1 La Investigación en el Campo de las Ciencias Terrestres Hernán Santos, Ph.D. Departamento. de Geología R.U.M.
2 La Investigación en el Campo de las Ciencias Terrestres ¿Que es Ciencia? Ciencia es una forma metódica de estudiar el mundo natural. La ciencia busca poder explicar fenómenos naturales, utilizando los datos que se puedan obtener en ese momento, Para esto se utiliza el Método Científico
3 El Método Científico El método científico es el proceso por el cual experimentos son utilizados para conseguir respuestas.
4 El Método Científico Este método Científico conlleva una serie de pasos “pero” la investigación puede tomar diferentes caminos. Por esta razón no existe un solo procedimiento para todas las investigaciones científicas, sino que cada caso es diferente.
5 El Método Científico Algunas investigaciones requieren que se lleven a cabo tres pasos en su procedimiento y en otra podrían ser quince o mas.
6 No importa cantos pasos tenga el procedimiento de un experimento este se puede dividir en elementos que pueden ser utilizados en cualquier estudio.
7 Estos elementos del método científico son: –Observación –Definir una pregunta o problema –Investigación, –Hipótesis –Experimentación –Evaluación y análisis –Evaluación de pares –publicación
8 Observación Es el primer paso del método científico. Ocurre cuando se hace una observación de algún evento o característica de nuestro globo o el universo. Esta observación podría resultar en la formulación de una pregunta sobre el evento.
9 Observación Por ejemplo, podríamos tener muestras de minerales en uno de nuestras mesas y que por accidente estos caigan al piso. De los minerales unos se rompen y otros no sufren daño ninguno. Esta observación podría llevarnos a formular las pregunta.
10 Definir una pregunta o problema La observación nos lleva a preguntas que necesitan ser contestadas para satisfacer nuestra curiosidad, como ¿por que?, ¿como ocurrió este evento?, ¿como es?
11 Definir una pregunta o problema Para contestar estas preguntas tenemos que obtener mediciones que puedan ser cuantificadas.
12 Definir una pregunta o problema En nuestro caso hipotético: Al caerse los minerales ¿Por que algunos de los minerales se rompieron y otros no?
13 Hipótesis Tratando de contestar las pregunta, un científico formulara hipótesis o ideas de por que esto ocurrió.
14 Hipótesis La hipótesis es una suposición o conjetura educada de que es lo que esta ocurriendo. Podemos buscar información escrita sobre el tema en bibliotecas o la red cibernética. Sin embargo se tiene que tener cuidado de la procedencia de la fuente de información. La hipótesis es por lo general consistente con conocimientos ya existentes.
15 Hipótesis En nuestro caso una de las hipótesis seria que diferentes minerales tienen diferentes resistencia o dureza a partirse.
16 Hipótesis La hipótesis tiene que ser probada y convalidada por estudios científicos. Si la hipótesis demuestra estar errónea, se desarrollara otra hipótesis, que por lo general toma en cuenta los resultados de la hipótesis anterior.
17 Hipótesis En la ciencia es mas común probar que una hipótesis esta incorrecta que las que son correctas. En nuestro caso una de las hipótesis seria que diferentes minerales tienen diferentes resistencia o dureza a partirse.
18 Hipótesis Una hipótesis puede ser probada incorrecta en un momento dado y utilizando los medios científicos disponibles en ese momento y luego con técnicas mas avanzadas probarse que la hipótesis era correcta.
19 Hipótesis Si es posible, la hipótesis debe tener una forma de ser corroborada –Variable dependiente, esta depende de lo que ocurra con la variable independiente. –Variable independiente, esta puede ser manipulada para crear una reacción
20 Ej. Alfred Wagner propuso la deriva continental a principios del Siglo XX. Los científicos de entonces lo catalogaron como imposible basándose en sus conocimientos de la composición de la corteza terrestre en el momento. Años mas tarde se demostró que parte de su teoría era correcta. Que los continentes estuvieron unidos en el pasado.
21 Experimentación Para demostrar si es o no correcta una hipótesis, un científico diseña un experimento para probar su hipótesis. Esto es el que hace del proceso uno científico. En nuestro caso muchos experimentos han sido desarrollado para demostrar que la dureza, clivaje y tipo de fractura determinan la resistencia de una roca a romperse en pedazos mas péguenos.
22 Experimentación La experimentación no siembre es desarrollada con instrumentos y materiales en un laboratorio. Algunas hipótesis son probadas a través de cómputos matemáticos. Por esta razón la experimentación puede ser llevada a cabo en el laboratorio, en el campo, la pizarra, o en una computadora.
23 Método Científico El método científico no es una receta exacta o única. Hay muchas formas de aplicarlo sin tener que utilizar todos los pasos mencionados anteriormente.
24 Método Científico Nosotros lo utilizamos todos los días en nuestra manera de resolver los problemas de nuestro diario vivir. Ej. Nuestro carro no prende
25 Método Científico Nuestro carro no prende ¿Que hacemos?
26 Método Científico Nuestro carro no prende! ¿Que hacemos? Pensara que es lo que esta incorrecto en su carro. ¿tendrá gasolina? ¿será la batería? ¿la ignición? ¿Que son estas ideas?
27 Método Científico ¿Que son estas ideas? Estas ideas no son otra cosa que hipótesis las cuales probaremos hasta encontrar cual de las hipótesis es la correcta.
28 Método Científico ¿tendrá gasolina? Cotejara la que marca la aguja en el marcador y tratara de recordar cuando le hecho gasolina por ultima vez. De tener gasolina la hipótesis es incorrecta y utiliza este conocimiento para formar su próxima hipótesis. ¿será la batería?
29 Método Científico ¿será la batería? ¿trabajan las luces? …la bocina? Si ambas funcionan esta hipótesis también es incorrecta y se tome en consideración para formular otra hipótesis. ¿Será la ignición?
30 Método Científico Continuara buscando una respuesta hasta que encuentre la razón del por que su carro no prende. En otras palabras, desarrollando hipótesis y probando si son correctas. De no encontrar la razón, contactara a un experto que llevara a cabo el mismo procedimiento paro con una preparación mas educada en este campo
31 Ejercicio I Dividirse en grupos Describa un problema de nuestro diario vivir utilizando el método científico. Explique cual es la observación, pregunta o problema, hipótesis, experimentación, resultados. Escoja una persona para presentarlo ante la clase
32 El Método Científico en las Ciencias Terrestres El estudio de las Ciencias Terrestres es el estudio de de nuestro planeta desde el centro del planeta hasta su atmósfera, incluyendo la relación entre estos, agua y rocas. Estos estudios son importantes para entender la naturaleza que nos rodea, incluyendo los desastres naturales.
33 El Método Científico en las Ciencias Terrestres Estos estudios son importantes para entender la naturaleza que nos rodea, incluyendo los desastres naturales, desde huracanes a terremotos o volcanes. También el como encontrar y extraer recursos naturales como combustible fósil, minerales y hasta agua fresca.
34 El Método Científico en las Ciencias Terrestres Utilizaremos un caso verídico como ejemplo de la aplicación del método científico. En la Antártica se observo que una sección de hielo se movía mas rápido que el resto de la masa de glaciares.
35 El Método Científico en las Ciencias Terrestres 1-Se Investigo trabajos previos en el área y en el tópico, recolectando fotos, artículos, documentación, imágenes de satélites, etc…
36 El Método Científico en las Ciencias Terrestres 2- Se llevaron a cabo observaciones en el campo y como este área era un increíble rió de hielo que se movía mas rápido que el hielo que lo rodeaba.
37 El Método Científico en las Ciencias Terrestres 3- Se identificaron las condiciones físicas: se midió la razón de movimiento y las condiciones con los medios técnicos necesarios y durante un tiempo razonable.
38 El Método Científico en las Ciencias Terrestres 4- Se construyo un modelo describiendo cual podría ser el método por el cual esta sección del glaciar se movía mas rápido que el hielo que lo rodeaba como lo mostraba los datos recolectados. Se desarrollo la hipótesis de que esta área del glaciar tenia por debajo material liquido proveyendo un lubricante que aceleraba el movimiento.
39 El Método Científico en las Ciencias Terrestres 5- Se predijo, basado en el modelo, que al taladrar hasta la base del glaciar en esta zona se encontraría un material mojado y que el mismo no seria encontrado en otras partes del glaciar al taladrar.
40 El Método Científico en las Ciencias Terrestres 6- Se llevo a cabo el taladrado, con mucha dificultad y poniendo en riesgo la vida de los científicos. En la zona de movimiento mas rápido se encontró que en la base del glaciar había una masa de lodo y grava que no había en las zonas de movimiento mas lento. Esta zona correspondía con un antiguo deposito de rió.
41 El Método Científico en las Ciencias Terrestres Utilizar el método científico en la geología, en ocasiones, puede ser difícil ya que el Planeta Tierra es en muchas ocasiones el laboratorio y tiene muchas variables siendo un ambiente NO controlado. Muchos experimentos son llevados a cabo en laboratorios con ambientes controlados y designados a corroborar una hipótesis en especifico. Además son experimentos que se pueden repetir.
42 El Método Científico en las Ciencias Terrestres Desafortunadamente en geología muchas de las hipótesis no pueden ser directamente probadas en un laboratorio con condiciones controladas. Ej. Erosión del Cañón del Colorado, el movimiento en la cordillera dorsal oceánica…
43 El Método Científico en las Ciencias Terrestres Los geólogos recolectan datos creando mapas que muestran la geología del área y recolectando muestras. Se depende de evidencia circunstancial la cual es interpretada y como consecuencia retado por otras personas que interpreten los mismos datos de otra forma.
44 Wagner, al proponer la Teoría de Placas Tectónicas se baso en parte a que la geología en continentes como África y Sur América correspondía a ambos lados del Atlántico. Wagner propone su hipótesis de que los continentes estuvieron unidos y que el suelo del Atlántico era mas joven que los continentes.
45 La ciencia tardo décadas en lo que la tecnología avanzo lo suficiente para añadir evidencia que demostraba que la hipótesis era correcta. La misma se modifico y se corrobora hasta convertirse de hipótesis en teoría. Hoy día muchos fenómenos en la geología pueden ser explicado gracias al desarrollo de la Teoría de Placas Tectónicas.
46 ¿Preguntas?
47 Ejercicio II Dividirse en grupos Utilizando los mapas desarrolle un posible proyecto de investigación en el área de inundaciones, tsunami, contaminación u otro tema de su agrado utilizando el método científico. Explique cual es la observación, pregunta o problema, hipótesis, experimentación, resultados. Escoja una persona para presentarlo ante la clase
48 The Nature of Science and the Scientific Method http://www.geosociety.org/educate/Natur eOfScience.htmhttp://www.geosociety.org/educate/Natur eOfScience.htm Este documento se puede obtener gratis en esta pagina cibernética. El mismo muestra como estudiar el mundo natural utilizando el Método científico. Se hacen preguntas como: ¿ como funciona nuestro mundo y como se formo? ¿Como era en el pasado? ¿Como será en el futuro? También nos habla de como el Método Científico es utilizado para el mejor entendimiento de las ciencias en particular las Ciencias Terrestres.
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50 Posibles Proyectos de Investigación en el Campo de las Ciencias Terrestres MAPAS –El desarrollo de mapas es una opción que los estudiantes pueden llevar a cabo y que se puede combinar con otras ramas de las ciencias.
51 Mapas Se puede utilizar un mapa topográfico del área donde se desarrollara el estudio como base. A este mapa se le añade la información recopilada en el estudio y se presenta como un resultado. Los temas pueden ser variados.
52 Mapa Geológico Utilizando un mapa topográfico uno o varios estudiantes pueden recopilar información del tipo de roca expuesta en el área y pasar estos datos al mapa topográfico. Se utilizan colores para distinguir entre los diferentes tipos de rocas en el área. Se interpreta lo que la distribución de estas rocas significa.
53 Mapa Geológico Fósiles Estudiantes podrían recolectar fósiles en un área de estudio, identificarlos y presentar un estudio paleontológico con la distribución de estos fósiles en el campo. Un análisis de la localización de los fósiles con respecto a la distribución de las rocas podría resultar en el desarrollo de la historia geológica del lugar.
54 Cuenca hidrológica El estudiante, utilizando un mapa topográfico, puede delinear la cuenca hidrológica de un río y estudiar diferentes aspectos del mismo: –Zonas de inundación, humedales –Zonas de erosión –Zonas que muestran cambios en el Ph del agua.
55 Cuenca hidrológica Zonas de inundación- el estudiante puede hacer encuestas o entrevistas donde habla con personas de la comunidad para obtener información de inundaciones en el pasado. Con esta información el puede desarrollar mapas que muestren zonas inundables (en diferentes eventos en el pasado). En muchas de estas zonas se han construido casas recientemente.
56 Cuenca hidrológica En valles es posible determinar los lugares que el rió, en su movimiento, erosionara en el futuro. En el caso de comunidades y carreteras se puede desarrollar un mapa de susceptibilidad de estas a ser erosionado por un río en el futuro. Se puede sugerir a partir de este estudio, el construir murallas de contención en algunos lugares.
57 Cuenca hidrológica Humedales –También se puede delinear en un mapa las zonas donde el nivel freático es expuesto durante épocas del año. –Este mapa se puede desarrollar durante todo un año para mostrar esta fluctuación. –Se puede combinar este estudio con el estudio de aves u otros organismos que habiten los humedales durante la época de lluvias.
58 Cuenca hidrológica Zonas que muestran cambios en el Ph y la temperatura del agua. –Las fuentes de agua potable y la contaminación de los ríos es un tema importante de nuestro diario vivir. –Estudiantes pueden tomar el Ph y la temperatura del agua en riachuelos en zonas que muestran estar contaminadas. –Estudiando el riachuelo aguas arriba pueden determinar la extensión de esta contaminación y la posible fuente de la misma. –Puede combinar este trabajo con biología y estudiar como son afectadas los organismos en estas zonas.
59 Mapas de Zonas Susceptibles a Deslizamientos En los últimos años en PR han ocurrido deslizamientos que resultan en la destrucción de estructuras construida por el hombre. Estudiante pueden utilizar mapas topográficos como base para delinear las condiciones de lugares donde han ocurrido estos deslizamientos y utilizando estas características, desarrollar un mapa que muestre zonas donde el terreno presenta las mismas condiciones.
60 Mapa de zonas susceptibles a ser impactadas por un Tsunami En el caso de escuelas en la costa o estudiantes que vivan en la costas estos pueden entrevistar a personas en la comunidad y/o obtener datos en la Red Sísmica de Puerto Rico para desarrollar mapas de zonas susceptibles a ser impactadas por un Tsunami. Este tema es importante si se considera la gran cantidad de edificaciones que obtienen permiso para construir a lo largo de nuestras costas. Este trabajo también puede predecir las zonas a ser afectadas en caso de olas de 1 pie, 2, 3, ….etc..
61 Otros.. Mapa de cobertura de bosques-zonas agrícolas-residencias, para determinar el % de uso. Temperaturas máximas
62 The Nature of Science and the Scientific Method http://www.geosociety.org/educate/Natu reOfScience.htmhttp://www.geosociety.org/educate/Natu reOfScience.htm Este documento se puede obtener gratis en esta pagina cibernética. El mismo muestra como estudiar el mundo natural utilizando el Método científico. Se hacen preguntas como: ¿ como funciona nuestro mundo y como se formo? ¿Como era en el pasado? ¿Como será en el futuro? También nos habla de como el Método Científico es utilizado para el mejor entendimiento de las ciencias en particular las Ciencias Terrestres.