Este libro es una obra colectiva concebida , diseñada y creada en el Depar tamento de Ediciones de Santillana , bajo la dirección de Teresa Grence Ruiz. En su elaboración han par ticipado: Mar í a de l Carmen Vi da l Fernández Bárbara Braña Bor j a Dav i d Sánchez Gómez EDICIÓN Bárbara Braña Bor j a EDICIÓN E JECUTIVA Dav i d Sánchez Gómez DIRECCIÓN DEL PROYECTO Antonio Brandi Fernández Las actividades de este libro no deben ser realizadas en ningún caso en el propio libro. Las tablas, esquemas y otros recursos que se incluyen son modelos que deberán ser trasladados a un cuaderno. Física y Química 3 E S O
Índice Unidad Si tuac ión de aprendizaje. E L R E T O Obj et i vos de Desar ro l l o Sostenibl e (ODS) y sus metas 1 La ciencia y la medida 6 Grabar un vídeo tutorial sobre el método científico. Medimos para conocer con certeza científica. 2 Los gases 32 Preparar una feria científica para montar en el centro escolar. Navegar a través del aire. Meta 4.1 3 Las mezclas 54 Ayudar a decir no al alcohol. Navegar a través del aire. Meta 3.1 4 El átomo 80 Elaborar el guion de una serie radiactiva. Átomos muy energéticos. Meta 12.4 5 Elementos y compuestos 106 Diseñar una app sobre la tabla periódica. La química dentro de la tecnología. Meta 12.2 6 Las reacciones químicas 128 Luchar contra los incendios y el cambio climático. La química de los incendios. Meta 15.2 Anexos 156 2
Saberes bás i cos Procedimi entos c i ent í f i cos Act i tud cr í t i ca 1. Ciencias experimentales. 2. El método científico. 3. Aplicación del método científico. 4. Aplicaciones tecnológicas de la investigación científica. 5. La medida. 6. El trabajo en el laboratorio. Manipular sólidos. Manipular líquidos. Pesar sustancias. Medir volúmenes. Investigar la relación entre la masa y el volumen de los cuerpos. ¿Es una ciencia la astrología? 1. El estudio de los gases. 2. La presión atmosférica. 3. Las leyes de los gases. Ley de Boyle-Mariotte 4. Las leyes de los gases. Ley de Gay-Lussac 5. Las leyes de los gases. Ley de Charles 6. La ecuación general de los gases ideales. 7. La teoría cinética de los gases. Relacionar la presión atmosférica y la ley de Boyle-Mariotte. Comprobar experimentalmente la ley de Boyle-Mariotte. Relacionar la presión atmosférica y la ley de Gay-Lussac. Relacionar la presión atmosférica y la ley de Charles. Comprobar experimentalmente la ley de Charles. ¿Puede matarte una burbuja en el suero? 1. Diversidad de la materia. Sustancias puras y mezclas. 2. Las disoluciones. 3. La concentración de las disoluciones. 4. La solubilidad de las sustancias. 5. Coloides. 6. Separación de los componentes de una mezcla. Preparar suero fisiológico. Preparar 250 mL de una disolución de sal en agua cuya concentración sea 40 g/L. Elaborar un filtro de papel. Extraer el colorante de la lombarda. Separar un líquido del sólido disuelto. Destilar el alcohol de una mezcla. Realizar una cromatografía de la tinta. ¿Se puede engañar al alcoholímetro? 1. Cómo son los átomos. Modelos atómicos. 2. Las partículas que forman los átomos. 3. Avances en el modelo atómico. 4. Cómo se representan los átomos. 5. Isótopos. 6. Masa atómica. 7. Los átomos y la electricidad. 8. Iones: aniones y cationes. 9. La radiactividad. Analizar el color de las sustancias. ¿Los microondas son radiactivos? 1. Historia de los elementos. 2. La tabla periódica de los elementos. 3. Los elementos químicos más comunes. 4. Cómo se presentan los elementos químicos. 5. Los compuestos químicos más comunes. Analizar los elementos presentes en un teléfono móvil. Separar los elementos de un compuesto. ¿El calcio de la leche es mejor que el de otros alimentos? 1. Las reacciones químicas. 2. Cómo se produce una reacción química. 3. La ecuación química. 4. Cálculos en las reacciones químicas. 5. Reacciones químicas de interés. 6. La química y el medioambiente. 7. Los medicamentos y las drogas. 8. La química y el progreso. Estudiar la reacción de oxidación del magnesio. Estudiar la reacción entre el vinagre y el bicarbonato. Estudiar la reacción entre el HCℓ y el NH3. Disolver la cáscara de un huevo. Estudiar la reacción entre el hierro y una disolución de sulfato de cobre(II). ¿Son drogas el alcohol y el tabaco? Formulación inorgánica La tabla periódica de los elementos 3
4 Aprender es un camino de largo recorrido que durará toda tu vida. La meta es siempre recorrerlo CONSTRUYENDO MUNDOS más equitativos, más justos, más sostenibles. Por ello, hemos pensado en este itinerario para ti: Itinerario didáctico El átomo 4 H A Z M E M O R I A R E T O Elaborar el guion de una serie radiactiva Átomos muy energét icos Central nuclear de Chernóbil (Ucrania), abril de 1986. Durante una prueba se produce una detonación que hace estallar uno de los reactores nucleares. Un sinfín de partículas radiactivas contaminan la atmósfera , el agua , la vegetación , los animales… y a las personas de los alrededores, que no podrán volver a habitar esa región hasta que pasen muchos años. En 2019 se estrenó una serie sobre este accidente. ¿Te atreves a elaborar el guion de una serie donde la energía nuclear sea protagonista? A lo largo de las siguientes páginas te ayudaremos. Con este reto vas a cont r ibui r a… «De aquí a 2030, lograr la gestión ecológicamente racional de los productos químicos y de todos los desechos a lo largo de su ciclo de vida , [...] y reducir significativamente su liberación a la atmósfera , el agua y el suelo a fin de minimizar sus efectos adversos en la salud humana y el medioambiente». (Meta 12.4) Mientras escribes el guion de la serie aprenderás qué es la radiactividad , algunas de sus aplicaciones y las características de los desechos radiactivos y cómo deben gestionarse para poder alcanzar esta meta de los ODS. ¿Qué es un átomo? ¿Qué partículas forman los átomos? ¿Qué relación existe entre los átomos y la electricidad? ¿Qué es la energía nuclear? ¿Qué otros tipos de energía recuerdas? Descríbelos. INTERPRETO LA IMAGEN Observa la imagen grande de la izquierda. En 2016 se colocó una gigantesca estructura de 30 000 toneladas de acero para tapar los restos del reactor nuclear de Chernóbil. Costó 1500 millones de euros. ¿Por qué se construyó si ya han pasado varias décadas desde el accidente? La estructura se montó separada de su ubicación final y luego se trasladó hasta ser colocada encima de los reactores. ¿Cuál pudo ser el motivo? ¿Por qué crees que se empleó acero en vez de madera o aluminio para cubrir el reactor? Observa esta otra imagen de la izquierda. ¿Por qué usan trajes especiales quienes trabajan con residuos radiactivos? EN ESTA UNIDAD. . . Los átomos. Modelos atómicos. Las partículas que forman los átomos. Avances en el modelo atómico. Átomos, isótopos y masa atómica. Los átomos y la electricidad. Iones: aniones y cationes. La radiactividad. 81 80 ES0000000167423 280636 UNIDAD 04_126576.indd 80-81 31/5/22 13:12 ¿DE QUÉ ESTÁ HECHA LA MATERIA? Todo lo que nos rodea está formado por átomos. EL ÁTOMO Y LA ELECTRICIDAD Cuando se frotan ciertos materiales, estos se electrizan . Aparecen dos tipos de fuerzas entre ellos. ENERGÍA RADIANTE La energía radiante es la energía que transportan las radiaciones electromagnéticas. Cuando se frota un objeto, sus átomos pueden ganar o perder electrones y adquirir carga eléctrica negativa o positiva . REPASO FÍSICA Y QUÍMICA R E T O 1 Clasifica las partículas que forman el átomo según estén en el núcleo o en la corteza. 2 Observa el esquema de la energía y los tipos de radiación electromagnética; después, describe para cada uno de ellos alguna aplicación o dispositivo que utilices habitualmente. 3 Comprueba experimentalmente si varios materiales se electrizan cuando se frotan. Por ejemplo, prueba a frotar un bolígrafo de plástico contra tu jersey y atraer con él pequeños trocitos de papel. Después, prueba a frotarlo con una prenda de algodón. Haz ahora lo mismo con un lápiz de madera en lugar del bolígrafo de plástico. A C T I V I D A D E S + Protón : partícula con carga eléctrica positiva Neutrón : partícula sin carga eléctrica - Electrón : partícula con carga eléctrica negativa Repulsión Atracción Dos trozos de vidrio electrizados se repelen . Dos trozos de ámbar electrizados se repelen . El vidrio y el ámbar electrizados se atraen . ENERGÍA Ondas de radio Microondas Infrarrojos Visible Ultravioleta Rayos X Rayos c 2 átomos de oxígeno 2 átomos de nitrógeno átomos de silicio 2 átomos de hidrógeno y 1 átomo de oxígeno átomos de carbono átomos de aluminio Corteza Núcleo ESTRUCTURA DE UN ÁTOMO 82 ES0000000167423 280636 UNIDAD 04_126576.indd 82 31/5/22 13:12 Masa Carga eléctrica Protón 1 u +1 e Electrón 1/1836 u -1 e Neutrón 1 u 0 4 10 Calcula cuántos protones hay que reunir para que la masa total sea 1 kg. ¿Y neutrones? ¿Y electrones? 11 Calcula cuántos protones debes reunir para que la carga eléctrica total sea 1 C. ¿Y electrones? A C T I V I D A D E S 2.2. Escala atómica C omo l o s p r o t o n e s , n e u t r o n e s y electrones son partículas muy pequeñas, cuando se trabaja con átomos es frecuente emplear la escala atómica , que uti li za como unidad d e m a s a y d e c a r g a c a n t i d a d e s aproximadas a la masa y a la carga de un protón . E J E M P LO R E S U E LTO 1 Calcula la masa y la carga del átomo del dibujo. Expresa el resultado en unidades del SI y en escala atómica. 1. Cuenta las partículas de cada tipo que hay en el átomo. Protones: 2 Neutrones: 3 Electrones: 2 2. Localiza los datos de la masa y de la carga de cada partícula y haz una tabla indicando el número de partículas y el cálculo de la masa y de la carga de cada tipo de partículas en unidades del SI. Luego, calcúlalo para todo el átomo. Partículas Cantidad Masa (kg) Carga (C) Protón 2 2 ? 1,673 ? 10-27 = 3,346 ? 10-27 2 ? (+1,6 ? 10-19) = +3,2 ? 10-19 Neutrón 3 3 ? 1,675 ? 10-27 = 5,025 ? 10-27 3 ? 0 = 0 Electrón 2 2 ? 9,11 ? 10-31 = 1,822 ? 10-30 2 ? (-1,6 ? 10-19) = -3,2 ? 10-19 Total átomo 8,373 ? 10-27 0 La masa del átomo es 8,373 ? 10-27 kg y su carga es 0 C. 3. Repite el paso anterior trabajando en unidades atómicas. Partículas Cantidad Masa (u) Carga (e) Protón 2 2 ? 1 = 2 2 ? (+1) = +2 Neutrón 3 3 ? 1 = 3 3 ? 0 = 0 Electrón 2 2 ? 0 = 0 * 2 ? (-1) = -2 Total átomo 5 0 La masa del átomo es 5 u y su carga es 0 e. unidad de masa atómica (u): unidad de carga atómica (e): 1 u = 1,66 ? 10-27 kg 1 e = 1,6 ? 10-19 C * En unidades de masa atómica podemos considerar nula la masa del electrón. 85 ES0000000167423 280636 UNIDAD 04_126576.indd 85 31/5/22 13:13 LA SITUACIÓN DE APRENDIZAJE. EL RETO 1 UN ODS Y SUS METAS 2 LAS COMPETENCIAS ESPECÍFICAS 3 Exprime tu cerebro para recordar lo que sabes. Haz memoria de tus conocimientos adquiridos en otros cursos, en otras unidades o en tus propias experiencias. Contribuye con la realización del reto al cumplimiento de una o varias metas de uno de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS). Observa y aprende. ANALIZA ejemplos resueltos, luego aplica lo aprendido y RESUELVE problemas. Piensa y exprésate con espíritu crítico a partir de las diferentes ACTIVIDADES propuestas. Piensa críticamente. Debate sobre la veracidad de estos contenidos. En la sección ¿VERDAD O MENTIRA? encontrarás propuestas para aprender a producir información veraz y desmontar fake news y mitos. Reflexiona sobre un aspecto de la vida cotidiana, poniéndote en el lugar de los personajes que la presentan. Acepta el reto propuesto a partir de la situación de aprendizaje. Utiliza el REPASO inicial, revisa lo que ya sabes y relaciona estos saberes con lo que vas a aprender. Investiga, piensa y responde las cuestiones que te ayudarán a ir resolviendo el reto y a adquirir competencias específicas. 3. Avances en el modelo atómico R E T O 12 ¿Por qué al quemar sustancias formadas por elementos químicos diferentes obtenemos llamas de colores distintos? ¿Cómo es el modelo atómico que explica este comportamiento de los átomos? 13 ¿Qué es mayor, la cantidad de energía que varía cuando en un átomo un electrón cambia de nivel o la energía emitida por un átomo de un elemento radiactivo? Analizar el color de las sustancias Un átomo es tan pequeño que es imposible verlo directamente. Uno de los métodos para detectar la presencia de átomos de un cierto elemento químico es obtener su espectro a la llama. Vaso con agua Espátulas Sustancias a analizar Varillas Recipientes, espátulas y varillas. Alcohol de quemar (metanol o etanol). Mechero de mango largo. Sustancias a analizar: – Carbonato de sodio, Na2CO3. – Dicloruro de cobre, CuCl2. – Bromuro de potasio, KBr. Para cada sustancia lleva a cabo estas acciones. 1. En un crisol limpio pon una punta de espátula del producto que vas a analizar. 2. Añade entre 3 y 5 mL de alcohol y remueve con la varilla. 3. Enciende la llama de un mechero en el borde del crisol. 4. Observa el color de la llama. Al principio es de color azul, debido al alcohol; luego cambiará. De vez en cuando puedes remover con la varilla para avivar la llama. 5. Deja que la llama se apague o apágala con agua. ¿Cómo se hace? Carbonato de sodio Dicloruro de cobre Bromuro de potasio Todo el material debe estar muy limpio, con el fin de que no se contaminen unos productos con otros. No debe caer alcohol sobre la mesa. Si cae algo, hay que limpiarlo bien antes de encender una llama. Si realizas más de un análisis a la vez, procura que los crisoles estén separados para que las llamas no se interfieran. Ten preparado un vaso grande con agua por si el fuego se sale de un crisol. Crisoles Material necesario 86 ES0000000167423 280636 UNIDAD 04_126576.indd 86 31/5/22 13:15 2. La presión atmosférica ¿Puede matarte una burbuja en el suero? R E T O 1 2 V E R D A D O MENTI RA ? 13 ¿Cómo tiene que estar colocado el recipiente de suero para que su presión sea mayor que la presión sanguínea? 14 Si nos hacemos un corte en la piel, ¿qué podría ocurrir si la presión atmosférica fuese mayor que la presión sanguínea? A C T I V I D A D E S 1 2 4 3 5 7 6 En alguna ocasión habrás visto en series de televisión o leído en alguna novela que un asesino acaba con la vida de su víctima inyectándole aire en las venas. Cuando se introduce aire en el sistema circulatorio se puede produce una embolia gaseosa . Por ello, para que un líquido entre en la corriente sanguínea debe tener una presión mayor que la de la sangre circulando. Esto se consigue colocando el suero a una cierta altura por encima de nuestro cuerpo. … para que se produzca una embolia gaseosa se necesita más cantidad de aire que la que cabe en las jeringas y sistemas de goteo. Por eso es posible que, cuando nos van a sacar sangre, nos preocupe que entre un poco de aire, o que cuando nos tienen que poner suero o alguna medicación a través de una vía intravenosa , nos preocupe que se acabe el líquido de la bolsa y comience a entrar aire. Cuando te cortas o te pinchas, sangras. Pero nunca notarás que tu cuerpo, al abrirse la piel , succione aire. Esto es así porque la presión sanguínea es mayor que la presión que rodea tu cuerpo, la presión atmosférica . Cuando el suero se acaba o la altura disminuye, la presión sanguínea es mayor que la del aire que ha quedado. Por eso podemos apreciar en la vía un poco de sangre que ha salido. Pero, además, … ¡No hay peligro! Una burbuja en el suero no es mortal. Y las bombas de infusión cuentan con un sistema de apagado de seguridad . ¿Por qué estas situaciones no te van a producir una embolia gaseosa? 38 ES0000000167423 280636 UNIDAD 02_126575.indd 38 31/5/22 13:28 Experimenta y lleva a cabo prácticas sencillas. Resuelve estos procedimientos aplicando lo aprendido. Aprende los saberes básicos a partir de textos claros y de toda la potencia del lenguaje visual: gráficas, esquemas, infografías…. Masa 9,11 ? 10-31 kg Carga -1,6 ? 10-19 C Electrón Masa 1,675 ? 10-27 kg Carga 0 Neutrón Masa 1,673 ? 10-27 kg Carga +1,6 ? 10-19 C Protón La unidad para la carga eléctr ica en el SI se l lama cu lombio (C). 2. Las partículas que forman los átomos R E T O 7 ¿Qué masa tienen las partículas que forman los átomos? ¿Cuáles tienen una masa mayor? 8 ¿Tienen carga eléctrica estas partículas? ¿Cómo puede ser que los átomos sean neutros? 9 ¿Crees que el tamaño de las partículas del átomo dificultó el estudio de la energía nuclear en comparación con otras fuentes de energía, como la eólica o la hidráulica? ¿Por qué? 2.1. Propiedades de las partículas que forman los átomos En 1932 se descubr ió que en el núcleo de los átomos hay una pa r t ícu la que no tiene carga eléctr ica ; se la l lamó neutrón. Distintas investigaciones permitieron conocer la masa y la carga eléctrica de las partículas presentes en el átomo. Comparando la masa del protón y el electrón , obtenemos: , , ? ? m m 9 11 10 1 673 10 1836 kg kg ó ó electr n prot n 31 27 = = - - " mprotón = 1836 ? melectrón La masa del protón es muy pa recida a la del neutrón. La masa del electrón es much ísimo menor que la del protón y el neutrón. La ca rga del electrón es ig ua l que la del protón, pero de sig no contra r io. El átomo es neutro, por eso debe tener el mismo número de protones que de electrones. El número de neutrones es simi la r a l de protones, pero no t iene por qué ser ig ua l . La masa del protón es 1836 veces mayor que la masa del electrón , así como la masa de una jirafa es aproximadamente 1836 veces mayor que la de una cobaya . Toda la materia que nos rodea está formada por átomos. 84 ES0000000167423 280636 UNIDAD 04_126576.indd 84 31/5/22 13:13 LOS SABERES BÁSICOS 4
5 o r g a n i z o lo a p r e n d i d o 4 c o m p r u e b o lo a p r e n d i d o 50 TA B L A . Completa la tabla en tu cuaderno colocando de forma adecuada los datos que se indican. Protón Electrón Neutrón Masa 1,673 · 10–27 kg Carga -1,6 ? 10-19 C +1,6 ? 10-19 C 0 C 9,11 ? 10-31 kg 1,675 ? 10-27 kg Después, completa otra tabla como la anterior e indica en ella el valor de la masa y la carga en unidades atómicas. 51 D I B U J O . Dibuja y rotula en tu cuaderno los esquemas siguientes referidos a dos modelos estudiados en esta unidad para explicar los átomos. Corteza Modelo de capas Protón Electrón Capa Neutrón Núcleo Modelo planetario 52 E S Q U E M A . Para representar un átomo se utiliza el símbolo A ZX. Completa en tu cuaderno. 235 92U … … … Luego, completa las frases. a) El número de protones viene dado por . b) El número de electrones viene dado por . c) El número de neutrones viene dado por . 53 E S Q U E M A . Compara algunas propiedades de los átomos 63Cu y 65Cu en tu cuaderno. 65Cu 63Cu … … Z … … A … … N.º de neutrones … … N.º de protones … … N.º de electrones 54 E S Q U E M A . Completa el esquema en tu cuaderno: gana electrones … … … … catión Átomo 55 E S Q U E M A . Compara e indica en tu cuaderno las diferencias entre fisión nuclear y fusión nuclear. … Fusión … … … Fisión … … Definición Generación de energía Residuos generados Cómo son los átomos 56 La basílica de San Pedro, en Roma, es el mayor templo de la cristiandad; su cúpula tiene un diámetro interior de 40 m aproximadamente. Imagina un átomo del tamaño de esta cúpula, ¿cuál de los siguientes objetos tendría un tamaño comparable a su núcleo? 57 Analiza las siguientes frases. Una de ellas justifica por qué se dice que la mayor parte del átomo está vacía. Escríbela en tu cuaderno a) Los electrones son mucho más pequeños que los protones. b) El núcleo del átomo es mucho más pequeño que el átomo. c) Los átomos son estructuras muy, muy pequeñas. 58 ¿Qué masa tendrá un átomo de sodio (Na) si está formado por 11 protones, 12 neutrones y 11 electrones? 59 Observa la representación de estos átomos y completa la siguiente tabla: Átomo Número de capas Número de electrones por capa Número total de electrones O Na P S 60 Dibuja el modelo de capas de un átomo de estos elementos: nitrógeno, aluminio, calcio y neón. 61 Un átomo consta de 53 protones y 74 neutrones. a) ¿Cuál es su número atómico? ¿Y su número másico? b) Encuentra en la tabla periódica del anexo a qué elemento químico pertenece. ¿Cuál es su símbolo? 62 Dibuja una representación de los átomos siguientes que muestre todas las partículas y dónde están situadas. a) 14 6 C b) 14 7 N 63 Analiza los dibujos que representan los átomos siguientes y completa en tu cuaderno el esquema. Berilio Boro B Be … … N.º de electrones … … N.º de neutrones … … Número atómico: Z … … Número másico: A … … N.º de protones Litio Helio E J E M P LO R E S U E LTO 3 Haz una representación de los átomos siguientes que muestre todas las partículas y dónde están situadas. 4 2He 7 3Li 1. Identifica las partículas en cada átomo. Recuerda el significado de A ZX: X: nombre Z: n.º de protones N.º de electrones A - Z: n.º de neutrones Helio 2 2 4 - 2 = 2 Litio 3 3 7 - 3 = 4 2. Representa los átomos: a) En el núcleo coloca los protones (en rojo) y los neutrones (en verde). b) En la corteza, en capas, coloca los electrones (en azul). Ten en cuenta el número de electrones que puede haber en cada capa. Coloca el tercer elec trón en la 2.a capa, pues en la 1.a solo caben dos elec trones. Modelo: C A B E D Modelo: C A B E D Azufre (S) Oxígeno (O) Sodio (Na) Fósforo (P) Balón de baloncesto (24 cm de diámetro) Pelota de tenis de mesa (4 cm de diámetro) Perla (4 mm de diámetro) 101 100 ES0000000167423 280636 UNIDAD 04_126576.indd 100-101 31/5/22 13:16 Pul seras de ac t iv idad Pocos podían augurar hace unos años el éxito que tendrían estos dispositivos. ¿Qué deportista no dispone ahora de una pulsera o de un reloj inteligente? Los comienzos no fueron nada fáciles. Fitbit solo tuvo dos empleados durante los primeros tres años de vida y hasta el cuarto no consiguió alcanzar beneficios. «El día de la demo, cuando lanzamos el primer producto, alguien me preguntó cuánta gente había preordenado el gadget y respondí que solo había cinco personas. Me dijeron que era bastante pesimista», rememora el CEO de Fitbit, James Park. www.itespresso.es En 2007 se comercializó la primera pulsera de actividad por parte de la empresa Fitbit. Las pulseras de actividad están dotadas de diversos sensores. Estos les permiten hacer acopio de di stintos tipos de datos informativos. Posteriormente s o n p r o c e s a d o s p a ra mo st ra r t e l a s su g e re n c i a s apropiadas mediante una app. ▶ ¿Cómo miden los pasos? La mayoría incluyen sensores llamados acelerómetros. Estos pueden medir el movimiento; normalmente cuentan con tres ejes que hacen posible que puedan percibir el movimiento en todas las direcciones. ▶ ¿Cómo miden la altura? Con un sensor altímetro determina la altura de una montaña que has subido. Con est e mi smo sensor pu ed e s sab er cuánto s p el daño s d e e scal eras has subido o bajado en el transcurso del día . ▶ ¿Cómo saben cómo duermo? A trav é s d e sens ore s capa c e s d e ha c er un segui - miento a los mov imientos de la muñeca . Cuando dormimos, la posición horizontal del cuerpo es interpretada como la fase de entrada al sueño. El ritmo cardi aco di sminuye , el cu er po sufre hipot ensi ón , l o s mú s cu l o s s e re l a j an y l o s mo v imi ent o s disminuyen . La pulsera de actividad también puede detectar la bajada del ritmo cardiaco y la ausencia de movimiento en la muñeca . ▶ ¿Cómo miden el pulso? Existen dos métodos: • Sensores ópticos. Usa sensores que emiten haces de luz continua que se difumina en la piel iluminando los vasos sanguíneos mientras que otro sensor percibe la velocidad a la que la sangre es bombeada por el corazón . Este si stema es especialmente útil cuando nos ejercitamos y nuestro ritmo cardiaco es muy fácil de percibir. • Sensores de bioimpedanci a . Emit en impul sos eléctricos que disciernen la resistencia de la piel a dichos impulsos eléctricos. Esta bioimpedancia es int errumpida cada vez que el corazón lat e, y de allí se toma la lectura del pulso cardiaco. ▶ ¿Cómo miden las calorías? Se valen de los datos recopilados por los diferentes sensores de movimiento y temperatura . Así , pueden saber cuántos pasos hemos dado en el día , cuántos peldaños de escalera bajamos y subimos y qué distancia se ha recorrido. Luego esta información e s comparada usando al gor itmos con los datos que previamente se han introducido en la pulsera de actividad , como el peso, la altura , el sexo y la edad . El resultado se muestra como la cantidad de calorías que se han quemado en el día . pulseradeactividad .net > Busca información y explica qué funcionalidades le añade un sensor GPS a las pulseras de actividad. 4 ES0000000151016 226371_EVA_FQ3_CM_Parte01_111657.indd 4 17/12/21 15:14 El acelerómetro Uno de los sensores que primero se incorporó a los teléfonos móviles es el acelerómetro, un dispositivo capaz de medir aceleraciones, es decir, la variación en la velocidad por unidad de tiempo. En un acelerómetro mecánico se sitúa una masa dentro de un armazón . Esta masa se encuentra suspendida mediante un mecani smo elástico, por ejemplo, un muelle, de manera que aún pueda desplazarse desde su posición de equi librio. Aquí entran en juego la ley de la elasticidad de Hooke y la segunda ley de Newton . Al aplicar una fuerza para desplazar el armazón, la masa sísmica, conectada a él mediante un material elástico (el muelle), se desplaza una distancia proporcional a la fuerza aplicada ( ley de Hooke), que, a su vez, es proporcional a la aceleración aplicada al armazón (segunda ley de Newton). Como sabemos que el sistema debe obedecer las dos leyes y la fuerza en ambos casos es la misma, a partir de las ecuaciones podemos establecer que: m · a 5 k · x, con lo que, finalmente, a 5 (k/m) · x. Por lo tanto, se puede obtener el valor de la aceleración, ya que k es la constante de elasticidad del muelle (y que conocemos, ya que lo hemos puesto nosotros), m es la masa desplazada (la masa sísmica) y x es la distancia desplazada, que podemos medir. Además, se cumple que la aceleración es proporcional al desplazamiento. Este dispositivo tan solo mide la aceleración en su eje longitudinal. Dado que vivimos en un mundo tridimensional, necesitaremos replicar este sistema en tres ejes perpendiculares entre sí (x, y, z). Con el valor de esas tres componentes se puede calcular el valor de la aceleración en cualquier dirección espacial. Seguro que has pensado en la dificultad que debe suponer conseguir que este sistema mecánico tan pequeño forme parte de nuestros modernos y miniaturizados teléfonos. Existen diferentes tipos de acelerómetros, que utilizan la misma idea, pero diferentes fenómenos físicos que hacen que cada uno de ellos resulte más idóneo para determinados usos. En los acelerómetros capacitivos se obtienen variaciones en la señal eléctrica proporcionales a la fuerza aplicada y, por lo tanto, a la aceleración . Al ser electrónicos, pueden ser extremad ament e p equ eño s y se pu ed en fabr i car i nt eg rado s en chips de silicio en tu smartphone. Como la fuerza de la gravedad actúa en todo momento y conocemos su valor (9,8 m/s2), es fácil utilizar los valores de cada eje del acelerómetro para determinar el ángulo de inclinación y, por tanto, la posición del dispositivo. De esta forma se puede mostrar el contenido con l a ori entación correcta y rotarl a cuando esta cambie. De la misma forma, las variaciones en sus valores pueden ser utilizadas como señal de entrada para aplicaciones, por ejemplo, para simular un volante en los juegos de conducción. atomosybits.com > Piensa en algunas apps de tu teléfono móvil e identifica para qué usan el acelerómetro. En 2019 Google anunc ió l a compra de Fi tb it por 2 100 mi l l ones de dól a res . Al aplicar aceleración Distancia menor entre placas Acelerómetro en reposo 5 ES0000000151016 226371_EVA_FQ3_CM_Parte01_111657.indd 5 17/12/21 15:14 LAS ACTIVIDADES FINALES 5 Organiza la información y aplica los saberes básicos a diferentes contextos y situaciones en las actividades que encontrarás en ORGANIZO Y COMPRENDO LO APRENDIDO. Piensa críticamente. Analiza una noticia y responde las preguntas que potenciarán la reflexión y visibilizarán tu pensamiento. Establece conexiones entre la física y la química y otras ramas del saber. Contribuirán a que comprendas la diversidad del mundo en el que vives. No te pares. Concluye el reto y comunica lo que has conseguido a las personas que te rodean, compartiendo los resultados con tu entorno cercano. Así estarás contribuyendo a la construcción de un mundo mejor para todas las personas. 76 ¿Qué se quiere decir cuando se afirma que la energía nuclear es una energía limpia? ¿Sus residuos no contaminan? 77 El personal técnico que realiza las radiografías abandona la sala en la que está el paciente justo antes de tomar la imagen. a) ¿Por qué crees que lo hace? b) ¿Puede estar el aparato de rayos X en una cabina con paredes de madera o de aluminio? 78 «Átomos para la paz» es el título de una famosa conferencia que marcó un hito en el desarrollo de la energía nuclear. Forma un equipo de trabajo y buscad información para preparar una presentación en la que mostréis: a) Quién pronunció esa conferencia, cuándo y dónde lo hizo. b) Antes de esa fecha se había utilizado la energía nuclear para fines no pacíficos. ¿Cuáles fueron? ¿Qué consecuencias tuvieron? c) Haced una lista de los usos pacíficos de la energía nuclear. Para cada uno de ellos, elaborad un resumen con sus aplicaciones más destacadas. 79 Lee, analiza la noticia y responde en tu cuaderno. El nobel Gérard Mourou cree que se podrían depurar residuos nucleares en 20 años El premio nobel de Física francés Gérard Mourou , que trabaja en el desarrollo de la luz láser más potente del mundo, ha calculado […] que con esta aplicación podrían descontaminarse los residuos nucleares en un plazo de veinte años. Los experimentos actuales con la denominada «luz extrema», liderados por laboratorios europeos, podrán culminar los primeros ensayos en esta aplicación concreta en el plazo de cinco o diez años a partir de ahora , y luego se precisarán diez años más para construir las plantas apropiadas para el tratamiento de los residuos nucleares. Para la «transmutación» de los residuos nucleares (despojarlos de radiactividad), este láser avanzado permitirá hacer que partículas como los neutrones se hagan más compactos «para acortar su tiempo de nocividad» y reducir la vigencia radiactiva de millones de años a solo años, con lo que se solventaría el problema de la energía nuclear, la duración de los residuos contaminantes. ecodiario.eleconomista .es a) Explica la expresión: «para acortar su tiempo de nocividad». b) ¿Por qué habla la noticia de solventar el problema de la energía nuclear? ¿Cuál es este problema? c) ¿Se te ocurren otros ámbitos que se podrían beneficiar de la técnica descrita en la noticia? Debatidlo en clase y anotad vuestras conclusiones. c o m p r u e b o lo a p r e n d i d o R E T O 75 Q U Í M I C A Y A R Q U E O L O G Í A . La datación por carbono-14 es una técnica utilizada en arqueología para determinar la antigüedad de los restos hallados en las excavaciones. Se basa en la desintegración de los isótopos C-14. El C es uno de los elementos más abundantes en los seres vivos. Mientras un organismo está vivo y se alimenta, la proporción de C-14 entre sus átomos se mantiene constante. Pero, cuando muere, este isótopo se desintegra y, al no reponerse, va desapareciendo. Se ha observado que cada 5730 años se desintegra y desaparece la mitad de los átomos de C-14 de una muestra. Este dato se conoce como periodo de semidesintegración. a) Suponiendo que en una muestra tenemos 160 átomos de C-14, calcula cuántos años tendrían que pasar para que queden 10 átomos de C-14. b) ¿Será útil la técnica del C-14 para determinar la antigüedad de los restos hallados en la Sima de los Huesos, en Burgos, de unos 400 000 años de antigüedad? Pista: calcula si, por cada 100 átomos de C-14 que hubiera inicialmente, queda una cantidad de átomos significativa para analizar la radiación que emite. c) Las rocas más antiguas se han detectado en Jack Hills, Australia, y tienen unos 4000 millones de años. ¿Sería útil la datación por C-14 para determinar su edad con cierta precisión? 104 ES0000000167423 280636 UNIDAD 04_126576.indd 104 31/5/22 13:17 69 Observa los esquemas e identifica los átomos y los iones que representan. Escribe su nombre en tu cuaderno. B A 70 Busca la información necesaria en la tabla periódica del anexo y completa las siguientes frases en tu cuaderno. a) El símbolo del elemento cromo es . El número atómico del cromo es . Esto significa que todos los átomos de cromo tienen protones y, si son neutros, electrones. Cuando un átomo de cromo pierde 3 electrones adquiere carga eléctrica . El átomo de cromo se ha convertido en un ion o y se llama . b) El símbolo del elemento azufre es . El número atómico del azufre es . Esto significa que todos los átomos de azufre tienen protones y, si son eléctricamente neutros, electrones. En muchos compuestos, el átomo de azufre tiene 18 electrones, lo que indica que adquiere una carga eléctrica de . El átomo de azufre se ha convertido en un ion o y se llama . 71 Completa en tu cuaderno la tabla siguiente. Busca la información necesaria en la tabla periódica del anexo. Símbolo Nombre P E N Carga A Bromuro 45 B 138 56 Ba 2+ C 7 7 3D 83 36 Kr E 88 38 Sr 2+ F 33 42 372 Los modelos atómicos que has estudiado fueron propuestos por hombres. Hoy el papel de las mujeres en la ciencia es igual de relevante, como demuestra, por ejemplo, Fabiola Gianotti, primera mujer en dirigir el CERN (Organización Europea de Investigación Nuclear). a) ¿Te parece importante que haya mujeres al cargo de instituciones científicas? ¿Por qué? b) ¿Por qué crees que la mayor parte de los descubrimientos sobre la estructura de los átomos fueron realizados por hombres? Radiactividad 73 ¿Qué tipo o tipos de radiación nuclear corresponden a cada una de las siguientes características? a) Son radiación electromagnética. b) Son partículas. c) Las partículas tienen una masa de 4 u. d) Su carga eléctrica es negativa. e) Son partículas sin carga. f) Atraviesa el cuerpo humano. g) Atraviesa una pared de plomo. 74 Razona en tu cuaderno cuál o cuáles de las frases siguientes se pueden aplicar al proceso de fusión nuclear, cuáles al de fisión nuclear y cuál es falsa. a) Se rompen las partículas presentes en el núcleo atómico y se libera una gran cantidad de energía. b) Se unen entre sí las partículas presentes en el núcleo atómico y se libera energía. c) Se rompe el núcleo del átomo en varios fragmentos, liberándose gran cantidad de energía. d) Se unen los núcleos de varios átomos, liberándose gran cantidad de energía. e) Los átomos de un elemento se transforman en átomos de un elemento diferente. f) Se producen residuos muy peligrosos para la salud. 4 J. J. Thomson E. Rutherford F. Gianotti 103 ES0000000167423 280636 UNIDAD 04_126576.indd 103 31/5/22 13:17 80 Prepara un informe. Marie Curie recibió dos Premios Nobel: uno de química y otro de física. Trabajad en parejas, buscad información y destacad su investigación sobre la radiactividad y el descubrimiento de algunos elementos químicos. Elaborad un cartel, un informe o una presentación con vuestras conclusiones. 81 ¿Por qué los residuos radiactivos son peligrosos? Elige la respuesta correcta y escríbela en tu cuaderno. a) Porque es muy complicado reciclarlos. b) Porque pueden permanecer inactivos durante muchos años hasta que empiezan a emitir radiación. c) Porque pueden estar emitiendo radiación nociva para la salud durante cientos o miles de años. 82 En el descubrimiento de la fisión nuclear tuvieron un papel muy destacado Ida Noddack y Lise Meitner. Trabajad en parejas y buscad información sobre estas dos científicas. Elaborad una presentación en la que se muestre: a) Datos biográficos de cada científica. b) Los temas sobre los cuales investigaron, así como sus hallazgos más importantes. c) Sus estudios sobre la fisión nuclear. d) Quiénes recibieron el Premio Nobel por las investigaciones sobre la fisión nuclear. Nuestra primera serie radiactiva Ahora ya tienes información suficiente sobre los átomos, las partículas que los forman o la radiactividad. Trabaja con tus compañeros y compañeras para pensar en el guion de vuestra serie. Recopilad algunos esquemas y animaciones útiles que pueden ser la base científica en la que se apoyará el guion. Elaborad bocetos para representar algunas escenas clave del inicio de la serie, de su desarrollo y de su desenlace final. Pensad: ¿qué tipo de música combina bien con la serie? ¿Alegre? ¿Pausada? Diseñad un cartel para promocionar la serie. Aludid en él a los diferentes modelos del átomo que habéis estudiado. Idead un #hashtag o etiqueta para promocionar vuestra serie en las redes sociales. Mostrad a los demás algún elemento promocional: marcapáginas, tráiler u otro elemento. Idead un título y un eslogan para promocionar la serie. Presentad la serie a vuestras compañeras y a vuestros compañeros: trama principal, características de los protagonistas, dónde estará ambientada, en qué época, etc. Mientras elaborabas el guion de la serie has aprendido cómo son los átomos, por qué existe la radiactividad, cuáles son las aplicaciones de algunos isótopos radiactivos y cómo se deben gestionar los residuos radiactivos. 4 R E T O ¡ C O N S E G U I D O ! Ida Noddack Lise Meitner 105 ES0000000167423 280636 UNIDAD 04_126576.indd 105 31/5/22 13:17 En cada etapa de este itinerario cuentas con el apoyo de… Un ANEXO DE FORMULACIÓN que te ayudará a comprender y utilizar la nomenclatura química. Un CUADERNO DE AVANCES CIENTÍFICOS que te ayudará a comprender la importancia de la ciencia en nuestra sociedad. DIFUNDE TU RETO 6
Medimos para conocer con cer teza cient í f ica En un test de esfuerzo se mide el estado de una persona sometida a una determinada actividad física . Se valora su frecuencia cardiaca , tensión arterial y capacidad pulmonar, entre otros factores, en función de la velocidad de la máquina . Todo ello se mide en unidades concretas. Un informe recoge los resultados y, tras su análisis, se dan pautas para el entrenamiento personal . Est e procedimiento es consecuencia de la ciencia aplicada al depor t e. ¿Te atreves tú a aplicar la ciencia a algún fenómeno o suceso que obser ves a tu alrededor? La ciencia y la medida 1 R E T O Grabar un vídeo tutorial sobre el método científico ODS 6
¡En marcha hacia la t ransformación! «En 2015, la ONU aprobó la Agenda 2030 sobre el Desarrollo Sostenible, una oportunidad para que los países y sus sociedades emprendan un nuevo camino con el que mejorar la vida de todos, sin dejar a nadie atrás». (www.un .org/sustainabledevelopment/es) La Agenda 2030 constituye una ocasión excelente para potenciar una investigación e innovación responsables: que la ciencia trabaje con y para la sociedad . La ciencia puede y debe apoyar los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS). ¡Comienza en esta unidad estudiando y aplicando el método científico! ¿Es lo mismo una magnitud que una unidad? Clasifica en tu cuaderno los siguientes datos según sean una magnitud o una unidad y agrupa las unidades correspondientes a una misma magnitud. • Longitud • Minuto • Volumen • Segundo • Kilómetro • Tiempo • Metro • Masa • Tonelada • Litro • Gramo • Metro cúbico ¿Puedes expresar una misma longitud en dos unidades diferentes? ¿Y una misma velocidad? Pon algún ejemplo. ¿Qué datos puedes obtener de una gráfica que muestra la distancia recorrida en un tiempo determinado? INTERPRETO LA IMAGEN Para medir magnitudes utilizamos instrumentos. En las imágenes de la derecha se muestran una pulsera de actividad y algunas aplicaciones para el teléfono móvil. Observa la gráfica y responde. ¿Para qué intervalo de tiempo están representados los datos? ¿Qué magnitudes están representadas en los ejes? ¿En qué unidades están expresadas? ¿Qué velocidad media llevó esta persona de 18 a 19 h? ¿En qué intervalos de tiempo no dio ningún paso? ¿Se puede conocer, a partir de la gráfica, la distancia que ha recorrido durante ese día? Haz una estimación. H A Z M E M O R I A EN ESTA UNIDAD. . . Ciencias experimentales. El método científico. Aplicaciones tecnológicas. La medida. El trabajo en el laboratorio. 7
MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS Masa kg hg dag g dg cg mg : 10 : 10 : 10 : 10 : 10 : 10 #10 #10 #10 #10 #10 #10 Longitud km hm dam m dm cm mm : 10 : 10 : 10 : 10 : 10 : 10 #10 #10 #10 #10 #10 #10 Superficie km2 hm2 dam2 m2 dm2 cm2 mm2 : 100 : 100 : 100 : 100 : 100 : 100 #100 #100 #100 #100 #100 #100 Capacidad kL hL daL L dL cL mL : 10 : 10 : 10 : 10 : 10 : 10 #10 #10 #10 #10 #10 #10 Volumen km3 hm3 dam3 m3 dm3 cm3 mm3 : 1000 : 1000 : 1000 : 1000 : 1000 : 1000 #1000 #1000 #1000 #1000 #1000 #1000 Múltiplos 101 = 10 102 = 100 103 = 1000 104 = 10 000 106 = 1 000 000 diez cien mil diez mil millón 2 ceros 3 ceros 4 ceros 6 ceros 1 cero Submúltiplos 10-1 = 1 10 = 0,1 10-2 = 1 102 = 1 100 = 0,01 10-3 = 1 103 = 1 1000 = 0,001 10-6 = 1 106 = 1 1 000 000 = 0,000 001 décima centésima milésima millonésima 1 cero 2 ceros 3 ceros 6 ceros CAMBIO DE UNIDADES REPASO MATEMÁTICAS, FÍSICA Y QUÍMICA 1 L = 1 dm3 1 Realiza los siguientes cambios de unidades: a) 200 g a kg d) 5 dm2 a mm2 b) 33 cL a cm3 e) 3 L a dm3 c) 500 L a m3 f ) 33 cL a L 2 Calcula cuántas milésimas de segundo son 47 segundos. A C T I V I D A D E S #10 #10 #10 #60 #60 #24 : 24 : 60 : 60 : 10 : 10 : 10 d (día) h (hora) min (minuto) s (segundo) ds (décima de segundo) cs (centésima de segundo) ms (milésima de segundo) CAMBIO DE UNIDADES DE TIEMPO E J E M P LO R E S U E LTO 2 Expresa 85 cm2 en m2. E J E M P LO R E S U E LTO 1 Expresa 0,5 daL en mL. 1. Identifica las unidades. cm2 " m2 2. Para pasar de una a otra avanza hacia los múltiplos. El exponente de 10 será negativo. 3. Cuenta el número de pasos que hay de una a otra. Ese es el exponente de 100. m2 dm2 cm2 4. Expresa en la unidad correspondiente. 85 cm2 = 85 ? 100-2 m2 = 85 ? 10-4 m2 = 0,0085 m2 : 100 2 pasos : 100 1. Identifica la unidad de partida y la de llegada. daL " mL 2. Para pasar de una a otra avanza hacia el extremo de los submúltiplos. El exponente de 10 será positivo. 3. Cuenta el número de pasos que hay de una unidad a otra. Ese es el exponente de 10. daL L dL cL mL 4. Expresa en la unidad correspondiente. 0,5 daL = 0,5 ? 104 mL = 5000 mL #10 #10 #10 #10 4 pasos 8
1 1. Ciencias experimentales La ciencia se divide en ramas y subramas que estudian di stintos tipos de problemas. Obser va algunos ejemplos. La f ísica y la qu ímica son ciencias ex per imenta les, ya que, además de la obser vación y la lóg ica , ut i l izan la ex per imentación y la med ida . La ciencia es aquel la act iv idad que se ocupa de resolver problemas med iante la obser vación y la lóg ica . ¿Es una ciencia la astrología? Las ciencias ocu ltas, como la astrolog ía , estud ian los fenómenos que no t ienen ex pl icación , en oposición a l conocim iento de lo med ible y ex pl icable, que conocemos como ciencia . Se las denomina ocultas porque el conocimiento de estas ciencias solo está a l a lcance de cier tas personas y debe permanecer ocu lto a los demás. La astrolog ía carece de precisión, no es raciona l ni ver if icable, no está basada en mediciones, experimentaciones, comprobaciones o aná l isis de datos, entre otros aspectos característicos de la ciencia . ¡La astrolog ía no es una ciencia! V E R D A D O MENTI RA ? R E T O 3 ¿Qué es la ciencia? ¿Qué es lo que caracteriza a las ciencias experimentales? 4 Explica cuáles de estos problemas estudia la física y cuáles la química: a) El movimiento de los cuerpos. b) La atracción entre imanes. c) La fermentación del vino. d) La temperatura de fusión de los metales. 5 Busca información y explica lo que estudian las ciencias que aparecen en el esquema. A C T I V I D A D E S Med icina ¿Cuá l es la vacuna más ef icaz contra la ma la r ia? Botánica Astronomía Óptica Biolog ía ¿Qué ter reno es más adecuado pa ra una planta? Oncolog ía Física ¿Cómo se transforma el ag ua en vapor de ag ua? Sociolog ía Genética Qu ímica ¿Qué elementos forman el ag ua? Astroqu ímica Bioqu ímica La qu ímica estud ia la composición de la mater ia y los cambios que esta ex per imenta y que a fectan a su natu ra leza . En los cambios qu ímicos las sustancias se transforman en otras d i ferentes. La f ísica estud ia cua lqu ier cambio que ex per imenta la mater ia sin que a fecte a su natu ra leza . En los cambios f ísicos las sustancias sig uen siendo las mismas. 9
2. El método científico Observación de un fenómeno La actitud científica se caracteriza por observar un fenómeno y hacerse preguntas sobre él. ¿Por qué se ha roto esta botella después de estar en el congelador? ¿Qué le ocurre al agua cuando se congela? Búsqueda de información ¿El problema ya tiene solución? ¿Estoy de acuerdo con la solución actual propuesta? ¿Se me ocurre otra posible explicación? En general, una sustancia en estado sólido ocupa un volumen menor que en estado líquido. El agua es una excepción. Formulación de una hipótesis Reflexiona sobre lo que has averiguado y piensa en una respuesta razonable o predicción. Cuando el agua se congela aumenta su tamaño. Una hipótesis es una respuesta provisional y debe ser comprobada. A partir de las preguntas se define el problema que se quiere estudiar. Hablar con otras personas también es de gran ayuda. R E T O 6 ¿Qué diferencia a la filosofía o la religión de la ciencia a la hora de explicar lo que sucede a nuestro alrededor? 7 ¿Has tenido alguna vez un método de trabajo para enfrentarte a una tarea y resolverla? ¿Cuál fue? ¿Por qué te resultó útil? 3 2 1 10
1 Comunicación de resultados Las conclusiones de los estudios científicos muchas veces dan lugar a leyes y teorías científicas. No deben meterse en el congelador recipientes de vidrio llenos de agua, pues se romperán. Se define el experimento: las magnitudes que se van a medir y en qué condiciones, y el material necesario. El experimento se puede realizar en el laboratorio o sobre el terreno, también llamado trabajo de campo. ¿Confirman los datos analizados mi hipótesis? Experimentación La hipótesis se comprueba mediante la realización de experimentos que reproduzcan el problema. Las magnitudes que vamos a estudiar son el volumen que ocupa 1 kg de agua y su temperatura. Obtención y análisis de datos Para la recogida de datos se pueden utilizar tablas, y para su representación y análisis, gráficas. Para que la ciencia avance y sea de utilidad es esencial comunicar los resultados de los estudios científicos. Se publican los resultados en artículos y libros. El método cientí f ico es el conjunto de procesos y act itudes que los seres humanos emplean en el estud io y la ex pl icación de los fenómenos que ocu r ren en el un iverso pa ra l lega r a conclusiones cier tas. 4 5 6 0 1,0012 1,0010 1,0008 1,0006 1,0004 1,0002 1,0000 4 8 12 16 T (°C) V (dm3) Conferencia en el CERN, Organización Europea para la Investigación Nuclear. En las investigaciones científ icas no siempre se sig uen los pasos en este orden. Además, hay campos en los que no se rea lizan todos los pasos; por ejemplo, en astronomía no se experimenta , solo se mide lo que sucede en el universo. 11
3. Aplicación del método científico 3.1. Observación Consiste en ana l izar un fenómeno uti l izando nuestros sentidos. Med iante la obser vación se identif ica el problema y nos hacemos preg untas sobre él . 3.2. Búsqueda de información Mucha s preg u nt a s ya t ienen respuest a . Por el lo hay que document a rse y busca r información relevante sobre el tema a estud ia r. 3.3. Elaboración de hipótesis Una vez ident i f icado el problema y planteadas las preg untas , el sig u iente pa so es t rata r de da r respuesta s formu lando h ipótesis. La s h ipótesis son suposiciones sobre hechos rea les y habrá que comproba rlas. No es vá l ida , está formu lada como preg unta . R E T O 8 ¿Qué preguntas te harías al observar la caída libre de diferentes objetos? ¿Dónde buscarías información sobre el movimiento de caída libre? 9 Formula una hipótesis sobre la relación entre la masa de un cuerpo y su movimiento de caída libre. ¿Qué experimentos harías para comprobar tu hipótesis? 10 Ve registrando todos los pasos del método científico aplicados al suceso elegido en el reto. ¿Qué datos has medido en los experimentos que has realizado? ¿Por qué crees que es necesario organizarlos y representarlos? 11 ¿Qué formas se te ocurren de comunicar los resultados de tu investigación en tu localidad? Obser vamos cómo caen los objetos y def in imos el problema : No todos los cuer pos caen de la misma manera . Nos hacemos preg untas: ¿Por qué unos cuerpos caen más rápido que otros? ¿Por qué unos caen en l ínea recta y otros pa recen vola r? A r istóteles determinó por intu ición que los cuer pos ca ían tanto más rápido cuanto mayor era su peso. Mucho t iempo después, Ga l i leo demostró que, si se el iminaba la resistencia del a i re, todos los cuer pos ca ían con la misma rapidez . Pa ra demostra rlo h izo va r ios ex per imentos. Las h ipótesis de nuestro estud io son: «La rapidez con que cae un cuer po que se deja l ibre es mayor cuanto mayor sea su masa». «La trayector ia que sig ue un cuer po en su ca ída l ibre es más recta cuanto mayor sea su masa». 1 2 3 Condiciones para que una hipótesis sea válida Se debe enunciar de forma clara y precisa. Se debe poder comprobar para rechazarla o confirmarla. Aristóteles y Galileo, ¡dos científicos en acción! ¿Dormi r 5 horas daña el cerebro? Hay planetas ex trasola res idént icos a la Tier ra . No es vá l ida , no se puede comproba r. 12
1 Demostrar que una hipótesis es fa lsa ¿Y si u n ex per imento pr ueba que la h ipótesi s no se cumple? Entonces la h ipótesis es fa lsa . Hay que formu la r una h ipótesis nueva y demostra rla . 3.4. Experimentación Para comprobar si una hipótesis es cier ta , se d iseñan var ios ex per imentos. Experimento la caída libre de objetos Controlamos cond iciones: ev itamos cor r ientes de a i re que pod r ían inf lu i r en la ca ída de los objetos. 1. Con una ba lanza med imos la masa de los objetos. 2 . Colocamos todos los objetos sobre una tabla hor izonta l elevada . 3. Gi ramos la tabla pa ra que ca igan a la vez . 4. Med imos el t iempo que ta rdan en caer. 5. Obser vamos el resu ltado: Llaves Goma Papel Masa 32 g 7 g 1,5 g Tiempo 0,8 s 1,3 s 5,4 s Conclusión: pa rece ser cier to que los objetos cuya masa es mayor caen más rápido. Obser va lo que ocu r re si dejas caer dos hojas de papel ig ua les, una a r r ugada y la otra no. Como la hoja a r r ugada cae más rápido, elaboramos una nueva hipótesis: «La forma de un objeto inf luye en la rapidez con la que cae». Experimento la caída libre de objetos con la misma forma externa 1. Ut i l izamos un plano incl inado pa ra que el mov imiento sea más lento. 2 . Dentro de bolas huecas ig ua les (A , B y C) colocamos objetos de d ist inta masa . 3. Levantamos el l istón y med imos el t iempo que las bolas ta rdan en l lega r a cada ma rca . 4. A notamos los resu ltados pa ra cada bola . 4 4 Las var iables son las ca racter íst icas de un fenómeno que pueden toma r d ist intos va lores. En qu ímica y f ísica suelen ser mag n itudes como la temperatu ra , la masa o la presión. Ex per imentar es repet i r el fenómeno obser vado en cond iciones controladas pa ra saber qué var iables inf luyen en él y estud ia r cómo lo hacen. A Acero Arena C Papel Listón B 13
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