0.1.3.- Ciencia y seudociencia. Características.

La ciencia está constituida por un conjunto de conocimientos objetivos y verificables, que se obtienen mediante la observación, la emisión de hipótesis y la experimentación. Se caracteriza, fundamentalmente, por el uso de una metodología específica: el método científico.

Ninguna de esas características tienen las seudociencias ya que son, simplemente, creencias que ni son objetivas ni se pueden demostrar sus propiedades. Algunas de estas seudociencias son: la homeopatía (basada en que las mismas sustancias que, en grandes concentraciones, pueden producir una enfermedad, pueden curar dicha enfermedad aplicada en ínfimas dosis), la astrología (la creencia de que la posición de los astros puede influir en las personas), la quiromancia (adivinación del futuro observando las líneas de las manos), la cartomancia (adivinación mediante las cartas), etc..

Las siguientes imágenes representan objetos o ideas que hay que razonar si sus efectos se pueden comprobar o no y, en consecuencia, clasificarlas como ciencias o seudociencias.

Es sorprendente que personas inteligentes crean en las supersticiones. ¿Cuál es la causa de esto? En la siguiente charla nos dan algunas pistas.

0.1.4.- Clasificación de la ciencia: ciencias formales y factuales.

Las ciencias se pueden clasificar en:

• Formales.- Estudian las ideas mediante la deducción y la demostración. Ejemplo: las Matemáticas.
• Factuales.- Estudian hechos concretos relacionados con la materia o con los fenómenos de la naturaleza o con las acciones humanas. Emplean, sobre todo, la observación y la experimentación. Estas ciencias factuales se pueden clasificar en dos grupos:
• Ciencias sociales.- Estudian los fenómenos humanos o sociales. Ejemplo: la Historia y la Economía.
• Ciencias de la naturaleza.- Estudian los fenómenos que ocurren en la naturaleza. Ejemplos: Física, Química, Biología, Geología, etc..

0.1.5.- El método científico. En este vídeo se explica de forma sencilla.

0.1.5.1.- Toma de datos. Tipos de variables: independientes, dependientes y controladas.

Cuando hacemos una investigación científica, tenemos que observar el fenómeno, plantear hipótesis y experimentarlas. Al hacer un experimento, hay que pensar qué factores influyen en el mismo, es decir, hay que establecer qué variables vamos a estudiar. Las variables las podemos clasificar en tres grupos:

• Controladas.- No cambian durante el experimento, es decir, las mantenemos constantes.
• Independientes.- Son aquellas variables que vamos a ir cambiando durante la experiencia.
• Dependientes.- Como su nombre indica, su valor depende del que tomen las variables independientes.

0.1.5.2.- Pasos del método científico:

0.2.- Leyes científicas y teorías

Una ley científica, como la ley de los gases ideales, puede predecir cuánto va a valer la presión de un gas encerrado en un recipiente herméticamente cerrado cuando la temperatura pase de un valor a otro. La teoría cinético-molecular de los gases, explica por qué la presión de un gas aumenta al hacerlo la temperatura.

0.3.- La medida.

0.3.1.- Magnitudes. Tipos.

Llamamos magnitud a todo aquello que se puede medir. El resultado se expresa con un número y la unidad correspondiente.

Pueden ser:

• Escalares.- Basta con el número y la unidad. Ejemplos: la masa, el tiempo, la temperatura, etc..
• Vectoriales.- Hay que indicar, además, una dirección y un sentido. Ejemplos: la fuerza, la velocidad, la aceleración, etc.. Estas magnitudes se representan mediante vectores, indicando el módulo, la dirección, el sentido y el punto de aplicación.

0.3.2.- El Sistema Internacional de Unidades de Medida (SI).

Consta de siete magnitudes, que se denominan fundamentales: la masa, el tiempo, la longitud, la temperatura, la cantidad de sustancia, la intensidad de la corriente eléctrica y la intensidad luminosa. Sus unidades son, respectivamente, el kilogramo (kg), el segundo (s), el metro (m), el kelvin (K), el mol (mol), el amperio (A) y la candela (cd). Las demás magnitudes, como la velocidad, la fuerza, el trabajo, la presión, etc., se denominan derivadas.

Si la magnitud es demasiado grande o demasiado pequeña, se emplean prefijos.

0.3.3.- La notación científica.

Las cantidades muy grandes o muy pequeñas, además de poder utilizar prefijos, también se pueden expresar como potencias de 10 (habitualmente, se escribe un entero, dos decimales y el resto, como potencia de diez).

0.3.4.- Expresión de los resultados de una medida en distintas unidades.

Una de las formas de hacer la conversión de unas unidades en otras es la utilización de los factores de conversión. En el vídeo siguiente, también podemos aclarar este procedimiento.

0.3.5.- Escalas de temperatura.

Las más importantes son:

• La escala Kelvin o absoluta.- La única con fundamento científico.
• La escala Celsius.- La que utilizamos habitualmente.

Ambas escalas son centígradas y la relación entre ellas es: T= t+273. Así, por ejemplo, si la temperatura es de 25 ºC, corresponderá a 25+273= 298 K. Análogamente, una temperatura de 300 K corresponde a 27 ºC.

0.3.6.- Errores al medir.

Normalmente, no conocemos el valor real de una magnitud. Todas las medidas tienen un margen de error y es importante conocer dicho margen.

Los errores los podemos clasificar en dos grupos:

• Sistemáticos.- Si siempre tienen el mismo sentido. Se pueden averiguar las causas y pueden ser: instrumentales, personales y de procedimiento.
• Aleatorios o accidentales.- Son muy difíciles de controlar pues varían con el tiempo. Pueden minimizarse si se hacen muchas medidas y se obtiene la media.

Por otro lado, para calcular el error de una medida se emplean dos parámetros:

a) Error absoluto (Eabs).- Es la diferencia entre el valor real de la medida (normalmente, no se conoce y se toma como tal la media de una serie de medidas), y el valor experimental. Ejemplo: supongamos que la masa real de un cuerpo sea de 500 g pero, cuando lo pesamos en una balanza, esta nos da 500'5 g. El error absoluto será: 500'05-500= 0,05 g.

b) Error relativo (Er).- Es el cociente entre el error absoluto y el valor real; el resultado se multiplica por 100 para expresarlo en tantos por ciento. Mide la calidad de la medida; cuanto menor sea el Er, mejor será la medida. En el ejemplo anterior, Er= 0'05/500 *100= 0'01 %.

0.3.7.- Propiedades de un instrumento de medida.

Hay tres conceptos que tenemos que distinguir:

• La sensibilidad.- Es el menor valor de la magnitud que puede medir el instrumento. Ejemplo: Si una regla está graduada en mm, su sensibilidad es de 1 mm, es decir, no podemos medir distancias inferiores al milímetro.
• La precisión.- Es la probabilidad de que sucesivas medidas arrojen resultados prácticamente iguales. Esto no significa que las medidas sean correctas. Ejemplo: Si al medir la longitud de una mesa con la regla obtenemos valores como 120'05 cm, 120'04 cm, 120'03 cm, 120'04 cm y 120'05 cm, podemos concluir que la regla es precisa porque los números están muy próximos pero puede ser que el instrumento esté mal calibrado y, por lo tanto, las medidas sean erróneas.
• La exactitud.- Un aparato es exacto si da valores muy cercanos al valor real de la magnitud.

0.4.- Trabajos.

0.4.1.- Nivel de ruido del Instituto.

Vamos a hacer un pequeño trabajo de investigación utilizando el método científico. Se trata de medir el ruido que hay que el centro, en determinados sitios y a ciertas horas.

Para ello, hay que instalar en el teléfono una aplicación llamada Sonómetro. Hay que distinguir dos magnitudes que vamos a manejar:

El nivel de intensidad sonora (NIS). Mide la intensidad de un sonido (potencia de la onda/área transversal), comparándola con un valor de referencia (el umbral de audición). Se mide en decibelios (dB). Se define como NIS= 10 log(I/I0), donde I= intensidad del sonido, I0= Intensidad umbral= 10(exp-12) W/m²). Cuando la intensidad de un sonido es igual a la umbral, el NIS= 0 dB. Si la intensidad del sonido es 10 veces mayor que la umbral, el NIS= 10 dB; si el NIS=20 dB, la intensidad del sonido es 100 veces mayor que la umbral (obsérvese que no es el doble). Es decir, cada vez que el NIS se multiplica por 2, la intensidad del sonido se multiplica por 100.

• La sonoridad. Es una medida subjetiva de la intensidad del sonido. Un sonido concreto le puede parecer a una persona muy fuerte y a otra, no tanto. Se mide en fonios.

En la figura inferior, podemos observar los distintos niveles de intensidad sonora correspondientes a una serie de actividades y el efecto que puede causar el ruido sobre la salud. Obsérvese que la Organización Mundial de la Salud recomienda que no se pase de unos 55 dB. El umbral de dolor está en torno a los 120 dB; los ruidos que superen esta cifra, pueden causar la ruptura del tímpano.

Los pasos que vamos a seguir, de acuerdo con el método científico, son:

I) Observación.

Buscaremos algunos puntos interesantes del Instituto para medir el nivel del sonido. No podemos hacerlo en todo el Instituto, que sería la población, por lo que elegiremos una muestra que sea significativa, es decir, representante del conjunto.

Por lo tanto, los datos se tomarán en los siguientes lugares:

A: Pistas deportivas.- Entre las dos pistas.

B: Cafetería.- En el centro del local.

C: Biblioteca.- En la puerta del aula que da al pasillo.

D: Planta baja.- Entre la conserjería y la secretaría, junto a la máquina encuadernadora.

E: Escalera desde la planta baja (conserjería), a la primera planta, en el rellano.

F: Puerta de un aula de la planta baja. Cada medida en un aula diferente.

G: Pasillo de la planta baja, junto a la segunda puerta del salón de actos.

H: Pasillo de la primera planta, subiendo por la escalera principal, a la izquierda, junto a la puerta del departamento de Educación Física.

I: Pasillo de la segunda planta, subiendo por la escalera principal, a la izquierda, junto a la puerta del departamento de Física y Química.

J: Pasillo de la segunda planta, subiendo por la escalera principal, a la derecha, pasada la cristalera, a la mitad de ese trozo de pasillo.

K: Puerta de un aula de la segunda planta. Cada medida en un aula diferente.

L: Pasillo de la primera planta, subiendo por la escalera principal, a la derecha, junto a la puerta del aula de Informática.

M: Escalera desde la primera planta a la segunda, en el rellano.

N: Pasillo de la primera planta, subiendo por la escalera principal, a la derecha, pasada la cristalera, a la mitad de ese trozo de pasillo.

Ñ: Puerta de un aula de la primera planta. Cada medida en un aula diferente.

O: Pasillo de la segunda planta, subiendo por la escalera principal, a la derecha, junto a la segunda puerta del aula de Educación Plástica.

II) Formulación de hipótesis.

1ª.- En el Instituto hay un nivel de ruido excesivo.

2ª.- El ruido del centro no tiene efectos sobre la salud. Consulta este sitio.

3ª.- La progresiva pérdida de la audición no es recuperable.

III) Experimentación.

a) Cada alumno se encargará de hacer las medidas en uno de los puntos señalados anteriormente.

b) Las medidas se harán cada día de la semana, en el punto correspondiente, de acuerdo con el siguiente horario:

1ª.- A las 08:15, antes de entrar en clase.

2ª.- Cambio de clase, entre la 1ª y la 2ª horas.

3ª.- En el recreo, a las 11:30.

4ª.- Cambio de clase, entre la 5ª y la 6ª horas.

5ª.- A las 14:45, después de terminar las clases.

Cada alumno hará, por lo tanto, cinco medidas por cada día de la semana en el punto que le haya correspondido.

c) El micrófono del teléfono hay que orientarlo siempre hacia el mismo punto.

d) Las medidas durarán 30 s. Se anotarán los valores medios del nivel de intensidad sonora (AVG), y los valores máximos (MAX). Las unidades son decibelios (dB).

e) Para la recogida de datos, hay que hacer en el cuaderno dos tablas como las que figuran en el ejemplo: una, para anotar las medidas del nivel de intensidad sonora media (en decibelios), y la otra, para recoger los valores máximos.

f) Cada alumno creará una hoja de cálculo para recoger las medidas, de acuerdo con el formato que aparece a continuación:

IV) Conclusiones.

De acuerdo con nuestra investigación, tenemos que responder a las siguientes cuestiones:

• ¿En qué instantes y en qué punto hay mayor ruido? ¿Cuándo el nivel de intensidad sonora es mínimo en dicho punto?
• ¿Qué problemas plantea el ruido en el Instituto?¿Qué se podría hacer para disminuirlo?
• ¿Qué efectos puede tener para un alumno el nivel de ruido que hay en el centro durante los seis cursos que pasan aquí?
• ¿Se han confirmado las hipótesis que se planteaban al comienzo de la investigación?

V) Comunicación de resultados.

Cada alumno hará un breve informe, exponiendo en el aula las conclusiones a las que haya llegado. Debe mostrar las tablas de resultados y las gráficas obtenidas.