Recuerda la pregunta Nº 12 de Ciencias
En la siguiente figura, se representa un diseño experimental realizado por un grupo de estudiantes, en donde una fuente de energía térmica (mechero) entrega calor de forma constante y equitativa a tres láminas de metal de mismo largo y espesor (1, 2 y 3), hechas de aluminio, acero y bronce, respectivamente. Sobre estas láminas, se colocaron a la misma distancia entre sí cuatro palitos de madera, iguales en masa y longitud. Para fijar los palitos a las láminas de metal se utilizó cera de vela caliente, la que al enfriarse permitió adherirlos perpendicularmente a las láminas. Finalmente, los estudiantes encendieron el mechero y registraron, para cada palito, el tiempo que se tardó en caer.
A partir de lo anterior, ¿cuál de las siguientes opciones corresponde a una hipótesis adecuada para el diseño experimental planteado por el grupo de estudiantes?
- La cantidad de calor que recibe cada una de las láminas de metal depende de su longitud y espesor.
- La rapidez a la cual se conduce el calor por las láminas de metal depende del tipo de metal con el cual están confeccionadas.
- La temperatura a la cual se funde la cera de vela depende del tipo de metal sobre el cual se coloca.
- La forma en que se transfiere el calor por las láminas de metal depende de la distancia a la cual están colocados los palitos de madera.
¿Cómo se responde esta pregunta?
Para responder correctamente esta pregunta, debes conocer las características de las etapas de la investigación científica. Específicamente se espera que utilices el concepto de hipótesis y consideres cómo esta se formula, y luego analices las variables en estudio que se desprenden del procedimiento experimental implementado por el grupo de estudiantes.
Una hipótesis puede definirse como una predicción o explicación provisoria a un fenómeno. Una hipótesis relaciona dos o más variables entre sí o explica causalidad entre ellas, la cual debe ser sometida a prueba para ser aceptada o rechazada.
Así mismo, debes considerar que cuando se diseña un experimento, su propósito es mostrar claramente el efecto de cada una de las variables en el fenómeno en estudio. Es así que, al diseñar un experimento, hay que tener en cuenta tres tipos de variables. La variable independiente, que corresponde al factor que quieres intervenir para evaluar su efecto en la variable dependiente; la variable dependiente que corresponde al factor que al factor que varía de acuerdo a la variable independiente, y la cual debes medir durante el experimento, y finalmente la variable controlada, que corresponde al factor que por decisión de quien(es) realiza(n) el experimento permanece inalterada.
Para lograr lo anterior, debes reconocer que el experimento llevado a cabo por los estudiantes se diseñó con el objetivo de determinar la relación de dependencia entre la rapidez de conducción del calor (variable dependiente) y el tipo de metal con el cual están confeccionadas las láminas (variable independiente). Cabe destacar que en este experimento los estudiantes registran el tiempo que tardan en caer cada uno de los palitos de madera en cada lámina, una vez que el calor comienza a fluir por ellas, como una manera de evidenciar qué tan rápido se conduce el calor por las láminas de aluminio, acero y bronce.
Al analizar la hipótesis planteada en la opción A), te darás cuenta que la relación de dependencia se establece entre la cantidad de calor que recibe cada lámina y el largo y espesor de estas, siendo estos factores variables controladas en este diseño experimental. Es así que los efectos de dichos factores en la rapidez de conducción del calor a través de las láminas de metal no se podrían evaluar. Este análisis te permitirá inferir que la hipótesis presentada en esta opción de respuesta no es adecuada al diseño experimental implementado por el grupo de estudiantes y por lo tanto incorrecta.
Con respecto a la opción B), te darás cuenta que la hipótesis propuesta aquí sí es adecuada con el diseño experimental ya que su ejecución permitirá al grupo de estudiantes obtener datos que relacionen la variable dependiente con la variable independiente, es decir la rapidez de conducción del calor en función del tipo de metal con el cual están confeccionadas las láminas, pudiéndose de esta forma validar o refutar la hipótesis planteada en esta opción, es decir, que “la rapidez a la cual se conduce el calor por las láminas de metal depende del tipo de metal con el cual están confeccionadas”. Según lo fundamentado anteriormente, la hipótesis presentada en esta opción es la respuesta correcta.
En la opción C), se presenta una hipótesis que relaciona la temperatura a la cual se funde la cera de vela con los diferentes metales empleados en las láminas. Sin embargo, debes considerar que independiente del tipo de metal sobre el cual se coloque la cera, su temperatura de fusión será siempre la misma. Lo que en realidad está variando es la rapidez con que la cera de vela se derrite. Este análisis te permitirá inferir que la hipótesis presentada en esta opción no es adecuada al diseño experimental implementado por el grupo de estudiantes, siendo por lo tanto incorrecta.
Finalmente, la hipótesis planteada en la opción D) relaciona la forma en que se transfiere el calor por las láminas de metal con la distancia a la cual están colocados los palitos de madera sobre dichas láminas. No obstante, debes tener en cuenta que en este diseño experimental la forma en que se transfiere el calor es por conducción (a través de un material) y este mecanismo es independiente de la distancia a la cual están ubicados los palitos de madera. En base a este análisis podrás determinar que la hipótesis presentada en esta opción de respuesta no es adecuada al diseño experimental propuesto por el grupo de estudiantes y por lo tanto incorrecta.
¿Qué se necesita saber y saber hacer para responder correctamente esta pregunta?
Debes saber que en un estudio experimental una hipótesis se formula sobre la base de evidencia y pretende explicar de forma clara y precisa la relación entre las variables dependiente e independiente en el estudio de determinado fenómeno. En esta pregunta, debes saber distinguir claramente qué factor se está modificando (variable independiente o manipulada), qué factores permanecen inalterados (variables controladas) y qué se espera cuantificar tras la manipulación experimental (variable dependiente o respuesta).
Luego, para abordar la pregunta debes identificar dentro del diseño experimental, cuál es el objeto de estudio y cuáles son las variables implicadas. Lo anterior, te permitirá evaluar la pertinencia de cada opción de respuesta, en función de establecer una relación lógica y pertinente entre la hipótesis y el experimento que se realiza para someterla a prueba.