Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO UNIDAD 1: El trabajo en el laboratorio ................................................................................................. 2 ACTIVIDADES La ciencia a nuestro alrededor-PÁG. 9 .................................................................................. 2 ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 11 ................................................................................................................. 2 ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 17 ................................................................................................................. 2 ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 21 ................................................................................................................. 3 ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 23 ................................................................................................................. 4 ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 25 ................................................................................................................. 4 ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 27 ................................................................................................................. 5 ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 29 ................................................................................................................. 5 ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 30 ................................................................................................................. 5 ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 32 ................................................................................................................. 5 ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 33 ................................................................................................................. 6 PRÁCTICA DE LABORATORIO-PÁG. 35 ......................................................................................................... 6 EJERCICIOS, ACTIVIDADES Y TAREAS DE RECAPITULACIÓN-Explica PÁG. 36 .............................................. 7 EJERCICIOS, ACTIVIDADES Y TAREAS DE RECAPITULACIÓN-Justifica PÁG. 36 ............................................. 8 EJERCICIOS, ACTIVIDADES Y TAREAS DE RECAPITULACIÓN-Razona o resuelve PÁG. 36 ............................ 9 EJERCICIOS, ACTIVIDADES Y TAREAS DE RECAPITULACIÓN-Deduce PÁG. 36 ........................................... 10 EJERCICIOS, ACTIVIDADES Y TAREAS DE RECAPITULACIÓN-Analiza, interpreta o elabora PÁG. 37 ......... 11 DESAFÍO PISA-PÁG. 39 ............................................................................................................................... 13 MI PROYECTO-PÁG. 40 .............................................................................................................................. 15 1 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO UNIDAD 1: El trabajo en el laboratorio ACTIVIDADES La ciencia a nuestro alrededor-PÁG. 9 ¿A qué se puede llamar variable? Representa aquello que está sujeto a algún tipo de cambio. ¿Qué significa «dato» en el contexto del texto leído? Un dato es una representación numérica, alfabética, algorítmica, espacial, etc. de un atributo o variable cuantitativa o cualitativa. Los datos describen hechos empíricos, sucesos y entidades. Es un valor o referente que se recibe por diferentes medios. Los datos aisladamente pueden no contener información humanamente relevante. Solo cuando un conjunto de datos se examina conjuntamente a la luz de un enfoque, hipótesis o teoría se puede apreciar la información contenida en dichos datos. Los datos convenientemente agrupados, estructurados e interpretados se consideran que son la base de la información humanamente relevante que se pueden utilizar en la toma de decisiones, la reducción de la incertidumbre o la realización de cálculos. ¿Hay alguna diferencia entre observación y experimentación? En la observación se recopilan datos y se examinan las características de un fenómeno o problema mientras que un experimento trata de reproducir el fenómeno en un medio controlado para así poder probar una hipótesis. ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 11 1. ¿Qué puede ser una observación pasiva? Una observación de un fenómeno en la que no se interacciona con lo observado. 2. ¿Por qué se dice que la ciencia es creativa? Porque exige imaginación para proponer nuevas hipótesis. ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 17 3. Cita ejemplos de magnitudes físicas y de propiedades que no sean magnitudes físicas. Magnitudes físicas: la longitud, el volumen y la temperatura. Propiedades: La maleabilidad, el sabor y el brillo. 4. ¿Consideras que a lo largo de la historia de la humanidad se ha considerado importante que las unidades de las magnitudes, como las de la medida de la longitud tengan el carácter de universal? Busca información complementaria sobre el tema y cita algunas de las unidades de masa empleadas en el pasado y que ya no se utilicen. Para poder entenderse las distintas sociedades de diferentes culturas se deben tener unidades comunes, lo que facilita el progreso. Unidades de masa del pasado: La arroba era una unidad de masa de uso común en Hispanoamérica, Portugal y Brasil. En algunos países sudamericanos la arroba es de uso muy frecuente en los mercados, especialmente para la compra de verduras y otros alimentos, animales como los cerdos y todo tipo de ganado. Las fracciones de arroba suelen medirse en cuartillas, que es la cuarta parte de una arroba. 2 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO Es más comúnmente usada en la comercialización de productos agrícolas. Como medida de masa, la arroba equivalía a 11,5002325 kg. En Portugal se usa para medir la masa del corcho y en Brasil se usa para medir la masa del ganado vacuno. Hoy la arroba métrica equivale a 15 kg. El quintal era una antigua unidad de masa española, que equivalía a: 100 kg (quintal métrico) o 101,5 libras. En Castilla equivalía a 100 libras, 46 kg aproximadamente. Las fracciones de un quintal se medían en arrobas, que era la cuarta parte de un quintal (11,5 kg). En algunos países de Centroamérica y Sudamérica el quintal es de uso frecuente en los mercados, especialmente para la compra de harina, azúcar y otros alimentos. 5. Busca información complementaria en internet y define la unidad del metro. El metro (m) se definió originalmente como una diezmillonésima parte de la distancia entre el ecuador y el polo norte a lo largo del meridiano de París. Entre 1792 y 1799, esta distancia fue medida parcialmente por científicos franceses. Considerando que la Tierra era una esfera perfecta, estimaron la distancia total y la dividieron entre 10 millones. Más tarde, después de descubrirse que la forma de la Tierra no es esférica, el metro se definió como la distancia entre dos líneas finas trazadas en una barra de aleación de platino e iridio, el metro patrón internacional, conservado en París No obstante, la posibilidad de que ese patrón pudiese ser destruido, o cambiar con el tiempo, hicieron necesarios buscar como referencia una constante universal, que a su vez aportase una mayor precisión. Por ello, en 1960 la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM) define el metro como 1 650 763,73 veces la longitud de onda de la radiación emitida por el salto cuántico entre los niveles 2p10 y 5d5 de un átomo de kriptón 86. Errores detectados en el perfil de la línea espectral del kriptón, hicieron que en 1983 la CGPM adoptase una nueva definición del metro, vigente hoy en día, que lo define como la longitud del camino atravesado por la luz en el vacío durante un intervalo de tiempo de 1/299 792 458 de un segundo, basada en que la velocidad de la luz en el vacío es exactamente 299 792 458 m/s. ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 21 6. Pon el nombre a las fotografías de los siguientes materiales de laboratorio: Matraz de Kitasato, vaso de precipitados, triángulo, embudo Büchner y bureta. 3 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 23 7. Pon el nombre a las fotografías de los siguientes instrumentos de laboratorio: Placa calefactora, horno de secado, mechero Bunsen y balanza digital. 8. Explica la diferencia que hay entre un horno mufla y un autoclave. La diferencia fundamental estriba en las temperaturas que pueden alcanzar, mucho mayores en un horno mufla. 9. Busca información complementaria y explica qué diferencias puede haber entre una balanza de dos brazos, una romana y un dinamómetro. Una balanza de dos brazos es una balanza típica y tradicional, la romana es una balanza monoplato y no es un instrumento de precisión, ambas sirven para medir masas. Un dinamómetro es un instrumento que sirve para medir fuerzas. 10. ¿Qué tipo de gas se suele utilizar cuando se emplea un mechero Bunsen? Una bombona de gas propano-butano o gas natural suministrado de una conducción específica. ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 25 11. Pon el nombre a las fotografías de los siguientes materiales de laboratorio: Placa Petri con asa de siembra, lupa binocular, micrótomo y microscopio. 4 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 27 12. ¿Es lo mismo explosivo que comburente? No, el explosivo puede explosionar bajo el efecto de una causa externa y el comburente si entra en contacto con otras sustancias experimenta una reacción química exotérmica. 13. ¿Qué diferencia hay entre etiqueta y FDS? Etiqueta es la primera información de un producto químico, que ayuda a planificar las acciones preventivas básicas y FDS es la ficha que el proveedor del producto químico pone a disposición del usuario para tomar las medidas necesarias para la protección de la salud y de la seguridad de los trabajadores en el lugar de trabajo. ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 29 14. ¿Por qué hay que comprobar siempre que el nombre de la botella que se tome sea exactamente el producto químico que se necesite? Para evitar un accidente. 15. ¿Por qué nunca se deben coger las botellas de los productos químicos por el cuello de las mismas? Para evitar que se rompa ante un golpe fortuito y tener un accidente. ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 30 16. Explica la diferencia que hay entre un EPI y un sistema de actuación y protección complementario. Un EPI es un elemento de protección individual y un sistema de actuación y protección complementario es un sistema colectivo que sirve de protección como una ducha de seguridad, una fuente lavaojos, etc. 17. ¿Qué diferencia hay entre una ducha de seguridad y una fuente lavaojos? Una ducha de seguridad es el sistema de emergencia más habitual para casos de proyecciones con riesgo de quemaduras químicas, mientras que una fuente lavaojos es un sistema que permite la descontaminación rápida y eficaz de los ojos. ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 32 18. ¿Es lo mismo toma de datos que análisis de los mismos? No, el tomar datos es el acto de registro de unos datos y el análisis de los mismos requiere su interpretación. 19. ¿Qué diferencia hay entre un sensor y un interfaz? Un sensor transforma las variaciones de una magnitud medible en el laboratorio, como la temperatura en una señal que es interpretada por el interfaz de CPU digital del ordenador, para así proporcionar la información correspondiente de los datos obtenidos en el experimento. 20. Explica en qué consiste un laboratorio virtual. Es un instrumento de estudio y aprendizaje, cuya finalidad es poder hacer prácticas y experimentos de laboratorio de manera simulada en el ordenador. 5 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO Una de las características, por lo tanto, que mejor define este laboratorio virtual es la interacción, ya que el usuario hace realmente un experimento: solo se progresa si se suministra al programa informático los datos que necesita para hacer las transformaciones que se desean. ACTIVIDADES Y TAREAS-PÁG. 33 21. Explica la diferencia que hay entre diario de laboratorio y cuaderno de laboratorio. El cuaderno de laboratorio se concibe como un diario en el que se recogen todos y cada uno de los experimentos realizados con las incidencias de todo tipo que se hayan producido. Por tanto son la misma cosa. 22. ¿Se debe citar obligatoriamente la bibliografía consultada en un cuaderno de laboratorio? No, la bibliografía se debe citar en el informe de la práctica de laboratorio. PRÁCTICA DE LABORATORIO-PÁG. 35 23. Cita la dirección de internet en la que has encontrado las FDS de los productos químicos solicitados. Hay muchas páginas al respecto y una muy interesante y sencilla es: www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/.../nspn0044.pdf 24. Busca y explica la FDS del producto químico etanol. La información demandada se encuentra en: 6 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO EJERCICIOS, ACTIVIDADES Y TAREAS DE RECAPITULACIÓN-Explica PÁG. 36 1. Define hipótesis. Una hipótesis es algo que se supone y a lo que se le otorga un cierto grado de posibilidad para extraer de ello un efecto o una consecuencia. Su validez depende del sometimiento a varias pruebas, partiendo de las teorías elaboradas. 2. ¿Qué es un experimento científico? Un experimento científico es un procedimiento siguiendo las pautas del método científico, mediante el cual se trata de comprobar (confirmar o verificar) una o varias hipótesis relacionadas con un determinado fenómeno, mediante la manipulación y el estudio de las correlaciones de las variables que presumiblemente son su causa. 3. ¿Cuál es la unidad en el SI de cantidad de sustancia? El mol. 4. ¿Es igual cantidad que unidad de medida? No, la cantidad nos informa sobre el valor numérico de la magnitud que se mide en una determinada unidad. 5. Indica la diferencia entre magnitud escalar y magnitud vectorial. Una magnitud escalar es aquella que queda perfectamente definida por un número y una unidad. Sin embargo, hay cantidades físicas que no se pueden describir por completo mediante un número y una unidad y hay que indicar además el sentido, la dirección y punto de aplicación, aspectos que caracterizan a las magnitudes vectoriales. 6. ¿A qué se llama fidelidad de un instrumento de medida? La fidelidad de un instrumento se define como la capacidad que tiene el aparato de indicar siempre el mismo valor (o uno muy próximo) al hacer mediciones de una magnitud en las mismas condiciones, es decir los valores indicados tienen muy poca dispersión. 7. ¿Qué diferencia hay entre el dibujo de un pictograma y la señal de un EPI? Un pictograma es un signo icónico dibujado y no lingüístico que representa figurativamente, de forma más o menos realista, un objeto real o significado. Para reforzar las medidas de protección personales, se aconseja colocar claramente las obligaciones de uso obligatorio de protección individual (EPI) mediante pictogramas de los mismos. 8. ¿Qué misión tiene la manta ignífuga en un laboratorio? Una manta ignífuga es un dispositivo de seguridad diseñado para extinguir incendios incipientes o pequeños. Consiste en una lámina de material ignífugo que se coloca sobre el fuego con el fin de sofocarlo, al impedir la llegada de oxígeno. 9. ¿Cuál es la función que puede tener una vitrina de gases en un laboratorio? Las vitrinas de gases de laboratorio son equipos de protección colectiva diseñados para garantizar una apropiada protección de las personas frente a los riesgos derivados de la exposición a productos químicos peligrosos. Deben asegurar un caudal de aire suficiente, variable o constante, que extraiga y evacué los contaminantes químicos fuera del edificio, y además, determinados parámetros de funcionamiento y criterios de uso han de ser acordes a las características de peligrosidad de los productos que se manipulen o se pretendan 7 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO manipular en ella, siendo igualmente válida la pauta de estudiar la naturaleza de las operaciones que se pretendan realizar en ellas: de no ser así, no se puede garantizar que las vitrinas de gases cumplan eficientemente su función. 10. ¿Qué es una práctica de laboratorio virtual? Es una herramienta muy útil en la didáctica de las ciencias experimentales para trabajar temas que, por razones diversas, no admiten una experimentación fácil en un laboratorio escolar. Consiste en una simulación de actividades prácticas, es decir, imitaciones digitales de prácticas de laboratorio o de campo reducidas a la pantalla del ordenador. EJERCICIOS, ACTIVIDADES Y TAREAS DE RECAPITULACIÓN-Justifica PÁG. 36 11. ¿Por qué un observador debe ser cuidadoso en su trabajo en el laboratorio? Debe tener cuidado con las medidas de protección individual y colectivas y realizar con esmero su trabajo para ser fiel, exacto, preciso, etc. 12. ¿Qué diferencia hay entre ley y teoría? Una ley es una correlación entre dos hechos, usualmente expresados de manera matemática. Una teoría es una explicación del porqué y como ocurren las cosas. En ese sentido la teoría está por encima de la ley. 13. ¿Es lo mismo guion de prácticas que cuaderno de laboratorio? No, el guion indica lo que hay que hacer y el cuaderno refleja lo realizado. 14. Pon un pie a la siguiente fotografía: Pie: Material de vidrio de un laboratorio de ciencias. 15. ¿En qué puede consistir un informe de una práctica de laboratorio? El informe de laboratorio debe cubrir los siguientes apartados: - Título y objetivos del experimento. - Teoría. - Aparatos, instrumentos y materiales utilizados. - Procedimiento del experimento. - Datos y observaciones. - Cálculos y resultados. - Análisis de resultados. - Conclusiones. 8 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO - Bibliografía utilizada. 16. ¿Es cierto que todos los laboratorios de ciencias deben ser de investigación? No, también los hay de uso escolar. 17. ¿Es lo mismo derrame que salpicadura? Son conceptos semejantes por sus efectos, en el derrame hay un vertido y en la salpicadura hay una acción de impregnado súbita. 18. ¿Por qué no debe dejarse boca abajo el tapón de la botella de un reactivo en contacto con la mesa de trabajo? Para evita su contaminación inicial y a continuación el del producto de la botella con lo que haya encima de la mesa. 19. ¿Qué diferencia hay entre variable independiente y variable dependiente? La variable independiente es la que no cambia en un estudio o investigación, mientras que la variable dependiente, como su nombre indica, depende de la independiente. 20. Explica la diferencia que existe entre un vaso de precipitados y un matraz Erlenmeyer. El matraz Erlenmeyer tiene una boca estrecha y su forma es de tronco de cono y el vaso de precipitados es cilíndrico. 21. ¿Es lo mismo producto tóxico que producto irritante? No, un producto irritante es una sustancia no corrosiva que, por contacto inmediato, prolongado o repetido con la piel o las mucosas, pueden provocar una reacción inflamatoria, mientras que un producto tóxico es una sustancia que, por inhalación, ingestión o penetración cutánea, pueden implicar riesgos graves, agudos o crónicos para la salud. EJERCICIOS, ACTIVIDADES Y TAREAS DE RECAPITULACIÓN-Razona o resuelve PÁG. 36 22. ¿Qué significa que en la lectura del volumen con una probeta se de como valor de la medida 28,0 mL? Que se mide hasta las décimas de mL. 23. ¿Cuántas cifras significativas tiene la medida 2503,5 g? Cinco. 24. Se han medido con un cronómetro 890 s. Expresa dicho tiempo en horas y en minutos. 890 s 890 s · 1h 0,25 h 3600 s 890 s 890 s · 1 min 14,83 min 60 s 9 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO 25. Una medida efectuada con una balanza proporciona el valor de 129,05 g. Expresa dicho valor en: a) mg. b) dag. c) kg. d) g. 103 mg a) 129,05 g · 129050mg g 101 dag b) 129,05 g · 12,905 dag g c) 129,05 g · 103 kg 0,12905 kg g d) 129,05 g · 106 g 129050000g g 26. Redondea el número 10,983012 con las siguientes cifras significativas: a) Dos. b) Tres c) Cuatro. d) Cinco. a) 11. b) 11,0. c) 10,98. d) 10,983. 7. Expresa el valor 832470003128 cm en notación científica con cuatro cifras significativas y en la unidad adecuada del sistema internacional de unidades. 8325 · 108 cm y 8,325 · 1011 cm 28. ¿Cuántas cifras significativas tienen los números: 6,2058 · 105 y 0,007304? 6,2058 · 105 tiene 5 y 0,007304 tiene 4. EJERCICIOS, ACTIVIDADES Y TAREAS DE RECAPITULACIÓN-Deduce PÁG. 36 29. Deduce tres conclusiones sobre el análisis de la fotografía adjunta. Dos personas trabajando en un laboratorio de química, llevan adecuadamente bata de laboratorio, no llevan guantes ni protección ocular. 10 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO 30. Muestra las diferencias que existen entre una espátula y una varilla agitador. Una varilla agitador es un instrumento utilizado en los laboratorios de química, consistente en un fino cilindro macizo de vidrio que sirve para agitar o remover disoluciones, con la finalidad de mezclar productos químicos. Una espátula es una herramienta que consiste en una lámina plana de metal con agarradera o mango similar a un cuchillo con punta roma. En química se utiliza para tomar pequeñas cantidades de sustancias que son, básicamente, polvo. 31. En una medida de laboratorio, la cantidad de hierro que se dispone viene dada por la siguiente resta: m = 9,637 g – 5,24 g = 4,397 g. ¿Es correcta dicha resta?, Si la respuesta es negativa, ¿cómo debe expresarse? No, debe expresarse como m = 4,40 g. 32. Rellena los espacios en la siguiente frase: La ciencia es un proceso de producción de ___________, que depende tanto de hacer __________ cuidadosas de los fenómenos como del establecimiento de _______, _____ y ______ que les den sentido. La ciencia es un proceso de producción de conocimiento, que depende tanto de hacer experiencias cuidadosas de los fenómenos como del establecimiento de hipótesis, leyes y teorías que les den sentido. 33. Busca información complementaria en internet y realiza las definiciones de las siguientes unidades: a) Metro. b) Milla. c) Yarda. d) Pinta. a) Metro: unidad de longitud del Sistema Internacional, de símbolo m, que equivale a la longitud del trayecto recorrido por la luz en el vacío durante 1/299792458 de segundo; es la base del sistema métrico decimal. También es un instrumento para medir que consiste en una regla o en una cinta graduada que generalmente tiene un metro o más de longitud y que lleva marcada la división en decímetros, centímetros y milímetros. b) Milla: es una unidad de longitud que no forma parte del Sistema Métrico Decimal. De origen muy antiguo, fue heredada de la Antigua Roma y equivalía a la distancia recorrida con mil pasos, siendo un paso la longitud avanzada por un pie al caminar -el doble de lo que ahora se consideraría un paso-. La milla romana medía unos 1481 m, y por tanto, un paso simple era de unos 74 cm. Pero la milla actualmente mide 1,6 km. c) Yarda: es la unidad básica de longitud en los sistemas de medida que se utilizan en Estados Unidos y el Reino Unido. Equivale a 0,9144 m. d) Pinta: es una unidad de volumen inglesa en el sistema imperial y los Estados Unidos. La versión imperial usada en el Reino Unido es equivalente a 568,26125 mL, mientras que en EE.UU. es equivalente a 473,17647 mL. EJERCICIOS, ACTIVIDADES Y TAREAS DE RECAPITULACIÓN-Analiza, interpreta o elabora PÁG. 37 34. Lee el siguiente texto: «Mientras que en el siglo XX las personas han concentrado su atención en el carácter instrumental y utilitario de la ciencia, desdeñando las consideraciones acerca de sus fines, en el siglo XXI, ante la complejidad técnica que se ha creado, se impone una higiene de pensamiento y afrontar el desarrollo científico-técnico con un sentido de la ética y la solidaridad, pues el desarrollo impetuoso de la técnica ha homogeneizado las culturas en un grado inimaginable, lo que conlleva la necesidad de replantearse los problemas y hacer frente a las amenazas como el deterioro medioambiental o la superpoblación mediante una estrategia global. Las herramientas intelectuales que en el pasado servían para interpretar la realidad han quedado obsoletas en esta coyuntura, por lo que hay que inventar el porvenir y debe 11 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO hacerse así con ayuda de la ciencia y la técnica, o la civilización o el mismo mundo que conocemos corren el riesgo de desaparecer». Realiza un resumen del texto y contesta las siguientes preguntas: a) ¿Qué significa que en el siglo XX las personas han concentrado su atención en el carácter instrumental y utilitario de la ciencia, desdeñando las consideraciones acerca de sus fines? b) ¿Por qué se afirma en el texto que la civilización o el mismo mundo que conocemos corren el riesgo de desaparecer? ¿Es una visión optimista o pesimista de la evolución de la sociedad? Resumen: mientras que en el siglo XX, las personas han concentrado su atención en el carácter instrumental y utilitario de la ciencia, desdeñando las consideraciones acerca de sus fines, en el siglo XXI, se impone afrontar el desarrollo científico-técnico con un sentido de la ética y la solidaridad y hacer frente a las amenazas como el deterioro medioambiental o la superpoblación mediante una estrategia global. a) Que la preocupación por la utilidad de la ciencia se ha hecho por encima del fin que debe tener la ciencia. b) Es una visión pesimista pero realizada en base a multitud de indicadores, que nos afirman que por el crecimiento exponencial de la población y el calentamiento global del planeta, el futuro no es nada halagüeño, a no ser que se tomen medidas para reducir los impactos negativos sobre el planeta. 35. Supongamos que hacemos un experimento para medir la variación de una magnitud y medimos el tiempo cada 2 segundos, representamos los datos obtenidos y obtenemos la primera gráfica. Podemos observar que la magnitud permanece constante durante toda la experiencia. Pero el resultado le pareció sospechoso a otro experto y decidió repetir el experimento midiendo el tiempo cada segundo. Representó los datos en una gráfica y obtuvo el aspecto reflejado en la segunda gráfica: a) ¿Qué observó el segundo experimentador? b) ¿Se debería emplear un aparato para tomar tiempos cada décima de segundo o es preferible hacer el trabajo más exactamente y tomar fotografías cada décima de segundo? c) ¿Qué conclusión se puede deducir de la realización de los dos experimentos? a) Que no hay una constancia entre la magnitud medida frente al tiempo y varía volviendo al mismo valor inicial en los tiempos pares. b) Emplear un aparato o hacer fotografías cada décimo de segundo es una medida adecuada, es mejor hacer fotografías, pues seguro que es más exacto. c) Que el segundo experimento es más adecuado y suministra mucha más información y veraz que el primero. 36. Observa la fotografía de la derecha: a) Interpreta la posible situación mostrada en la misma. b) ¿Se trata de un hecho real o de una animación virtual? c) ¿Qué conclusiones se pueden obtener de la fotografía desde el punto de obtención de información del contexto que representa? 12 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO a) Robot explorando el planeta Marte. b) Es un hecho real. c) El robot está tomando datos, realizando medidas en su observación de la superficie del planeta. 37. A partir de las dos fotografías siguientes, elabora una redacción de diez líneas. La observación es mirar, ver un objeto o algo. La observación recoge lo que le ofrece la naturaleza a la persona de ciencia. Mediante el método científico de observación, el investigador conoce el problema de investigación y el objeto de investigación estudiando el curso natural de los fenómenos. De tal manera, que el estudio sin alteración de las condiciones naturales es lo que caracteriza la observación. En el método de la observación científica pueden ser utilizados aparatos o instrumentos que le permitan al investigador captar información pertinente a su labor de conocimiento del objeto y del problema. Sin embargo, debe tener en cuenta que no puede alterar el curso del fenómeno. También es característico de la observación el aspecto contemplativo frente al objeto y el problema. No puede haber alteración de las condiciones naturales. Por ejemplo, los astrónomos someten a observación el curso natural de los astros y el universo. La experimentación implica la alteración controlada de las condiciones naturales. Bajo el método de experimentación científica, el sujeto de investigación podrá diseñar modelos, reproducir las condiciones, abstraer los rasgos distintivos del objeto o del problema y podrá inmiscuirse en el interior mismo del sistema. El poder ver de manera más nítida las condiciones del objeto, estudiarlas en condiciones de laboratorio y, por consiguiente, aislar los elementos concomitantes, son algunas de las ventajas del método experimental. Sin embargo, el experimento, a diferencia de la observación, no siempre es posible realizarlo. El diseño y realización de un experimento está condicionado a la naturaleza y circunstancias del objeto y del problema de investigación. Por otro lado, también la experimentación depende del grado de conocimiento científico que tengamos del sistema investigado. DESAFÍO PISA-PÁG. 39 Actividad 1: Responde a las siguientes preguntas: a) Explica el significado del titular de la noticia. b) Indica cuáles son los aspectos más relevantes de la noticia leída. c) ¿A qué se puede llamar «neutrinos supralumínicos»? a) La investigación para determinar la velocidad de los neutrinos y si superaron o no la velocidad de la luz. 13 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO b) La descripción de las medidas realizadas en dicho experimento. c) A los supuestos neutrinos que se movieron con una velocidad superior a la de la luz. Actividad 2: a) ¿Se puede deducir de la noticia que los citados neutrinos superan la velocidad de la luz? b) ¿Se puede concluir que el equipo de «ÓPERA» se precipitó con su anuncio? c) Se puede afirmar que la noticia sacudió la imaginación y brindó al público la ocasión de ver actuar el método científico y observar cómo avanza la ciencia, o al menos no retrocede. a) No. b) Sí. c) Es verdad todo lo que se afirma en el enunciado del apartado c). Actividad 3: a) ¿Se puede decir que en el caso citado la solución se ha logrado gracias en parte a la colaboración entre equipos de experimentación que normalmente compiten entre sí? b) ¿Qué tipo de error es el que se analiza en la noticia? a) Sí, por las auditorías realizadas. b) Error instrumental. Actividad 4: Busca información complementaria y realiza las dos actividades siguientes: a) ¿A qué se dedica el CERN? b) Pon un pie a la fotografía de la derecha. a) El CERN es el laboratorio europeo de física de partículas elementales y es uno de los centros más grandes y mejor considerados del mundo para la investigación científica. Su objetivo es la física fundamental, la búsqueda del origen y constituyentes últimos de la materia. En el CERN, está el mayor acelerador de partículas del mundo y los instrumentos científicos más complejos se utilizan para estudiar los componentes básicos de la materia -las partículas elementales-. Escudriñando los productos resultantes de las colisiones de las partículas aceleradas a velocidades próximas a la velocidad de la luz los físicos aprenden sobre las leyes de la Naturaleza. Los instrumentos básicos utilizados en el CERN son los colisionadores de partículas y los detectores. Los colisionadores aceleran haces de partículas a energías próximas a la velocidad de la luz y se hacen colisionar entre sí o con blancos fijos. Los detectores observan y registran los resultados de estas colisiones. El CERN fue fundado en 1954 y está situado en la frontera franco-suiza cerca de Ginebra. Fue uno de los primeros laboratorios conjuntos europeos y ahora cuenta con 20 Estados miembros. España es miembro fundador. De igual importancia al enorme éxito científico del laboratorio a lo largo de sus más de cincuenta años de historia, es el hecho de que el CERN fuera un medio para relanzar la maltrecha física de partículas europea de la posguerra y así contribuir a la reconciliación de países que hacía pocos años atrás se habían enfrentado en los campos de batalla. Este papel del CERN como organización internacional que promueve la colaboración abierta internacional aún permanece vigente hoy en día al convertirse el CERN en estos últimos años en una organización con una perspectiva más global sobrepasando las fronteras europeas. 14 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO Los científicos y técnicos de laboratorio diseñan y construyen los aceleradores de partículas y aseguran su buen funcionamiento. También ayudan a preparar, ejecutar, analizar e interpretar los datos de los complejos experimentos científicos. b) Radio subterráneo del acelerador LHC del CERN en Ginebra. Actividad 5: Halla el tiempo que tardan los neutrinos en recorrer la distancia de 730 km a la velocidad de la luz (300 000 km s-1) y calcula la supuesta velocidad de los citados neutrinos, admitiendo que pudieron tardar 74 nanosegundos menos que el tiempo que habría requerido un rayo de luz para salvar dicha distancia. t 730 km d 2,43 · 103 s = 2,43 · 106 ns 1 v 300000km s Si t = 243000000 ns – 74 ns = 242999926 ns = 2,42999926 · 10-3 s, entonces: v 730 km d 300411,6 km s 1 t 2,42999926· 103 s MI PROYECTO-PÁG. 40 El transporte de productos químicos peligrosos por carretera El 11 de julio de 1978 un camión cisterna cargado con el gas propileno licuado (es decir, sometido a presión) salió desde Tarragona, de la refinería Enpetrol, y circulaba hacia el sur por la N-340. La cisterna estaba cargada con 25 toneladas en vez de las 19 toneladas reglamentarias, y no disponía de sistema de alivio de presión que expulsase la presión acumulada sobrante. Después de recorrer 102 km, a las 14:35 horas, al pasar por delante del camping «Los Alfaques», ocurrió la catástrofe. En ese momento, el camping tenía registradas unas 800 personas y la explosión mató instantáneamente a 158 personas, incluido el conductor del camión. La bola de fuego resultante cubrió en un instante la mayor parte del camping. Además, las altas temperaturas originadas, de más de 2 000 °C, hicieron que la gran cantidad de bombonas de gas que había en el propio camping se inflamaran, sumándose al fuego de la explosión. El resultado final fue de 243 fallecidos y más de 300 heridos graves. a) ¿Cuál pudo ser la causa de la explosión? b) ¿Consideras que el accidente del camping de Los Alfaques supuso una modificación de la reglamentación del transporte por carretera de mercancías peligrosas? a) La cisterna estaba cargada con 25 toneladas en vez de las 19 toneladas reglamentarias y no disponía de sistema de alivio de presión, que expulsase la presión acumulada sobrante. El análisis del accidente determinó tres posibles causas: - El sobrellenado del tanque causó la ruptura hidráulica de la cisterna, con la consecuente evaporación y expansión del gas licuado, provocando una explosión. Esta fue la causa oficial según el tribunal de Tarragona. - Una fuga en la cisterna produjo una nube inflamable de propileno que se incendió al encontrar un punto de ignición. El calor del incendio produjo el calentamiento del interior del tanque, provocando un aumento de la presión interna al evaporarse el propileno, lo que produjo igualmente la explosión. 15 Ciencias aplicadas a la actividad profesional 4º ESO SOLUCIONARIO - El camión sufrió un accidente de tráfico con fuga de propileno que se incendió, dando lugar a una súbita bola de fuego. b) Sí, así fue. A raíz de este accidente se promulgaron regulaciones más severas en relación con el transporte de materias peligrosas. Se prohibió el paso de camiones cisterna con productos peligrosos por las travesías urbanas y se les obligó a circular por las autopistas; también se mejoró la seguridad de vehículos y transportistas a través de nuevas reglamentaciones sobre transporte de mercancías peligrosas por carretera, tales como la obligatoriedad de la instalación de válvulas de alivio de presión en las cisternas que transportan determinadas sustancias, como gases licuados inflamables. Distintas formas de experimentar Desde la segunda mitad del siglo XX ha habido un gran debate acerca de si los productos químicos del humo del tabaco causan cáncer. Varios investigadores realizaron estudios comparativos que indicaban que los pacientes fumadores tenían una probabilidad superior de desarrollar cáncer de pulmón cuando se los comparaba con los no fumadores. Los estudios comparativos difieren de los métodos experimentales en la medida en que uno no manipula conscientemente una variable; al contrario, se observan las diferencias entre dos o más grupos dependiendo de si caen dentro del grupo de tratamiento o de control. Las compañías de cigarrillos criticaron estos estudios, sugiriendo que la relación entre fumar y el cáncer de pulmón era fortuita. Por ello se hizo necesario realizar un estudio claro de dosis-respuesta; sin embargo, las dificultades para introducir el humo de cigarrillo en los pulmones de los animales de laboratorio impidieron esta investigación hasta que Ernest Wynder y sus colaboradores tuvieron una ingeniosa idea: condensaron los productos químicos del humo de cigarrillos en un líquido y lo aplicaron en varias dosis a la piel de un grupo de ratones. La publicación de los datos del experimento dosis-resultado de los efectos del condensado del humo de tabaco en los ratones llevó a la conclusión de que había una relación positiva entre la cantidad del condensado aplicado a la piel de los ratones y el número de cánceres desarrollados. a) ¿Son fiables los estudios comparativos para obtener conclusiones científicas? b) ¿Se puede afirmar que el estudio de Ernest Wynder fue una de las primeras evidencias experimentales en el debate sobre fumar, y que ayudó a fortalecer el argumento de que el humo de los cigarrillos es un agente causal en el cáncer de pulmón? a) Los estudios comparativos son necesarios, pero se requieren tener muchos datos para obtener conclusiones fehacientes. b) Sí. 16
