D. T. I. Moisés López Jiménez

(1)

P

REPARATORIA

B

ELISARIO

D

OMÍNGUEZ

C U R S O D E F Í S I C A 1

C UA D E R N O D E T R A B A J O

N O M B R E D E L A L U M N O :

_____________________________________________________________

(2)

FÍSICA 1

1. Introducción a la Actividad Científica

Unid

ad

1 CONTENIDO:

1. Acerca de la Ciencia

1.1. ¿Física Inútil?

1.2. Características distintivas de la ciencia

1.3. ¿Qué es esa cosa llamada Ciencia? Ciencia y

Conocimiento Científico

2. Método Científico Experimental

2.1. Metodología Científica

2.2. Elaboración de hipótesis

2.3. Procedimiento de Análisis de Datos

Experimentales PADE

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3 1. Acerca de la Ciencia

En esta unidad abordaremos, a través de una serie de actividades, aspectos generales de la ciencia como actividad humana, e identificaremos algunas de sus características distintivas y elementales. Iniciaremos con una reflexión para valorar la utilidad de la física en el entorno cotidiano. Avanzaremos hacia una aproximación breve sobre aspectos distintivos de la ciencia, como su método, su relación con la técnica o tecnología y con la sociedad; sus diferencias con otras actividades e interpretaciones del mundo como el arte y la teología (religión) y culminaremos con una revisión del mosaico de definiciones y concepciones de la ciencia sin dejar de lado cómo se clasifican las ciencias, además de abordar un panorama muy breve del desarrollo histórico de la Física.

1.1. ¿Física Inútil?

Tú ¿cómo estudias? Cuando lees algún material para aprender ¿entiendes todo lo que lees? Si aún no tienes desarrollada una manera de leer y estudiar, aquí te muestro una propuesta, le llamo el Método Inductivo de Lectura o MIL por sus siglas.

Un método es una forma ordenada de realizar algo, por ejemplo ¿cuál dirías tú que es tu método para cocinar un huevo revuelto? Tal vez

dirías: “Primero se calienta el sartén con un poco de aceite, luego se parte el huevo y se echa en el sartén; entonces se sazona al gusto y finalmente se bate con un volteador mientras se fríe o cuece.” Pero quizá alguien más diría: “Primero se parte el huevo y luego se pone en un plato hondo para batirlo con un tenedor, se sazona al gusto, se deja reposar y entonces se pone a calentar el sartén con un poco de aceite y finalmente se echa el huevo hasta que se cueza”

Ambos son métodos para cocinar un huevo revuelto.

Un método de estudio o de lectura es una forma ordenada de procesar información relevante para el propósito de lo que se quiere aprender. Por ejemplo, si el propósito para realizar la lectura de un capítulo de algún libro es conocer un tema, entonces tu forma de estudiar debe darte como resultado la obtención de lo más importante de ese tema. Si no eres consciente de esto, es decir, de que necesitas desarrollar un método para estudiar, lo más seguro es que tu forma de estudiar no sea eficaz.

La mayoría de los métodos de estudio se basan en formular preguntas. Las preguntas básicas para conocer casi cualquier tema son: ¿qué? ¿quién? ¿cuándo? ¿dónde? ¿cómo? ¿por qué? y ¿para qué? Aquí te propongo una adaptación del método inductivo de estudio de Ada Lum1_{que consiste en procesar la información en cuatro etapas que te permite identificar información para después analizarla y} comprenderla y finalmente aplicarla y expresar lo aprendido. El método está resumido en el cuadro de la figura 1.1.1. el cual aplicaremos a un artículo de una revista.

Figura 1.1.1. Resumen del Método MIL.

Pasos o Etapas Descripción Tipos de preguntas

O

bservación

(Datos)

Para empezar a estudiar algo, es importante identificar la información que contiene nuestro material de lectura. Entonces, en esta etapa se trata de:

• Identificar información pertinente al objetivo o propósito de aprendizaje en forma de datos concretos como sucesos, objetos, conceptos, definiciones fórmulas, nombres, personajes, fechas, épocas, lugares, etc.

Qué, quién, cuándo,

dónde…..

I

nterpretación

(Comprensión)

Una vez identificada la información relevante se procede a su comprensión por medio de:

• Indagar cómo explica o porqué usa el autor esa información o datos.

• O, si fuera necesario, identificar el propósito de cierta información cuestionando la intención del autor de lo que ha escrito, “¿Por qué dice lo

que dice? ¿qué quiso dar a entender?”

Cómo, porqué…..

A

plicación

(Enseñanza principal)

Cuando ya se comprende lo que se ha leído sigue aplicarlo a la finalidad por la que estamos estudiando ese material o lectura. Entonces se puede reforzar lo entendido al:

• Decidir la utilidad para mí de lo que alcanzo a comprender de la lectura.

• Identificar una enseñanza importante para mí de la lectura.

Para qué, para quién

….

E

xpresión

(Comunicación)

Finalmente, cuando puedas comunicar a otros por qué deberían hacer esta lectura o puedas expresar cuál es el valor que tiene el hacer o estudiar esa lectura; o

simplemente sintetizar verbalmente o por escrito las ideas aprendidas, se puede decir que has estudiado.

“Esta lectura es

importante

porque…..”

(4)

4 Actividad 1.1.1.

La Física Inútil

Propósito:

Conocer y aplicar el

Método Inductivo de Lectura

(MIL) y reflexionar sobre la utilidad de la física

en el entorno cotidiano.

INSTRUCCIONES:

1. Leer el artículo: "La física inútil" de Ana Sánchez, Revista ¿Cómo Ves? de la UNAM. Apéndice 1. 2. Aplica el Método Inductivo de Lectura como sigue:

1. OBSERVACIÓN.

1.1. ¿Quiénes son los personajes principales? _______________________________________________________ 1.2. ¿Qué profesiones se mencionan y a qué se dedica la mamá? _______________________________________ 1.3. ¿Cuál es la intención o petición del protagonista para con su mamá? ________________________________ ____________________________________________________________________________________________

Formula una pregunta de “observación”:

1.4. ________________________________________________________________________________________ Respuesta: __________________________________________________________________________________ 2. INTERPRETACIÓN.

2.1. Correr a 100 km/h sobre el "peri" es peligroso, ¿cómo lo explica la mamá? ___________________________ ___________________________________________________________________________________________ 2.2. ¿Cuáles son los conceptos o principios de la física que se mencionan? _______________________________ ____________________________________________________________________________________________ 2.3. ¿Por qué cree el protagonista que la física es inútil? ______________________________________________ ___________________________________________________________________________________________

Formula una pregunta de “interpretación”:

2.4. ________________________________________________________________________________________ Respuesta: __________________________________________________________________________________

3. APLICACIÓN.

3.1. ¿Cuál crees que es la principal enseñanza de esta narración? ______________________________________ ___________________________________________________________________________________________ 3.2. ¿Qué aprendiste sobre la física o sobre los conceptos físicos con esta lectura? ________________________ ___________________________________________________________________________________________ 3.3. ¿Tú crees que la física es inútil?, Si o No. Explícate. ______________________________________________ ___________________________________________________________________________________________

Formula una pregunta de “aplicación”:

3.4. _______________________________________________________________________________________ Respuesta: _________________________________________________________________________________

4. EXPRESIÓN (COMUNICACIÓN SOCIALIZACIÓN)

4.1. Redacta en un párrafo, tus comentarios sobre la utilidad de la física para tu vida. Es decir, para ti por qué es importante aprender cosas de la física.

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5 1.2. Características distintivas de la Ciencia

Exploraremos los rasgos que distinguen a la ciencia de otras actividades, trataremos de entender cómo se relaciona con otras formas de interpretar el mundo; revisaremos cómo se ha desarrollado la ciencia y cómo ha alcanzado tantos logros y avances. Haremos un viaje por el desarrollo histórico de la Física y constatar que con un poco de lógica y mucha imaginación se puede hacer ciencia.

Actividad 1.2.1. Acerca de la Ciencia

Propósito:

Reconocer algunas características básicas y distintivas de la ciencia

.

INSTRUCCIONES:

1. Leer la introducción y la sección correspondiente por equipos del capítulo 1 “Acerca de la Ciencia” del libro “Física Conceptual” de Paul Hewitt.

2. Aplicando el Método Inductivo de Lectura, obtener por equipos la o las ideas centrales de cada sección del capítulo sintetizando de 1 a 3 enunciados de 2 a 3 renglones.

3. Elaborar un Cuadro – Resumen de 8 columnas correspondientes a las 8 secciones del capítulo donde se escribirán las declaraciones que cada equipo haya determinado. Usa la Tabla 1.1.1. para tu cuadro-resumen.

Cuadro 1.1.1. Obtención de las ideas centrales de la sección del capítulo 1 que te tocó:

Equipo: Sección: Grupo:

Proceso de identificación de las Ideas Centrales (Método M.I.L.)

Lo que escribas debe responder al menos la pregunta guía de ejemplo.

Observación. Pregunta guía de ejemplo: ¿Cuál es la afirmación o declaración que representa la idea o las ideas centrales del párrafo o sección que has leído?

_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________

Interpretación. Pregunta guía de ejemplo: ¿Qué quiere decir el autor con esa declaración o afirmación?

_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________

Aplicación. Pregunta guía de ejemplo: ¿Qué importancia tiene esta característica de la ciencia?

_____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________

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6 Tabla 1.1.1.

Cuadro

–

Resumen de la lectura “Acerca de la Ciencia”

1.1 La ciencia

fundamental: Física

1.2. El Lenguaje de la

Ciencia: Las Matemáticas

1.3. El Método Científico

1.4. Actitud Científica

_____________________

1.5. Hipótesis Científicas

1.6. Ciencia, Tecnología y

Sociedad

1.7. Ciencia, Arte y

Religión

1.8. En Perspectiva

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7 Actividad 1.2.2. Pioneros de la Física

Propósito: Visualizar un panorama muy breve del desarrollo histórico de la Física.

INSTRUCCIONES:

1. Ver video de Michio Kaku: The Universe in a Nutshell” en Youtube2

2. Responder el cuestionario correspondiente (disponible en sites.google.com/site/webyfisica/curso-de-fisica-1)

CUESTIONARIO PARA EL VIDEO Michio Kaku: The Universe in a Nutshell

Notas y sugerencias

Para facilitarte la búsqueda de las respuestas se indica el minuto dónde empieza un tema o dónde empieza la información que necesitas. Este tiempo es visible colocando y arrastrando el puntero del mouse sobre el video en YouTube.

LA TEORÍA DEL TODO

1. ¿Cuál es la Especialidad del Dr. Kaku?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. El Dr. Kaku afirma que la física está en los fundamentos de la materia y la energía. Menciona al menos 5 inventos o cosas

en las que han participado los físicos para su creación (0:40)

___________________________________________________________________________________________________________________________________________ 3. Cuando el Dr. Kaku tenía 8 años de edad, murió Einstein ¿Cuál es el trabajo que dejó inconcluso? (1:55)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 4. ¿Cómo explica el Dr. Kaku la idea de que la Física es el fundamento o base para la tecnología? (3:00)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 5. La ciencia ficción es un género literario o cinematográfico, pero implica mucha tecnología y física que en el tiempo actual se piensa imposible. (3:35) ¿Por qué dice el Dr. Kaku que “si quieres entender el futurotienes que entender la física”? (Lo resume en una frase de Arthur C. Clark) (5:24)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

HISTORIA DE LA FÍSICA (Min. 5:36)

“La historia de la física es la historia de la civilización moderna”

6. ¿Qué preguntas se hacían en la antigüedad sobre el movimiento de los objetos y cuáles fueron las respuestas de Aristóteles? (6:00)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. En la edad media ¿qué acontecimiento astronómico se considera que marcó el inicio de la monarquía británica actual? (6:50)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 8. El inicio de la Física “moderna” empieza con Galileo y Newton. Menciona los trabajos que hizo Newton. (7:35)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 9. ¿Cuál ha sido la importancia del libro que escribió Newton titulado “Principia”? (12:00 al 13:27)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Describe las 3 leyes del movimiento de Newton (13:40)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

2“Michio Kaku: The Universe in a Nutshell - El Universo en Resumen - Subtitulado al Español”Publicado el 27/01/2013 por Pyrander en:

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8

11. ¿Cuál es la importancia de haber descubierto y estudiado la primera fuerza del universo, la gravedad? (14:40)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 12. ¿Cuál fue la pregunta que se hizo Newton que permitió todo este avance en la ciencia que superó las ideas de Aristóteles?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

La segunda fuerza del universo: La fuerza electromagnética (16:00)

13. Resume los trabajos de Michael Faraday

a) Jaula de Faraday: __________________________________________________________________________________________________________________ b) Ley de Faraday: ____________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________ 14. ¿Cuál fue el descubrimiento de James C. Maxwell?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 15. ¿Cuál es uno de los productos de la revolución electromagnética y qué importancia tendrá para nuestro futuro?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

La era nuclear. Fuerza Nuclear (22:50) 16. Describe la fuerza nuclear (23:42)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

Antimateria

17. ¿Qué es la antimateria y qué sucede cuando “choca” con la materia? (27:50)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 18. ¿Qué es el Modelo Estándar? (28:55)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

Teoría de cuerdas. (30:23)

19. ¿Cuál es la idea central de la teoría de cuerdas?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 20. Michio Kaku propone que su teoría de cuerdas es una teoría del todo. ¿Cómo espera probarlo? (31:28)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 21. ¿Qué se espera descubrir o crear del gran colisionador de hadrones? (32:25)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________

22. ¿Cuál es la diferencia entre el modelo de la ecuación de Einstein y el modelo de la teoría de cuerdas para explicar el bigbang?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 23. En la teoría de multiuniversos ¿qué es un “agujero de gusano”? (34:10)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

La quinta fuerza (36:27)

24. ¿Cuáles serían las propiedades o características de una quinta fuerza si existiera?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 25. ¿Cuál es la fuente de energía que han descubierto los físicos en los últimos 10 años? (38:00)

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 26. ¿Cómo se explica la existencia de la energía obscura?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 27. ¿Cuál es la proporción de energía y materia obscura en el universo?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________ 28. Nadie sabe qué es la materia obscura, por el momento su existencia sólo es una posibilidad hipotética. Para ti ¿qué

importancia crees que tenga descubrirla si existiera?

(9)

9 1.3. Ciencia y Conocimiento Científico

Para el desarrollo de este tema, lo que se busca es construir una concepción de la ciencia. Según el diccionario3_{un concepto es una “idea} o representación mental de una realidad, un objeto o algo similar”. Es el pensamiento o la idea sobre algo expresada con palabras. Aún

una opinión puede representar un concepto que se tenga sobre algo. Así que cuando nos referimos a una concepción de la ciencia; se trata de que con la información que analices con la actividad aquí propuesta, te hagas de un conjunto de ideas para formar un concepto adecuado de la ciencia.

Actividad 1.3.1. ¿Qué es esa cosa llamada Ciencia?

Propósito:

Revisar diferentes definiciones de la ciencia para construir una concepción de la ciencia e identificar

las diferencias entre el tipo de conocimiento científico respecto al conocimiento empírico.

INSTRUCCIONES:

1. Investigar en al menos tres diferentes fuentes informativas, algunas definiciones de la ciencia. (Sugerencia: Un libro de texto de ciencias o de física general, un diccionario o enciclopedia, un sitio educativo en internet adecuado para nivel bachillerato, una revista de divulgación científica, etc)

2. Con la información obtenida, completar el siguiente cuadro.

Cuadro 1.1.2. Definiciones y concepciones de la ciencia

DEFINICIONES DE CIENCIA CONCEPCIONES DE LA CIENCIA

Definición 1:

___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________

Fuente: ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________

La definición 1 concibe a la ciencia como:

______________________________

Definición 2:

___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________

Fuente: ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________

______________________________

Definición 1:

___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________

Fuente: ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________

______________________________

Mi concepción de la ciencia.

_______________

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10

3. Investigar los conceptos de conocimiento empírico y conocimiento científico; y completar el esquema de la figura 1.1.2 para comparar las características distintivas de ambos.

El conocimiento empírico es …

El conocimiento científico es …

Fuente: ______________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________

Figura 1.1.2. Esquema comparativo de las características distintivas de dos diferentes tipos de conocimientos.

4. Hallar y revisar al menos tres clasificaciones de la ciencia, elegir una y transcribirla en el siguiente cuadro. Obsérvala y finalmente describe qué tipo de ciencia es la Física. Puedes consultar los siguientes enlaces:

a. http://es.slideshare.net/HernanCarmona/clasificacion-de-la-ciencia-segn-5-autores?related=1

b. http://es.slideshare.net/chuquilinsalazar/clasificacion-de-las-ciencias-7809447

c. https://es.wikipedia.org/wiki/Ciencia#Clasificaci.C3.B3n_de_las_ciencias

d. http://www.biocab.org/Ciencia.html

Empírico

• ________________________________

Científico

• ________________________________

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11

Cuadro 1.1.3. Clasificación de la Ciencia

Clasificación de la Ciencia según: _________________________________

Según esta clasificación, ¿qué tipo de ciencia es la física y cuál es su principal objeto de estudio?

_________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________

En Resumen

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12 Actividad de consolidación. Decálogo de la ciencia desde el IEMS

PROPÓSITO: Resumir y resaltar en diez principios los conceptos abordados sobre la ciencia y sus características.

INSTRUCCIONES

1. Según el programa vigente de Ciencias del IEMS de enero del 2005,

“La asignatura de física deberá

sustentarse en diez principios básicos:”

2. Escribe una razón para cada afirmación de acuerdo con las lecturas y actividades realizadas. Observa los

ejemplos.

1.

El mundo es comprensible

porque

______________________________________________________

2.

Las ideas científicas no son inmutables

porque

pueden cambiar para mejorar

.

3.

La ciencia avanza mediante la modificación de las ideas

porque

4.

La ciencia no puede dar todas las respuestas

porque

5.

La ciencia exige evidencia

porque

6.

La ciencia es una mezcla de lógica e imaginación

porque

de la observación a través de los sentidos se

estimula la imaginación para la búsqueda de respuestas a los fenómenos naturales.

7.

La ciencia explica y predice

porque

8.

Los científicos tratan de evitar prejuicios

porque

9.

La ciencia no es autoritaria

porque

no impone sus teorías, sino que propone soluciones razonables.

10.

La ciencia es una actividad compleja, pero fascinante

porque

2. Me todo Cientí fico Experimental

2.1. Metodología Científica

En esta sección abordaremos a través de diversas actividades, aspectos generales de los Métodos Científicos4_{, principalmente el} EXPERIMENTAL. Identificaremos las características generales y elementales del método científico experimental y ejercitaremos la formulación de hipótesis. Aplicaremos a varios problemas o ejercicios lo que llamaremos Procedimiento de Análisis de Datos Experimentales (PADE por sus siglas).