Principios de la ciencia

TEMA 1.

Ciencia, tecnología y el método científico

La ciencia proviene del latín scientia, que significa saber. En general la ciencia es:

En la ciencia existe un proceso en la cual el hombre observa, ordena, investiga, analiza, experimenta y generaliza la cual llega a ciertas conclusiones a esto se le llama método científico, este trata de dar explicaciones a todos los fenómenos a todos los fenómenos naturales. Podemos definir método científico como:

El método científico se puede clasificar en seis procesos o pasos a seguir sistemáticamente:

• 1. Planteamiento del problema.

• 2. Recolección de datos.

• 3. Formulación de hipótesis.

• 4. Experimentación.

• 5. Formulación de teorías.

• 6. Formulación de leyes

TEMA 2.

Los científicos y las científicas costarricenses

La aplicación del método científico ha permitido grandes descubrimientos que han revolucionado el modo de vida a la humanidad. Existen una serie de científicos costarricenses que han aportado a la ciencia en los últimos años, estos son:

• Jeannette Benavides Ph.D

Doctora, nace el 07 de julio en Heredia, Costa Rica, obtuvo su diplomado en estudios primarios en la Escuela Laboratorio, sus estudios secundarios los realizó en el Liceo de Heredia. En 1975 obtuvo su bachillerato en química en la UCR. La doctora desarrolló un método para analizar "aflatoxinas" en los fluidos del cuerpo humano, además desarrolló la extracción de ácidos grasos en cantidades a nivel de nanogramas.

• Franklin Chang Díaz Ph.D

Nació el 05 de abril de 1950 en San José, Costa Rica. Sus estudios los realizo en el colegio la Salle en San José. Recibió su título de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Connecticut en 1973 y su doctorado en Física de Plasma del ITM. El Dr. Chang se convirtió en astronauta en Agosto de 1981, su mayor aporte a la ciencia y tecnología ha sido la creación del motor de plasma hecho en Guanacaste, Costa Rica.

• Dr. Gil Chaverri Rodríguez

Nació el 15 de marzo de 1921, e la ciudad de Heredia murió en San José el 27 de Mayo del 2005. Fue ingeniero agrónomo de la Universidad de Cornell en 1944, igual obtuvo una maestría en Ciencias. Este científico dio un arreglo original a la Tabla Periódica de los Elementos Químicos publicado en 952 en la revista Journal of Cheminal Education; arreglo basado en la estructura electrónica de los elementos.

• Anastasio Alfaro

Arqueólogo, geólogo, etnólogo y zoólogo. Primer naturalista y escritor costarricense; además personaje muy importante en el desarrollo cultural de nuestro país. En San José estudió en el Instituto Nacional; obtuvo el bachillerato en artes en la Universidad de Santo Tomás en 1883. Estudió derecho pero nunca la ejerció la profesión. Dentro de sus aportes más importantes fue la realización de una de las primeras colecciones de aves, insectos, minerales y plantas.

• Dr. Clodomiro Picado Twight

Nació el 17 de Abril de 1887 en San arcos, Nicaragua, hijo de costarricenses, inicia sus estudios en el colegio San Luis Gonzaga, graduándose de bachiller en 1906 en el Liceo de Costa Rica. Impartió lecciones de Ciencias Naturales en el colegio San Luis Gonzaga, en 1913 se hace cargo del laboratorio del Hospital de San José.

En 1926 pública el primer folleto sobre serpientes, el que amplia en años posteriores, publicando el libro definitivo de serpientes venenosas de Costa Rica; sus venenos, sueroterapia antiofídica en 1931.

PRACTICA TEMA 1 Y 2. CIENCIA Y CIENTIFICOS COSTARRICENSES

I Parte. Respuesta Corta.

Instrucciones: Conteste correctamente sobre las líneas en blanco, lo que se le solicita. Préstele atención al enunciado y cuide su ortografía.

• 1. Cite un paso del método científico.

• 2. Mencione tres aportes de los científicos costarricenses hacia la ciencia y tecnología.

• 3. Escriba de donde proviene la palabra ciencia.

II Parte. Respuesta Restringida.

Instrucciones: Conteste correctamente sobre las líneas en blanco, lo que se le solicita. Préstele atención al enunciado y cuide su ortografía.

• 1- ¿Defina la palabra ciencia?

• 2- ¿Qué es el método científico

• 3- ¿Cuáles son los seis pasos del método científico?

III parte. Apareamiento.

Instrucciones: A continuación se le presentan dos columnas A y B. En la columna A se encuentran algunos científicos costarricenses, en la columna B se encuentra los aportes de ellos. Relacione ambas columnas colocando el número dentro de cada paréntesis. Los números se utilizan una única vez.

III Parte. Selección Única. Instrucciones: Escriba una equis (x) sobre la letra que antecede a la opción con la respuesta correcta.

• 1. Lea el siguiente enunciado:

Según el texto anterior cuales corresponden a los aportes de Jeannette Benavides:

• A) 1, 2, 3. C) 3.

• B) 1, 2. D) Ninguna.

• 2. Lea el siguiente enunciado:

Según el texto anterior, ¿a cuál aplicación de la biotecnología se refiere?

• A) Control biológico. C) Fertilización in vitro.

• B) Inseminación artificial. D) Suero antiofídico.

• 3. ¿Cuál es un paso del método científico?

• A) Genética. C) Citogenética.

• B) Anatomía. D) Experimentación.

• 4.  Lea el siguiente enunciado:

Según el texto anterior ¿a cuál científico costarricense se refiere?

• A) Jeannette Benavides. C) Franklin Chang.

• B) Anastasio Alfaro. D) Gil Chaverri.

• 5.  ¿Cuál es el proceso que se lleva acabo de una serie de pasos para obtener conclusiones?

• A) Inseminación artificial. C) Química.

• B) Método científico. D) Ciencia.

• 6.  Del latín significa saber. ¿A cuál concepto se refiere?

• A) Organismos transgénicos. C) Ciencia.

• B) Hormona del crecimiento. D) Método científico.

• 7. Lea el siguiente enunciado:

Según el texto anterior a cual científico costarricense se refiere a:

• A) Jeannette Benavides. C) Clodomiro Picado.

• B) Franklin Chang. D) Gil Chaverri.

TEMA 3.

Ramas de la ciencia

La ciencia ha trabajado con diversos objetivos de estudio desde sus inicios, y es sumamente amplia; por lo tanto, su estudio se ha subdividido en diversos campos, que abarcan todos los aspectos relacionados con el planeta en que vivimos y más allá del mismo.

A continuación se les presentan las ramas en las que se han subdividido la ciencia:

• Física: es la ciencia natural que estudia las propiedades y el comportamiento de la energía y la materia. La física a su vez se divide en otras áreas: la mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos; la termodinámica, que estudia todo fenómeno que tienen que ver con la temperatura y el calor; la óptica que estudia los fenómenos relacionados con la luz visible.

• Química: es la ciencia que estudia tanto la composición, estructura y propiedades de la materia como los cambios que ésta experimenta durante las reacciones químicas y su relación con la energía. La química se ha dividido en ramas como la química inorgánica que estudia los elementos de origen mineral; la química orgánica que estudia las sustancias que contienen carbono, la química analítica que analiza cualitativamente y cuantitativamente las sustancias químicas y la bioquímica que estudia las reacciones químicas que ocurren dentro de los seres vivos.

• Biología: es la ciencia que estudia a los seres vivos; específicamente su origen, su evolución y su reproducción. Se deriva de dos palabras: Bio= vida, Logos= estudio, las ramas de la biología son la botánica que estudia las plantas; la zoología que estudia a los animales; la genética que estudia los genes y la herencia; la virología que estudia los virus; la ecología que estudia los ecosistemas, la histología que estudia los tejidos y la citología que estudia los diferentes tipos de células.

• Astronomía: es la ciencia que se compone del estudio de los cuerpos celestes del universo, incluidos los planetas  y sus satélites, los cometas y meteoroides, las estrellas y la materia interestelar, los sistemas de estrellas, gas y polvo llamados galaxias y los cúmulos de galaxias; por lo que estudia sus movimientos y los fenómenos ligados a ellos.

• Meteorología:  es la ciencia interdisciplinaria, fundamentalmente una rama de la Física de la atmósfera, que estudia el estado del tiempo, el medio atmosférico, los fenómenos allí producidos y las leyes que lo rigen.

• Geología: es la ciencia que estudia la composición y estructura interna de la Tierra, y los procesos por los cuales ha ido evolucionando a lo largo del tiempo geológico.

Practica tema 3. Ramas de la ciencia

I Parte. Respuesta Corta.

Instrucciones: Conteste correctamente sobre las líneas en blanco, lo que se le solicita. Préstele atención al enunciado y cuide su ortografía.

• 1- Cite una rama de la ciencia.

• 2- Mencione tres ramas de la biología.

• 3- Escriba una rama de la física.

II Parte. Respuesta Restringida.

Instrucciones: Conteste correctamente sobre las líneas en blanco, lo que se le solicita. Préstele atención al enunciado y cuide su ortografía.

• 1- Dibuje las seis ramas de la ciencia.

III parte. Apareamiento.

Instrucciones: A continuación se le presentan dos columnas A y B. En la columna A se encuentran algunas ramas de la ciencia, en la columna B se encuentra los conceptos. Relacione ambas columnas colocando el número dentro de cada paréntesis. Los números se utilizan una única vez.

III Parte. Selección Única. Instrucciones: Escriba una equis (x) sobre la letra que antecede a la opción con la respuesta correcta.

• 8. Lea el siguiente enunciado:

Según el texto anterior cual rama de la ciencia se refiere:

• C) Química. C) Meteorología.

• D) Biología. D) Geología.

• • 9. Lea el siguiente enunciado:

  

  Según el texto anterior, ¿a cuál rama de la ciencia realizó su tesis victoria?

  • A) Química. C) Geología.

  • B) Física. D) Biología.

  • 10. ¿Cuáles son dos ramas de la biología?

  • A) Zoología y botánica. C) Física y mecánica.

  • B) Anatomía e Inorgánica. D) Orgánica y Botánica.

  • 11.  Lea el siguiente enunciado:

  

  Según el texto anterior ¿a cuál rama de la ciencia se refiere?

  • A) Química. C) Geología.

  • B) Física. D) Meteorología.

  • 12.  ¿Cuál es la rama de la ciencia que estudia a los seres vivos?

  A) Biología. B) Química.

  • C)  Física. D) Ciencia.

  • 13.  ¿Cuántas ramas de la ciencia existen?

  • A) 2. C) 4.

  • B) 6. D) 3.

  • 14. Lea el siguiente enunciado:

  

  Según el texto anterior a cual rama de la ciencia se refiere:

  • A) Química. C) Geología.

  • B) Biología. D) Astronomía.

  Tema 4.

  Estimaciones y mediciones

  Sistema internacional de unidades (SI): ayuda a hacer uso correcto de las unidades con las que se está trabajando. En Costa Rica es de uso oficial y se adoptó en 1973.

  

  Conceptos básicos

  Medir: es comparar una cantidad con su respectiva unidad patrón. Debe tener carácter inequívoco, debe tener precisión y exactitud, debe ir acompañada de una unidad de medida.

  Precisión: depende del valor de la menor división de la escala del instrumento.

  Exactitud: para obtener la mayor exactitud se debe utilizar el mismo instrumento y hacer varias veces la medición al mismo objeto. Además, se debe verificar el grado de error que se dio en cada medida, para obtener un promedio.

  Incertidumbre: en toda medición existe un inevitable grado de incertidumbre, el cual puede deberse a la fabricación del instrumento, y por otro lado, al error experimental. Cuanto más preciso sea un instrumento, menor será el error experimental y, por consecuencia, menor será la incertidumbre de la exactitud de la medida.

  Error de medición: los errores se presentan durante la medición y son producidos por la deficiencia que pueda tener el instrumento utilizado o por el sujeto que mide. Existen dos clases de errores:

  a. Error accidental: se comete al usar equivocadamente el instrumento. Se puede corregir revisando minuciosamente el procedimiento y repitiendo las medidas varias veces para promediar o corregir las medidas.

  b. Error sistemático: se presenta por los defectos del instrumento empleado.

  Instrumentos de medición

  Cinta métrica: es una regla con divisiones marcadas, que forman las escalas de medición (decímetros, centímetros y milímetros), su unidad es el metro (m). Para medir longitudes con más precisión se utiliza el vernier, el cual mide longitudes muy pequeñas con gran exactitud.

  

  Evaporímetro: aparato para medir la cantidad de agua que se evapora en la atmósfera durante un intervalo de tiempo dado. También se llama atmómetro y sus unidades son el mililitro (ml) o el milímetro de agua evaporada.

  

  Probeta: es utilizada para medir volúmenes de líquidos en mililitros (ml) o en centímetros cúbicos (cm3). Un mililitro es igual a un centímetro cúbico.

  

  Higrógrafo: registra el porcentaje de la humedad relativa del aire.

  

  Higrotermógrafo: registra, simultáneamente, la temperatura y el porcentaje de humedad relativa del aire.

  

  Pluviómetro: mide la cantidad de lluvia caída en milímetros (mm).

  

  Balanza: sirve para medir masas.

  

  Termómetro: se utiliza para medir la temperatura de un cuerpo. Fue inventado por Galileo Galilei. Existen diferentes tipos de termómetros: de mercurio, de alcohol, metálicos, de aire, etc. En nuestro país la escala de temperatura que se usa es la escala Celsius, o centígrados y se representa como ºC. En los Estados Unidos la unidad utilizada es el Fahrenheit que se representa como ºF.

  

  Dinamómetro: instrumento que se emplea para medir la magnitud de una fuerza. Debe estar calibrado en newtons.

  

  

  Calorímetro: empleado para determinar el calor específico de un cuerpo. Este calor se mide en calorías (cal).

  

  Notación científica

  Se utiliza para expresar números muy grandes o muy pequeños en números con potencias de base diez. Para que una cantidad esté en notación científica, el coeficiente de la expresión debe ser igual o menor que uno (1,00) pero menor que 10 (9,99) multiplicado por una potencia entera de 10, en la que el exponente puede ser positivo o negativo. Ejemplos:

  0,000000000042 = 4,2 x 10-11

  31 200 000 = 3,12 x 107

  Sistema Internacional de unidades (S.I)

  

  Para realizar conversión de unidades se debe aprender ciertas reglas o relaciones que se presentan a continuación:

  

  La siguiente tabla muestra el nombre, símbolo y valor de los prefijos del SI.

  

  Unidades derivadas

  

  Practica tema 4. Estimaciones y mediciones

  • 1- Clasifique las siguientes mediciones y estimaciones

  • a) Ayer hizo mucho calor en la mañana

  • b) El pollo se cocina a 60°C

  • c) Ayer fui a Guanacaste y dure mucho tiempo

  • d) El tiempo está muy frío para salir

  • e) Tengo mucho tiempo de estar comiendo

  • f) Carlos duro 90 minutos corriendo

  • g) Tengo que caminar 30 minutos

  • h) En la tarde el tiempo estaba a 30°C en Puntarenas

  • i) Karla está muy caliente desde el lunes

  • j) La refrigeradora esta a -3°C

  • k) Ayer María duro 4 segundos en exponer

  • 2- Realice el siguiente complete del S.I y algunas de sus derivadas

  Unidad Básica o fundamental	Unidad de medida	Símbolo de medida
  Temperatura
  		mol
  	Kilogramo
  Intensidad luminosa
  	Segundo
  		m
  	Ampere
  		m 2
  Metros cúbicos
  	Metro entre segundo

  • 3- Realice las siguientes equivalencias sobre masa, tiempo y longitud.

  • a) 1 kilogramo equivale a gramos

  • b) 1 metro equivale a centímetros

  • c) 1 hora equivale a minutos

  • d) 1 día equivale a horas

  • e) 1 minuto equivale a segundos

  • f) 1 centímetro equivale a milímetros

  • 4- Realice las siguientes conversiones sobre masa, tiempo y longitud

  • a) 45,8 kg a gramos

  • b) 12,9 días a segundos

  • c) 246 segundos a horas

  • d) 286 minutos a días

  • e) 2754 g a kg

  • f) 1264 cm a mm

  • g) 46322 km a cm

  • h) 354 m a km

  • 5- Realice los siguientes problemas de conversiones sobre masa, tiempo y longitud

  • a) Isabela recorrió 50 km en bicicleta. ¿a cuánto equivale esos km en cm?

  • b) Marcos observo durante 6000 s un perro rascándose. ¿a cuánto equivale esos s en días?

  • c) Lorena pesa 4800 g. ¿a cuánto equivalen esos g en kg?

  • d) Joselyn compro una mesa de 400 metros. ¿cuántos centímetros mediría la mesa?

  • e) Una silla promedio pesa 4 kg. ¿Entonces cuantos miligramos pesaría la silla?

  • f) Si yo camino 3 horas hasta Desamparados, ¿cuántos minutos duraría?

  • g) Si Harold pasa 23 días sin dormir ¿cuántos minutos duro sin dormir?

  • h) Un helado promedio se derrite en 8230 s ¿entonces cuantos días duraría un helado sin derretirse?

  • i) Gerardo deja caer un tanque de 10 kg al piso y lo raya. ¿Cuánto pesa el tanque en gramos?

  Tema 5.

  Materia

  Características específicas de la materia

  Las características que diferencian a una materia de otra. Las propiedades generales de la materia son:

  a. Masa: cantidad de materia que tiene un cuerpo.

  

  b. Volumen: es el lugar que ocupa un cuerpo en el espacio.

  

  c. Peso: es la fuerza con que la Tierra atrae a la masa de los objetos hacia su centro. Los cuerpos caen con la aceleración de la gravedad.

  

  d. Impenetrabilidad: dos cuerpos no pueden ocupar a la vez el mismo espacio.

  e. Porosidad: la materia tiene poros; algunos son fáciles de observar y otros no.

  f. Divisibilidad: la materia puede dividirse en partículas más pequeñas sin perder sus características.

  Año luz: medida utilizada para medir las grandes distancias del universo.

  Temperatura: es una propiedad de los cuerpos como la masa o el volumen. Las escalas para medir la temperatura son la Celsius (ºC), la Fahrenheit (ºF) y la escala Kelvin o absoluta. Las fórmulas utilizadas para pasar de una escala a otra son las siguientes:

  

  Intensidad luminosa: cantidad de luz emitida por la superficie de un cuerpo a determinada temperatura. La cantidad que se usa en física se denomina "candela" (cd).

  Error de medición: diferencia que existe entre el valor verdadero o exacto de una magnitud y el valor obtenido al medirla. Los errores en las mediciones pueden ser de dos tipos:

  a. Errores sistemáticos: se presentan por defectos en el instrumento de medición, observación incorrecta de la medición, por mala calibración del instrumento o por error de la escala empleada.

  b. Errores circunstanciales: provocados por las variaciones de la presión, la humedad y la temperatura del ambiente sobre los instrumentos.

  Practica Tema 5. Materia

  Completa la siguiente tabla, que indica las temperaturas registradas en un día para algunas ciudades del mundo

  CIUDAD	TOC	TOF	TK
  México D.F	25
  Paris		32
  Londres			273
  L. Ángeles	-10
  El Cairo		70
  Toronto			240
  Madrid	-6
  Toledo		20
  Jerusalén			290
  Atenas	4

  Resuelve los siguientes problemas sobre conversiones de temperatura. No olvides indicar, datos, fórmula sustitución y resultado.

  1.- Los termómetros de mercurio no pueden medir temperaturas menores a -30ºC debido a que a esa temperatura el Hg se hace pastoso. ¿Podrías indicar a que temperatura Fahrenheit y Kelvin corresponde?

  2.- En un día de invierno la temperatura de un lago cerca de la cuidad de Montreal es de 20ºF. ¿El agua estará congelada?

  3.- El movimiento molecular de un cuerpo es el cero absoluto y corresponde a 0K. ¿Podrías decir a cuantos ºC y ºF equivale?

  4.- Al poner a hervir cierta cantidad de agua en la ciudad de México, esta empieza a hervir a 97ºC.¿A cuantos K y ºF corresponde?

  5.- Si la temperatura del cuerpo humano es de 37.5ºC aproximadamente estando en condiciones normales. ¿A cuántos ºF equivale?

  6.- En un día normal la temperatura en un aeropuerto es de 20ºF. Indicar si podrán despegar los vuelos.

  7.- Una varilla de acero se estando a la intemperie registra una temperatura de 80ºF.¿ A cuántos K y ºC equivale?

  8.- El antimonio es un metal que se funde a 630.5ºC. ¿Qué valores le corresponden en ºF y K?

  9.- El punto de fusión del Au es de 1336.15K. ¿Qué valores le corresponde en las otras dos escalas?

  Tema 6.

  Movimiento: conceptos de distancia, desplazamiento, rapidez, velocidad y aceleración

  Marco de referencia: es un punto o conjunto de puntos considerados inmóviles, respecto de los cuales se describen la posición y el movimiento de los objetos.

  Trayectoria: conjunto de todas las posiciones de un cuerpo que se encuentre en movimiento. Es una característica propia de todo tipo de movimiento. Es la línea que describe el movimiento de un cuerpo en el transcurso del tiempo. Las trayectorias pueden ser rectilíneas, circulares, elípticas e irregulares y parabólicas.

  Mecánica: es la rama de la Física que estudia todo lo relacionado con el movimiento de los cuerpos. La mecánica estudia el movimiento en tres campos diferentes: la Cinemática, la Dinámica y la Estática.

  Cinemática: es la parte de la Mecánica que estudia el movimiento de los cuerpos sin tomar en cuenta las causas que le dan origen pero sí observando el desplazamiento y el tiempo.

  Desplazamiento: es el segmento de recta que une la posición inicial con la posición final del móvil. La unidad usada para la rapidez siempre es metros entre segundo (m/s) según el SI, pero popularmente también se usan los kilómetros por hora (km/h).

  Distancia: es la longitud del recorrido a lo largo de la trayectoria.

  Partes: 1, 2, 3