Variables e hipótesis: cómo se planifica un experimento

Explicación

Errores frecuentes

• ErrorConfundir la variable independiente con la dependiente.

  Cómo corregirloPregúntate: ¿cuál decido yo antes de empezar? Esa es la independiente. La que leo en el instrumento al final es la dependiente.

• ErrorCambiar dos cosas a la vez (por ejemplo, otra pelota y otra altura).

  Cómo corregirloCompara pruebas en las que solo cambie una cosa; todo lo demás debe ser igual.

• ErrorEscribir hipótesis vagas, como «la temperatura influye».

  Cómo corregirloDi cómo influye: «Si la temperatura es mayor, la pastilla se disolverá en menos tiempo».

Ejemplos resueltos

1. Ejemplo 1. La pastilla efervescente experimental (datos de laboratorio)

   Un grupo de 3.º quiere saber si la temperatura del agua influye en lo que tarda en disolverse una pastilla efervescente. Echan una pastilla igual en 200 mL de agua a distintas temperaturas y miden el tiempo con un cronómetro. Repiten cada prueba tres veces y anotan la media:

   Temperatura del agua (°C)	10	20	40	60
   Tiempo de disolución (s)	60	42	25	15

   a) Identifica las variables. b) Escribe una hipótesis contrastable. c) ¿Qué dicen los datos? ¿Se confirma la hipótesis?

   Resolución

   a) Independiente: la temperatura del agua (la eligen ellos). Dependiente: el tiempo que tarda en disolverse (lo miden). Controladas: el tipo de pastilla, la cantidad de agua (200 mL), el tipo de vaso, no remover.

   b) «Si la temperatura del agua es mayor, entonces la pastilla tardará menos en disolverse.»

   c) Al pasar de 10 °C a 60 °C, el tiempo baja de 60 s a 15 s: cuanto más caliente está el agua, menos tarda. En la gráfica se ve una curva que baja. Se confirma la hipótesis (para este rango de temperaturas).

2. Ejemplo 2. Un experimento mal diseñado detectar fallos de control

   Pablo quiere averiguar si la altura desde la que se suelta una pelota influye en la altura del rebote. Suelta una pelota de tenis desde 1 m sobre el suelo de baldosa del pasillo y una pelota de baloncesto desde 2 m sobre la tierra del patio. La de tenis rebota 55 cm y la de baloncesto 40 cm. Concluye que «cuanto más alto se suelta una pelota, menos rebota». ¿Es correcta su conclusión? ¿Cómo debería hacer el experimento?

   Resolución

   No es correcta. Pablo ha cambiado tres cosas a la vez: la altura (lo que quería estudiar), la pelota y el suelo. La diferencia en el rebote puede deberse a cualquiera de ellas.

   Diseño correcto:

   • Variable independiente: la altura de soltar (por ejemplo, 0,5 m, 1 m, 1,5 m y 2 m).
   • Variable dependiente: la altura del rebote.
   • Controladas: la misma pelota, el mismo suelo, soltarla sin impulso.
   • Repetir cada altura tres veces y hacer la media.

Ejercicios

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

1. 1. Fácil

   Queremos estudiar si la masa que colgamos de un muelle influye en cuánto se alarga. Indica la variable independiente, la dependiente y dos variables controladas.

   Ver solución

   Independiente: la masa colgada. Dependiente: el alargamiento del muelle. Controladas: el mismo muelle, medir siempre desde el mismo punto (también: misma regla, mismo soporte).

   • Independiente: la masa que colgamos (la elegimos: 50 g, 100 g, 150 g…).
   • Dependiente: el alargamiento del muelle (lo medimos con una regla).
   • Controladas: usar siempre el mismo muelle, medir desde el mismo punto de referencia, la misma regla y el mismo soporte.

2. 2. Media

   ¿Cuáles de estas hipótesis son contrastables? Corrige las que no lo sean. a) Si el agua está más fría, el azúcar tardará más en disolverse. b) El azúcar es mejor que la sal. c) La luz influye en las cosas. d) Si aumentamos la longitud de un péndulo, tardará más en hacer una oscilación.

   Ver solución

   Contrastables: a y d. b y c no lo son; por ejemplo: «Si echamos sal al agua, hervirá a más temperatura» o «Si una planta recibe más horas de luz, crecerá más».

   a) Contrastable: relaciona temperatura (independiente) y tiempo de disolución (dependiente). b) No: «mejor» no se puede medir. Ejemplo corregido: «Si añadimos sal al agua, entonces hervirá a una temperatura más alta». c) No: es demasiado vaga (¿qué luz?, ¿qué cosas?, ¿cómo influye?). Ejemplo corregido: «Si una planta recibe más horas de luz, entonces crecerá más en un mes». d) Contrastable: relaciona longitud del péndulo y tiempo de oscilación.

3. 3. Media

   Escribe una hipótesis contrastable para cada pregunta e indica en cada caso la variable independiente y la dependiente: a) ¿Influye la cantidad de sal en la temperatura a la que hierve el agua? b) ¿Influye el tamaño de un paracaídas de papel en lo que tarda en caer?

   Ver solución

   a) Si añadimos más sal, el agua hervirá a más temperatura (VI: cantidad de sal; VD: temperatura de ebullición). b) Si el paracaídas es más grande, tardará más en caer (VI: área del paracaídas; VD: tiempo de caída).

   a) «Si añadimos más sal al agua, entonces hervirá a una temperatura más alta.» VI: masa de sal; VD: temperatura de ebullición. b) «Si el paracaídas tiene más superficie, entonces tardará más en caer desde la misma altura.» VI: área del paracaídas; VD: tiempo de caída.

4. 4. Media

   Ana quiere saber si una taza de cerámica conserva el café caliente mejor que un vaso de papel. Echa 200 mL de café recién hecho en la taza de cerámica y 100 mL de café que llevaba un rato hecho en el vaso de papel. Deja la taza en la mesa y el vaso junto a la ventana abierta. A los 10 min mide la temperatura de los dos. a) ¿Qué variables no ha controlado? b) ¿Cómo debería hacerlo?

   Ver solución

   a) La cantidad de café, la temperatura inicial y el lugar (corriente de aire). b) Misma cantidad, misma temperatura inicial, mismo sitio; solo cambia el recipiente.

   a) Además del recipiente (que es lo que quiere estudiar), cambian:

   • la cantidad de café (200 mL frente a 100 mL);
   • la temperatura inicial (uno recién hecho y otro no);
   • el lugar (en la ventana abierta se enfría más deprisa).

   b) Echar la misma cantidad de café, a la misma temperatura inicial (medida con el termómetro), en los dos recipientes, dejarlos en el mismo sitio y medir la temperatura al mismo tiempo. La única diferencia debe ser el material del recipiente.

5. 5. Difícil

   Un grupo deja caer desde 2 m paracaídas de papel de distinto tamaño y mide el tiempo de caída. Repiten cada prueba tres veces:

   Área (cm²)	Prueba 1 (s)	Prueba 2 (s)	Prueba 3 (s)
   100	1,1	1,3	1,2
   200	1,6	1,5	1,7
   400	2,2	2,4	2,3

   a) Calcula el tiempo medio de cada paracaídas. b) Su hipótesis era: «Si el paracaídas es más grande, tardará más en caer». ¿Se confirma? c) ¿Por qué han repetido cada prueba tres veces?

   Ver solución

   a) 1,2 s; 1,6 s; 2,3 s. b) Sí: a mayor área, mayor tiempo de caída. c) Para reducir los errores al medir (sobre todo al poner en marcha y parar el cronómetro).

   a) Medias: $\dfrac{1{,}1 + 1{,}3 + 1{,}2}{3} = 1{,}2$ s; $\dfrac{1{,}6 + 1{,}5 + 1{,}7}{3} = 1{,}6$ s; $\dfrac{2{,}2 + 2{,}4 + 2{,}3}{3} = 2{,}3$ s. b) Al aumentar el área (100 → 200 → 400 cm²) aumenta el tiempo (1,2 → 1,6 → 2,3 s). Se confirma la hipótesis. c) Cada medida tiene pequeños errores (reflejos al usar el cronómetro, corrientes de aire…). Al repetir y hacer la media, esos errores se compensan en parte y el resultado es más fiable.

Para practicar más

1. 1. Fácil

   Marta pone la misma cantidad de agua (100 mL) en tres platos de distinto tamaño, los deja junto a la misma ventana y mide cuánta agua queda al cabo de dos días. a) ¿Qué quiere averiguar? b) Indica la variable independiente, la dependiente y dos controladas.

   Ver solución

   a) Si el tamaño (superficie) del recipiente influye en lo deprisa que se evapora el agua. b) VI: tamaño del plato; VD: agua que queda (o que se evapora); controladas: cantidad inicial de agua, lugar, tiempo.

   a) Si la superficie del recipiente influye en la evaporación del agua. b) Independiente: el tamaño (superficie) del plato. Dependiente: la cantidad de agua que queda al cabo de dos días. Controladas: los 100 mL iniciales, el mismo lugar junto a la ventana y el mismo tiempo (dos días).

2. 2. Fácil

   Escribe una hipótesis contrastable para cada pregunta: a) ¿Influye la temperatura del agua en la cantidad de azúcar que se puede disolver en ella? b) ¿Influye la masa de una canica en el tiempo que tarda en bajar por una rampa?

   Ver solución

   a) Si el agua está más caliente, se podrá disolver más azúcar. b) Si la canica tiene más masa, tardará menos en bajar (o «tardará lo mismo»: también es contrastable).

   a) «Si el agua está a mayor temperatura, entonces se podrá disolver más cantidad de azúcar en ella.» b) «Si la canica tiene más masa, entonces tardará menos en bajar la rampa.» También es válida «la masa no influye: tardarán lo mismo», porque se puede comprobar midiendo. Lo importante es que relacione las dos variables y que un experimento pueda darle o quitarle la razón.

3. 3. Media

   Quieres comprobar si la temperatura del agua influye en la cantidad de azúcar que se disuelve en ella. Completa: a) ¿Qué cambiarás? b) ¿Qué medirás y con qué instrumento? c) ¿Qué mantendrás igual en todas las pruebas? d) Dibuja la tabla de datos que usarías (sin rellenar).

   Ver solución

   a) La temperatura del agua. b) La masa de azúcar disuelta, con una balanza (y la temperatura con un termómetro). c) La cantidad de agua, el tipo de azúcar, el tiempo y la forma de remover. d) Tabla con columnas «Temperatura (°C)» y «Masa de azúcar disuelta (g)».

   a) La temperatura del agua (por ejemplo, 20, 40 y 60 °C): variable independiente. b) La masa de azúcar que se disuelve sin que quede en el fondo, pesando el azúcar con una balanza antes de echarlo; la temperatura se comprueba con un termómetro. c) La misma cantidad de agua (por ejemplo, 100 mL), el mismo tipo de azúcar, remover igual y durante el mismo tiempo. d)

   Temperatura del agua (°C)	Masa de azúcar disuelta (g)
   20
   40
   60

4. 4. Media

   Para estudiar si la longitud de un péndulo influye en lo que tarda en oscilar, Iván cuelga una tuerca de un hilo de 20 cm y una piedra de un hilo de 50 cm, y suelta la primera desde poca altura y la segunda desde mucho más arriba. a) ¿Qué ha hecho mal? b) ¿Puede sacar alguna conclusión? Explícalo.

   Ver solución

   a) Ha cambiado también la masa colgada (tuerca/piedra) y el ángulo desde el que suelta. b) No: no sabe cuál de los cambios explica la diferencia de tiempos.

   a) Además de la longitud (lo que quiere estudiar), ha cambiado el objeto colgado (tuerca y piedra, de distinta masa) y la altura o ángulo desde el que lo suelta. Debería usar el mismo objeto y soltarlo siempre desde el mismo ángulo. b) No puede sacar conclusiones: si los tiempos son distintos, no sabe si se debe a la longitud, a la masa o al ángulo. No ha hecho una prueba justa.