Unidad 1. La Física y la Químicacomo ciencias experimentales

• El método científico

• Magnitudes y unidades

• El Sistema Internacional de Unidades

• Notación científica

• Cifras significativas y factores de conversión

• Errores en la medida

• Representación de gráficas

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La Física

La Física es la ciencia que estudia la naturaleza en su aspecto más amplio.

Se consideran fenómenos físicos aquellos que están asociados a los cuerpos y que provocan modificaciones en su estado o en su movimiento, en su color o en su energía, pero que no alteran su estructura interna. Así, por ejemplo, la Astronomía es una rama de la Física.

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La Química

La Química es la ciencia que estudia la esencia de la materia.

Se consideran fenómenos químicos todos aquellos que generan modificaciones internas de la materia y que, por lo tanto, provocan cambios permanentes en la estructura de los cuerpos.

En los procesos químicos, la materia ni se crea ni se destruye, únicamente se transforma de unas sustancias a otras.

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El método científico

El método científico permite realizar los trabajos de investigación con rigor, y es un método aceptado de forma mayoritaria por la comunidad científica.

Consta de varias fases:A. Observación

B. Formulación de hipótesis

C. Comprobación experimental de las hipótesis propuestas

D. Análisis de los resultados experimentales

E. Elaboración de las conclusiones finales

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Fases del método científico

A. Observación

Se trata de estudiar y describir los aspectos más relevantes del fenómeno y descifrar los factores que puedan influir en su desarrollo.

Ejemplo: Observamos que el tiempo de caída libre de los cuerpos no es el mismo, sino que depende de diferentes factores.

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Fases del método científico

B. Formulación de hipótesis

Se intenta justificar el fenómeno examinado.

Ejemplo. Suponemos que el tiempo de caída de los cuerpos va a depender de la altura desde la que cae el cuerpo, de su masa, de su forma, de su densidad y de la velocidad horizontal con la que se lance.

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Fases del método científico

C. Comprobación experimental de las hipótesis propuestas

Se trata de repetir el fenómeno observado bajo unas condiciones controladas.

Ejemplo:

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Fases del método científico

C. Comprobación experimental de las hipótesis propuestas (continuación)

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Fases del método científico

D. Análisis de los resultados experimentales

Se recopilan los datos empíricos que hay que estudiar para ver la influencia real de las diversas variables que actúan sobre el fenómeno estudiado.

Ejemplo: A partir de las evidencias experimentales podemos concluir lo siguiente:

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Fases del método científico

E. Elaboración de las conclusiones finales

Se trata de obtener unas conclusiones que permitan la formulación de una teoría científica que englobe las leyes empíricas deducidas con anterioridad.

Ejemplo: La ecuación de movimiento de caída libre de un cuerpo forma parte de un conjunto de ecuaciones que explican el movimiento de los cuerpos terrestres y celestes de una manera conjunta e independiente.

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Magnitudes

Magnitud: es cualquier propiedad observable que podamos medir, asignándole una unidad. Ejemplo: la masa.

Unidad: es una porción arbitraria de una magnitud quela comunidad ha designado como tal.Ejemplo: un kilogramo.

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Magnitudes

Magnitud escalar: es aquella que queda perfectamente definida con un valor numérico y su correspondiente unidad. Ejemplo: la masa de un cuerpo.

Magnitud vectorial: es aquella para cuya completa definición se necesita conocer, además del número y la unidad, la dirección y el sentido que tiene así como el punto donde se aplica. Ejemplo: la velocidad de un avión al despegar.

Las magnitudes vectoriales se suelen representar mediante vectores.

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El Sistema Internacional de Unidades

El conjunto de distintas magnitudes se agrupa en los sistemas de unidades.

En ellos se relacionan las unidades de diferentes magnitudes mediante valores, normalmente sencillos.

El más utilizado es el Sistema Internacional, con siete magnitudes fundamentales.

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Notación científica

Notación científica: consiste en expresar el número con una parte entera (de una sola cifra, que no sea cero) seguido del resto del número en forma decimal, multiplicado por una potencia de base diez, con exponente positivo o negativo, según corresponda al valor del número.

75980000000 m 7,598 · 1010 m 0,00000000000138 kg 1,38 · 10–12 kg

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Las cifras significativas

Cifras significativas: son los dígitos de un número que consideramos válidos; es decir, el conjunto de cifras exactas más una cifra imprecisa.

Redondeo de cifras significativas:

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Factores de conversión

Factor de conversión: es una relación (un cociente) entre dos cantidades iguales en valor, pero numéricamente distintas, bien porque se refieren a distintas unidades de la misma magnitud o bien porque se refieren a magnitudes diferentes, pero que están relacionadas entre sí.

Por ejemplo, para transformar una velocidad expresada en m/s a km/h, tenemos:

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m 1km 3600s km10 36

s 1000m 1h h

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Errores en la medida

Error experimental: es la indeterminación en la medida de cualquier magnitud. Los hay de diferentes tipos:

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Representación de gráficas

La mayor parte de los valores obtenidos al medir magnitudes se pueden representar de forma gráfica en ejes cartesianos. Las relaciones más frecuentes entre variables son tres:

A. Relaciones lineales: la representación gráficade una lineal es una recta, cuya pendiente coincideen todos los casos con el valor de la constante k.y = k x

B. Relaciones de proporcionalidad inversa: ambasvariables modifican su valor de forma que su productose mantiene constante; es decir, si una aumenta suvalor, la otra disminuye. y x = k

C. Relaciones cuadráticas: la relación entre variablesno es lineal, sino que alguna variable está afectadapor un exponente (elevada al cuadrado).

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