguientes afirmaciones y justifique la respuesta. (2 p)
a) La lógica se trata de una ciencia natural.
b) No es necesaria la filosofía para el saber científico.
c) La geología es aquella doctrina de la ciencia responsable del estudio de la estructura interna de la Tierra así como los procesos de su
evolución.
d) El método científico de Galileo se basa en la veracidad de las teorías científicas.
e) Una observación debe ser lo más compleja posible, en cuanto más larga, mejor.
f) La presión atmosférica medida en atmósferas, se trata de una variable cualitativa.
g) El experimento control divide a la muestra en un grupo sometido al experimento, y en otro grupo inalterado.
h) Toda teoría se define como una hipótesis verificable e irrefutable.
1.3 Aplicaciones (I)
24

3- Justifique que variables son cualitativas y cuales cuantitativas. (2 p)
a) La temperatura máxima de un incendio.
b) El color del tallo de una planta.
c) La intensidad de una bombilla eléctrica.
d) La potencia de un motor BMW medida en caballos.
e) El olor de la madera cuando se quema o cuando no.
4- Justifique si la siguiente afirmación puede constituir a una hipótesis científica: “El agua tiene color rojo a la temperatura de 30º
C”. (2 p)
5- Responda razonadamente a las siguientes cuestiones:
a) ¿Cuáles son las condiciones principales del método científico de Galileo? (2/3 p)
b) Explique brevemente en que consiste una ley científica. (2/3 p)
c) Clasifique el tipo de método que otorgó Galileo Galilei a la ciencia. (2/3 p)
25

1.4 Magnitudes y unidades.
Las ciencias, en particular la física y la química sin las magnitudes y sus respectivas unidades,
se quedarían cojas y serían más difíciles de comprender. Las ciencias, además de un método
riguroso para su entendimiento llamado método científico, necesitan de otro pilar fundamental
que las sostiene, y este pilar es el uso de las anteriores. ¿Pero a qué llamamos magnitud y a
que denominamos unidad?
• 1.4.1 Magnitud: Es toda propiedad capaz de ser medible, capaz de recibir como asignación
diferentes valores numéricos asociados a ella acompañados de las unidades
correspondientes. Ejem: (la velocidad, el espacio, el tiempo, la presión…).
• 1.4.2 Unidad: se trata de una cantidad estándar, establecida por convención, por ley
científica. Estos tipos de cantidades ideales, son los patrones de cualquier otra, capaces
de expresarse estas últimas como múltiplos de las anteriores. Ejem: (el metro, el
decámetro, el kilogramo, el quintal de peso, el Newton de fuerza, el Watio de potencia, la
atmósfera de presión…). Muchas de ellas tienen un significado histórico, por ejemplo, el
metro se definió por convención como la diezmillonésima parte del cuadrante del meridiano
terrestre parisino; el gramo sin embargo se definió como la masa asociada a un centímetro
cúbico de agua, y el kilogramo con la masa de un cilindro patrón de platino conservado en
la actualidad; el segundo como la ochenta y seis mil cuatrocientos aba parte del día.
26

• 1.4.3 Sistema Internacional de unidades (SI): Nace en 1960. Este Sistema acordó una serie
de unidades fundamentales, que se basan en fenómenos físicos elementales a excepción
del kilogramo, adquiriendo estas unidades múltiplos y submúltiplos de 10.
27
Magnitud Unidad (SI) símbolo
Longitud Metro m
Masa Kilogramo kg
Tiempo Segundo s
Temperatura Kelvin K
Intensidad de corriente Amperio A
Intensidad de luz Candela cd
Cantidad de sustancia Mol mol

Múltiplos y submúltiplos. Equivalencia en potencia.
Tera (T) 1012
Giga (G) 109
Mega (M) 106
Kilo (k) 103
Mili (m) 10-3
Micro (μ) 10-6
Nano (n) 10-9
Pico (p) 10-12
28
Existen otros múltiplos (peta 1015, exa 1018, zetta 1021, yotta 1024) y submúltiplos (femto 10-15,
atto 10-18, zepto 10-21, yocto 10-24) por supuesto menos usados, y asignados años posteriores a
los anteriores.

EJM.III.(1.4.1)
El ejercicio consiste en convertir 164.480 decigramos a kilogramos mediante el factor de conversión.
(1) 164.480
(2) 164.480 dg
(3) 164.480 dg
(4) 164.480 dg = 16,448 kg
• 1.4.4 Factor de conversión.
Muy útil para el cambio de unidades. En primer lugar, (1) se escribe la cifra cuyas unidades
se desean cambiar (2) seguidas de estas. Proseguimos (3) a colocar una fracción de
equivalencia: en el lugar correspondiente de la fracción (numerador o denominador)
colocamos la unidad que queremos cancelar, mientras que en el otro lugar colocamos la
unidad que deseamos obtener. (4) por último establecemos una equivalencia entre estas
últimas y operamos.
29

EJM.III.(1.4.2)
El ejercicio consiste en cambiar 33,3 m/s a Km/h.
(1) 33,3
(2) 33,3
(3) 33,3
(4) 33,3 (*) Cuando se pretenden cambiar x unidades simultáneas se colocarán x fracciones de conversión simultáneas y se procederá a operar del mismo modo.
(5) 33,3 ≈
30
Aún mucho más útil para cambios de no una, sino más unidades simultáneas, como por ejemplo:
120 Km/h

1.5 Aplicaciones (II)
1- Defina el concepto de magnitud de medida. (1 p)
2- Relacione magnitudes y unidades. (2 p)
Magnitud. Unidad.
Velocidad Newton
Espacio Decagramo
Presión Decímetro/minuto
Capacidad Milibar
Masa Hectómetros
Fuerza Litro
Volumen Centímetro cúbico
3- Exprese mediante potencias, que significado presentan las siguientes unidades respecto a las del SI. (2 p)
a) 2,5 Megaamperios. b) 25 nanómetros c) 8 picogramos d) 0,72 GigaKelvin
4- Realice el siguiente cambio de unidades: (3 p)
a) 24.520 milímetros a hectómetros. b) 2,4 horas a minutos c) 6.906.600 centigramos a quintales de peso.
d) 40 Km/h a m/s e) 810 deciamperios x centímetro a decaamperios x metro
f) 890 (L x atm)/ kg a (cL x matm)/mg g) ( 42 kg x m2 )/s a (cg x dm2)/h
5- Exprese las siguientes unidades en el sistema internacional. (2 p)
a) 5,85 horas b) 0,012 KiloNewton c) 40 milímetros d) 177 miliamperios x cm2
d) 25.558 (g x m2)/s3
31

1.6 Conceptos e instrumentos de medida
• 1.6.1 La medición consiste en comparar un patrón unidad de una magnitud con otro valor
(múltiplo de ese patrón) de esa misma magnitud. Por ejemplo cuando medimos una
distancia concreta, la comparamos con un patrón unidad (kilómetro, metro, decimetro…) y
hacemos esa comparación múltiplo de este último patrón, por ejemplo: 27 Km.
32
Denominamos precisión de un instrumento de medida al valor mínimo que es capaz de
medir respecto de la magnitud medida. Por ejemplo, una balanza en la que pesamos
unas naranjas, si marca 5,550 g. significa que la precisión del instrumento es de
0,001 g.
La sensibilidad de un instrumento, conceptualmente, se trata de la capacidad que
presenta el instrumento para detectar variaciones en la medida. Un instrumento que
detecte variaciones más pequeñas será muy sensible, mientras que uno que detecte
variaciones no tan pequeñas, será un instrumento menos sensible. Es lógico pensar
que un instrumento con una buena precisión, presentará una gran sensibilidad.
Entre dos cifras consecutivas del instrumento de medida, por consecuencia de la
precisión, es inevitable que haya un error en la medida, a este error (que puede ser al
alza o a la baja) se le denomina incertidumbre de medida. Por ejemplo, en el caso de
la balanza anterior, la incertidumbre de medida vendría dada por la expresión:
±0,001 g.

EJM.III.(1.6.1)
El ejercicio consiste en expresar el número 486.440.280 y el 0,000406 en notación científica.
PARA EL PRIMERO:
(1) 4 (2) 4,8644028 (3) 4,8644028 x 108 (0) Es un cero imprescidible para el significado de la cifra.
PARA EL SEGUNDO:
(1) 4 (2) 4,06 (3) 4,06/ 1044,06 x 10-4
• 1.6.2 Notación científica.
Muy útil en la física y en la química para expresar cifras demasiado grandes o demasiado
pequeñas. En ocasiones, es molesto escribir los numerosos ceros de una cifra demasiado
pequeña o demasiado grande, por ejemplo: 0,00000000000270 o 2.452.000.000.000,0
En su lugar, es más cómodo usar una notación matemática denominada notación científica.
Esta notación exige una serie de condiciones:
(1) Tan solo podrá haber una sola cifra entera en esta notación, y se cogerá la primera de
todas distinta de 0.
(2) A continuación se distinguirán dos tipos de números:
(2.1) Números < 1Ponemos una coma seguida de las cifras sucesivas a la anterior
elegida como entera, hasta llegar al primer cero prescindible (sin poner este).
(2.2) Números >1 Ponemos una coma seguida de las cifras sucesivas a la anterior
hasta llegar al primer 0 sucedido por los demás (sin llegar a poner este), o en el caso
de que no los haya, hasta el primer 0 prescindible (sin llegar a poner este).
(3) A continuación se pondrá el factor [x10n] siendo n, el número de veces que hay que
multiplicar la cifra anterior por 10 hasta llegar al número inicial. En el caso de que se tenga
que dividir, la potencia será negativa.
33

1.7 Aplicaciones (III)
1- ¿En qué consiste la medición? (1 p)
2- Defina el concepto de sensibilidad, y justifique cual de los siguientes instrumentos de medida presenta una mayor precisión y una mayor
sensibilidad, e indique sus respectivas incertidumbres de medida. (2 p)
3- Identifique los instrumentos anteriormente expuestos. (1,5 p)
34

4- Exprese en notación científica los siguientes números y expréselos en unidades del sistema internacional. (2,5 p)
a) 150.000.000 Km (Distancia del Sol a la Tierra) b) 10.800.000.000 Hm/h (velocidad de la luz)
c) 109800000 q (Emisión española anual de CO2) d) 0,0005 mm (diámetro de un virus)
5- Efectúe las siguientes operaciones: (3 p)
a) (3 · 105) · (2 · 106) b) (2 · 10-8) · (1,5 · 1012) c) (4 · 108) + (5 · 107)
d) (4 · 10-3) – (5 · 10-4) e) (8 · 1011) : (5 · 103) f) (8,5 · 10-6) : (2 · 104)
35

1.8 Errores experimentales de medida.
1.8.1 Cifras significativas: rigurosamente, se definen como cifras significativas de una medida a
aquellas aportadas por el instrumento de medida: aquellas afectada por un posible error de
medida, y la última cifra que debe estimarse. Para un estudio detallado de estas, se propone al
alumno considerar cifras significativas a las siguientes:
(1)- Todas aquellas distintas de 0. 14,2573 cifras significativas.
(2) Los ceros que aparezcan justo a la derecha de la coma. 2,003 cifras significativas.
(3) El 0 que indican que la cifra es < 1 no se consideran significativos. 0,872 c. s.
(4) Si la cifra es <1, los ceros posteriores a la coma tampoco lo son. 0,00253 c.s.
(5) Los últimos ceros de una cifra entera no se consideran significativos, a excepción de
que vengan sucedidos por un punto:
80,0002 c.s 80,000.5 c.s
36
1.8.2 Redondeo:
(1)Si el primer dígito despreciado es <5 la cifra anterior permanece inalterada.
(2)Si el primer dígito despreciado es >5 o =5, la cifra anterior sube una unidad.
(3)En las sumas y restas, el resultado (redondeado) debe tener tantos decimales como estos
tenga el sumando con menos.
(4) En los productos y cocientes, el resultado (redondeado) debe tener tantas cifras
significativas como estas tenga el dato con menor número de ellas.

EJM.III.(1.8.1)
Redondear a las centenas los siguientes números.
a) 48.6898>548.700 b) 5212<5500 c) 2.5787>52.600
d) 884.2292<5884.200 e) 19707>5 [Aumentamos una unidad la centena, pero eso implica
aumentar también una unidad la U.M)2000
EJM.III.(1.8.2)
Redondear las siguientes sumas, diferencias, productos o cocientes:
a) 821,56 + 45,1= 866,66 [Número con menor número de decimales (45,1; un decimal)]866,7
b) 1054,895-960,25= 94,645 [Número con menor número de decimales (960,25; dos decimales)]94,65
c) 2,087 x 3,90= 8,1393 [Número con menor cifras significativas (3,90; tres c.s)]8,14
d) 87,516 : 3,6= 24,31 [Número con menor cifras significativas (3,6; 2 c.s)]24
37
1.8.3 Truncamiento:
Consiste en hacer 0 todas las cifras sucesivas respecto a la cual queremos truncar:
[Truncar a las unidades de millar la siguiente cifra: 1.854.027] 1.854.000

1.8.4 Errores experimentales:
Se trata de una desviación en el valor de una magnitud física respecto de su valor real. Estos
errores pueden ser:
(1) Sistemáticos: están relacionados con la forma de realizar la medida, que induce a un
resultado erróneo. Un primer ejemplo sería el error de calibrado, es decir, cuando el valor
de la magnitud física medida sea 0 Unidades, el instrumento marque otra unidad diferente.
Un segundo ejemplo sería el error de paralaje, nuestra línea visual debe ser la imaginaria
que une nuestros ojos con la unidad 0 del instrumento de la forma menos oblicua posible,
en cuanto más aumentemos el ángulo respecto a la línea visual “correcta”, más error
cometeremos.
(2) Accidentales: son imposibles de controlar. Físicamente, un instrumento jamás podrá
medir exactamente el valor real de un objetivo, lo podrá aproximar más o menos, pero
nunca dar el valor exacto. A esta pequeña diferencia entre el valor real y el valor otorgado
por el instrumento, denominaremos error accidental, y lo podremos medir de 3 maneras:
(a) Error absoluto (b) Error relativo (c) % error
38
E(a)= X(i)-X(m) E(r)= E(a)/X(m) %Error= E(r)/100

1.9 Aplicaciones (IV)
1- Exprese las siguientes unidades en el SI y utilizando 3 cifras significativas:
a) 7.493.000 mg b) 4,75 x 104 dm c) 8,46129 min d) 0,000000004 GA
e) 100,50 cL f) 302470,67 mK g) 3,080 g/cm3
2- Redondeé las siguientes expresiones:
a) 57,359 a las décimas b) 5,0075 a las centésimas c) 235,29 a las unidades
d) 238.679 a las decenas e) 23,0535 a las centésimas f) π a las milésimas
Dato: π=3,1415926535897932384…
3- Efectúe las siguientes operaciones redondeando correctamente.
a) 588,067 + 12,06 b) 1054,25-688,667-324,01
c) 0,0068 x 2,1590 d) 85,68/2,0.
4- Al medir con un amperímetro la intensidad de la corriente eléctrica de una vivienda, se han obtenido 6 resultados
distintos: el primero fue de 72 A, el segundo de 70,8 A, el tercero de 71,6, el cuarto de 74,2 A, el quinto de 73,7 A, y el
último de 78,7 A. Determine:
a) La intensidad media de los 6 resultados.
b) El error absoluto de cada medida considerando la media como el valor real.
c) El error relativo de cada medida en la misma condición.
d) El porcentaje de error de cada medida en la misma condición.
39

Método científico, explicación y fundamento

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