Metodología de la ciencia: trabajo experimental, medida, tratamiento de datos, error y validez
Este dominio evalúa si sabes diseñar un experimento controlado, expresar una medida con su incertidumbre, tratar los datos con tabla, gráfica y ajuste, y decidir si una conclusión es válida. Es el bloque transversal del examen: sus preguntas aparecen mezcladas con los demás dominios.
Diseño experimental y variables
- Variable independiente: la que manipula quien experimenta; dependiente: la que se mide; controladas: las que se mantienen constantes.
- Un experimento necesita grupo control y, si es posible, ciego o doble ciego, además de repeticiones para estimar la variabilidad.
- La hipótesis debe ser contrastable y falsable; una correlación no demuestra causalidad, puede existir una tercera variable oculta.
Medida, error y cifras significativas
- Error absoluto Δx, en las mismas unidades que la medida; error relativo Δx/x, que se expresa en % multiplicando por 100.
- En una suma o resta se suman las incertidumbres absolutas; en un producto o cociente se suman las relativas.
- Instrumento analógico: Δ = mitad de la división más pequeña de la escala; digital: la última cifra o la precisión del fabricante.
- La incertidumbre se escribe con una sola cifra significativa, salvo que empiece por 1, y el valor se redondea al mismo orden.
Ejemplo resuelto
Se pesa una pieza de vidrio: m = 25,0 ± 0,1 g, y su volumen por desplazamiento de agua: V = 10,0 ± 0,2 cm³. La densidad es ρ = 25,0/10,0 = 2,50 g/cm³. El error relativo de la masa vale 0,1/25,0 = 0,4 % y el del volumen 0,2/10,0 = 2,0 %. Como la densidad es un cociente, se suman las relativas: 2,4 %. El error absoluto es 0,024 × 2,50 ≈ 0,06 g/cm³, luego ρ = (2,50 ± 0,06) g/cm³, entre 2,44 y 2,56. Si la tabla da 2,60, la discrepancia no se explica por error aleatorio: habría que buscar un sistemático (burbujas adheridas, balanza mal calibrada).
Errores que cuestan puntos
- Confundir precisión (repetibilidad de las medidas) con exactitud (cercanía al valor verdadero).
- Citar el error sin unidades o con demasiadas cifras significativas.
- Ajustar una recta a ojo en lugar de por mínimos cuadrados, y no interpretar la pendiente con sus unidades.
- Generalizar a partir de una sola medida, sin repetir ni comprobar la reproducibilidad.