Unidad 1 - Departamento de Física y Química

Curso 2011-2012
3º ESO
Asignatura: Física y Química
UNIDAD 1.- LA CIENCIA Y SU MÉTODO. MEDIDA DE MAGNITUDES
Actividad 1
Aunque no existe un conjunto único de normas para llegar al conocimiento científico, el método
científico ofrece una “brújula” para no perderse en el camino.
A continuación se ofrece una lista de pasos desordenados que deben ordenar de acuerdo con los pasos
que permitirían llegar a la resolución de un problema científico:
Se buscan nuevas hipótesis y/o errores experimentales.
Se descubre un problema
Las regularidades que funcionan en forma consistente, finalmente se aceptan como Teorías.
Cuando las consecuencias no apoyan la hipótesis, se desecha.
Se busca información o se realizan más observaciones.
A partir de los resultados se deducen consecuencias.
Se realizan las pruebas para comprobar o refutar las hipótesis
Luego se buscan regularidades y se plantean hipótesis.
Actividad 2
El propósito de estas preguntas es dirigir el pensamiento de los alumnos:
1. Cuando se introduce una botella llena de líquido en el congelador, la botella se rompe. ¿Es el
frío el causante de la rotura del vidrio? ¿Cómo se podría comprobar?
2. Mucha gente afirma haber visto fantasmas. ¿Es eso una prueba de su existencia? ¿Por qué?
3. ¿Cuáles de los problemas planteados anteriormente pueden probarse mediante el método
científico y por qué?
Actividad 3. Diseño de un experimento científico
Observación: Cualquiera de nosotros ha visto germinar las semillas de las
lentejas. Si somos buenos observadores no nos conformaremos con constatarlo,
sino que anotamos en qué condiciones ambientales (luz, humedad, temperatura,
etc.) tiene lugar la germinación.
Hipótesis: A continuación surge la pregunta: ¿Cuáles son los factores que influyen en la germinación
de las semillas?. Para responder formulamos las siguientes hipótesis: 1ª) Las semillas no germinan a
baja temperatura, 2ª) Las semillas germinan en la oscuridad, 3ª) Las semillas no germinan en ausencia
de humedad.
Experimentación: Para comprobar si la 1ª hipótesis es correcta, tomamos 20 lentejas. Colocamos 10 de
ellas en un frasco de vidrio, A, con algodón húmedo, y lo dejamos en el frigorífico. Las otras 10
semillas, las ponemos en otro frasco, B, con algodón húmedo, que a diferencia del anterior, dejamos en
el salón de casa envuelto en un paño oscuro. Al cabo de una semana observamos los frascos y vemos
que en el A no ha germinado ninguna semilla, mientras que en el B han germinado siete de las diez.
Responde: a) ¿Por qué a las semillas del frasco B le hemos puesto un algodón húmedo y se han
envuelto en un paño oscuro?.
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b) ¿Por qué las hemos dejado en el salón de casa?.
c) Si no lo hubiéramos hecho así ¿se podría haber alterado el resultado?.
d) ¿Podríamos asegurar en tal caso que la no-germinación de las semillas del frigorífico se debe a la
baja temperatura?.
Las distintas hipótesis hay que comprobarlas una a una; en el caso de las lentejas queríamos
comprobar si la 1ª hipótesis era correcta, por lo que en el experimento tan solo hemos modificado el
factor correspondiente (la temperatura), mientras que los otros factores (luz y humedad) los hemos
mantenido constantes.
Escribe el método para comprobar la 2ª y la 3ª hipótesis.
Experimenta una de las hipótesis.
Actividad 4: Completa las siguiente frases
La suposición o conjetura sobre las causas de un fenómeno se llama_______________
El diseño experimental en el que se controlan casi todas la variables se llama_____________
El conjunto de leyes se llama ___________________
Actividad 5: Investiga qué sucede cuando sumergimos completamente un huevo de gallina en vinagre
durante dos días, renovando el vinagre el segundo día.
Actividad 6: Estudia en esta página
http://www.iesaguilarycano.com/dpto/fyq/met/met.html
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MAGNITUDES FÍSICAS Y SUS UNIDADES
Magnitud: Es toda propiedad de los cuerpos que se puede medir. Por ejemplo: temperatura, velocidad, masa,
peso, etc.
Medir: Es comparar la magnitud con otra similar, llamada unidad, para averiguar cuántas veces la contiene.
Unidad: Es una cantidad que se adopta como patrón para comparar con ella cantidades de la misma especie.
Ejemplo: Cuando decimos que un objeto mide dos metros, estamos indicando que es dos veces mayor que la
unidad tomada como patrón, en este caso el metro.
Sistema Internacional de unidades:
Para resolver el problema que suponía la utilización de unidades diferentes en distintos lugares del
mundo, en la XI Conferencia General de Pesos y Medidas (París, 1960) se estableció el Sistema
Internacional de Unidades (SI). Para ello, se actuó de la siguiente forma:

En primer lugar, se eligieron las magnitudes fundamentales y la unidad correspondiente a cada
magnitud fundamental. Una magnitud fundamental es aquella que se define por sí misma y es
independiente de las demás (masa, tiempo, longitud, etc.).

En segundo lugar, se definieron las magnitudes derivadas y la unidad correspondiente a cada magnitud
derivada. Una magnitud derivada es aquella que se obtiene mediante expresiones matemáticas a
partir de las magnitudes fundamentales (densidad, superficie, velocidad).
En el cuadro siguiente puedes ver las magnitudes fundamentales del SI, la unidad de cada una de
ellas y la abreviatura que se emplea para representarla:
Magnitud fundamental
Unidad
Abreviatura
Longitud
metro
m
Masa
kilogramo
kg
Tiempo
segundo
s
Temperatura
kelvin
K
Intensidad de corriente
amperio
A
Intensidad luminosa
candela
cd
Cantidad de sustancia
mol
mol
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Múltiplos y submúltiplos de las unidades del SI
Prefijo
Símbolo
Potencia
Prefijo
Símbolo
Potencia
giga
G
109
deci
d
10-1
mega
M
106
centi
c
10-2
kilo
k
103
mili
m
10-3
hecto
h
102
micro
µ
10-6
deca
da
101
nano
n
10-9

En la siguiente tabla aparecen algunas magnitudes derivadas junto a sus unidades:
Magnitud
Unidad
Abreviatura
Expresión SI
Superficie
metro cuadrado
m2
m2
Volumen
metro cúbico
m3
m3
Velocidad
metro por segundo
m/s
m/s
Fuerza
newton
N
Kg·m/s2
Energía, trabajo
julio
J
Kg·m2/s2
Densidad
kilogramo/metro cúbico
Kg/m3
Kg/m3
Aprende a utilizar el Calibre pinchando aquí 1º
NOTACIÓN CIENTÍFICA
Ejercicio nº 1 :Escribe en notación científica
a) La capacidad de una gran computadora para almacenar datos es de quinientos billones de bytes.
b) El radio del átomo de oxígeno mide sesenta y seis billonésimas de metro.
c) La superficie de la Tierra es aproximadamente de quinientos diez millones de kilómetros cuadrados.
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Ejercicio nº 2 :Expresa en notación científica.
a) La velocidad de la luz es de trescientos millones de metros por segundo.
b)
c) En la Vía Láctea hay aproximadamente ciento veinte mil millones de estrellas.
Ejercicio nº 3 :Escribe en notación científica las siguientes cantidades:
a) 60 250 000 000
b) 345 millones de litros
c) 0,0000000745
d) 35 cienmilésimas
Ejercicio nº 4 :Expresa en notación científica las siguientes cantidades
a) Siete billones de euros
b) 0,00001234
c) 25 100 000
d) La décima parte de una millonésima
Ejercicio nº 5 :Escribe en notación científica los siguientes números
a) 125 100 000 000
b) La décima parte de una diezmilésima.
c) 0,0000000000127
d) 5 billones de billón
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Ejercicio 1. Solución:
500 billones = 5 · 1014
b) 66 billonésimas =6,6 · 10-11
c) 510 millones = 5,1 · 108
Ejercicio 2. Solución:
a) 300 millones = 3 · 108
b) 5 cienmilésimas = 5 · 10-5
c) 120 mil millones = 1,2 · 1011
Ejercicio 3. Solución:
a) 60 250 000 000 = 6,025 · 1010
b) 345 millones = 3,45 · 108
c) 0,0000000745 = 7,45 · 10-8
d) 35 cienmilésimas 3,5 · 10-.4
Ejercicio 4. Solución:
a) 7 billones = 7 · 1012
b) 0,00001234 = 1,234 · 10-5
c) 25 100 000 = 2,51 · 107
d) La décima parte de una millonésima = 10-7
Ejercicio 5. Solución:
a) 125 100 000 000 = 1,251 · 1011
b) La décima parte de una diezmilésima = 10-5
c) 0,0000000000127 = 1,27 · 10-11
d) 5 billones de billón = 5 · 1024
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Cambio de unidades
Para convertir unidades, se introduce un factor que relacione las unidades que
queremos cambiar, en el orden numerador/denominador que nos convenga para poder
simplificarlas.
Si no recuerdas las equivalencias, consúltalas en el libro.
Ejemplo: Queremos pasar 3 Mg a g
Como sabemos que al prefijo M le corresponde 106, entonces, 1 Mg = 106 g. Esto quiere
1Mg
106 g
decir que el factor 6  1 y también que
 1 . En el caso que nos ocupa, nos interesa
1Mg
10 g
utilizar la 2ª expresión:
106 g
3Mg 
 3.106 g
1Mg
Este proceso se repetirá las veces que sea necesario.
Completa:
1 m = 10 dm = 102 cm = ….
mm
1 m2 = 102 dm2 = 104 cm2 = …
mm2
1 m3 = 103 dm3 = ..... cm3 = ….. mm3
Transforma las siguientes unidades:
l) 7cm2 a m2
2) 3 dm2 a m2
3) 5 km2 a cm2
4) 6 hm3 a cm3
5) 2,4 m3 a dm3
6) 0,9 cm3 a mm3
7) 2 mm3 a dm3
8) 8 kg a cg
9) 4 das a ms
10) 5,4 l a ml
Transforma las siguientes unidades:
1) 4 dag a g
7) 3,2 Ts a s
2) 5 Gm a m
8) 50 hm a m
3) 35 km a cm
9) 32 nm a m
4) 6 nN a N
10) 65 µg a g
5) 2,6 g a mg
11) 3 µs a ms
6) 2,5 mm a hm
12) 1,5 Mm a km
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REPRESENTACIONES GRÁFICAS
1- Respecto a las gráficas:
a)
¿Tiene importancia o no que se indique qué magnitudes están representadas en cada eje?. ¿Y
sus unidades?.
b)
¿Cómo se escoge la escala?. ¿Se pueden escoger escalas distintas para cada eje?.
c)
¿Tienen que indicarse todas y cada una de las divisiones de la escala?.
d)
e)
La forma de la gráfica, ¿es una línea quebrada que tiene que pasar exactamente por cada
punto?.
¿Tienen que empezar siempre en 0?.
2- Al estudiar el movimiento de un objeto, se han obtenido los siguientes resultados:
Posición (cm) 4 16,5 24 29 54
Tiempo (s)
0 5
8 10 20
a)
Representa la gráfica de la posición en función del tiempo.
b)
Halla la expresión matemática que relaciona la posición y el tiempo.
c)
Señala, en la gráfica, el tiempo que corresponde a la posición 40 cm.
d)
Halla por extrapolación (consulta el diccionario), la posición que correspondería a 22 s.
3- De un resorte, colgamos distintas masas, produciéndose distintos alargamientos, de acuerdo con los
datos, que están representados en la gráfica:
a)
b)
Siendo Δx el alargamiento y m la
masa. ¿Qué expresión matemática
relaciona la masa y el alargamiento?.
La masa y el alargamiento son:
Directamente proporcionales.
Inversamente proporcionales.
c)
¿Qué alargamiento correspondería a
20 g?.
d)
¿Qué masa habría que colocar para tener un alargamiento de 60 cm?. ¿Qué hay que
presuponer para obtenerlo?.
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4- La siguiente tabla recoge las velocidades de un automóvil en algunos instantes de su movimiento:
v (m/s) 0 7 14 21 28
t (s)
0 5 10 15 20
Representa gráficamente estos datos y contesta:
a)
¿Qué le ocurre al automóvil en el instante inicial, t = 0?.
b)
¿Cuál es su velocidad en el instante t = 10s?.
c)
¿Cómo es la gráfica de la velocidad frente al tiempo?.
d)
¿Cuál es la ecuación matemática que nos da la velocidad del automóvil en función del tiempo
transcurrido?.
e)
¿Cuál sería, si no varía el tipo de movimiento del coche, su velocidad en el instante t = 33 s?.
5- En un recipiente cerrado, tenemos una masa de gas. Manteniendo la temperatura constante,
variamos el volumen que ocupa y medimos la presión que resulta. Hemos obtenido los siguientes
datos:
Presión (atm) 1
2 3
5 6
8
10 12 20 30 40 50
Volumen (L) 100 50 33,3 20 16,6 12,5 10 8,3 5 3,3 2,5 2
a)
Representa la gráfica de la presión en función del volumen (Es una gráfica P-V).
b)
¿Qué tipo de gráfica es?. ¿Cómo son entre sí, la presión y el volumen?.
c)
¿Cuál es la ecuación matemática que relaciona la presión con el volumen?
6.- En un movimiento uniformemente acelerado se dispone de la siguiente tabla de valores del espacio
frente el tiempo:
e(m)
2
3
6
11
18
27
t(s)
0
1
2
3
4
5
a) Observando la gráfica que se obtiene indica el tipo de función.
b) Encuentra la ecuación matemática que relaciona el espacio con el tiempo.
c) ¿Cuánto valdría el espacio si el tiempo transcurrido fuera 10 s.?
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