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Situación introductoria
Situación introductoria
Imagina que dejamos caer al mismo tiempo y desde la misma altura una pluma y un martillo. ¿Cuál llegará antes al suelo?
☐ 🪶 La pluma
☐ 🔨 El martillo
☐ Llegarán a la vez
☐ No lo sé
¿Por qué piensas eso?
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Observa el llamado "experimento de Galileo"
En la Luna, el martillo y la pluma llegan prácticamente al mismo tiempo.
¿Te ha sorprendido?
☐ Mucho ☐ Un poco ☐ Nada
¿Por qué crees que ocurre?
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Como no tenemos, ni pluma, ni martillo, vamos a diseñar un experimento y nos realizaremos la misma pregunta:
Nuestro experimento
Nuestro experimento
Ahora vamos a hacer nuestro propio experimento.
Tenemos el mismo folio, pero vamos a utilizarlo de dos formas:
🟦 A. Folio plano
🟠 B. Folio hecho una bola
Pregunta científica antes del experimento: hipótesis
¿Cuál crees que llegará antes? _____________________________________________________________________________________________________________________
¿Por qué crees eso? ________________________________________________________________________________________________________________________________
Recuerda: una hipótesis puede ser correcta o incorrecta. Lo importante es que podamos comprobarla.
¿Influye la forma del papel en la velocidad con la que cae?
Realizamos el experimento. Intentamos que sea una prueba justa: Debemos mantener igual la altura a la que soltamos los papeles, el tipo de papel y el momento de soltarlos. Lo único que cambia es la forma del papel.
Realiza tres pruebas y anota el resultado:
Prueba 1: llega antes ...
Prueba 2: llega antes ...
Prueba 3: llega antes ...
Resultado: la forma de papel que llegó antes en más ocasiones fue ...
¿Por qué ocurre?
¿Por qué ocurre?
Sobre los objetos que caen actúan principalmente dos efectos:
🌍 GRAVEDAD: La Tierra atrae los objetos hacia abajo.
💨 RESISTENCIA DEL AIRE: El aire se opone al movimiento de los objetos.
Una hoja plana presenta una superficie grande frente al aire:
mucha superficie → mayor resistencia → caída más lenta
Una bola de papel presenta una superficie menor:
menos superficie → menor resistencia → caída más rápida
Por eso:
La diferencia que observamos no se debe simplemente al peso. La resistencia del aire influye en la caída.
Observa en el siguiente vídeo lo que ocurre cuando el experimento se realiza en el vacío.
¿Cómo sabemos que algo es cierto?
¿Cómo sabemos que algo es cierto?
En ciencia no basta con decir:
«Yo creo que...»
Una idea científica debe poder comprobarse mediante observaciones y experimentos.
El método científico es una forma organizada de investigar fenómenos y obtener conclusiones a partir de evidencias.
No siempre se sigue exactamente el mismo orden ni todas las investigaciones tienen las mismas fases, pero podemos resumirlo así:
OBSERVAR → PREGUNTAR → FORMULAR UNA HIPÓTESIS → EXPERIMENTAR → OBTENER DATOS → ANALIZAR → CONCLUIR → COMUNICAR
1. OBSERVAR 👀
1. OBSERVAR 👀
La ciencia suele comenzar con una observación.
Observamos algo que nos llama la atención y queremos comprenderlo.
Por ejemplo:
Una hoja de papel tarda más en caer que una bola hecha con esa misma hoja.
Esta observación nos lleva a preguntarnos:
¿Por qué ocurre?
2. HACER UNA PREGUNTA ❓
2. HACER UNA PREGUNTA ❓
Una investigación científica necesita una pregunta que podamos intentar responder mediante observaciones o experimentos.
Por ejemplo:
¿Influye la forma de un objeto en el tiempo que tarda en caer?
Una buena pregunta científica debe ser suficientemente concreta para que podamos investigarla.
No es lo mismo preguntar:
«¿Por qué caen las cosas?»
que preguntar:
«¿Influye la forma de una hoja de papel en la forma en que cae?»
La segunda pregunta nos permite diseñar un experimento.
3. FORMULAR UNA HIPÓTESIS 💭
3. FORMULAR UNA HIPÓTESIS 💭
Una hipótesis es una explicación o una predicción que podemos poner a prueba.
Por ejemplo:
«Creo que la bola de papel caerá antes porque ofrece menos resistencia al aire.»
Una hipótesis no es una opinión que tengamos que defender.
Puede resultar correcta o incorrecta.
Lo importante es que podamos comprobarla.
Una buena hipótesis debe poder ponerse a prueba.
Por eso:
«Creo que la bola caerá antes porque me gusta más»
no es una hipótesis científica útil.
En cambio:
«Creo que la bola caerá antes porque la resistencia del aire será menor»
sí puede comprobarse mediante un experimento.
4. HACER UN EXPERIMENTO 🧪
4. HACER UN EXPERIMENTO 🧪
Un experimento nos permite poner a prueba nuestra hipótesis.
En nuestro caso utilizamos el mismo tipo de papel, pero modificamos su forma.
Queremos comparar:
papel plano ↔ papel hecho una bola
Para que la comparación sea válida, intentamos mantener constantes otras condiciones:
misma clase de papel;
misma altura;
mismo lugar;
mismo momento de soltarlo.
De esta forma intentamos que la forma del papel sea la diferencia principal entre las dos pruebas.
Esto se conoce como control de variables.
5. OBTENER DATOS 📊
5. OBTENER DATOS 📊
Durante un experimento no debemos limitarnos a decir:
«Me parece que la bola ha caído antes.»
Debemos recoger información.
Por ejemplo:
Prueba Resultado
1 Bola antes
2 Bola antes
3 Bola antes
Estos resultados son nuestros datos experimentales.
Los datos pueden ser números, medidas, tiempos, observaciones, fotografías, dibujos, etc.
6. REPETIR 🔁
6. REPETIR 🔁
¿Por qué hacemos varias veces el experimento?
Porque una sola prueba puede estar afectada por muchos factores:
hemos podido soltar un objeto un poco antes;
puede haber una corriente de aire;
podemos habernos equivocado al observar;
etc.
Al repetir el experimento podemos comprobar si obtenemos resultados semejantes.
Repetir ayuda a obtener resultados más fiables.
7. ANALIZAR LOS DATOS 🔎
7. ANALIZAR LOS DATOS 🔎
Después de experimentar tenemos que estudiar lo que hemos observado.
Por ejemplo:
«En las tres pruebas, la bola llegó antes que la hoja plana.»
Podemos comparar los resultados con nuestra hipótesis.
Si nuestra hipótesis era:
«La bola caerá antes»
y los resultados muestran que efectivamente cae antes, los datos son compatibles con nuestra hipótesis.
Pero incluso entonces debemos ser cuidadosos.
Un experimento no demuestra automáticamente que una explicación sea cierta para todos los casos posibles.
La ciencia construye explicaciones a partir de evidencias que pueden ser revisadas y comprobadas.
8. SACAR UNA CONCLUSIÓN ✅
8. SACAR UNA CONCLUSIÓN ✅
La conclusión responde a nuestra pregunta inicial utilizando los resultados obtenidos.
En nuestro experimento podemos concluir:
La bola de papel cae antes que la hoja plana porque la forma del objeto influye en la resistencia que ofrece el aire.
La conclusión debe estar relacionada con los datos.
No podemos utilizar un experimento para afirmar cosas que nunca hemos investigado.
9. COMUNICAR 📢
9. COMUNICAR 📢
Una investigación científica no termina cuando obtenemos un resultado.
Tenemos que comunicar lo que hemos hecho y lo que hemos descubierto.
Un científico debe poder explicar:
qué quería investigar;
qué pensaba que ocurriría;
cómo realizó el experimento;
qué datos obtuvo;
qué conclusión sacó.
Por eso hemos elaborado nuestro pequeño informe científico.
🌍 ¿POR QUÉ CAEN LOS OBJETOS?
🌍 ¿POR QUÉ CAEN LOS OBJETOS?
Ahora podemos aplicar el método científico a nuestro experimento.
Cuando soltamos un objeto cerca de la superficie de la Tierra, la gravedad hace que sea atraído hacia el centro de nuestro planeta.
La aceleración debida a la gravedad es aproximadamente:
g=9,8 m/s2g=9,8\;m/s^2
Esto significa que, si despreciamos otros efectos, la velocidad de un objeto que cae aumenta aproximadamente 9,8 m/s cada segundo.
Pero en la Tierra hay otro factor importante:
💨 La resistencia del aire
💨 La resistencia del aire
Cuando un objeto se mueve a través del aire, el aire ejerce una fuerza que se opone a su movimiento.
Esta resistencia depende, entre otros factores, de:
la forma del objeto;
su superficie frontal;
su velocidad;
las propiedades del aire.
Por eso una hoja plana y una bola de papel no caen de la misma manera.
🟦 HOJA PLANA
🟦 HOJA PLANA
La hoja presenta una superficie relativamente grande al aire.
Mayor superficie → mayor resistencia del aire
Por eso su caída se ralentiza considerablemente.
🟠 BOLA DE PAPEL
🟠 BOLA DE PAPEL
Al hacer una bola reducimos mucho la superficie frontal que encuentra el aire.
Menor superficie → menor resistencia del aire
Por eso la bola cae más rápidamente.
⚠️ PERO... ¿Y LA GRAVEDAD?
⚠️ PERO... ¿Y LA GRAVEDAD?
Aquí aparece una idea muy importante.
Podríamos pensar:
«Entonces los objetos pesados caen más rápido.»
Pero eso no es correcto como explicación general.
Si pudiéramos eliminar completamente la resistencia del aire, dos objetos diferentes caerían con la misma aceleración gravitatoria cerca de la superficie de la Tierra.
Esto es lo que podemos observar en la Luna.
🌙 GALILEO Y LA CAÍDA DE LOS CUERPOS
🌙 GALILEO Y LA CAÍDA DE LOS CUERPOS
Galileo Galilei estudió el movimiento de los cuerpos y cuestionó la antigua idea de que los objetos más pesados tenían necesariamente que caer más rápido.
La historia de que Galileo lanzó dos objetos desde la Torre de Pisa es famosa, aunque no existe evidencia histórica sólida de que realizara exactamente ese experimento tal como suele contarse.
Galileo utilizó, entre otros procedimientos, planos inclinados para estudiar el movimiento de los cuerpos que caían.
Los planos inclinados permitían hacer más lento el movimiento y medirlo con mayor facilidad.
Su trabajo fue fundamental para el desarrollo de la física experimental.
🌙 EL EXPERIMENTO DE LA PLUMA Y EL MARTILLO
🌙 EL EXPERIMENTO DE LA PLUMA Y EL MARTILLO
En 1971, durante la misión Apollo 15, el astronauta David Scott realizó en la superficie de la Luna un experimento muy sencillo.
Dejó caer al mismo tiempo:
🔨 un martillo
y
🪶 una pluma
En la Luna prácticamente no hay atmósfera.
Por tanto, la resistencia del aire es prácticamente inexistente.
El martillo y la pluma llegaron al suelo prácticamente al mismo tiempo.
Esto nos permite separar dos efectos:
En la Tierra
En la Tierra
gravedad + resistencia del aire
En la Luna
En la Luna
gravedad + resistencia del aire ≈ gravedad
Por eso la pluma puede caer junto al martillo.
🧠 UNA IDEA FUNDAMENTAL
🧠 UNA IDEA FUNDAMENTAL
La experiencia cotidiana puede llevarnos a una conclusión equivocada.
En la Tierra observamos que:
una hoja de papel cae más despacio que una bola de papel.
Pero eso no significa que la gravedad actúe de forma diferente sobre ellas.
La diferencia principal en este caso está en:
la resistencia del aire.
🔬 EL MÉTODO CIENTÍFICO EN NUESTRO EXPERIMENTO
🔬 EL MÉTODO CIENTÍFICO EN NUESTRO EXPERIMENTO
Podemos reconstruir toda nuestra investigación:
👀 OBSERVACIÓN
👀 OBSERVACIÓN
La hoja plana y la bola de papel no caen igual.
↓
❓ PREGUNTA
❓ PREGUNTA
¿Influye la forma del papel en su caída?
↓
💭 HIPÓTESIS
💭 HIPÓTESIS
La bola caerá antes porque ofrece menos resistencia al aire.
↓
🧪 EXPERIMENTO
🧪 EXPERIMENTO
Dejamos caer ambas formas desde la misma altura.
↓
📊 DATOS
📊 DATOS
Registramos cuál llega antes y repetimos la prueba.
↓
🔎 ANÁLISIS
🔎 ANÁLISIS
Comparamos los resultados.
↓
✅ CONCLUSIÓN
✅ CONCLUSIÓN
La forma influye en la resistencia del aire y, por tanto, en la caída observada.
↓
📢 COMUNICACIÓN
📢 COMUNICACIÓN
Explicamos nuestros resultados.
🧩 ¿QUÉ HEMOS APRENDIDO?
🧩 ¿QUÉ HEMOS APRENDIDO?
El método científico
El método científico
Es una forma organizada de investigar fenómenos mediante observaciones, preguntas, hipótesis, experimentos y evidencias.
Las ideas importantes son:
Las ideas importantes son:
1. Una observación no es todavía una explicación.
Ver algo no significa saber por qué ocurre.
2. Una hipótesis es una explicación que podemos poner a prueba.
3. Un experimento debe estar diseñado para obtener evidencias.
4. Hay que controlar las condiciones cuando comparamos dos situaciones.
5. Los datos son más importantes que nuestras opiniones.
6. Repetir una experiencia aumenta la confianza en los resultados.
7. Una conclusión debe estar basada en las evidencias obtenidas.
8. Las explicaciones científicas pueden revisarse cuando aparecen nuevas evidencias.
⭐ LA IDEA PARA RECORDAR
⭐ LA IDEA PARA RECORDAR
«No basta con decir "yo creo que...".
«No basta con decir "yo creo que...".
Tenemos que preguntarnos:
Tenemos que preguntarnos:
"¿Cómo podemos comprobarlo?"»
"¿Cómo podemos comprobarlo?"»
Ese cambio —pasar de creer a comprobar— es una de las ideas fundamentales de la ciencia.
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Hablando de cosas que caen, tenemos curiosidad por ver si es probable pincharse con una chincheta porque suelen caer con la punta hacia arriba... o es algo raro.
Vamos a repasar todos los pasos del método científico para resolver esta situación. Aquí el tratamiento puede ser algo diferente, pero será necesario abordar todos los pasos con el mismo cuidado.
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