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Física y Química 3.º ESO · Proyecto de investigación y el informe científico

El informe científico: la densidad de un sólido irregular

Objetivo: Al terminar, sabrás seguir el guion de una práctica (medir la densidad de un sólido irregular) y completar un informe científico con título, objetivo, material, procedimiento, datos, cálculos y conclusión.

Explicación

Para qué sirve un informe

En ciencia, un experimento no está terminado hasta que se comunica: otra persona tiene que poder saber qué hiciste, repetirlo y comprobar tus resultados. Eso es el informe científico.

Las partes del informe

Parte	Qué se escribe
Título	Corto y claro: dice qué se ha estudiado.
Objetivo	Qué se quiere averiguar, empezando por un verbo: «Determinar…», «Comprobar si…».
Fundamento	La idea científica en dos o tres frases (y la fórmula, si la hay).
Material	Lista de material e instrumentos (con su sensibilidad).
Procedimiento	Pasos numerados, en orden, para que otro pueda repetirlo.
Datos y resultados	Tablas con las magnitudes y sus unidades en la cabecera; cálculos.
Conclusión	Responde al objetivo con los resultados. Si algo no ha salido como se esperaba, se dice por qué pudo pasar.

La práctica: densidad de un sólido irregular

La densidad es la masa de cada unidad de volumen: $d = \dfrac{m}{V}$ . Se mide en kg/m³ (SI) o, en el laboratorio, en g/cm³ (recuerda: 1 mL = 1 cm³). Cada sustancia pura tiene su densidad, así que sirve para identificar de qué material está hecho un objeto.

La masa se mide con la balanza.
El volumen de un sólido irregular (una piedra, una pieza metálica) no se puede calcular con una fórmula. Se mide por desplazamiento de agua: echamos agua en una probeta y anotamos el volumen $V_1$ ; metemos el objeto con cuidado y anotamos el nuevo volumen $V_2$ . El volumen del objeto es $V = V_2 - V_1$ .

Algunas densidades (g/cm³, aproximadas): aluminio 2,7; vidrio 2,5; hierro 7,9; latón 8,5; cobre 8,9; plomo 11,3.

Puntos clave

Informe: título, objetivo, fundamento, material, procedimiento, datos y resultados, conclusión.
El procedimiento va en pasos numerados; los datos, en tablas con unidades.
La conclusión responde al objetivo.
Densidad: $d = m / V$ , en g/cm³ en el laboratorio (1 mL = 1 cm³).
Volumen de un sólido irregular por desplazamiento: $V = V_2 - V_1$ .

Errores frecuentes

ErrorTomar como volumen del sólido el volumen final $V_2$ que marca la probeta.
Cómo corregirlo $V_2$ incluye el agua. El volumen del sólido es la diferencia: $V = V_2 - V_1$ .
ErrorEscribir una conclusión que no responde al objetivo («La práctica ha estado muy bien»).
Cómo corregirloVuelve a leer el objetivo y contéstalo con tus resultados: «La densidad de la pieza es 2,7 g/cm³, por lo que probablemente es de aluminio».
ErrorDejar caer la pieza en la probeta.
Cómo corregirloInclina la probeta y deja que la pieza resbale por la pared (o bájala atada a un hilo): si cae de golpe, salpica agua (y la medida sale mal) o rompe la probeta.

Ejemplos resueltos

Ejemplo 1. Un informe completo (modelo) de laboratorio (plantilla resuelta)
Un grupo mide una pieza metálica: la balanza marca 43,2 g; en una probeta de 50 mL (sensibilidad 1 mL) el agua marca 25 mL antes de meter la pieza y 41 mL después. Escribe su informe.

Resolución
Título: Densidad de una pieza metálica.

Objetivo: Determinar la densidad de una pieza metálica e identificar de qué metal está hecha.

Fundamento: La densidad es la masa por unidad de volumen, $d = m/V$ , y es característica de cada sustancia. El volumen de un sólido irregular se mide por el agua que desplaza.

Material: balanza digital (sensibilidad 0,1 g), probeta de 50 mL (sensibilidad 1 mL), agua, pieza metálica, hilo.

Procedimiento:
1. Medimos la masa de la pieza seca con la balanza.
2. Echamos agua en la probeta hasta unos 25 mL y leemos el volumen $V_1$ (ojos a la altura del menisco).
3. Introducimos la pieza atada con el hilo, sin salpicar, y leemos el volumen $V_2$ .
4. Calculamos $V = V_2 - V_1$ y $d = m/V$ .
Datos y resultados:

$m$ (g) $V_1$ (mL) $V_2$ (mL) $V$ (cm³) $d$ (g/cm³)

43,2 25 41 16 2,7

$V = 41 - 25 = 16\ \text{mL} = 16\ \text{cm}^3$ ; $\quad d = \dfrac{43{,}2\ \text{g}}{16\ \text{cm}^3} = 2{,}7\ \text{g/cm}^3$ .

Conclusión: La densidad de la pieza es 2,7 g/cm³, que coincide con la del aluminio, así que probablemente es de aluminio.
Ejemplo 2. Tres grupos, una conclusión numérico (redactar la conclusión a partir de una tabla)
Tres grupos miden la densidad de piezas iguales de un mismo metal:

Grupo 1 2 3

$d$ (g/cm³) 2,6 2,8 2,7

Redacta la conclusión.

Resolución
Primero, la media: $d = \dfrac{2{,}6 + 2{,}8 + 2{,}7}{3} = 2{,}7\ \text{g/cm}^3$ .

Conclusión: «La densidad media obtenida es 2,7 g/cm³, que coincide con la del aluminio, por lo que las piezas son probablemente de aluminio. Los resultados de los grupos varían ligeramente (entre 2,6 y 2,8 g/cm³), seguramente por la sensibilidad de la probeta (1 mL) en un volumen pequeño o por burbujas de aire pegadas a la pieza.»

$m$ (g)	$V_1$ (mL)	$V_2$ (mL)	$V$ (cm³)	$d$ (g/cm³)
43,2	25	41	16	2,7

Grupo	1	2	3
$d$ (g/cm³)	2,6	2,8	2,7

Ejercicios

De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.

1. Fácil
¿En qué parte del informe va cada frase? a) «Probeta de 100 mL (sensibilidad 1 mL)». b) «Determinar la densidad de una piedra». c) «3. Introducimos la piedra en la probeta y leemos el volumen». d) «La densidad de la piedra es 2,6 g/cm³». e) «La densidad es la masa por unidad de volumen».

Ver solución
a) Material. b) Objetivo. c) Procedimiento. d) Conclusión (o resultados). e) Fundamento.
a) Material. b) Objetivo (empieza por un verbo en infinitivo). c) Procedimiento (paso numerado). d) Conclusión (también aparece en los resultados). e) Fundamento.
2. Fácil
Calcula la densidad de cada objeto e identifica el material:

Objeto $m$ (g) $V_1$ (mL) $V_2$ (mL)

A 79,0 20 30

B 53,4 30 36

C 13,5 20 25

Densidades (g/cm³): aluminio 2,7; hierro 7,9; cobre 8,9; plomo 11,3.

Ver solución
A: 7,9 g/cm³ (hierro). B: 8,9 g/cm³ (cobre). C: 2,7 g/cm³ (aluminio).
A: $V = 30 - 20 = 10$ cm³; $d = \dfrac{79{,}0}{10} = 7{,}9$ g/cm³ → hierro. B: $V = 36 - 30 = 6$ cm³; $d = \dfrac{53{,}4}{6} = 8{,}9$ g/cm³ → cobre. C: $V = 25 - 20 = 5$ cm³; $d = \dfrac{13{,}5}{5} = 2{,}7$ g/cm³ → aluminio.
3. Media
Escribe la lista de material y el procedimiento (en pasos numerados) para medir la densidad de una piedra pequeña.
Ver solución
Material: balanza, probeta, agua, piedra, hilo. Procedimiento: 1) masa; 2) V1; 3) introducir la piedra; 4) V2; 5) V = V2 − V1 y d = m/V.
Material: balanza (con su sensibilidad), probeta de tamaño adecuado (con su sensibilidad), agua, la piedra, hilo. Procedimiento:
1. Medir la masa de la piedra seca con la balanza.
2. Echar agua en la probeta (suficiente para cubrir la piedra) y leer $V_1$ con los ojos a la altura del menisco.
3. Introducir la piedra atada al hilo, sin salpicar ni dejar burbujas pegadas.
4. Leer $V_2$ .
5. Calcular $V = V_2 - V_1$ y $d = m/V$ .
4. Media
Un grupo escribe esta conclusión en su informe sobre la densidad de una llave: «Ha sido una práctica muy interesante y hemos aprendido a usar la probeta». Sus resultados fueron m = 34,0 g y V = 4 cm³. a) ¿Qué falla en la conclusión? b) Escríbela bien (densidad del latón ≈ 8,5 g/cm³).

Ver solución
a) No responde al objetivo ni da el resultado. b) «La densidad de la llave es 8,5 g/cm³, que coincide con la del latón: la llave es probablemente de latón.»
a) No da el resultado ni responde al objetivo (determinar la densidad e identificar el material). b) $d = \dfrac{34{,}0}{4} = 8{,}5$ g/cm³. Conclusión: «La densidad de la llave es 8,5 g/cm³, que coincide con la del latón, por lo que la llave es probablemente de latón.»

Objeto	$m$ (g)	$V_1$ (mL)	$V_2$ (mL)
A	79,0	20	30
B	53,4	30	36
C	13,5	20	25

Para practicar más

1. Fácil
Para medir la densidad de una piedra, se mide su masa (65,0 g) y se introduce en una probeta con 50 mL de agua; el nivel sube hasta 75 mL. a) Calcula el volumen de la piedra y su densidad. b) Organiza los datos en una tabla con unidades.

Ver solución
a) V = 25 cm³; d = 2,6 g/cm³. b) Tabla m (g) | V1 (mL) | V2 (mL) | V (cm³) | d (g/cm³).
a) $V = 75 - 50 = 25$ mL $= 25$ cm³; $d = \dfrac{65{,}0}{25} = 2{,}6$ g/cm³. b)

$m$ (g) $V_1$ (mL) $V_2$ (mL) $V$ (cm³) $d$ (g/cm³)

65,0 50 75 25 2,6
2. Media
Busca los errores de este fragmento de informe y corrígelos: «Objetivo: la densidad. Procedimiento: pesamos la tuerca, la metimos en la probeta y calculamos. Datos: masa 15,8; volumen final 32. Densidad = 15,8 / 32 = 0,49.»
Ver solución
Objetivo sin verbo; procedimiento sin pasos ni V1; datos sin unidades ni tabla; usa el volumen final en vez de V2 − V1; resultado sin unidades.
- Objetivo: debe empezar por un verbo: «Determinar la densidad de una tuerca».
- Procedimiento: en pasos numerados y completos; falta leer el volumen de agua antes de meter la tuerca ( $V_1$ ).
- Datos: sin unidades y sin tabla; falta $V_1$ .
- Cálculo: usa el volumen final (32 mL), que incluye el agua. Hay que usar $V = V_2 - V_1$ .
- Resultado: sin unidades (g/cm³). Además, 0,49 g/cm³ es menor que la del agua: una tuerca de metal flotaría, cosa que no ocurre; eso ya avisa de que hay un error.
3. Media
Completa la plantilla de informe (título, objetivo, material, procedimiento, tabla de datos y conclusión) para esta práctica: «Medir la densidad de una canica de vidrio». Datos: diez canicas iguales tienen una masa de 52,5 g; en la probeta, el agua pasa de 40 mL a 61 mL al echarlas. ¿Por qué crees que se usan diez canicas y no una?

Ver solución
d = 52,5 / 21 = 2,5 g/cm³ (vidrio). Se usan diez porque una sola desplaza muy poco volumen (unos 2 mL) y la probeta solo aprecia 1 mL.
Título: Densidad del vidrio de las canicas. Objetivo: Determinar la densidad de una canica de vidrio. Material: balanza, probeta (sensibilidad 1 mL), agua, 10 canicas iguales. Procedimiento: 1. Medir la masa de las 10 canicas. 2. Leer el volumen de agua $V_1$ . 3. Echar las canicas sin salpicar. 4. Leer $V_2$ . 5. Calcular. Datos:

$m$ (g) $V_1$ (mL) $V_2$ (mL) $V$ (cm³) $d$ (g/cm³)

52,5 40 61 21 2,5

$d = \dfrac{52{,}5}{21} = 2{,}5$ g/cm³. Conclusión: la densidad de las canicas es 2,5 g/cm³, que coincide con la del vidrio. ¿Por qué diez? Una sola canica desplaza solo unos 2 mL y la probeta aprecia 1 mL: el error sería enorme. Con diez, el volumen es mayor (21 mL) y la medida, más fiable. (La densidad es la misma para una canica que para diez.)
4. Difícil
Quieres medir la densidad de un tapón de corcho, pero flota en el agua de la probeta. ¿Cómo medirías su volumen? Propón un método.

Ver solución
Hundirlo por completo con una aguja o un alambre fino (cuyo volumen es despreciable) y medir V2 − V1; o atarle un lastre y restar el volumen del lastre medido por separado.
Opción 1: hundirlo del todo empujándolo con una aguja o un alambre muy fino (su volumen es despreciable) y leer $V_2$ ; $V = V_2 - V_1$ . Opción 2: atarle un lastre (por ejemplo, una tuerca): medir primero el volumen que desplaza solo la tuerca y después el que desplazan los dos juntos; el volumen del corcho es la diferencia. (Si el tapón es un cilindro regular, también se puede medir con regla y calcular su volumen, $V = \pi r^2 h$ .)