FISICOQUÍMICA – 2009

LA BÚSQUEDA DE RESPUESTAS A LOS FENÓMENOS NATURALES El conocimiento de los secretos de la Naturaleza ha sido y es una constante preocupación del hombre, que es un ser esencialmente curioso.-Esta actitud de curiosidad y asombro permanente ante los fenómenos que ocurren a diario a su alrededor y que afectan profundamente su vida , ha generado desde siempre miles de preguntas sobre el porqué, el cuándo y el cómo se generan y ocurren los hechos que conmueven su existencia.-

Desde lo más profundo de la historia, el hombre ha ensayado respuestas que, ha falta de sustento científico, se basaban principalmente en mitos , leyendas y religiones.A este tipo de verdades, que se han ido transmitiendo de generación en generación a lo largo del tiempo, se las designa genéricamente como verdades dogmáticas aludiendo al hecho de que son aceptadas y retransmitidas sin discusión y tal como fueron recibidas.-

Posteriormente y a medida que la ciencia ofreció otros puntos de vista y otras metodologías de observación y análisis, fueron apareciendo respuestas diferentes que, en algunos casos, rechazaban o modificaban la tradicional, o simplemente convivían ambas ofreciendo así más de una respuesta para la misma pregunta.-

Un hecho significativo ocurrió, aproximadamente en el siglo VI A.C. en Grecia, con el nacimiento de una serie de pensadores, entre los cuales filósofo Tales de Mileto, que dio inicio al pensamiento científico, que es la búsqueda de respuestas a partir de la observación y estudio de las causas naturales vinculadas con los problemas .-

Resumiendo la idea podemos decir que el hombre se ha manejado a través de los tiempos y se maneja actualmente , con dos tipos de verdades: las dogmáticas y las científicas, que podemos definir de esta forma:

Verdad dogmática: es una afirmación o doctrina sostenida por una religión o cualquier otro tipo de autoridad y que no admite réplica, es decir, es una creencia individual o colectiva no sujeta a prueba de veracidad ,-Las verdades dogmáticas se reciben y se retransmiten sin cambio y sin cuestionar su contenido.-.Verdad científica : es una afirmación o doctrina que surge como consecuencia de un proceso intelectual y cuya principal característica es que no es absoluta y está permanentemente sometida a verificación y control.-

A lo largo del tiempo, nuevas respuestas aparecieron para las viejas preguntas y conviven hoy conformando el espectro del saber .-

Definición de la Ciencia: La ciencia es el conjunto de conocimientos sistemáticamente organizados que se han adquirido a partir de un método objetivo, transmisible y propio, basado en la observación y el razonamiento.-Las ciencias Física y Química :Ambas tienen como principal objetivo el estudio de la Naturaleza, razón por la cual se las denomina Ciencias Naturales.-

La palabra griega que designa a la Naturaleza es “Physis” y de ella se deriva el término Física .-

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A partir del siglo XVI, la Física tomó un gran impulso con la aparición de insignes científicos como Leonardo da Vinci, Nicolás Copérnico, Galileo Galilei , Isaac Newton y otros, quienes descubrieron los principios y las leyes que rigen :el movimiento de los objetos (Mecánica), el comportamiento de la luz en lentes y espejos(Óptica), la Electricidad, el Magnetismo y el efecto del calor sobre los cuerpos(Termología).-En el siglo XX, eminentes hombres de ciencia como Einstein y Planck y otros, abrieron nuevos caminos en la interminable búsqueda de respuestas a las incógnitas que plantea la Naturaleza.-También la Química tiene sus raíces en la más remota antigüedad . La practicaban como arte y como ciencia los chinos y otras antiguas civilizaciones desde tiempos ancestrales.-Fueron los árabes quienes luego de la conquista de Egipto, introdujeron en Europa los conocimientos tradicionales de numerosas ciencias, entre ellas la Química.-Durante la Edad Media, dos objetivos ilusorios movilizaron a los científicos y alquimistas:

1) La “Piedra Filosofal”: que pudiera convertir todos los metales en oro 2) El “Elixir de la larga vida”: que brindara la eterna juventud

Durante la búsqueda de estos utópicos objetivos, se hicieron importantes descubrimientos científicos que cimentaron la Química moderna.-Tanto la Física como la Química moderna son Ciencias Experimentales, pues sus conocimientos se adquiere a través de la experimentación metódica y sistemática, dentro de reglas precisas, que hacen confiables y transmisibles los resultados..- A esta forma de encarar el estudio de la Ciencias Naturales se la denomina El Método Científico, que pasamos a analizar

EL MÉTODO CIENTÍFICO CON EL DESARROLLO DE UN EJEMPLO Se define como: El conjunto de acciones y procesos que realiza el investigador en forma ordenada y sistemática para hallar respuesta a los problemas que le plantea la Naturaleza.-El Método sugiere, para el trabajo científico, una serie de pasos o etapas basados en la experiencia adquirida a lo largo de muchos años de trabajo e investigación.- La ejecución de estos pasos en forma cronológica, garantiza la objetividad de la investigación y da credibilidad y solidez a los resultados y conclusiones a los que se arribe.-Los pasos establecidos por el Método Científico son:

a) Observación b) Planteamiento del Problema c) Formulación de Hipótesis d) Predicción de resultados e) Experimento f) Interpretación de los datos recogidosg) Conclusionesh) Generalización de los resultados y formulación de Leyesi) Desarrollo de la Teoría científica.-Analizaremos uno a uno el significado y alcance de cada una de estas etapas del trabajo y para mejor comprensión, desarrollaremos un caso como ejemplo.-

a) Observación:

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Es el examen de los hechos y fenómenos con un objetivo preciso. No se trata solamente de mirar con curiosidad al mundo o a un experimento, sino de efectuar un cuidadoso examen de todos los hechos y factores que rodean al acto observado utilizando, no sólo los ojos, sino también todos los sentidos restantes.- La observación planteará al científico curioso y de mente abierta una serie de interrogantes, tales como ¿qué sucede?; ¿a qué se debe?; ¿qué factores influyen? ; etc.-Ejemplo de observación:El científico observa que los líquidos, guardados en recipientes sin tapa, disminuyen su nivel a medida que pasa el tiempo, en tanto que en el ambiente se perciben los olores de las sustancias expuestas. Nota también que algunas sustancias requieren, para impregnar el aire, menos tiempo que otras. Se formula entonces, tomando debida nota, una cantidad de preguntas tales como:¿Porqué desciende el nivelen los recipientes?; ¿Porqué el aire se impregna de olores?; ¿Porqué algunos líquidos tardan menos que otros en impregnar el aire?; etc.-b) Problema : Como consecuencia de las observaciones; de su propio razonamiento ; de las preguntas que se ha formulado y del objetivo científico que se ha planteado, el investigador selecciona el problema que será el motivo de su investigación: Ejemplo de planteo del problema:Basado en las preguntas formuladas y en su propia experiencia el investigador estima que podrá obtener una cantidad de respuestas si estudia la velocidad de evaporación de los diversos elementos que está investigando. Se plantea el siguiente problema: ¿Se evaporan todos los líquidos a la misma velocidad y con el mismo régimen?c) Hipótesis : El paso siguiente es establecer un proyecto de respuesta, a modo de hipótesis, que será luego sometida a toda la experimentación necesaria para determinar su veracidad.-Ejemplo de hipótesis:El investigador sospecha que los líquidos tienen diferentes regímenes de evaporación, entonces plantea la siguiente Hipótesis:“La velocidad de evaporación es diferente para cada caso y depende de la naturaleza y características del líquido de que se trate”d) Predicción del resultado: Este paso de la especulación científica es como un puente entre la Hipótesis y el Experimento.-El científico razona que, si la Hipótesis que se planteó es correcta, entonces el Experimento deberá mostrar determinados resultados.-

Ejemplo de predicción del resultado:“Si la velocidad de evaporación depende de la naturaleza del líquido entonces, iguales cantidades de líquidos diferentes, colocados en recipientes iguales y en idénticas condiciones ambientales mostrarán, al cabo de un tiempo, disminuciones de niveles diferentes en cada frasco, motivados por la evaporación diferencial.”

e) Experimento : Es aquí donde se pone a prueba de la validez de la Hipótesis , al verificar si las predicciones efectuadas son ciertas o no.-

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La correcta realización del experimento es esencial para que los resultados que se registren sean confiables. Se deberán tener en cuenta los siguientes aspectos:1°)La adecuada planificación de la experiencia2°)La selección de la técnica a utilizar3°)La habilidad y experiencia del investigador para extraer el máximo de datos útiles y para hacer un prolijo y racional registro de los resultados.-4°)Los materiales y enceres5°)El registro y diagramación de los resultados Ejemplo de diseño de un experimento:El científico planea el experimento en todos sus detalles:Se expondrán durante 24 horas, en un ambiente ventilado, 5 recipientes iguales, numerados del 1 al 5 en los que se verterán cantidades iguales de : agua, nafta, éter, cloroformo y alcohol.-Transcurrido el tiempo establecido, se medirá nuevamente ,con el mismo procedimiento, la cantidad de líquido de cada frasco y se registrarán los valores obtenidos.-Con los resultados se completará el siguiente cuadro:

Hora Tiempo Volúmenes (ml) Volumen Volumen %Líquido Inicio Terminación (h) Inicial Final Evaporado(ml) Evaporado AguaAlcoholNaftaÉterCloroformo

f)interpretación de los resultadosEste paso significa que el científico tomará cada dato registrado y se interrogará sobre su significado, examinándolo cuidadosa y pacientemente para arribar a conclusiones valederas.-

Ejemplo de interpretación de los resultados:En nuestro ejemplo y con los datos recogidos a la vista, nos preguntaremos : ¿todos los líquidos se evaporaron de igual modo? . Si así no fue : ¿cuáles se evaporaron más y cuáles menos?, ¿qué relación encontramos entre la evaporación porcentual y la naturaleza de los líquidos?, ¿coinciden los resultados con las previsiones?, ¿se confirma la hipótesis planteada?.- g) Conclusión: Si la Hipótesis ha sido confirmada, se redactará la Conclusión que es la respuesta final al Problema que originó la investigación.-Puede ocurrir (y ocurre muy frecuentemente) que las conclusiones de la investigación pongan en evidencia nuevas incógnitas y planteen nuevos Problemas.-

En ese caso se realimentará el circuito y se repetirá el procedimiento completo buscando, de esta manera, las respuestas para las nuevas incógnitas planteadas.-

Si el resultado del Experimento no confirmara las Predicciones, se deberá asumir que la Hipótesis no era correcta y deberá ser reemplazada por una Nueva Hipótesis que, al igual que la anterior, será sometida a Experimentación a los efectos de su comprobación.- El procedimiento se repetirá tantas veces como sea necesario hasta encontrar una Hipótesis que sea finalmente confirmada por la experiencia.-

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Ejemplo de Conclusión:Verificada la evaporación diferencial de los 5 líquidos analizados, podremos redactar la Conclusión, que, en nuestro caso, será:“La velocidad de evaporación no es uniforme para todos los líquidos sino que depende de su naturaleza”Si queremos seguir profundizando el estudio del fenómeno, nos deberemos plantear nuevos problemas como, por ejemplo:¿Depende la velocidad de evaporación de la temperatura de los líquidos?-Para encontrar respuesta a este nuevo Problema, repetiremos todos los pasos del Método científicoh) Generalización de los resultados y formulación de Leyes y Principios: Cuando la Respuesta obtenida pueda significar un aporte científico, se deberá enviar un detallado Informe a los Centros e Institutos Especializados adjuntando todos los antecedentes, para su registro y comparación con otras experiencias similares en todo el mundo y para la difusión mediante Revistas y Publicaciones Especializadas.-En este contexto se elaboran y redactan los Princios , Leyes científicasi) Teoría científica: Cuando las Leyes y Principios han sido suficientemente verificados y cuando los estudios realizados cubren todos los aspectos del Problema científico, se elabora la Teoría que pasa a enriquecer el Conocimiento Científico Universal

EJEMPLOS DE USO EN LA VIDA COTIDIANA DEL MÉTODO CIENTÍFICO -------------------------------------------------------------------------------- Recordemos que el objetivo de la ciencia es explicar lo que ocurre en el mundo de forma que pueda hacer predicciones.Para eso se usa el método científico: -observar-plantear un problema-proponer una hipótesis como solución -predecir: si yo tengo razón el experimento debe dar tal resultado-experimentar-verificar si el resultado confirma la predicción-si afirmativo la hipótesis era correcta-si negativo habrá que plantear una nueva hipótesis y repetir el proceso

En la vida cotidiana aplicamos muchas veces el Método Científico aún en forma intuitiva.-Veamos algunos ejemplos cotidianos sencillos:

Imagina que te sientas en el sofa dispuesto a ver un rato la televisión y al apretar el control remoto para encender, la tele no se enciende. Repites la operación tres veces y nada.

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Observación: La tele no se enciendeProblema : El control remoto no funciona porque las pilas están agotadasHipótesis : La solución consiste en poner pilas nuevasPredicción de resultados: Si cambio las pilas la tele encenderá.-Experimento: Quito las pilas antiguas y pongo nuevas. La tele enciendeConclusión: Se confirmó la hipótesis

Si después del cambio de pilas la tele sigue sin encender entonces planteas una nueva hipótesis

Problema : El control remoto está dañadoHipótesis : Debo actuar directamente en la botonera de la telePredicción de resultados: Si acciono el botón de arranque encenderáExperimento: Acciono el botón de arranque y se encendióConclusión: Se confirmó que el control remoto está fallado

Si no hubiera encendido, razonaré que el problema es falta de corriente eléctrica.-

Problema : No llega corriente eléctrica a la teleHipótesis : Hay corte de luzPredicción de resultados: Si acciono cualquier perilla nada sucederáExperimento: Acciono una perilla cualquiera y nada enciendeConclusión: Se confirmó se confirmé la hipótesis

Si en cambio la luz hubiera encendido el problema está en el interior del aparato y debe llamar al service

Como se ve en estos casos sencillos, ante la aparición de un problema salemos aplicar intuitivamente el Método Científico para buscar una solución

EL CASO DE LOS OBJETOS QUE CAEN LIBREMENTE Observación: Todos objetos dejados en libertad caen atraídos por la gravedad terrestre en forma vertical de arriba hacia abajo.-

Problema : ¿ En un día sin viento caen todos los objetos con la misma velocidad sin importar su naturaleza ni su tamaño y peso ?

Hipótesis :En un día sin viento todos los cuerpos caen a la misma velocidad independientemente de se naturaleza y tamaño

Predicción de resultados:

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Si dejamos caer simultáneamente, en un día sin vientos, varios objetos de diferente naturaleza y tamaño, todos golpearan el suelo en el mismo momento

Experimento:1) Elegimos un punto elevado desde donde podemos lanzar simultáneamente varios objetos2) Preparamos tres cuerpos diferente

- Un trozo de piedra de 0,5 Kg de masa - Un trozo de madera de 0,25 Kg de masa - Un trozo compacto de plomo de 1 Kg masa

3) Preparamos en el lugar de lanzamiento: un estante volcable donde podamos acomodar las tres muestras y lanzarlas simultáneamente4) Utilizamos un anemómetro para verificar que no hay viento5) Colocamos en el lugar de caída un observador que verifique si todos los objetos golpean el suelo simultáneamente.-5) Realizamos tres lanzamientos cambiando la posición relativa de los objetos y cambiando el observador que controla la llegada

Interpretación de los resultados:Comprobamos que en todos los casos los objetos tocaron tierra simultáneamente, por lo tanto cayeron a la misma velocidad

Conclusión:Se verifica la hipótesis planteada, es decir que , en un día sin viento, todos los objetos caen en caída libre a la misma independientemente de su tamaño

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DIAGRAMA OPERACIONAL DEL PROCESO DEL MÉTODO CIENTÍFICO

OBSERVACIÓN |

PROBLEMA <-------------------- ( SOLUCIÓN )| |

--(NUEVA) --> HIPÓTESIS || | || PREDICCIONES || | || DISEÑO DEL EXPERIMENTO || | || EXPERIMENTACIÓN || | || ANÁLISIS DE DATOS || | || CONCLUSIONES

|| | |

RECHAZO DE <----------- | -----------> CONFIRMACIÓN DE -------------->| LA HIPÓTESIS LA HIPÓTESIS

| GENERALIZACIÓN <--PRINCIPIOS >LEYES |

TEORÍA CIENTÍFICA

CUESTIONARIO TIPOa) Exprese con sus palabras la diferencia entre Verdad Dogmática y Verdad Científica.-b) Enuncie los pasos ordenados del método científico.- c) Detalle qué significan : Observación; Predicciones y Conclusión.-d) Reflexione: Si el Experimento demuestra que la Hipótesis es incorrecta ¿Qué debe hacerse?: A) Cambiar la Teoría? B) Modificar el Problema? C) Plantear una nueva Hipótesise) Señale cuáles de estas afirmaciones son correctas: (Tache lo que no corresponde)1) La Observación es posterior al experimento (V/F)2) El Experimento pone a prueba la validez de la Hipótesis.- (V/F)3) La Hipótesis es una respuesta tentativa al problema.- (V/F)4) La Predicción de los resultados se establece a partir de la Conclusión. (V/F)

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