1- ENUNCIADO Y DESCRIPCIÓN DEL
PROBLEMA.
Durante miles de
años la humanidad ha ido avanzando en el conocimiento de la naturaleza que le
rodea pero en los últimos 400 años su avance ha sido espectacular. Seguir los
pasos del método científico ha contribuido a la transmisión de los
conocimientos adquiridos de forma ordenada y fiable, siendo la base para la
construcción de lo que llamamos ciencia.
Hay
muchas leyes y principios que fueron demostrados por científicos famosos y que por haber seguido un método científico
en su estudio no se necesita volver a
comprobarlos. Sin embargo, el colegio pretende hacer un homenaje a estas
personas dedicadas a la ciencia, recordando su vida, su forma de trabajo y
comprobando alguno de sus trabajos más conocidos. Para ello se convoca un
premio especial de investigación denominado: CIENTÍFICOS FAMOSOS dotado con un
premio a repartir entre los tres componentes del equipo ganador.
BIOGRAFÍA DE ARQUÍMEDES
Arquímedes
(Siracusa, actual Italia, h. 287 a.C. - id., 212
a.C.) Matemático griego. Los grandes progresos de las matemáticas y la
astronomía del helenismo son deudores, en buena medida, de los avances
científicos anteriores y del legado del saber oriental, pero también de
las nuevas oportunidades que brindaba el mundo helenístico. En los
inicios de la época helenística se sitúa Euclides, quien legó a la
posteridad una prolífica obra de síntesis de los conocimientos de su
tiempo que afortunadamente se conservó casi íntegra y se convirtió en un
referente casi indispensable hasta la Edad Contemporánea.
El
principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un
fluido en reposo, recibe un
empuje de abajo hacia arriba igual al
peso del
volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza
1 recibe el nombre de
empuje hidrostático o de
Arquímedes, y se mide en
newtons (en el
SI). El principio de Arquímedes se formula así:
o bien
donde
E es el
empuje,
ρf es la
densidad del fluido,
V el «volumen de fluido desplazado» por algún cuerpo sumergido parcial o totalmente en el mismo,
g la
aceleración de la gravedad y
m la
masa.
De este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen
del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje (
en condiciones normales2 y descrito de modo simplificado3 ) actúa verticalmente hacia arriba y está aplicado en el
centro de gravedad del cuerpo; este punto recibe el nombre de centro de
carena.
SUBMARINO PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES
MÉTODO CIENTÍFICO
El método científico consta de las siguientes fases:
Los científicos se caracterizan por una gran curiosidad y el deseo de conocer la naturaleza. Cuando un científico encuentra un hecho o fenómeno interesante lo primero que hace es observarlo con atención.
La Observación consiste en examinar atentamente los hechos y fenómenos que tienen lugar en la naturaleza y que pueden ser percibidos por los sentidos.
Ejemplo: Queremos estudiar si la velocidad de caída libre de los cuerpos depende de su masa. Para ello, dejamos caer, desde una misma altura una tiza y una hoja de papel. Observamos que la tiza llega mucho antes que el papel al suelo. Si medimos la masa de la tiza, vemos que ésta es mayor que la masa del papel.
|
Después de las observaciones, el científico se plantea el cómo y el porqué de lo que ha ocurrido y formula una hipótesis.
Formular una hipótesis consiste en elaborar una explicación provisional de los hechos observados y de sus posibles causas.
Ejemplo: Podemos formular, como hipótesis, el siguiente razonamiento: "Cae con mayor velocidad el cuerpo que posee mayor masa".
|
Una vez formulada la hipótesis, el científico debe comprobar si es cierta. Para ello realizará múltiples experimentos modificando las variables que intervienen en el proceso y comprobará si se cumple su hipótesis.
Experimentar consiste en reproducir y observar varias veces el hecho o fenómeno que se quiere estudiar, modificando las circunstancias que se consideren convenientes.
Durante la experimentación, los científicos acostumbran a realizar múltiples medidas de diferentes magnitudes físicas. De esta manera pueden estudiar qué relación existe entre una magnitud y la otra.
Ejemplo: Si lanzamos la tiza junto a una hoja de papel arrugada, vemos que llegan al suelo prácticamente al mismo tiempo. Si seguimos esta línea de investigación y lanzamos una hoja de papel arrugada y otra hoja sin arrugar desde la misma altura, vemos que la hoja arrugada llega mucho antes al suelo.
|
El análisis de los datos experimentales permite al científico comprobar si su hipótesis era correcta y dar una explicación científica al hecho o fenómeno observado.
La emisión de conclusiones consiste en la interpretación de los hechos observados de acuerdo con los datos experimentales.
A veces se repiten ciertas pautas en todos los hechos y fenómenos observados. En este caso puede enunciarse una ley. Una ley científica es la formulación de las regularidades observadas en un hecho o fenómeno natural. Por lo general, se expresa matemáticamente.
Las leyes científicas se integran en teorías. Una teoría científica es una explicación global de una serie de observaciones y leyes interrelacionadas.
Ejemplo: A la vista de los resultados experimentales, se puede concluir que no es la masa la que determina que un objeto caiga antes que otro en la Tierra; más bien, será la forma del objeto la determinante. Como comprobación de nuestro resultado deducimos que nuestra hipótesis inicial era incorrecta. Tenemos, por ejemplo, el caso de un paracaidista: su masa es la misma con el paracaídas abierto y sin abrir; sin embargo, cae mucho más rápido si el paracaídas se encuentra cerrado.
|
MATERIALES
-Probeta
-Pesos
-Dinamómetro: Material que sirve para medir newtons
Procedimiento:
- Cuelga una esfera de metal de un
dinamómetro y anota su peso.
- Vierte agua en una probeta, hasta la
mitad aproximadamente y mide con cuidado el volumen tratando de no cometer
error de paralaje.
- Sumerge la esfera colgada del dinamómetro
previamente, tal y como indica la figura, procurando que el agua cubra la
esfera por completo y anota su peso.
- Anota su peso y también el nivel del
líquido.
- Repite este procedimiento (pasos 3 y 4)
cinco veces para cometer menos error.
- Dibuja una tabla similar a ésta y
complétala con los valores obtenidos:
- los valores principales que hemos decidido son:
- volumen del agua:80ml
- peso:1kg
TABLAS
- TABLA DE RUBÉN
Experimento
|
Peso en el aire
|
Peso en el agua
|
Empuje
|
Volumen inicial
|
Volumen final
|
Volumen desalojad
|
1
|
1 kg
|
0,75ml
|
|
80 ml
|
91,5 ml
|
11,5 ml
|
2
|
1 kg
|
0,77ml
|
|
80 ml
|
92 ml
|
12 ml
|
3
|
1 kg
|
0,76 ml
|
|
80 ml
|
92 ml
|
12 ml
|
media
| 1 kg | 0,76ml |
| 80 ml | 91,83 ml | 11,8 ml |
TABLA DE MARÍA:
Experimento
|
Peso en el aire
|
Peso en el agua
|
Empuje
|
Volumen inicial
|
Volumen final
|
Volumen desalojad
|
1
|
1 kg
|
0,75ml
|
|
80 ml
|
92 ml
|
12 ml
|
2
|
1 kg
|
0,76ml
|
|
80 ml
|
91,4 ml
|
11,4 ml
|
3
|
1 kg
|
0,75ml
|
|
80 ml
|
91,3 ml
|
11,3 ml
|
media
| 1 kg | 0,753ml |
| 80 ml | 91,56 ml | 11,56 ml |
TABLA DE JAVIER
Experimento
|
Peso en el aire
|
Peso en el agua
|
Empuje
|
Volumen inicial
|
Volumen final
|
Volumen desalojad
|
1
|
1 kg
|
0,75ml
|
|
80 ml
|
91,3 ml
|
11,3 ml
|
2
|
1 kg
|
0,75ml
|
|
80 ml
|
92 ml
|
12 ml
|
3
|
1 kg
|
0,76ml
|
|
80 ml
|
91,6 ml
|
11,6 ml
|
media
| 1 kg | 0,753ml |
| 80 ml | 91,63 ml | 11,63 ml |
ERRORES DE VALORES
CONCLUSIÓN
Aunque en un principio parecía que iba a ser las medidas iguales, el ojo humano a veces engaña mucho y al hacer medidas muy exactas y milimétricas hay una diferencia entre las distintas medidas de los componentes del grupo. El volumen cambia cuando se le introduce un peso o un objeto, es decir todo cuerpo sumergido desplaza un volumen de agua por lo que aumenta el volumen total.