PASOS DEL MÉTODO CIENTÍFICO, Etapas

PASOS O ETAPAS EN EL ESTUDIO CIENTÍFICO O MÉTODO EXPERIMENTAL DEDUCTIVO

bullet Descubrimientos de Galileo

PASOS  O ETAPA A SEGUIR EN EL ESTUDIO CIENTÍFICO DE UN FENÓMENO NATURAL

bullet El Péndulo de Foucault
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Principio de Pascal Principio de Arquímedes Teorema de Bernoulli Gran Mujer Matemática Hallar la Densidad de un Sólido Pasos Método Científico

Mujeres Astrónomas Hypatia de Alejandría Grandes Matemáticos Tres Problemas Griegos

EL MÉTODO EXPERIMENTAL DEDUCTIVO: Las ciencias experimentales, como la Física y la Química, utilizan el denominado método científico experimental, cuyas principales fases se indican mas abajo. Llamamos método científico al  proceso que sigue la comunidad científica para dar respuesta a sus interrogantes, que nacen al observar un fenómeno natural. (por ejemplo la caída libre de los cuerpo, que estudio Galileo Galilei) .

La historia del método científico data de la antigua Grecia, en donde ya se aplicaron los primeros elementos. Pero este método como lo conocemos hoy en día propiamente tal viene del trabajo de Francis Bacon, en su trabajo "Novum Organum" en 1620. Otro que aporto a su desarrollo fue René Descartes, en su "Discurso del método" en 1637

Metodo cientifico etapa


1. LA OBSERVACIÓN DEL FENÓMENO
Una vez planteado el fenómeno que se quiere estudiar, lo primero que hay que hacer es observar su aparición, las circunstancias en las que se produce y sus características. Esta observación ha de ser reiterada (se debe realizar varias veces), minuciosa (se debe intentar apreciar el mayor número posible de detalles), rigurosa (se debe realizar con la mayor precisión posible) y sistemática (se debe efectuar de forma ordenada).

2. LA BÚSQUEDA DE INFORMACIÓN
Como paso siguiente, y con objeto de reafirmar las observaciones efectuadas, deben consultarse libros, enciclopedias o revistas científicas en los que se describa el fenómeno que se está estudiando, ya que en los libros se encuentra e conocimiento científico acumulado a través de la historia. Por este motivo, la búsqueda de información } la utilización de los conocimientos existentes son imprescindibles en todo trabajo científico.

3. LA FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS
Después de haber observado el fenómeno y de haberse documentado suficientemente sobre el mismo, el científico debe buscar una explicación que permita explicar todas y cada una de las características de dicho fenómeno.
Como primer paso de esta fase, el científico suele efectuar varias conjeturas o suposiciones, de las que posteriormente, mediante una serie de comprobaciones experimentales, elegirá como explicación del fenómeno la más completa y sencilla, y la que mejor se ajuste a los conocimientos generales de la ciencia en ese momento. Esta explicación razonable y suficiente se denomina hipótesis científica.

4. LA COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL
Una vez formulada la hipótesis, el científico ha de comprobar que ésta es válida en todos los casos, para lo cual debe realizar experiencias en las que se reproduzcan lo más fielmente posible las condiciones naturales en las que se produce el fenómeno estudiado. Si bajo dichas condiciones el fenómeno tiene lugar, la hipótesis tendrá validez.

 

instrumentos de presley cientifico

Lámina de «Observations on differents kinds of air» del gran científico Joseph Priestley, mostrando uno de sus experimentos para demostrar los efectos de la combustión, putrefacción y respiración en una planta de menta  y en ratones.

5. EL TRABAJO EN EL LABORATORIO
Una de las principales actividades del trabajo científico es la de realizar medidas sobre las diversas variables que intervienen en el fenómeno que se estudia y que son susceptibles de poder medirse. Si te fijas, en el experimento anterior no se ha podido tomar ninguna medida, por lo cual es conveniente repetir la experiencia en un lugar donde pueda tomarse, es decir, en el laboratorio.

Estas experiencias realizadas en los laboratorios se denominan experiencias científicas, y deben cumplir estos requisitos:

a) Deben permitir realizar una observación en la que puedan tomarse datos.

b) Deben permitir que los distintos factores que intervienen en el fenómeno (luminosidad, temperatura, etc.) puedan ser controlados.

c) Deben permitir que se puedan realizar tantas veces como se quiera y por distintos operadores.
Habitualmente, en ciencias experimentales, los trabajos de laboratorio permiten establecer modelos, que son situaciones o supuestos teóricos mediante los que se efectúa una analogía entre el fenómeno que ocurre en la Naturaleza y el experimento que realizamos.

6. EL TRATAMIENTO DE LOS DATOS
Las medidas que se efectúan sobre los factores que intervienen en un determinado fenómeno deben permitirnos encontrar algún tipo de relación matemática entre las magnitudes físicas que caracterizan el fenómeno que se estudia. Para llegar a esa relación matemática, los científicos suelen seguir dos pasos previos: el análisis de los factores y la construcción de tablas y de gráficos.

5. EL ANÁLISIS DE LOS FACTORES
El estudio en profundidad de un fenómeno requiere en primer lugar la determinación de todos los factores que intervienen en él. Para que ese estudio se realice en la forma más sencilla, se fija una serie de magnitudes que no varían (variables controladas) y se estudia la forma en que varía una magnitud (variable dependiente) cuando se produce una variación de otra magnitud (variable independiente).

Así, por ejemplo, si lo que queremos es estudiar el alargamiento que experimenta un resorte cuando colgamos diversas pesas de uno de sus extremos, hay un conjunto de magnitudes que podemos considerar invariables (la temperatura del recinto donde hacemos el experimento, la presión atmosférica dentro del mismo, la humedad relativa del aire, etc.), que corresponden a las variables controladas. En este caso, la longitud del alargamiento del resorte será la variable dependiente, y el peso que colgamos de su extremo será la variable independiente.

6. LA CONSTRUCCIÓN DE TABLAS Y DE GRÁFICOS
La construcción de tablas consiste en ordenar los datos numéricos obtenidos sobre las variables independiente y dependiente. Siempre se han de especificar las unidades en las que se miden dichas variables, para lo cual se utilizan los paréntesis a continuación de sus nombres.

En el caso del resorte, la tabla podría ser así:
La representación gráfica consiste en representar los datos de las medidas en un sistema de ejes cartesianos, donde normalmente la variable independiente se hace corresponder con el eje X, mientras que la variable dependiente se hace corresponder con el eje Y.

Se llama ajuste de la gráfica al procedimiento mediante el cual se determina la línea que pasa por los puntos que se han representado o la más cercana a ellos.

En la mayoría de los casos, las gráficas que se obtienen son líneas rectas, lo que indica que la relación entre las magnitudes físicas representadas es de la forma y = k • x. donde k es una constante. En otros casos, la relación entre ambas magnitudes es de tipo parabólico, lo que matemáticamente representa que y = k • x2; o de tipo hiperbólico, cuya formulación es de la forma x • y = k.

7. LAS CONCLUSIONES Y LA COMUNICACIÓN DE RESULTADOS
El análisis de los datos y la comprobación de las hipótesis lleva a los científicos a emitir sus conclusiones, que pueden ser empíricas, es decir, basadas en la experiencia, o deductivas, es decir, obtenidas tras un proceso de razonamiento en el que se parte de una verdad conocida hasta llegar a la explicación del fenómeno.
Una vez obtenidas dichas conclusiones, éstas deben ser comunicadas y divulgadas al resto de la comunidad científica para que así sirvan como punto de arranque de otros descubrimientos, o como fundamento de una aplicación tecnológica práctica .

8. LA ELABORACIÓN DE LEYES Y TEORÍAS
El estudio científico de todos los aspectos de un fenómeno  natural lleva a la elaboración de leyes y teorías.

Una ley científica es una hipótesis que se ha comprobado que se verifica.

Una teoría científica es un conjunto de leyes que explican un determinado fenómeno.

Así, por ejemplo, la hipótesis comprobada de que el are iris se forma debido a la refracción que experimenta la li al atravesar las gotas de agua de la lluvia, es una ley que s enmarca dentro de un conjunto de leyes que rigen otros fenómenos luminosos (reflexión, dispersión, etc.). Este con junto se conoce como teoría sobre la luz.

Tanto las leyes como las teorías deben cumplir los siguientes requisitos:

1. Deben ser generales, es decir, no sólo deben explica casos particulares de un fenómeno.
2. Deben estar comprobadas, es decir, deben estar avaladas por la experiencia.
3. Deben estar matematizadas, es decir, deben pode expresarse mediante funciones matemáticas.

Las teorías científicas tienen validez hasta que son incapaces de explicar determinados hechos o fenómenos, o hasta que algún descubrimiento nuevo se contradice con ellas, t-partir de ese momento, los científicos empiezan a plantearse la elaboración de otra teoría que pueda explicar eso; nuevos descubrimientos.

Rene Descartes

René Descartes creó la geometría analítica, también denominada «geometría cartesiana», en la que los problemas geométricos pueden traducirse a forma algebraica. Se trataba de un método extremadamente poderoso para resolver problemas geométricos y, a la postre, también dinámicos (el problema del movimiento de cuerpos), un método que conservamos más de tres siglos después.En más de un sentido la contribución de Descartes preparó el camino para el gran descubrimiento de Newton y Leibniz: el del cálculo diferencial (o infinitesimal) e integral, el universo de las derivadas y las integrales; un instrumento  incomparable para la indagación matemática y física.

Instrumentos de Boyle
Lámina donde se muestran los instrumentos del laboratorio de Boyle

PARA SABER MAS...
EXPERIMENTO CIENTÍFICO

Un buen ejemplo de investigación científica mediante experiencias sensatas  es el modo en que Galileo estudió la fuerza de gravedad, llegando a descubrir la ley del movimiento uniformemente acelerado de los graves: un mentís clamoroso a la teoría de Aristóteles, que consideraba la velocidad de la caída proporcional al peso.

El plano inclinado que construyó para el estudio del movimiento gravitacional es relativamente simple desde el punto de vista tecnológico: consiste en una viga de seis metros de largo, de buena madera (para impedir que se combe) y que puede inclinarse a voluntad, dotada de una acanaladura cuidadosamente alisada para reducir al mínimo la fricción de las bolas.

Este aparato tan sencillo tiene ya las características de un moderno instrumento científico, porque permite modular a voluntad cualquier parámetro notable de la experiencia. La inclinación, por ejemplo, puede reducirse haciendo más lentos los tiempos de caída, o bien aumentarse hasta rozar la verticalidad (de este modo, la caída libre se convierte en un simple caso límite).

metodo cientifico

El primer plano inclinado de Galileo estaba provisto de campanillas
para señalar los tiempos de caída de la bola.

Al principio, el científico afrontó el problema central (es decir, la comprobación exacta de los tiempos de caída) situando en el plano inclinado a intervalos regulares unas campanillas, de modo que sonasen al paso de la bola. Galileo, además de haber estudiado música, era también un avezado intérprete y contaba con la sensibilidad de su oído, muy entrenado para percibir ritmos e intervalos sonoros. Pero se trataba evidentemente de una solución aún primitiva, insuficiente para llegar a una cuantificación precisa de los tiempos.

El ingenio de Galileo resolvió brillantemente el problema con la construcción de un reloj de agua. Hacía coincidir el comienzo de la caída del grávido con la apertura de un grifo colocado bajo un tanque (mantenido a presión constante en todas las mediciones).

Al final de la caída, bastaba con cerrar el grifo y ocuparse de pesar el líquido almacenado; de este modo transformaba las cantidades de tiempo en cantidades de peso, mensurables y cotejables con gran precisión. Galileo descubrió así que, aunque una mayor inclinación del plano hacía aumentar la velocidad de caída, la relación entre espacios recorridos y tiempos empleados se mantenía constante para cualquier inclinación (por lo tanto, también en el caso límite de la caída libre).

Descubrió sobre todo que esta aceleración no depende del peso, en contra de lo que afirmaba Aristóteles.

Revolucion cientifica Trabajo de Galvani

Grabado mostrando diferentes experimentos de Luigi Galvani (Viribus Electricitatis in Motu Musculari Commentarius [Comentarios relativos a los efectos de la electricidad sobre el movimiento muscular] 1791) acerca de los efectos de la electricidad en ranas y pollos.

La observación, la experimentación y la construcción de teorías y modelos
La recolección de datos es una empresa importante para sostener cualquier trabajo científico. Estos datos pueden ser obtenidos por la observación sistemática de situaciones espontáneas o por la experimentación, que consiste en provocar el fenómeno que se quiere estudiar. Lo importante es ver cómo estos datos se utilizan para formular teorías o modelos.

En la actualidad, casi todos los filósofos de la ciencia están de acuerdo en que los datos por sí solos no explican nada, e incluso hay muchos que ponen en duda que existan datos puros, ya que la observación, sea espontánea o provocada, está siempre condicionada por el conocimiento del observador.

Así, por ejemplo, si un químico se encuentra cerca de una industria que produce acero, olerá dióxido de azufre y podrá inferir qué le puede ocurrir a su cuerpo o al ambiente ante la presencia de esta sustancia. En cambio, un niño que pase por el mismo lugar solo percibirá olor a huevo podrido. Como se puede notar, tanto uno como otro participan de la misma situación, pero la interpretación varía enormemente en función de los conocimientos que cada uno posee acerca del fenómeno que observan.

Además del papel decisivo que tienen los conocimientos del observador, no se debe olvidar que muchas de las observaciones que se realizan se hacen en forma indirecta, es decir, a través de la utilización de instrumentos, indicadores, etcétera, que, en muchos casos, distorsionan el fenómeno.

En la experimentación, el fenómeno es preparado por el mismo investigador, quien fija las condiciones, el sitio y el momento de su realización y, además, puede repetirlo numerosas veces.

Dentro de las ciencias de la vida, la mejor manera de poner a prueba las teorías que se relacionan con el funcionamiento de los organismos es con la ayuda de experimentos. Pero hay ciencias en las que los experimentos no son posibles, como es el caso de las ciencias que estudian la historia de los seres vivos (evolución, Paleontología), en las cuales es preciso hacer observaciones adicionales para corroborar una hipótesis.

Otra forma de comprobar una teoría en Biología consiste en utilizar datos provenientes de fuentes distintas; por ejemplo: si para establecer relaciones filogenéticas en distintos grupos de organismos se utilizan evidencias morfológicas, se pueden buscar pruebas adicionales para validar esa hipótesis recurriendo a evidencias bioquímicas, biogeográficas, etcétera.

Hay que destacar que, si bien el surgimiento del método experimental fue fundamental para el avance de la ciencia moderna, este no es el único método utilizado por los científicos. Las metodologías que se utilizan en las investigaciones son variadas, con lo que se descarta la existencia de un único método científico universal.

Laboratorio de Lavoisier

Lavoisier en su laboratorio, experimentando sobre la respiración de un hombre en reposo (dibujo de Marie Anne Lavoisier).

RESPECTO A LA HIPÓTESIS DE INVESTIGACIÓN

El paso que sigue a la formulación del problema de investigación es enunciar las hipótesis que guiarán la investigación. Sin embargo, antes de dar este paso, será necesario fijar algunos criterios que permitan enunciar hipótesis adecuadas.

Como ya saben, una hipótesis es una respuesta posible aun interrogante planteado, que aún no ha sido puesta a prueba. Sin embargo, no todas las respuestas posibles para un problema de investigación son hipótesis.

Requisitos de una hipótesis
Para ser una hipótesis, la respuesta al problema debe reunir determinadas condiciones. Éstas son algunas de ellas. * Ser formulada en un lenguaje preciso y claro. Supongamos, por ejemplo, que alguien enuncia la siguiente hipótesis: "Los científicos que violan el código de ética profesional de la ciencia tienden a mostrar comportamientos amorales en otros ámbitos sociales". Así formulada, la hipótesis tiene dos problemas: por un lado, no es evidente a qué se llama comportamientos amorales, ya que la expresión no está definida y puede tener más de una interpretación; por otro lado, no es muy claro el sentido de la expresión tienden a (¿cuántos comportamientos amorales tendría que manifestar un científico para que se configure una tendencia?).

* Ser coherente con el conjunto de los conocimientos disponibles sobre el problema de investigación. Por ejemplo, no seria muy interesante formular la hipótesis de que "La ciencia no se enfrenta con ningún problema ético" cuando son conocidos los debates que se plantean continuamente en torno de cuestiones éticas en el ámbito científico. i Hacer avanzar el conocimiento existente. Una hipótesis que reprodujera una afirmación unánimemente aceptada y comprobada en la comunidad científica no sería muy útil para saber más sobre el tema.
Por ejemplo, hoy no tendría sentido indagar la hipótesis de que "La Tierra gira alrededor del Sol".

* Ser coherente con los objetivos del proyecto de investigación y, por lo tanto, con el tipo de proyecto de que se trate. Por ejemplo, si el proyecto es de naturaleza exploratoria -es decir que sus objetivos también lo son-, no se puede construir una hipótesis explicativa para ese proyecto y esos objetivos.

* Poder ser corroborada o refutada por los datos que se reúnen durante el proceso de investigación. Éste es un requisito muy importante, que los filósofos de la ciencia han debatido y fundamentado extensamente. En el apartado que sigue, se analiza con mayor profundidad.

DIFUSIÓN: Cuando el científico ha comunicado un resultado, su conocimiento permite a los tecnólogos imaginar aplicaciones a distintos sectores de la técnica. Otras veces marcha adelante el tecnólogo y descubre una propiedad desconocida; y es trabajo del científico explicar esa propiedad elaborando una teoría. En espectroscopia hay ejemplos de situaciones como ésas: primero se observaron las líneas espectrales y más tarde se desarrolló la teoría que las explica.

En el campo de la Metalurgia hay innumerables ejemplos: desde hace siglos se conoce y se usa la operación de templar un acero; pero la teoría del fenómeno sólo se conoce desde apenas unas décadas.

Otras veces el tecnólogo presenta sus requerimientos al científico, y éste investiga hasta determinar las condiciones que deben cumplirse para satisfacer aquellos requerimientos. Esto ha ocurrido con frecuencia en los últimos tiempos, por ejemplo en la resolución del problema de la reentrada en la atmósfera de una cápsula espacial: la alta temperatura desarrollada por la fricción con el aire funde cualquier material ordinario, y fue necesario desarrollar nuevos materiales con las propiedades adecuadas. Algunas veces los científicos responden satisfactoriamente a las demandas de los tecnólogos; otras, no. Los problemas y dificultades se renuevan continuamente: nunca estará todo resuelto, pues cada solución abre nuevos caminos, y recorrerlos crea a su vez nuevos problemas.

Experimento con plantas

Grabado reproduciendo un experimento sobre la respiración de plantas y animales, incluido en
 Legons sur les phénoménes de la vie communs aux animaux et aux végétaux de Claude Bernard (1878).

¿Qué es cultura científica?
Cada persona que quiere ser útil a su país y a sus semejantes tiene, entre otras cosas, la responsabilidad de adquirir una educación en ciencia (en nuestro caso, a través de la Física y de la Química) que la transforma en una persona capaz de:

• conocer los principios, las leyes y las teorías más generales y sus aplicaciones prácticas más difundidas;

• interpretar fenómenos naturales frecuentes;

• advertir y comprender la incidencia del desarrollo científico y tecnológico sobre las estructuras económicas y sociales en todo el mundo;

• reconocer la universalidad de la ciencia, que por una parte no reconoce fronteras nacionales, y por otra constituye el medio necesario para que la comunidad que forma la nación atienda y resuelva problemas propios;

• detectar, en su región o en su país, problemas susceptibles de ser tratados científicamente, y reconocer la propia responsabilidad en su planteamiento y en la búsqueda de soluciones;

• distinguir entre una simple creencia o una opinión, o una superstición, y una verdad científica;

• comprender que una verdad científica no es una verdad inmutable sino modificable por avances científicos que elaboren una nueva verdad científica más general, que puede abarcar a la anterior;

• gustar del placer intelectual de advertir un fenómeno natural, hacer coherentes partes aparentemente inconexas, plantear una hipótesis plausible y verificarla experimental o teóricamente;

• gustar del placer intelectual de difundir conocimientos y actitudes científicas entre las personas que lo rodean;

• adquirir el amor por la verdad que caracteriza al auténtico pensamiento científico;

• relacionar las explicaciones científicas con otras manifestaciones de la cultura, tales como la filosofía o el arte.

El desarrollo científico y técnico de los últimos tiempos ha ampliado el concepto y las exigencias de "persona culta", que ya no se limitan al campo de la literatura, las artes o las humanidades exclusivamente.

Fuente Consultada:
Atlas Universal de la Filosofía -
Manual Didáctico de Autores, Textos y Escuelas
Biología y Ciencias de la Tierra Estructura - Ecología - Evolución Polimodal
Formación Ética y Ciudadana Ética, Ley y Derechos Humanos 3° EGB
Elementos de Física y Química Maiztegui-Sabato

Biografías - Todo Argentina - Maravillas del Mundo - Historia Universal - Juegos Pasatiempo

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