Características de la ciencia y método científico
Introducción
¡Hola!
Es un gusto saludarte y ofrecerte la bienvenida a esta primera clase del curso de Ciencias II (Física y Química). Espero que te mantengas con mucho ánimo y disfrutes este curso preparado para ti.
Durante esta primera sesión conocerás los antecedentes históricos en torno a la física y a la química, hasta vincularlos al contexto actual. La intención es que en cada una de estas sesiones puedas encontrar información de utilidad para el desarrollo de las competencias de esta UDA. Para comenzar, exponemos las características del método científico y el sistema de conversión de unidades como parte de los elementos que se despliegan en cada una de las ciencias en el mundo del conocimiento.
Es muy importante reconocer que la física y la química son ciencias que se encuentran presentes en nuestra vida cotidiana y que todos los fenómenos que ocurren tienen una explicación que permitirá su entendimiento. Además, debemos asimilar que la ciencia ha permitido que los seres vivos tengan mejor calidad de vida y optimizar las condiciones en que pueden convivir con el medio ambiente.
Recorrer este camino te dará herramientas para interpretar un fenómeno natural, además de distinguir las causas y la forma en que ha intervenido el ser humano.
Te invito a saber más de este importante tema.
Desarrollo del tema
La ciencia y el método científico
1.1. Antecedentes históricos y contexto actual
En nuestros tiempos, el método científico ha establecido un seguimiento de pasos que se encuentran dentro de un proceso que puede ser repetido todas las veces posibles, en el que se puede referir que existe la observación, la formulación de hipótesis y la experimentación para llegar a una conclusión para conformar una teoría. El método científico se ha desarrollado en torno de las ciencias naturales que se vinculan con nuestro entorno y los fenómenos físicos, como la mecánica, la termodinámica, el electromagnetismo, la química, etc. No obstante, el método científico ha tenido adecuaciones y modificaciones para consolidarse como un método científico en la era moderna como lo utiliza la ciencia.
En todos los tiempos de la humanidad, el ser humano ha pretendido dar respuestas correctas a sus preguntas y a predecir resultados de todo lo que le rodea. Ello nos ha llevado a conformar al método científico.
El inicio del método científico se remonta a la antigüedad, considerando que a través de prácticas sencillas como la recolección de frutos, y lo que involucra esta práctica, se encontraba presente el método científico y lo que hizo que el ser humano pasara de nómada para convertirse en sedentario. Con la agricultura comenzó la observación de los fenómenos naturales, con ello, se comenzó a practicar el método científico.
Más tarde en la historia Anaximandro organizó los primeros mapas astronómicos y geográficos; mientras que Heraclito y Empédocles dieron las primeras pautas para conocer la Teoría Atómica del Mundo. Además, Demócrito admitió que las enfermedades ocurren por causas naturales y el medio ambiente. Otro personaje de gran importancia por sus primeras aportaciones a la medicina fue Hipócrates; posteriormente Aristóteles proporcionó las bases para la biología, la zoología, la botánica y la anatomía, lo que consolidó al método científico.
En el año 1550, Galileo Galilei proporcionó las bases para el método científico, por lo que se considera el padre de este proceso. A estas aportaciones se suman Isaac Newton y Albert Einstein.
1.1.1 Campo de estudio y relación de la biología, química y física con otras ciencias
La biología es la ciencia que se encarga delo relacionado con los seres vivos, y se vincula con otras ciencias como la química, pues se dedica al estudio de la materia orgánica y sus interacciones con el medio ambiente. En cambio, la ciencia que estudia los fenómenos que se manifiestan en la naturaleza, es la física y tiene alta relación con la química. También podemos mencionar a las matemáticas pues estudia las propiedades de los números y sus relaciones con otras ciencias, para el caso concreto de la química, puesto que busca soluciones a problemas químicos a través del uso del cálculo, y aporta fuertemente al campo de la medicina.
El desarrollo de nuevos medicamentos implica la síntesis de nuevos compuestos químicos para impactar favorablemente a la industria farmacéutica. Por ejemplo, las pruebas para el diagnóstico de Covid-19 son posibles debido al desarrollo de la química en la medicina. La química y la ecología se relacionan verificando el papel de las interacciones entre los organismos vivos y su ambiente, así como las consecuencias en el comportamiento y la evolución de los seres vivos interrelacionados.
Al considerar que cada sustancia o material se encuentra formado de átomos, se considera una ventaja para el conocimiento en ingeniería, pues permite contribuir en la construcción o desarrollo de equipos tecnológicos de gran impacto. Gracias a la química se han resuelto enigmas de la antigüedad, por lo que la historia tiene un gran vínculo con esta disciplina. En geología y en arqueología, los cambios químicos graduales que ocurren en los elementos radiactivos permiten la datación (conocimiento de la edad aproximada del organismo) por carbono que han permitido nuestra comprensión del pasado, como parte de nuestra historia. También la química ha favorecido el desarrollo de la agricultura por el empleo de fertilizantes para aprovechar los nutrientes específicos.
1.2. Método científico
El método científico tiene por objetivo establecer una relación entre los fenómenos naturales que ocurren en nuestro entorno, considerando leyes y teorías que tengan posibilidad de explicarlos; se trata de un proceso que tiene pasos que permiten su comprobación, lo que permite generar un conocimiento concreto. La gran mayoría de los descubrimientos partieron de un método científico y, hoy en día, todas las ciencias del conocimiento lo utilizan para la explicación de aspectos que ocurren en nuestra vida cotidiana.
Los pasos del método científico son:
- Observación
- Generación de hipótesis
- Experimentación
- Demostración
- Obtención de resultados y conclusiones
- Comunicación
Te invito a consultar el video que se encuentra en el enlace para profundizar en este tema:
1.2.1 Ciencia sistemática, metódica, objetiva, verificable y modificable
De acuerdo al significado proveniente del latín scire, ciencia significa conocer, es decir, es un conjunto de conocimientos sistemáticos. Lo anterior, porque cada idea o conocimiento tiene una relación con los demás, formando un sistema de ideas conectadas unas con otras.
La ciencia promueve el desarrollo del conocimiento. ya que al contestar una pregunta, plantea muchas incógnitas para resolverse.
1.3. Mediciones y sistemas de unidades
La historia de la medición de los objetos con los que tenemos interacción todos los días ocurre a través de diversas unidades. Contar con un gran número de unidades de medición creaba dificultades en el comercio entre naciones, en el intercambio de resultados de investigaciones científicas, etc., por lo que fue necesario la unificación del sistema de unidades y de medición.
En 1960 se acordó en la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM) desaparecer el caos derivado de la diversidad de los sistemas métricos que existían, considerando con mayor relevancia el CGS, sistema de los físicos y de los electricistas; el MKS, sistema de los mecánicos; el MTS sistema de los comerciantes; proponiendo un sólo sistema de medición y de unidades con uso internacional.
En este acuerdo se adopta el Sistema Internacional de Unidades con seis unidades básicas a la que posteriormente se les agregaría otra más y se designa con las siglas SI.
El Sistema Internacional es un sistema coherente, ya que para la formación de sus unidades derivadas siempre su base corresponde a la unidad primaria o básica
La definición de las unidades básicas, de acuerdo a la siguiente tabla es:
Las Unidades Derivadas son aquellas que se obtienen por la combinación de las unidades básicas a través de operaciones algebraicas, para la representación de las magnitudes correspondientes.
La característica de tener una base científica, además de su simplicidad y coherencia, facilita que el SI sea utilizado cada vez más en cualquier ámbito internacional. Con esto, los grupos encargados de la normalización mundial como los organismos internacionales: ISO, IEC y otros, además de: ASME, ASTM, API, etc., utilizan en sus documentos rigurosos y normativos las unidades del SI.
Te invito a ver el siguiente vídeo en apoyo a tu aprendizaje:
1.3.1 Conversión de unidades (internalización Sistema Inglés de unidades), notación científica y errores de medición.
Ejemplo 1. Convierte 4 km a m
Aplica el factor de conversión de tal manera que se exprese de la siguiente forma:
ve el siguiente ejemplo:
Ejemplo 2. Convierte 7 pies a m
Para convertir 7 pies a me, necesitamos verificar nuestra tabla, y observar el factor de conversión que utilizaremos. En este caso será: 1 metro = 3.28 pies (ft).
Viendo el mismo ejemplo de forma gráfica (para darnos cuenta cómo se simplifican las unidades de medida).
Ejemplo 3. Convierte 13 km/h a m/s
Para este caso tenemos velocidad en unidades de longitud y tiempo, considerando los recursos que tenemos para identificar los factores de conversión posibles. Se sabe que:
1 km = 1000 m
1 hr = 60 min
1 min = 60 s
Con estos datos podemos obtener la conversión::
Teniendo la propuesta de la solución:
Ejemplo 4. Convierte 7 galones a centímetros cúbicos
Para este caso, se requiere observar si hay alguna relación directa con el factor de conversión con galones y centímetros cúbicos, pero vemos qué no existe en nuestra tabla, entonces tenemos que guiarnos con algo que nos pueda ayudar a relacionar dichas medidas. Sabiendo que:
1 Galón = 3.785 litros
1 Litro = 1000 cm³
Con estos datos, podemos obtener la respuesta. Entonces colocamos.
Siguiendo la conversión:
Ejemplo 5. Convierte 8 millas/h a m/s
Se deberán relacionar los factores de conversión disponibles para realizar nuestro cálculo de manera correcta, para ello comenzamos con utilizar:
1 milla = 1.609 km
1 km = 1000 m
1 hr = 60 min
1 min = 60 s
Considerando estos factores es posible realizar la conversión:
Te invito a ver el siguiente video complementario:
Los errores se deben representar con una única cifra significativa. En casos especiales, se pueden dar dos cifras (siendo que la segunda cifra corresponde a 5 ó 0). Es posible definir dos tipos de errores:
- El error absoluto corresponde a la diferencia entre el valor real de la medida y el valor considerado como el exacto, el cual puede ser positivo o negativo, según si la medida es superior al valor real o inferior. Además sus unidades son las mismas que las de la medida.
- El error relativo es la división entre el error absoluto y el valor exacto. También se puede multiplicar por 100 para obtenerlo en tanto por ciento (%) de error. De igual manera que el error absoluto puede ser positivo o negativo (según lo sea el error absoluto) y no cuenta con unidades.
Ejemplo. Medidas de tiempo de un recorrido efectuadas por diferentes estudiantes: 3,01 s; 3,11 s; 3,20 s; 3,15 s; valor que se considera exacto:
Conclusión
En esta sesión revisamos el recorrido por el que ha transitado la ciencia, teniendo como base al método científico para estructurar el conocimiento para cada área y aplicaciones para la consolidación de las ciencias. También fue posible que conocieras los pasos del método científico que permite entender los fenómenos que ocurren en nuestro entorno.
Para homogeneizar estos conocimientos, la ciencia se apoya en el sistema de medición internacional; así, se puede contar con herramientas prácticas como los factores de conversión para establecer cambio de unidades entre sistemas de medición y llegar a las unidades de interés en el sistema internacional. Las unidades de medición pueden ser básicas y derivadas (basándose en las dimensiones de masa, longitud, tiempo). Al contar con las ciencias en el conocimiento, es posible relacionarlas entre ellas mismas: matemáticas, física, química, biología y otras tantas, como lo verificaste en esta lección.
La ciencia se basa en el método científico, además de que, para ser parte de un lenguaje universal, se cuenta con el apoyo de herramientas y áreas para generación del conocimiento en diversas áreas. La ciencia es sistemática, porque ordena las ideas de acuerdo con normas y procedimientos, lo que permite que sea verificable, metódica, modificable. Todo lo anterior, te permitirá comprender la manera en que se generan los fenómenos naturales que se presentan en tu vida cotidiana.
Hemos llegado al final de nuestra primera clase. ¿Cómo te sentiste? Espero que lo aprendido te ayude a hacer más sencillo el recorrido de este curso. Sigue adelante, realiza la tarea asignada y te espero en la siguiente clase.