Cómo llevar a cabo un experimento científico: 13 pasos

2 Partes:Diseño de un experimento científico St.La realización de un experimento de ejemplo

La experimentación es el método por el cual los científicos analizan los fenómenos naturales con la esperanza de obtener nuevos conocimientos. Los buenos experimentos siguen un diseño lógico para aislar y probar las variables específicas y definidas con precisión. Al aprender los principios fundamentales detrás del diseño experimental, se puede aplicar a su propia. Independientemente de su ámbito de aplicación, todos los buenos experimentos funcionan según la lógica y los principios deductivos del método científico, de los presentes en la feria de la ciencia de quinto grado, con el reloj de la patata, la investigación más avanzada en relación con el bosón de Higgs.

parte 1

Diseño de un experimento científico St.

Imagen titulada Llevar a cabo un experimento de la ciencia Paso 1

Elija un tema específico. Los experimentos cuyos resultados provocar importantes cambios en paradigma científico son muy, muy raro. La gran mayoría de experimentos a pequeña responde a preguntas específicas. El conocimiento científico se basa en la acumulación de datos procedentes de innumerables experimentos. Elija un tema o no pregunta contestada, con un pequeño margen, comprobable.

Por ejemplo, si desea realizar un experimento relacionado con los fertilizantes agrícolas, no trate de responder a la pregunta "¿Qué tipo de fertilizante es mejor para el crecimiento de plantas?". Puede haber muchos tipos diferentes de fertilizantes y muchos tipos diferentes de plantas en el mundo - y un experimento no será capaz de dar lugar a conclusiones universales acerca de cualquiera de ellos. Una mejor pregunta para diseñar un experimento sería "¿Qué concentración de nitrógeno en los fertilizantes produce mayores rendimientos de maíz?".
El conocimiento científico moderno es muy, muy amplia. Si tiene intención de hacer una investigación científica seria, buscar en su tema ampliamente, incluso antes de empezar a planificar el experimento. Aún así, los experimentos anteriores han llegado a responder a la pregunta que su estudiará? Si es así, ¿hay alguna manera de ajustar su tema de manera que se encarga de las preguntas sin respuesta por la investigación existente?

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Aislar las variables. experimentos científicos buenas pruebas de parámetros específicos y mensurables llamados las variables. En general, un científico realiza un experimento en un rango de valores de la variable en cuestión. Una preocupación fundamental cuando se realiza un experimento se establece solamente las variables específicas de la prueba (y ningún otro).

Por ejemplo, en nuestro ejemplo fertilizantes, nuestros científicos cultivan varios cultivos de maíz en el suelo con fertilizantes suplementado con diferentes concentraciones de nitrógeno. Él daría a cada cultivo exacto misma cantidad de fertilizante. A continuación, se aseguraría de que la composición química de su abono no difiere de cualquier otra manera excepto en su concentración de nitrógeno - por ejemplo, que no usaría un fertilizante con una mayor concentración de magnesio en una de sus cosechas. Se cultivan más exactamente el mismo número y el tipo de especies de semillas de maíz, al mismo tiempo y en el mismo tipo de suelo cada repetición su experimento.

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Desarrolla una hipótesis. Una hipótesis es esencialmente una predicción del resultado del experimento. No debería ser una mera especulación ciega - buenas posibilidades son informados por la investigación de base llevado a cabo para la elección del tema. Base su hipótesis sobre los resultados de experimentos similares realizados por los eruditos en su campo, o si se trata de un problema que no se ha estudiado bien, la base en ninguna combinaciones de investigación literarias y grabado observación es posible encontrar. Recuerde que, a pesar de su mejor trabajo de investigación, la hipótesis bien puede estar equivocado - en cuyo caso, se han ampliado sus conocimientos en el sentido de que demostró que la predicción destacado No era correcto.

Típicamente, una hipótesis se expresa como una frase declarativa cuantitativo. Se puede tener en cuenta la forma en que se medirán los parámetros experimentales. Una buena oportunidad para nuestro ejemplo es: "Los cultivos de maíz suplementadas con 450 g de nitrógeno por bushel darán lugar a una mayor producción en masa que el equivalente a los cultivos maíz cultivado con diferente suplementación de nitrógeno".

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Plan para recoger sus datos. saber de antemano cuando recoja los datos y qué tipo de datos se recogerán. Medir estos datos en un momento determinado o, en otros casos, a intervalos regulares. En nuestro experimento, por ejemplo, vamos a medir el peso de los rendimientos de maíz (en kg) después de un período definido de crecimiento. Comparamos este valor al nivel de nitrógeno presente en el abono con el que se trató cada cultivo. En otros experimentos (como los que miden el cambio en una variable en el tiempo), es necesario recoger datos a intervalos regulares.

Hacer una tabla de datos con antelación es una gran idea - sólo tiene que introducir los valores de los datos en los campos determinados como los registros.

Aprender la diferencia entre las variables dependientes e independientes. Una variable independiente es uno que se puede cambiar, y el dependiente es la que se ve afectada por la variable independiente. En nuestro ejemplo, el "nivel de nitrógeno" es la variable independiente, y "producción (en kilogramos)" es la variable dependiente. Una tabla básica tendrá columnas para ambas variables, ya que cambian con el tiempo.

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Conducir su experimento de forma metódica. Realizar el experimento, las pruebas de sus variables. Esto casi siempre requiere que hagan lo mismo experimento varias veces con la configuración de múltiples variables. En nuestro ejemplo, cultivamos varios cultivos de maíz idénticos, complementándolos con fertilizantes que contienen diversas cantidades de nitrógeno. En general, cuanto mayor sea el alcance de los datos que puede recopilar, mejor. Registro tantos datos como sea posible.

Los buenos diseños experimentales incorporan lo que se llama control. Uno de sus repeticiones experimentales No debe incluir la variable en cuestión en la prueba. En nuestro ejemplo, vamos a incluir un cultivo que reciben fertilizantes sin concentración de nitrógeno. Este es nuestro control - es la base sobre la cual se mida el crecimiento de todos los otros cultivos.

Tenga en cuenta cualquier medida de seguridad asociados con materiales peligrosos o procesos en su experimento.

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Recoger sus datos. Registrar los datos directamente en su mesa, si es posible - esto le ahorrará el dolor de cabeza para reintegrar y consolidar los datos en el futuro. aprender cómo evaluar las discrepancias en los datos.

Siempre es una buena idea para representar sus datos de forma visual, si es posible. Coloque puntos de datos en un gráfico y tendencias expresas con la línea o curva más adecuada a la situación. Esto le ayudará a (y cualquier persona que vea la tabla) para ver los patrones en los datos. Para la mayoría de experimentos básicos, la variable independiente se representa en el eje X horizontal y la variable dependiente y en el eje vertical.

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Analizar los datos y llegar a una conclusión. Su hipótesis era correcta? Hubo alguna tendencias observables en los datos? Encontraste valores inesperados? ¿Hay alguna pregunta sin respuesta que pueden servir de base para futuros experimentos? Trata de responder a estas preguntas como a evaluar sus resultados. Si los datos no dan una oportunidad "sí" o "no" En última instancia, considerar la realización de ensayos experimentales adicionales y recoger más datos.

Para compartir sus resultados, escribir un informe científico detallado. Saber cómo escribir un informe científico es una habilidad muy útil - la mayoría de los nuevos resultados de la investigación debe ser escrito y publicado de acuerdo con un formato específico.

parte 2

La realización de un experimento de ejemplo

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Elija un tema y establecer las variables. Para los fines de este ejemplo, elegiremos un simple experimento a pequeña escala. En nuestro experimento, ponemos a prueba los efectos de varios pulverización de combustible para llegar a las patatas de pistola.

En este caso, el tipo de pulverización de combustible es variable independiente (uno que cambia), mientras que el rango proyectil es la variable dependiente.
Cosas a tener en cuenta en este experimento: Hay una manera de asegurarse de que cada proyectil / papa tiene el mismo peso? Hay una manera de administrar la misma cantidad de pulverización de combustible en cada tiro? Ambos pueden afectar potencialmente el rango del arma. Pese cada proyectil de antemano y depósitos de combustible antes de cada disparo con la misma cantidad de pulverización de aerosol.

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Desarrolla una hipótesis. Si estamos probando spray para el cabello, spray para cocinar y pintura en aerosol, decir que el spray para el cabello es un aerosol impulsado con gas butano en mayor cantidad que los otros tipos de aerosol. Como sabemos que el butano es un gas inflamable, podemos desarrollar la hipótesis de que el spray para el cabello va a producir una mayor fuerza motriz para encenderse, enviando el proyectil / patata más. Queremos escribir nuestra hipótesis de la siguiente manera: "El nivel más alto de butano propelente de aerosoles presentes en la laca para el cabello resultará en promedio en una gama más amplia cuando se dispara un proyectil / patata con un peso entre 250 y 300 gramos".

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Organizar su colección de datos con antelación. En nuestro experimento, prueba de pulverización de cada combustible 10 veces y calcular el promedio de los resultados. Todavía vamos a probar un aerosol inflamable contiene ningún rastro de butano como un control experimental. En la preparación, nos reuniremos nuestra arma espita, estar poniendo a prueba para asegurar su funcionamiento, va a comprar aerosoles and`ll pesar cada proyectil / patata.

También creamos la tabla de datos con antelación. Tendremos cinco columnas verticales:

La columna más a la izquierda se llama "intento #". Las células en esta columna contienen simplemente los números 1 a 10, que significa que cada gatillo intento.

Los siguientes cuatro columnas serán llamados con los nombres de pulverizadores de aerosol utilizados en el experimento. Los diez células en cada cabecera de columna contienen el rango (en metros) de cada disparo intento.

Por debajo de las cuatro columnas para cada combustible, deje un espacio para escribir los rangos del valor promedio.

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Llevar a cabo el experimento. Cada pulverización de aerosol utilizará para disparar proyectiles 10 con la misma cantidad de combustible para cada disparo. Después de cada disparo, vamos a utilizar una cinta métrica largo para medir el alcance del proyectil. Registrar estos datos en la tabla de datos.

Al igual que en muchos experimentos, nuestros propios ciertos problemas de seguridad que se deben observar. combustibles de aerosol que estamos utilizando son inflamables - es necesario que en nosotros asegurar el cierre de la funda de pistola con seguridad las patatas y el desgaste pesados guantes mientras inflamamos combustible. Para evitar lesiones accidentales derivados de proyectiles, también debemos asegurarnos de que nosotros (y de cualquier observador) somos lateralmente a la pistola durante el rodaje - no por delante o por detrás.

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Analizar los datos. Supongamos que encontramos que, en promedio, el spray para el cabello tomó patatas aún más, mientras que el aceite en aerosol fue más consistente. Podemos representar estos datos visualmente. Una buena manera de representar el rango promedio para cada pulverización es una gráfico de barras, aunque una diagrama de dispersión Es una buena manera de mostrar las variaciones en el campo de tiro de cada combustible.

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Sacar sus conclusiones. Reflexionar sobre sus resultados experimentales. En base a los datos, podemos decir con confianza que hemos encontrado algo que no podríamos predecir - el aceite en aerosol producido los resultados más consistentes. Podemos reportar cualquier problema o rarezas que hemos descubierto - dicen que la tinta presente en la pintura en aerosol se ha acumulado en el interior de la cámara de cocción de las patatas del arma, por lo que es difícil hacerlo en varias ocasiones. Por último, podemos recomendar áreas para futuras investigaciones - por ejemplo, tal vez con mayores cantidades de combustible, podemos lograr un mayor alcance.

incluso Compartimos nuestros resultados con el mundo, en forma de un informe científico - dado a este tema en nuestro experimento, puede ser más apropiado para presentar esta información en el stand de una feria de ciencias.

consejos

La ciencia se trata de grandes preguntas. No tenga miedo de elegir un tema que no se ha investigado.
Divertirse y mantenerse a salvo.

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Use protección para los ojos.
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No deje alimentos o bebidas cerca de su estación de trabajo.
Lávese las manos antes y después de cualquier juicio.
Al utilizar cuchillos afilados, productos químicos peligrosos o llamas calientes, asegúrese de tener un adulto que supervise.
Use guantes de goma para manipular los productos químicos.
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