Física y Química 3.º ESO · La ciencia y el método científico
Recuerda: las etapas del método científico
Objetivo: Al terminar, sabrás reconocer en el relato de una investigación la observación, la pregunta, la hipótesis, el experimento, el análisis de resultados y la conclusión.
Recuerda
¿Qué es la ciencia?
La ciencia es una forma de conocer el mundo basada en observar, preguntarse y comprobar las ideas con experimentos y medidas. La física estudia los fenómenos en los que la materia no cambia de naturaleza (el movimiento, la luz, el sonido, la electricidad…); la química estudia cómo está formada la materia y cómo se transforma en otras sustancias (una combustión, la oxidación de un clavo…).
Para que sus explicaciones sean fiables, los científicos siguen un procedimiento ordenado: el método científico.
Las etapas del método científico
- Observación. Nos fijamos en un hecho que nos llama la atención y lo describimos con cuidado.
- Pregunta (planteamiento del problema). Convertimos la curiosidad en una pregunta investigable: una pregunta que se puede responder midiendo o haciendo experimentos.
- Hipótesis. Es una posible respuesta a la pregunta, que todavía hay que comprobar. Suele escribirse así: «Si…, entonces…».
- Experimentación. Diseñamos y hacemos experimentos para comprobar la hipótesis, y anotamos los datos.
- Análisis de resultados. Organizamos los datos en tablas y gráficas para ver qué nos dicen.
- Conclusiones. Decidimos si los resultados confirman la hipótesis o la rechazan. Si la rechazan, se propone otra hipótesis y se vuelve a empezar.
- Comunicación. Contamos lo que hemos hecho en un informe o artículo, para que otros puedan comprobarlo.
| Etapa | Pregunta que responde |
|---|---|
| Observación | ¿Qué ha pasado? |
| Pregunta | ¿Qué quiero averiguar? |
| Hipótesis | ¿Qué creo que ocurre y por qué? |
| Experimentación | ¿Cómo lo compruebo? |
| Análisis | ¿Qué dicen los datos? |
| Conclusión | ¿Tenía razón? |
Un experimento justo: cambiar solo una cosa
Para comprobar una hipótesis, el experimento tiene que ser justo:
- Cambiamos una sola cosa (por ejemplo, la temperatura del agua).
- Medimos lo que queremos saber (por ejemplo, el tiempo que tarda en disolverse el azúcar).
- Mantenemos igual todo lo demás (la cantidad de agua, la de azúcar, el vaso…).
Si cambiamos dos cosas a la vez, no sabremos cuál de ellas ha producido el efecto. También conviene repetir cada medida varias veces, porque al medir siempre se cometen pequeños errores.
Leyes y teorías
Cuando una hipótesis se confirma muchas veces, con experimentos hechos por personas distintas, puede convertirse en una ley científica: una regla que describe cómo se comporta la naturaleza (por ejemplo, «el agua pura hierve a 100 °C al nivel del mar»). Una teoría es una explicación más amplia que reúne varias leyes (por ejemplo, la teoría de que la materia está formada por partículas).
El método científico no es una receta rígida: a veces hay que volver atrás varias veces. Rechazar una hipótesis no es un fracaso: también es aprender algo.
Puntos clave
- Etapas: observación, pregunta, hipótesis, experimentación, análisis de resultados, conclusiones y comunicación.
- Una pregunta investigable se puede responder midiendo o experimentando.
- La hipótesis es una posible respuesta que hay que comprobar; no es un hecho observado.
- Los datos se ordenan en tablas y gráficas para sacar conclusiones.
- Si la hipótesis se rechaza, se propone otra y se vuelve a experimentar.
- En un experimento justo se cambia una sola cosa, se mide el efecto y se mantiene igual todo lo demás.
- Una hipótesis confirmada muchas veces puede llegar a ser una ley; una teoría explica varias leyes.
Errores frecuentes
ErrorConfundir una observación con una hipótesis («el vaso tiene gotas por fuera» es una observación, no una hipótesis).
Cómo corregirloLa observación describe lo que ves; la hipótesis propone una explicación que aún hay que comprobar.
ErrorPlantear preguntas que no se pueden investigar, como «¿es bonito el arcoíris?».
Cómo corregirloPregúntate si podrías responderla midiendo algo. «¿Influye la temperatura en…?» sí es investigable.
ErrorPensar que la conclusión siempre tiene que dar la razón a la hipótesis.
Cómo corregirloLa conclusión dice lo que muestran los datos, aunque contradigan lo que esperábamos.
ErrorCambiar varias cosas a la vez en un experimento (por ejemplo, la temperatura del agua y también la cantidad de azúcar).
Cómo corregirloCambia solo lo que quieres estudiar y mantén igual todo lo demás; si no, no sabrás qué ha producido el resultado.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1. ¿Por qué «suda» el vaso de agua fría? situación real (reconocer las etapas)
Lee lo que hizo Mario y señala cada etapa del método científico:
Un día de verano, Mario saca de la nevera una botella de agua muy fría y llena un vaso. Al rato ve que el vaso está cubierto de gotitas por fuera. Se pregunta: ¿de dónde sale esa agua? Piensa que quizá el agua no atraviesa el vidrio, sino que viene del aire. Para comprobarlo, añade unas gotas de colorante azul al agua fría de otro vaso y, además, mete un vaso vacío y seco en el congelador y luego lo saca. En los dos casos aparecen gotitas por fuera, y son transparentes. Mario deduce que el agua viene del vapor de agua que hay en el aire, que se condensa al tocar el vidrio frío. Al día siguiente lo cuenta en clase con fotos.
Resolución
- Observación: el vaso de agua fría se cubre de gotitas por fuera.
- Pregunta: ¿de dónde sale el agua de las gotitas?
- Hipótesis: el agua no atraviesa el vidrio; procede del vapor de agua del aire, que se condensa al tocar el vaso frío.
- Experimentación: vaso con agua coloreada y vaso vacío enfriado en el congelador.
- Análisis de resultados: las gotas son transparentes (no llevan colorante) y también aparecen en el vaso vacío.
- Conclusión: se confirma la hipótesis: el agua viene del aire.
- Comunicación: lo explica en clase con fotos.
Ejemplo 2. La sal y el hielo ordenar etapas
Estas frases describen una investigación, pero están desordenadas. Ordénalas y di qué etapa es cada una.
a) Los cubitos con sal se fundieron en unos 6 min, y los que no tenían sal, en unos 15 min. b) En invierno, en Madrid, se echa sal en las calles cuando hay hielo. c) Si echamos sal sobre un cubito de hielo, entonces se fundirá antes que uno sin sal. d) Pusimos dos cubitos iguales en dos platos; a uno le echamos una cucharadita de sal y medimos cuánto tardaba cada uno en fundirse. e) ¿Hace la sal que el hielo se funda más deprisa? f) La sal hace que el hielo se funda más deprisa.
Resolución
Orden: b → e → c → d → a → f.
- b) Observación.
- e) Pregunta.
- c) Hipótesis («Si…, entonces…»).
- d) Experimentación.
- a) Análisis de resultados (datos medidos).
- f) Conclusión: se confirma la hipótesis.
Ejercicios
De menos a más. Intenta cada uno antes de mirar la solución.
1. Fácil
Indica si cada frase es una observación, una pregunta, una hipótesis o una conclusión: a) La mantequilla se ablanda cuando la dejamos fuera de la nevera. b) Si la temperatura es mayor, entonces la mantequilla se ablanda antes. c) ¿Influye la temperatura en lo que tarda en ablandarse la mantequilla? d) Los datos muestran que, a mayor temperatura, la mantequilla se ablanda antes.
Ver solución
a) Observación. b) Hipótesis. c) Pregunta. d) Conclusión.
a) Describe un hecho que se ve → observación. b) Posible respuesta con la forma «si…, entonces…» → hipótesis. c) Es una pregunta investigable → pregunta. d) Se apoya en los datos y responde a la pregunta → conclusión.
2. Fácil
¿Cuáles de estas preguntas son investigables (se pueden responder midiendo o experimentando)? Explica por qué las otras no lo son. a) ¿Tarda más en enfriarse el agua en un vaso de vidrio o en uno de plástico? b) ¿Es la química la asignatura más bonita? c) ¿Influye la altura desde la que soltamos una pelota en la altura a la que rebota? d) ¿Qué color de coche es el más elegante?
Ver solución
Investigables: a y c. b y d dependen de opiniones o gustos y no se pueden medir.
a) Sí: se mide la temperatura o el tiempo con termómetro y cronómetro. b) No: «bonita» es una opinión. c) Sí: se mide la altura de soltar y la de rebote con una regla o cinta métrica. d) No: «elegante» depende del gusto de cada uno.
3. Media
Lucía quiere saber por qué la pelota de baloncesto del instituto bota poco. Escribe con tus palabras una posible pregunta investigable y una hipótesis para su investigación. Después, describe en una o dos frases el experimento que haría.
Ver solución
Respuesta abierta. Por ejemplo: pregunta «¿Influye la presión del aire de la pelota en lo que rebota?»; hipótesis «Si la pelota tiene más aire, rebotará más alto»; experimento: soltarla siempre desde 1 m con distinto inflado y medir la altura del rebote.
- Pregunta: ¿influye cuánto aire tiene la pelota (su presión) en la altura a la que rebota?
- Hipótesis: si la pelota está más inflada, entonces rebotará más alto.
- Experimento: inflar la pelota de varias formas (con un inflador con manómetro), soltarla siempre desde la misma altura (1 m) sobre el mismo suelo y medir la altura del rebote con una cinta métrica pegada a la pared.
Valen otras respuestas si la pregunta se puede medir y la hipótesis tiene la forma «si…, entonces…».
Para practicar más
1. Fácil
Observa: «La ropa tendida se seca antes los días de viento». Escribe una pregunta investigable y una hipótesis a partir de esta observación.
Ver solución
Por ejemplo: «¿Influye el viento en lo que tarda en secarse la ropa?»; «Si hay más viento, la ropa se secará antes».
Pregunta: ¿influye el viento en el tiempo que tarda en secarse la ropa? Hipótesis: si hay viento, entonces la ropa tarda menos en secarse que si no lo hay. (Se podría comprobar con dos paños iguales igual de mojados, uno delante de un ventilador y otro no.)
2. Fácil
Lee el texto y señala la observación, la hipótesis, el experimento y la conclusión:
Elena se dio cuenta de que una botella de vidrio llena de agua se había roto en el congelador. Pensó que el agua, al congelarse, ocupa más espacio. Para comprobarlo llenó un vaso de plástico con agua hasta una marca y lo metió en el congelador. Al día siguiente, el hielo sobresalía por encima de la marca. Concluyó que el agua aumenta de volumen al congelarse.
Ver solución
Observación: la botella se rompe en el congelador. Hipótesis: el agua ocupa más al congelarse. Experimento: vaso con agua hasta una marca en el congelador. Conclusión: el agua aumenta de volumen al congelarse.
- Observación: una botella de vidrio llena de agua se rompió en el congelador.
- Hipótesis: el agua, al congelarse, ocupa más espacio.
- Experimento: llenar un vaso de plástico hasta una marca y congelarlo.
- Resultados: el hielo sobresale por encima de la marca.
- Conclusión: el agua aumenta de volumen al congelarse (se confirma la hipótesis).
3. Media
Un alumno escribe: «Mi hipótesis es que el agua hierve a 100 °C». Su compañera le dice que eso no es una hipótesis bien planteada para una investigación. a) ¿Por qué? b) Reescríbela como una hipótesis que relacione dos cosas y que se pueda comprobar (pista: piensa en la sal o en la altitud).
Ver solución
a) Es un dato conocido, no una posible respuesta a una pregunta que relacione dos variables. b) Por ejemplo: «Si añadimos sal al agua, entonces hervirá a una temperatura algo mayor de 100 °C».
a) Así escrita no responde a ninguna pregunta ni relaciona una causa con un efecto: es un dato que ya está en los libros. b) Una hipótesis comprobable relaciona dos cosas: «Si añadimos sal al agua, entonces hervirá a una temperatura algo mayor» o «Si calentamos el agua en un lugar más alto (por ejemplo, en Navacerrada), entonces hervirá a menos de 100 °C». Ambas se comprueban con un termómetro.