Tema 3 ¿Cómo son los materiales por dentro?

¿Cuál es la estructura de todas las cosas? ¿Cómo podemos clasificar la materia?

A1. Nombrar objetos, materiales o sustancias que parezcan muy diferentes. Trata de encontrar algunas propiedades comunes a todos los objetos o sustancias nombrados.

25 Sólidos – 4 líquidos – 2 gases PROPIEDADES COMUNES:

  Ocupan un espacio (volumen)

 Pesan (tienen masa)

A4. ¿El volumen de un objeto es siempre el mismo o puede variar?

Todos los elementos, menos el agua, cuando se congelan su volumen disminuyen, el agua es diferente porque aumenta. Esto demuestra que el volumen de un objeto no siempre es el mismo, puede variar. 

Si nos fijamos en las vías del tren, la vía está separada cada cierto periodo ya que sufre cambios de volumen por el efecto del calor, es decir, cuando hace calor se dilata. Esto también lo vemos en las ventanas de la universidad en las que hay juntas de dilatación, por ejemplo, o en los puentes. Las separaciones en sí, es diferente dependiendo del material del que estén hechos los objetos. 

IDEA IMPORTANTE: 

Todos los materiales tienen dos propiedades comunes: Volumen y masa. 

El volumen varía. 

¿ QUÉ ES EL PESO? ¿CÓMO SE MIDE?

A5. ¿De qué crees que depende el estiramiento de un muelle al colgarle un peso?

Al ponerle un peso el muelle se estira porque se ejerce un peso sobre él. Vamos poniendo pequeñas pesas del mismo peso y conforme vamos añadiendo una vamos viendo que su estiramiento es proporcional: si le pongo 2 pesos iguales se estira el doble que su forma inicial, si le pongo 3, se estira el triple. 

También hay que tener en cuenta la constante elástica, que es la capacidad del muelle para estirarse. Por lo tanto los factores que influyen son la fuerza que se ejerce y la constante de elasticidad:

Distancia que se estira= Fuerza / Constante de elasticidad

El peso es una unidad de fuerza por lo tanto se mide en Newtons. El peso es una propiedad variable y depende de la fuerza que ejerce un cuerpo sobre otro.

La masa es la cantidad de materia que tiene un objeto y es una propiedad invariable.

Supuesto: ¿La Tierra atrae a los objetos? Sí, la Tierra ejerce una fuerza sobre los objetos hacia el interior de la Tierra. Para levantar un objeto debemos hacer la misma fuerza o una superior a la que ejerce la Tierra.

¿De qué depende el peso de un objeto? De la fuerza de la gravedad (lo que estira de nosotros hacia el centro de la Tierra) y de la masa que tiene el objeto (más cantidad de masa --> más peso)
Si levanto una silla y un teclado, la fuerza de gravedad que se ejerce sobre los dos objetos es la misma pero la masa es diferente por lo que el que tenga más masa, en este caso la silla, pesa más.
Si me llevo una silla a la luna, la masa es la misma pero la fuerza de la gravedad es diferente por lo tanto el peso es distinto.

Todos los objetos tienen fuerza de atracción pero al tener tan poca masa dicha fuerza es muy pequeña.

TEMA 2: ¿Cuánto mide Carlos realmente?

 A.10.- ¿Cuánto mide la persona? Justificar el valor elegido.

Después de que todos los grupos midieran a Carlos en la clase anterior, y que cada uno obtuviéramos diferentes resultados queremos averiguar cuánto mide realmente. Para ello hacemos lo siguiente:

1- Calculamos la media: 1,801615 m. Esto no es una medida exacta pero nos da un valor medio de todas las alturas que cada grupo a obtenido. Esta media hemos de redondearla ya que tantos decimales no tiene mucho sentido, hemos de tener en cuenta la sensibilidad del aparato con el que medimos por ello, realmente sería 1,802 m

Nos preguntamos si podríamos responder esta pregunta con la mediana o con la moda.

A.11.- ¿Estamos totalmente seguros del valor representativo elegido? ¿Qué podemos afirmar con seguridad?¿Y con más seguridad?

No estamos seguros del todo del valor de 1,802 m, pero si hay algo que tenemos claro, y es que mide ente 1,79 y 1.82 metros. 

La desviación típica nos da una idea se cuánto se alejan las diferentes medidas de la media. Si la desviación típica es pequeña quiere decir que las medidas has sido bastantes exactas, y cuando las desviación es muy mayor, significa todo lo contrario, que las medidas pueden estar equivocadas. 

En este caso la desviación típica es pequeña, ya que los valores se encuentran próximos a la media. 

Esto nos asegura que la medida exacta está 0,01 m por encima o por debajo  1.802 m (la media) ya que dicha cifra es la desviación típica. En conclusión, podemos afirmar con seguridad que Carlos mide 1,802 m +- 0.01 m. La desviación típica nos da un margen de seguridad.

Si hubiesemos elegido la moda, la cual es 1,79 m, el coeficiente de seguridad que deberíamos dar es la sensibilidad del aparato con el que medimos, sensibilidad que es de 0,001 m ya que es lo mínimo que mide el metro pero sabemos que no es, porque hemos obtenido datos muy diferentes.

¿Cometemos el mismo error en estas dos medidas? ¿Algunas de ellas es mejor?
15.3 = 0.2 cm =2 mm           1.2 m= 0.2 cm= 2 mm
Sí que cometemos el mismo error en ambos porque se miden con el mismo aparato que contiene la misma sensibilidad de 2 mm.
La segunda medida es mejor, que la sensibilidad del aparato es de 2 mm, el cual es un número par, mientras que la primera tiene una medida impar, cosa que no cuadra con dicha sensibilidad. Por ello se ha de incluir la sensibilidad, es decir, el margen de seguridad de las medidas.
Si tuviéramos que elegir una de las dos medidas, elegiríamos la primera después de cambiarla a 15,4 m, ya que la segunda medida es muy pequeña en comparación de esa sensibilidad baja, a cuanto más pequeño sea el objeto, mayor ha de ser su sensibilidad.

A.12.- En ocasiones, al realizar una medida varias veces obtenemos el mismo valor ¿significa que ese es el valor exacto?

Con una regla de una sensibilidad de 0.01 cm medimos un objeto. Tras medirlo varias veces en las que nos da el mismo resultado en todas nos preguntamos si esa es la medida exacta. No es la medida exacta porque se puede hacer más subdivisiones de la medida que hemos obtenido ( cm, mm....) 

¿Cuál de estas medidas es más precisa? 1.8  1.76   1.764 

1.8 + - 0.1 cm --> 1 mm (1 milímetro de precisión)

1.76 + - 0.01 cm -->0.1 mm (0.1 milímetros de precisión, 10 divisiones dentro del milímetro)

1.764 +- 0.001 cm --> 0.01 mm ( 0.01 mm de precisión, 100 divisiones dentro del mm)

Cuántos más decimales tenga la medida, más precisa será. 

¿Es esto correcto? 15.3 +- 0.285 cm

No es correcto, para que lo fuera debería ser 15.300 + - 0.285 ó 15.3 + - 0.3 cm.

A.13.- Utilizar los instrumentos básicos (probeta, cinta métrica, cronómetro, termómetro, balanza), comprobando su sensibilidad, rango y error de cero. 

Un error de cero es cuando un instrumento no empieza a medir desde 0. 

Tema 2 ¿QUÉ ES MEDIR?

¿PODEMOS MEDIR EXACTAMENTE? (LA MEDIDA)

Una de las características de la forma en que se producen conocimientos en las ciencias es el aspecto cuantitativo. Cuando se buscan regularidades o se realizan experimentos se obtienen datos de carácter cuantitativo (numéricos). Pensemos en tamaños, distancias, pesos, volúmenes, escalas. El carácter cuantitativo siempre está presente en la ciencia.  Desde pequeños, pues, es necesario obtener datos cuantitativos y argumentar con ellos para generar evidencias y fundamentar conclusiones. Y eso en temas muy diversos. Vamos a reflexionar, por tanto, sobre el proceso de medida.

A.1.- Con el fin de reflexionar sobre el proceso de medida, medid la longitud de vuestra mesa y dad el resultado, ¿cómo lo habéis hecho?

En primer lugar, hemos medido la mesa a palmos, dándonos un resultado de entre 6 y 9 palmos, tras la puesta en común en clase. También hemos medido la mesa en bolígrafos, dándonos diferentes resultados, de entre 7 bolígrafos y tres cuartos y 9 bolígrafos + una punta. Otra forma de medida han sido los móviles, a nosotros nos ha dado 9 teléfonos justos, pero ha habido resultados de entre 8 teléfonos y un poquito y 8,5 teléfonos.

También hemos medido con folios: 4 folios apaisados más un tercio.

Sabemos que respecto a los objetos que he utilizado para medir la mesa mide esi. Pero surge un problema, la medidas no coinciden ya que medir es comparar con un patrón fijo y cada uno de nosotros somos diferentes, por lo que, si medimos con diferentes antebrazos, móviles o bolígrafos , claramente no nos darán los mismos resultados. Obtenemos resultados aproximados. Depende de quién toma la medida.

A.2.- Cuando se mide siempre es por algo y para algo. ¿Qué deficiencias creéis que tiene el proceso de medida que hemos hecho? ¿Cómo podríamos mejorarlo?

- Diferentes patrones de medida

- Equivocarnos en el punto de origen o modificarlo sin darnos cuenta

- No establecer el método de medida

- Utilizar instrumentos que no tienen medidas exactas.

Se puede mejorar estableciendo normas y patrones comunes para todos y también establecer cómo vamos a medir (coger todos el mismo modelo de teléfono en horizontal). Patrón universal.

Medir es comparar una cantidad de una magnitud con otra cantidad de la misma magnitud que tomamos como unidad. Para facilitar la comparación se utilizan instrumentos. 

Una unidad de magnitud debe tener unas características concretas para ser considerada como tal. 

1) Ha de ser INALTERABLE, es decir, no cambia con el tiempo ni depende de quién realice la medida; 

2) Debe ser UNIVERSAL, es decir, que se use en todos los países (he ahí que se estableció un sistema de medidas universal: Sistema internacional de unidades); 

3) Debe ser fácilmente reproducible, es decir, que tenga múltiplos y divisores. 

A.3.- Existen magnitudes cuya unidad se define arbitrariamente (se les llama magnitudes “fundamentales”) y otras cuyas unidades se definen a partir de las fundamentales (magnitudes derivadas). Poned ejemplos de ambos tipos.

Longitud (m) – superficie (m2) – volumen (m3)

Peso/masa (gramos)

Tiempo (segundo)

Temperatura (ºC / ºK)

Sonido (decibelios)

Medidas derivadas:

1-      velocidad (m/s) distancia recorrida en un tiempo determinado

2-      Aceleración (m/s2)

3-      Densidad (kg/m3)

4-      Calorías (

5-       

A.5.- Definir los múltiplos y divisores de las unidades de longitud, superficie y volumen. Revisión de las potencias de 10.