Tema 0: El mètode científic

1.1Introducció

Els éssers humans sempre s’han plantejat preguntes, en principi, esta curiositat estava íntimament relacionada amb la supervivència, i els coneixements es transmetien de generació en generació, tant si eren correctes com si no ho eren. D’aquesta forma naix i avança la ciència.

Actualment considerem que la ciència és un conjunt de coneixements que poden ser demostrats de manera racional i que, per tant, són vàlids de forma universal.

La ciència constitueix un procés d’investigació constant el fi de la qual és descobrir fets i establir relacions entre ells. L’estudi d’una ciència com la física o la química implica la utilització d’un llenguatge propi, el llenguatge científic, format per símbols, paraules i grups de paraules que permeten l’elaboració i comprensió de conceptes sobre determinats fenòmens.

1.2El mètode científic

El mètode científic es refereix a un conjunt de tècniques per investigar fenòmens, adquirir nous coneixements, o corregir i integrar coneixements previs. Normalment es basa en la recol·lecció d’evidència empírica, observable i mesurable, emprant els principis de raonament lògic. Aquestes tècniques permeten reunir un cos de dades fruit de l’observació i l’experimentació, a partir de les quals es poden formular teories.

Hi ha dos pilars bàsics del mètode científic:

  • El primer és la reproductibilitat, és a dir, la capacitat de repetir un determinat experiment en qualsevol lloc i per qualsevol persona. De la mateixa manera donades unes determinades circumstàncies tothom pot observar, amb els mateixos instruments científics uns determinats fenòmens. L’observació es distingeix de l’experimentació en què mentre aquesta darrera es pot reproduir a voler, la primera es produeix sobre fenòmens espontanis. Aquest pilar es basa, essencialment, en la comunicació i publicitat dels resultats obtinguts.

  • El segon pilar és la falsabilitat. És a dir, que tota proposició científica ha de ser susceptible de ser falsada. Això implica que es poden dissenyar experiments -o que es poden fer unes determinades observacions, per mitjà dels instruments científics adients, sempre que es donin unes condicions determinades- que en el cas de donar resultats diferents als predits negarien la hipòtesi posada a prova.

Elements bàsics del mètode científic

En general, totes les disciplines científiques segueixen aquests passos per arribar a coneixements vàlids:

  1. Observació.

  2. Cerca i selecció d’informació.

  3. Formulació d’hipòtesis.

  4. Experimentació.

  5. Interpretació de les dades i conclusions.

  6. Elaboració d’una teoria.

Observació

Bàsicament es tracta de realitzar un examen atent dels fenòmens que succeeixen en la natura. Aplicar atentament els sentits a un objecte o a un fenomen, per estudiar-lo tal i com es presenta a la realitat.

A partir d’aquesta observació es sol fer una classificació del que s’ha observat per a delimitar el camp d’estudi, rebutjar allò que no és rellevant, etc.

Anem a jugar a ser científics i ens plantegem un problema:

De què depèn el temps d’oscil·lació d’un pèndul?

Tots hem observat pènduls com els d’un rellotge de pared o un simple io-io. Segurament no t’ho has plantejat mai, però no tots tenen el mateix temps d’oscil·lació. Anem a esbrinar el seu secret.

En aquest punt és aconsellable determinar les variables que intervenen en el problema, és a dir, què coses influeixen en el fenomen natural. Aquesta tasca és molt important ja que ens determinarà la resta del mètode, encara que en el següent punt podem afegir alguna variable més.

Quines variables creus que influeixen en l’oscil·lació d’un pèndul? Escrivim les que se’ns ocorreixen.

Massa del sòlid, el color del sòlid,

Cerca i selecció d’informació

Afortunadament tenim al nostre abast gran quantitat d’informació que ens pot servir per resoldre el nostre problema.

Actualment disposem de llibres, revistes, documentals, entrevistes, vídeos, pàgines web, blocs i un llarg rebost de medis on consultar per a estudiar el nostre problema. El resultat d’aquesta cerca pot ser variada, des de la solució a l’enigma, fins a estudis similars o detalls que pot ser en l’observació no havíem detectat.

És convenient fer una fitxa de seguiment d’aquestos recursos per tindre-la al nostre abast de forma senzill tornar a consultar.

En aquest cas la solució seria fàcil de trobar, però imaginem que no tenim al nostre abast cap material o pitjor, que ens trobem al segle XII, on quasi no hi ha llibres i la major part del coneixement es transmet de forma oral.

No aquesta part ens la tenim que saltar, però quin problema podries plantejar perquè aquest punt del mètode científic tinguera sentit per a nosaltres?

Formulació d’hipòtesis

Formular una hipòtesis consisteix en donar raons lògiques que justifiquin per què passen aquests fenòmens, és a dir, planteja una solució mitjançant l’observació seguint les normes establertes pel mètode científic. Una hipòtesi pot definir-se com una solució provisional a un problema donat.

Una hipòtesis cal que compleixca les següents condicions:

  • Ha de ser formulada de forma clara i amb paraules precises.

  • Ha de poder ser comprovada experimentalment.

Una hipòtesis

Tornem al nostre cas. Anem a fer hipòtesis sobre les raons. Jo fique la primera, vosaltres les altres:

“El temps d’oscil·lació d’un pèndul depèn de la massa del sòlid que oscil·la”

Experimentació

Ara ja estem en el punt més interessant i imaginatiu de tot el procés, l’experimentació. És la fase en què investiguem, recollim informació i pensem per veure si les hipòtesis són correctes.

Per això fem un experiment, és a dir, una prova on delimitem la major part de les variables per tal de només tindre en compte les que ens interessen.

Aquesta és la part més imaginativa de tot el procés i d’ella depèn l’èxit o el fracas del nostre estudi. Hi ha experiments que han tirat per terra bones teories.

Tornem al nostre cas. Ara de la llista de variable de dalt, eliminem les que podem controlar fàcilment i no influeixen en les nostres hipòtesis. Per exemple el color.

De les que queden, anem a dissenyar l’experiment, si cal fes un dibuix del mateix.

Interpretació de les dades i conclusions

Per veure si la hipòtesi inicial es confirma o no. Si és certa passem al pas següent; si no, hem de tornar a la formulació d’una nova hipòtesi.

En el nostre cas per a comprovar-lo fem l’experiment a classe.

Elaboració d’una teoria:

Una teoria es defineix com un conjunt de conceptes, definicions i proposicions interconnectades, que en especificar les relacions de les variables, ofereixen una visió sistemàtica dels fenòmens amb el propòsit d’explicar-los.

Es a dir, una vegada que l’experiment confirma la hipòtesi inicial hem de traure una regla que ens servisca per a un futur.

En el nostre cas la relació que obtenim és la següent:

Teories famoses hi ha moltes, per exemple, la Teoria de la Gravitació Universal o la de Relativitat d’Einstein, les quals no a soles expliquen fets actuals sinó que són tan potents que ens serveixen per predir el futur com la posició de planetes o l’existència de forats negres.

Les teories no són immutables, ací radica la potència d’aquest mètode. Si cap experiment entra en contradicció amb una teoria establerta, aquesta pot ser rebutjada i reemplaçada. Veurem exemples quan parlem de les teories atòmiques.

1.3Les magnituds físiques, la seva mesura i les unitats

Per tal que el Mètode Científic funcione, que tots estem d’acord en el que és veritat o és fals, hem de confiar en alguna cosa que siga el suficientment convincent per a tots. Aquestes coses són les Magnituds Físiques i la seva mesura, les quals ens donaran els arguments per a estar segurs o no de les coses.

Una magnitud és qualsevol propietat que es pot mesurar numèricament

Així, són magnituds: el pes, la massa, el temps, la longitud (o distància), la velocitat, la temperatura, la densitat i moltes altres més, ja que es poden mesurar de forma numèrica.

No obstant, no són magnituds ni l’alegria ni la bellesa ja que no es poden associar a cap quantitat numèrica.

Mesurar és comparar una magnitud amb una altra a la qual anomenem unitat.

El resultat de la mesura és la quantitat de vegades que la magnitud (allò que volem mesurar) conté a la unitat.

Així, si per exemple es vol mesurar la longitud d’un segment, en primer lloc s’ha de triar la unitat de la qual farem ús, en aquest cas la més adequada seria el centímetre. Després, fent ús d’un instrument de mesura (un regle), es compara la grandària de la magnitud que es vol mesurar (la longitud del segment) amb la grandària de la nostra unitat (el centímetre), és a dir, determinarem quants centímetres caben en el segment, i finalment es dóna el resultat:

Mesures directes i indirectes

Les mesures que, com la de l’exemple anterior, es fan per comparació entre la propietat que volem mesurar i una referència (unitat) es diuen mesures directes. Són mesures directes, per exemple:

  • Mesurar la longitud d’una taula mitjançant una cinta mètrica.

  • Mesurar el volum d’aigua fent ús d’una proveta.

  • Mesurar el temps que dura un viatge amb un cronòmetre.

  • Mesurar la massa d’un objecte fent ús d’una balança. Si la balança és de dos braços es veu clarament que estem fent una comparació.

No obstant, no sempre és possible mesurar una magnitud de forma directa: la massa de La Terra o la d’un àtom no es poden mesurar amb una balança, la massa d’un electró tampoc, ni la seua càrrega elèctrica, ni la distància Terra-Lluna, ni el radi de La Terra, ni el temps que tarda la llum del sol en arribar al nostre planeta… en eixos casos cal mesurar altres magnituds, després es substitueixen els valors obtinguts en una fórmula i, finalment, fent els càlculs necessaris, s’obté el valor de la magnitud desitjada. Es diuen mesures indirectes. Per exemple, són mesures indirectes:

  • Calcular la superfície d’una taula mesurant la seua amplària i llargària i multiplicant-les entre elles.

  • Mesurar el volum d’un cilindre mesurant l’altura i el radi i aplicant la fórmula V=h·Π·R2

  • Mesurar el volum d’un objecte irregular (com una pedra) per mitjà de l’augment del nivell de l’aigua d’una proveta.

Una de les mesures indirectes més antigues va ser la que va fer l’astrònom grec Eratóstenes del radi de La Terra (observa que això suposa que fa mes de 2000 anys alguns filòsofs grecs ja sabien que La Terra no era plana). Eratóstenes va mesurar el radi de La Terra de forma indirecta fent ús d’un mètode molt enginyós i rudimentari: mesurant l’ombra d’un pal a la mateixa hora del dia en dos ciutats diferents (Siena i Alejandria) i la distància entre les dues ciutats, va ser capaç de calcular el radi de La Terra amb una molt bona aproximació.

Les unitats

El Sistema Internacional (SI) estudiat en 1r de Secundària ens ofereix les unitats fonamentals, que són aquelles que es mesuren a la vida real i al laboratori de forma directa i les derivades, que es dedueixen a partir de les primeres.

Per exemple, podem mesurar l’ample de la taula i la llargada, les quals són mesures directes, però si volem mesurar la superfície caldrà fer una operació matemàtica.

En la següent taula es mostren cinc de les unitats fonamentals del SI:

Magnitud

Nom

Símbol

longitud metre

m

massa quilogram

kg

temps segon

s

temperatura termodinàmica kelvin

K

Quantitat de matèria mol

mol

Adoneu-vos que el símbol no porta cap punt al final, ja que és això, un símbol no una abreviatura.

Ara vegem les magnituds derivades.

Magnitud física

S’obté combinant

Nom de

la unitat del SI

Símbol per

a la unitat del SI

Àrea Longitud per longitud metre quadrat m2
Volum Longitud per longitud per longitud metre cúbic m3
Velocitat Longitud partit temps metre per segon m/s
Acceleració Velocitat partit temps metre per segon al quadrat m/s²
Densitat de massa Massa partit volum quilogram per metre cúbic Kg/m-3
Força Massa per acceleració quilogram metre per segon al quadrat Kg · m/s² = N (newton)

Ara bé, de vegades aquestes mesures són massa grans o massa menudes No és útil mesurar la longitud fins la lluna en metres o la massa d’un cabell en quilograms.

Necessitem els múltiples i submúltiples, afegint-hi uns prefixos agafats del grec i del llatí. El valor de les unitats va de deu en deu, igual que en el nostre sistema de numeració, cosa que facilita el canvi d’unitats.

Vegem com s’aplica en el cas de la magnitud longitud.

Prefix Nom de la unitat Símbol
Per als múltiples quilo- significa 1000 vegades quilòmetre km
hecto- significa 100 vegades hectòmetre hm
deca- significa 10 vegades decàmetre dam
unitat principal metre m
Per als submúltiples deci- significa la dècima part decímetre dm
centi- significa la centèsima part centímetre cm
mil·li- significa la mil·lèsima part mil·límetre mm

Aquestes unitats són les més utilitzades, però n’hi ha d’altres. Segurament, hauràs escoltat alguna vegada que, per a expressar la grandària dels virus i de les cèl·lules, s’utilitza el micròmetre o micra. El micròmetre també és un submúltiple del metre, és la mil·lèsima de mil·límetre, per tant és la milionèsima part del metre.

Com escriuen les mesures els científics?

Si un científic fa una mesura directa o com un resultat d’un anàlisis, cal que l’escriga d’una forma determinada.

Si fem un mesura amb un regle i ens surt 3 centímetres ho escrivim de la següent forma:

Longitud=3 cm o l=3 cm

Sempre hem d’anotar, la magnitud (Longitud o l), el nombre (X) i la unitat (cm)

Precisió i sensibilitat

Totes les mesures que fem són fiables? Pot ser que cadascú mesure amb un regle diferent i obtinga els mateixos resultats? Tot el món mesura amb la mateixa cura?

La resposta, evidentment, és que no. Però no és massa preocupant, els científics ho tenen en compte i inclús han elaborat una teoria d’errors que contempla aquest problema.

Quan mesurem hem de tractar en dos concepte relacionats però diferents.

La precisió és la capacitat d’un aparell de mesura per donar resultats amb l’error mínim, en el cas d’un regle

La sensibilitat d’un aparell de mesura és la mínima quantitat que ens permet d’apreciar o distingir


Iŀlustració 1: Peu de rei: sensibilitat 0,01 cm. Fotografia de Cifereca ŝovmezurilo.

Cada aparell de mesura té la seua sensibilitat, per exemple, el regle que gasteu mesura com a mínim un mm (o 0,1 cm) i el peu de rei de la fotografia mesura fins a 0,01 cm. És, per tant, més precís.

En moltes ocasions la precisió d’un aparell de mesura i la sensibilitat és el mateix, però són conceptes diferents.

A l’hora d’escriure el resultat d’una mesura hem de tenir en compte aquest error. Això es pot fer de les següents formes:

  1. Indicant l’error explícitament. (En aquest resultat tenim un error de…)

  2. Escrivint la mesura de la següent forma: l= X cm ± 0,1 cm

Notació científica

Quan es fan servir quantitats molt grans o molt petites, és convenient utilitzar l’anomenada notació científica. Consisteix a utilitzar potències de 10, la qual cosa evita fer servir nombres amb molts zeros. En notació científica, els nombres s’expressen mitjançant una part entera, una altra de decimal i una potència de 10 amb exponent enter.

Per exemple:

  • 459 = 4,59 · 100 = 4,59 · 102
  • 6.360.000 = 6,36 · 1.000.000 = 6,36 · 106
  • 0,9 = 9 : 10 = 9 · 10-1
  • 0,00025 = 2,5 : 10.000 = 2,5 · 104 = 2,5 · 10-4

Xifres significatives

L’observació d’un fenomen és en general incompleta llevat que doni lloc a una informació quantitativa. Per obtenir aquesta informació es requereix la mesura d’una propietat física (magnitud) directament observable. Totes les mesures experimentals estan afectades per una certa imprecisió inevitable, i l’objectiu principal del denominat càlcul d’errors consisteix en acotar el valor d’aquestes imprecisions, denominades errors experimentals.

El valor de les magnituds físiques s’obté directament per mesura de la magnitud, o bé indirectament, dels valors mesurats d’altres magnituds. Resulta impossible arribar a conèixer el valor exacte de cap magnitud, atès que els mitjans experimentals de comparació amb el patró corresponent en les mesures directes sempre estan afectats d’imprecisions. Per això hem de conformar-nos forçosament, en tota mesura, amb un valor aproximat de la magnitud, sempre afectat per un error, que depèn de la sensibilitat de l’instrument utilitzat, el disseny del sistema experimental, l’habilitat de l’experimentador, etc.

Anomenem xifres significatives totes les xifres que s’escriuen a partir de la primera que no és zero.

Així, per exemple:

  • 520,3 m té 4 xifres significatives

  • 15,2000 l té 6 xifres significatives

  • 0,00212 g té 3 xifres significatives, atès que els zeros a l’esquerra només serveixen per determinar el lloc de la coma.

Arrodiments

Per tal d’expressar els resultats amb les xifres significatives hem de recòrrer als arrodiments, els quals es poden resumir en aquestes tres regles:

  • Si la xifra que hem d’arrodonir és superior a 5 s’arrodoneix amb el nombre immediatament superior. Per exemple: 44,792; 44,563; 44,992; 44,50001; 44,8 s’arrodonirien tots a 45 si ho haguéssim d’expressar amb dues xifres significatives.

  • Si la xifra que hem d’arrodonir és inferior a 5 s’arrodoneix amb el nombre immediatament inferior. Per exemple: 44,487; 44,3; 44,12; 44,4999 s’arrodoneixen tots a 44 si ho hem d’expressar amb dues xifres significatives.

  • Si la xifra que hem d’arrodonir és exactament 5 es aplcarem el següents criteri: s’arrodoneix al nombre immediatament superior.

1.4PARTS D’UN INFORME CIENTÍFIC

Per a comunicar els resultats d’un experiment cal elaborar un informe científic, per tant després de realitzar cada experiment que realitze s’ha de realitzar-ne un, aquest consta fonamentalment de les següents parts

TÍTOL

  1. OBJECTIU: Que és el que es pretén en la pràctica. Especificar, quan es tracte d’una investigació, la hipòtesis de partida.

  2. MATERIAL: Quins materials, utensilis , aparells de laboratori i reactius utilitzats.

  3. MUNTATGE: esquema o dibuix si cal realitzar algun muntatge.

  4. METODE EXPERIMENTAL: Explicació de la manera de realització de la pràctica, consideracions que cal tenir en compte i els passos a seguir.

  5. RESULTATS EXPERIMENTAL:Poden ser numèrics o qualitatius. Si són numèrics, s’ordenen en taules de valors.

  6. ANÀLISI DELS RESULTATS: tractament dels resultats obtinguts, si són numèrics, poden representar-se en gràfics.

  7. CONCLUSIONS: Una vegada analitzat els resultats cal interpretar-los, confirmar si la hipòtesi de la qual partírem era correcta.

1.5La densitat

Una de les magnituds més útils per als científics és la densitat, concepte conegut des de primer de secundària.

No obstant, podem recordar-lo amb un símil.

Agafem una bola de ping-pong en una mà. A l’altra un rodament d’una màquina, que solen ser esferes de la mateixa mida però fetes de ferro. Quina creus que tindrà més massa?

Evidentment, la bola de ferro té més massa, però hem quedat que tenen el mateix volum. El que ocorre és que la matèria que forma la bola de ferro està més concentrada que la que forma la bola de ping-pong.

Per entendre-ho una mica millor, mirem el que realment passa. En la primera imatge la matèria que forma part de la bola de ping-pong té la matèria poc comprimida, mentre que en la segona imatge vegem com hi ha més matèria i que està més comprimida. Recorda que les dues boles eren iguals.



Per tant, podem definir ara el concepte de densitat:

La densitat, de símbol ρ (lletra rho de l’alfabet grec), i de vegades abreviada com a d, és la massa específica d’un cos o fluid, és a dir, la quantitat de matèria que hi ha per unitat de volum.

Matemàticament, açò s’expressa de la següent forma:

Substància  Densitat en g/cm3
Platí 21,45
Or 19,30
Urani 19,05
Mercuri 13,58
Pal·ladi 12,023
Plom 11,34
Plata 10.49
Coure   8,92
Ferro   7,87
Estany   7,31
Diamant   3,50
Alumini   2,70
Magnesi   1,74
Aigua   1,000
Alcohol   0,790
Benzina   0,730
Aire   0,0012

Taula 1: Densitat d’algunes substàncies.


Les unitats de la densitat són les de la massa (kg) i el volum (m³), és a dir, kg/m³. No obstant, en moltes ocasions utilitzem g/cm³ perquè surten nombres molt alts.

Anem a veure un exemple, en el laboratori hem fet 5 experiències mesurant la massa i el volum de l’aigua, i hem obtingut el següent resultat.

 

Experiment Massa (kg) Volum (m³) Densitat ( kg/m³)
1 5000 5
2 10000 10
3 50000 50
4 500 0,5
5 800 0,8

 

Fem els càlculs necessaris per omplir l’última columna. Podem observar que sempre dóna el mateix valor, açò és perquè la densitat és una magnitud intensiva, independent de la quantitat d’aigua que agafem.

A més a més, la densitat de les substàncies és única, és a dir, cada substància té una densitat determinada i pròpia, és com el DNI de la matèria. Mira la taula lateral per veure la densitat d’algunes substàncies.

Per tant, si volem identificar materials la forma més senzilla és calcular la seua densitat mitjançant càlculs de massa i volum.

1.6Procediments: Taules i gràfiques

Per poder analitzar les dades que s’obtenen en una experiència, cal recollir d’una manera ordenada. Així, s’aconsegueix que “d’un cop d’ull” es puguin veure els resultats d’una experiència.

Açò s’aconsegueix fent taules de dades que després representem en una gràfica.

Per exemple, si tenim aquestes dades en un experiment d’elongació d’una molla:


Les podem representar de la següent forma:

Com podem observar hi ha una relació lineal entre les dues variables (Força i elongació). Podríem unir els punts però no farien una línia recta, per què no si sabem que existeix eixa relació directa?

Bé, la resposta és evident: els errors de mesura. Cap experiment científic és exacte 100%, sempre hi ha errades.

Llavors els científics determinen que d’aquestes dades es pot extraure una relació, és a dir una llei, que servirà pel que condueixen a les lleis, ja que els permet dades i traure pronòstics

En el nostre cas és una relació lineal del tipus y=mx+n o proporcionalitat directa, que traduït al nostre exemple és: F=1,95 x + 0,11.

Per cert, el factor R² significa quan s’acosta a una vertadera recta. Quan més prop d’1 més perfecta serà la recta.

Hi ha més tipus de relacions, com per exemple:

Proporcionalitat quadràtica directa

Proporcionalitat inversa

y=kx²

y=k/x

1.7Exercicis

  1. Elabora dues hipòtesis que explique la caiguda dels cossos a terra.

  2. Fes una llista de les variables que influeixen en la teua hipòtesis

  3. Dissenya un experiment per comprovar la teua hipòtesi.

  4. Classifica en magnituds i unitats les paraules següents:

Litres (L), superfície (S), temperatura (T), kilòmetres per hora (km/h), volum (V), graus centígrads (ºC), metres quadrats (m²), metres cúbics (m³), densitat (ρ), kilograms (kg),

  1. ¿Quines són les magnituds fonamentals (o bàsiques) i la corresponent unitat de mesura en el Sistema Internacional (S.I.) ?

  2. Cerca tres definicions distintes del metro i escriu-les en l’ordre en què van ser proposades històricament.

  3. ¿Quines de les següents unitats pertanyen al Sistema Internacional d ́Unitats?

    1. Km

    2. m/s

    3. km/h

    4. m/s²

    5. m³/h

    6. kg/m³

    7. kg·m/s²

    8. kg/L

    9. km²

    10. m³/s

    11. K

    12. K/kg

    13. cm/h

    14. m/h

    15. L/s

  1. Posa un exemple d’una magnitud fonamental que es mesure de forma directa i d’una magnitud fonamental que es mesure de forma indirecta.

  2. Cerca el significat dels següents prefixes del múltiples i submúltiples del sistema decimal.

    1. μ (micro)

    2. G (Giga)

    3. p (peta

  1. Fes les transformacions següents:

    1. 45 dm a m

    2. 25 m³ a L

    3. 55 cm² a m²

    4. 35 hm³ a m³

    5. 65 μm a m

    6. 0,6 Gm a m

    7. 6 kg a L

    8. 654 pm a cm

  1. Expressa els següents resultats en unitats del Sistema Internacional:

    1. 20 km²

    2. 60 km/h

    3. 180 cm³

    4. 3,5 g/cm³

    5. 120 km/h

    6. 600 cm /min

    7. 2 kg/dm³

    8. 100 km/h

    9. 20 L

    10. 150 km/h

    11. 659 kg/m³

    12. 900000000 km/any

  1. Expressa les quantitats següents fent-ús de la notació científica:

    1. 65000

    2. 0,000045

    3. 356,4·10-5

    4. 124

    5. 4587000

    6. 34,5·108

    7. 0,0000007056

    8. 0,05

    9. 363,6

    10. 22,67

    11. 0,0008080

    12. 22

  1. Digues quantes xifres significatives tenen les qüantitats següents:

    1. 0,005608

    2. 6500

    3. 0,1005

    4. 0,00065

    5. 56,025

    6. 0,0000001

    7. 6,5·10⁻³

    8. 6,5·10³

  1. .Digues, de les quantitats següents, quines estan en notació científica:

    1. 57,8·10⁶

    2. 6,5·10⁻⁵

    3. 26,7·10⁻⁵

    4. 124·10²

    5. 4587,000

    6. 3,5·10³

  1. Digues quantes xifres significatives tenen els nombres següents:

    1. 12,6

    2. 0,0807

    3. 10,678

    4. 0,7740

    5. 20,50

    6. 0,000006

    7. 1,005

    8. 1,0050

    9. 650

    10. 12,66

  1. Escriu les quantitats següents amb tres xifres significatives arrodonint-les correctament:

    1. 22,66

    2. 3,4873

    3. 0,040734

    4. 0,0003406

    5. 0,090854

    6. 0,0901854

    7. 45,056

    8. 22

  1. Escriu les quantitats següents amb tres xifres significatives, arrodonint-les correctament i fent ús de la notació científica:

    1. 45,8875

    2. 0,0043728

    3. 356,38

    4. 40,08073

    5. 200,56

    6. 0,000074063

  1. 800 cm³ d’un líquid tenen una massa de 720 g. Quina és la densitat d’aquest líquid?

  2. Una peça d’or té una massa de 482,5 g i un volum de 25 cm³. Quina és la densitat de l’or?

  3. 0,4 dm d’un líquid tenen una massa de 360 g. Quina és la densitat d’aquest líquid?

  4. Calculeu la massa de 1.500 cm³ de benzè que té una densitat de 0,88 g/cm³.

  5. La densitat del potassi és 0,862 g/cm³. Quin és el volum de 120 g de potassi?

1.8Activitats Finals

  1. Què significa que la ciència s’autocorregeix?

  2. Fes un diagrama de flux del mètode científic.

  3. S’ha realitzat un experiment per tal de comprovar que les deficiències (escassetat en el medi de cultiu) en fòsfor i nitrogen pertorben el creixement de la mongetera i causen alteracions en les fulles. S’ha vigilat que en tots els grups de plantes utilitzats les condicions fossin les mateixes excepte el tipus de substrat de creixement. La taula mostra els resultats de l’experiment.

Tipus de substrat de creixement

Resultats

Substrat amb els requeriments normals de fòsfor i nitrogen

Creixement normal, fulles ben desenvolupades

Substrat amb dèficit de fòsfor i nitrogen

Menor creixement, alteracions en el color i la forma de les fulles

Aquestes són unes de les possibles conclusions de l’experiment:

“El fòsfor i el nitrogen són necessaris tant pel creixement normal de la mongetera com per la formació de fulles ben desenvolupades.”

    1. S’han fet crítiques al disseny de l’experiment que invaliden les conclusions. Un company ha argumentat: “Potser la causa del resultat és exclusivament l’escassetat en fòsfor”. Creieu que està fonamentada aquesta crítica? Expliqueu-ho.

    2. Feu un disseny de l’experiment en el que es pugui comprovar la validesa de la crítica anterior.

  1. En un treball de recerca del batxillerat un alumne ha pensat que podria determinar si la cafeïna té efectes mutàgens sobre la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster). En concret vol estudiar quina dosi de cafeïna han d’ingerir les mosques per tal que la descendència presenti alteracions al cos.

    Per tal de determinar els efectes mutàgens ha preparat un experiment en el que disposa de:

  • Una població nombrosa de mosques,

  • Aliment que conté cafeïna en diferents dosis (baixa, mitja, alta) i aliment sense cafeïna,

  • Recipients de vidre per contenir les mosques i tots els estris necessaris per afavorir la reproducció de les mosques,

  • Lupa binocular per observar els caràcters del cos de les mosques,

  • Bibliografia amb imatges i descripcions dels caràcters corporals de Drosophila melanogaster

    1. Enuncieu en forma de pregunta el problema que es vol resoldre en aquesta recerca.

    2. Assenyaleu les variables independent i dependent d’aquest experiment. Expliqueu la resposta

    3. Dissenyeu un experiment que permeti determinar quina dosi de cafeïna han d’ingerir les mosques per tal que la descendència mostri alteracions al cos. Especifiqueu amb claredat la idea de control de l’experiment.

  1. Dissenya un experiment que ens permeta comprovar la següent hipòtesis “El consum de combustible d’un cotxes és major si es condueix en les finestres obertes que si s’empra l’aire condicionat”. Sigues el més explícit que pugues.

  2. La densitat de la plata és 10,5 g/cm³. Quin és el volum de 500 g d’aquest metall?

  3. La densitat de la plata és 10,5 g/cm³. Quin és el volum de 3 kg d’aquest metall?

  4. A partir de les següents taules de dades, representa les següents gràfiques i digues quin tipus de relació representen:

1.9Pràctica: Llei de Hooke

1.9.1Introducció

La llei de Hooke estableix quina relació hi ha entre la força deformadora que actua sobre uncos elàstic i el valor de la deformació que aquest sofreix. Segons aquesta llei empírica hi ha una proporció directa entre la deformació experimentada i la força que l’ha produïda, dins d’un cert marge d’elasticitat. La constant de proporcionalitat s’anomena constant elàstica i depèn de les característiques del cos elàstic. De forma matemàtica: F = k·ΔL

1.9.2Objectius

Comprendre com s’estableix de forma experimental la relació entre dues magnituds físiques i aprendre a mesurar forces i deformacions. Més concretament:

  • Emprar adequadament instruments de mesura de pes i longitud.

  • Aprendre a fer muntatges al laboratori de física.

  • Fer càlculs per a determinar la constant elàstica d’un moll a partir de F i ΔL.

  • Interpretar els resultats obtinguts mitjançant gràfiques.

  • Elaborar un informe sobre l’experiència realitzada.

1.9.3Material necessari

Col·lecció de pesos de valors diferents

Suport amb nou i vareta per penjar-hi un moll

Moll i portapesos

Cinta mètrica

1.9.4Realització i taula de resultats

Munteu el dispositiu de la figura:

Mesureu la longitud inicial del moll: Linicial = ……………… m

Afegiu pesos al portapesos i mesureu la nova longitud del moll.

La determinació de la força pes del portapesos la farem amb l’expressió: Fpes = m·g

Ompliu la taula de resultats següent:

1.9.55. Anàlisi dels resultats

Representeu en un full de paper mil·limetrat (o mitjançant el full de càlcul EXCEL) la gràfica F = f(ΔL), és a dir, la força en l’ordenada i la deformació en l’abscissa.

A la vista del gràfic obtingut interpreteu els resultats i confirmeu si es compleix o no la llei de Hooke i amb quines limitacions. Mesureu el pendent de la recta obtinguda i determineu la constant elàstica del moll. Per comparar podeu repetir l’experiment amb un altre moll diferent.

1.9.6 Qüestions

1. Quina relació entre F i ΔL es dedueix del gràfic?

2. Passa la vostra recta per l’origen de coordenades? Quina explicació pot haver-hi?

Comments are closed