3º de la ESO, tema inicial, la medida, sesión 6, 7 y 8.

Sesión 6

En primer lugar repasamos con ejercicios todos los conceptos relacionados con las medidas indirectas. Además, les explicamos que una forma de disminuir la incertidumbre en la medida es repetir las mediciones un número determinado de veces, y tomar como valor probable de la medida la media aritmética de los valores, descartando aquellos que se desvíen enormemente del resto de medidas, cosa que nos indicará que se ha cometido un error experimental.
Además, el resultado o valor probable tendrá tantas cifras significativas como las correspondientes a la incertidumbre del aparato de medida (no utilizamos por tanto métodos más complicados, como por ejemplo el cálculo de la desviación media).

La última parte del tema la dedicamos a estudiar el método científico. En lugar de aburrirles con las típicas introducciones llenas de verborrea que podemos encontrarnos en los libros pienso que es mejor darle un enfoque mucho más práctico.

Partiendo de la idea de que el método científico es un conjunto de procedimientos de trabajo utilizados por las personas dedicadas a la ciencia lo que hacemos es aplicar esa forma de trabajo a un caso particular: el movimiento de un péndulo simple. Primero les explicamos qué es un péndulo y cómo funciona, así como el concepto de oscilación y de periodo del péndulo). Luego vamos explicando y a la vez realizando las diferentes etapas del método científico:

- Planteamiento del problema: queremos saber de qué factores (variables) dependerá el tiempo que tarda el péndulo en realizar una oscilación.

- Búsqueda de información: este paso lo omitimos, ya que obviamente esos factores están descritos con todo detalle en cualquier libro de Física, con lo cual ya tendríamos la respuesta. Se les indica que en situaciones normales es un paso necesario, porque ninguna investigación suele partir desde cero, sino que siempre hay un trabajo previo realizado por otros científicos que puede ser aprovechado por otros investigadores.

- Formulación de hipótesis: se les indica que una hipótesis es una posible explicación o respuesta al problema planteado. Se les da un tiempo para que hagan hipótesis, y normalmente supondrán que el periodo puede depender de la masa del péndulo, de la "altura" (ángulo) desde el que dejamos caer el péndulo y por último, de la longitud del hilo.

- Experimentación y recogida de datos: les indicamos que un experimento consiste en reproducir el fenómeno a estudiar en unas condiciones en las que podamos controlar el valor de las diferentes variables. Les explicamos que en primer lugar haremos un experimento "cualitativo", es decir, sin medidas, para poder descartar de forma directa alguna de las hipótesis antes planteadas (esto lo hacemos para ahorrar tiempo; de lo contrario la práctica podría durar mucho más). El experimento cualitativo que nos demuestra que el periodo de oscilación sólo depende de la longitud del hilo lo podéis encontrar en este enlace.
péndulo simple
En apenas cinco minutos podemos descartar dos de las hipótesis. Para la tercera les explicamos que vamos a realizar el experimento de forma cuantitativa, realizando medidas y recogiendo los datos en una tabla.
Construimos la tabla, y a continuación realizamos nuestro experimento. Sólo usamos un péndulo. Un alumno será el que deje caer la masa, otro medirá el tiempo correspondiente a diez oscilaciones, otro medirá la longitud con la cinta métrica; finalmente, el resto de la clase irá contando el número de oscilaciones hasta llegar a diez.
Cada medida de tiempo la repetiremos tres veces, y calcularemos la media. Lo haremos para tres longitudes de hilo, y en cada experiencia irán rotando los alumnos, de forma que participe casi toda la clase.

Sesión 7

- Análisis de datos y obtención de conclusiones: a la vista de los datos se llega a una conclusión inmediata. Que a menor longitud de hilo menor tiempo de oscilación. Además explicamos algunas de las aplicaciones del péndulo simple (cálculo de g, medida del tiempo...)


Una vez estudiado el método científico pasamos a explicar brevemente a los alumnos qué es una ley científica: una hipótesis científica que ha sido comprobada experimentalmente. Por tanto nos explica un fenómeno experimental, y además normalmente tendrá una expresión matemática.
Acompañamos la explicación con ejemplos:
- Qué mejor que la ley del péndulo: la enunciamos y escribimos la fórmula, explicando su significado (podemos hablar brevemente de Galileo).
- La ley de caida libre:idem.
- La ley de Hooke:idem.

Finalizamos el tema explicando qué es una teoría científica, haciéndoles ver la diferencia entre ley y teoría científica. Obviamente daremos algunos ejemplos de teorías famosas, así como los científicos relacionados con ellas (relatividad, evolución, heliocéntrica, geocéntrica, gravitación universal...). Será muy importante que entiendan que las leyes y teorías no son inmutables, y que en caso de fracasar ante la explicación de un determinado fenómeno, deberán ser cambiadas o rechazadas (ej. geocéntrica-heliocéntrica-gravitación univ-relatividad).

En la siguiente sesión realizamos el examen.