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Integración de las ciencias en diversas actividades Nuestro planeta es un sistema formado por una gran variedad de factores bióticos y abióticos, entre los cuales se establece una serie de complejas interrelaciones. Por tal razón, cuando se tiene que abordar un problema que afecta a varios de esos componentes, no se debería tratar desde una sola rama de las ciencias, sino considerar el aporte de especialistas en disciplinas distintas. De esta manera, puede surgir un plan de acción común para la búsqueda de una solución integral, enriquecida con el aporte de varios puntos de vista. En la sociedad se hallan varios ejemplos de aportes multidisciplinarios e interdisciplinarios en diversas actividades; por ejemplo, en la prevención de riesgos, en las Acciones de Mitigación Nacionalmente Apropiadas y en el desarrollo de materiales alternativos que minimizan el impacto ambiental. Prevención de riesgos Cada año diversas partes del mundo son afectadas por fenómenos naturales como terremotos, tornados, huracanes y aguaceros muy fuertes. Estos eventos son capaces de ocasionar grandes pérdidas materiales y humanas. La acción del ser humano puede incrementar el riesgo asociado a ellos; por ejemplo, cuando construye casas en un lugar con una pendiente pronunciada y se erosiona el suelo, puede ocurrir un deslizamiento de tierra si se produce un temblor o una tormenta. La contribución de científicos de diversas especialidades y la tecnología contribuyen a la prevención y la reducción de los riesgos asociados a esos desastres; por ejemplo: • Los vulcanólogos del Ovsicori (Observatorio Vulcanológico y Sismológico de Costa Rica) vigilan la actividad de volcanes como el Turrialba, el Poás, el Rincón de la Vieja y el Arenal. Para ello, emplean tecnologías como drones y cámaras digitales conectadas a computadoras que transmiten imágenes vía Internet. Los especialistas en química de ese instituto analizan muestras de gases y líquidos provenientes de esos volcanes, para observar cambios a lo largo del tiempo y predecir si la actividad volcánica quizás aumentará. Los profesionales en ciencias sociales, como la sociología y la psicología, proveen información sobre las características culturales y sociales de las comunidades aledañas a los volcanes, en cuenta cuáles medios de comunicación prefieren, su arraigo a la tierra y cómo perciben los riesgos. Los agrónomos recomendarán cómo proteger los cultivos y el ganado de las emisiones de ceniza, a fin de prevenir daños en las plantas y los animales domésticos. Los médicos, por su parte, pueden hacer uso de Internet y las redes sociales para ofrecer consejos a la población sobre cómo evitar la irritación en las vías respiratorias y alergias. Con la integración de todos estos conocimientos científicos y de la tecnología, se pueden emitir alertas efectivas y así minimizar el impacto de la actividad volcánica sobre los asentamientos humanos. • Meteorólogos, biólogos, matemáticos, profesionales de la salud y de estadística trabajan en proyectos conjuntos para analizar las posibles consecuencias del cambio climático en las poblaciones de seres vivos. Algunos estudios han mostrado que las personas con menos ingresos económicos habitan en lugares propensos a inundaciones y deslizamientos. La comprensión de todos estos factores es un paso fundamental para plantear soluciones. Glosario abiótico. Que carece de vida. biótico. Que tiene vida. dron. Aparato volador pequeño no tripulado, operado por control remoto. vulcanólogo. Científico que se dedica al estudio de los volcanes. Las medidas de prevención de riesgos deben considerar a las mascotas. No se deben abandonar a su suerte en caso de desastre natural. Es recomendable tener a mano una jaula para transportarlas, alimentos enlatados y que ellas tengan una placa de identificación por si se extravían. – Mencione otras medidas para proteger a las mascotas en caso de un desastre natural. Bienestar animal Shutterstock 1. ¿Qué son la ciencia y la tecnología? 50 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

NAMA: Acciones de Mitigación Nacionalmente Apropiadas Más de 60 países en desarrollo, entre ellos Costa Rica, cuentan con un conjunto de políticas y acciones que tienen como propósito reducir la emisión de gases de efecto invernadero. Se les denomina NAMA, siglas en inglés de Acciones de Mitigación Nacionalmente Apropiadas. En cada una de esas naciones, un equipo interdisciplinario formado por científicos de diversas ramas de las ciencias naturales y sociales propone las acciones que podrían ser más efectivas para su país; por ejemplo, el nuestro cuenta con las siguientes NAMA: • NAMA Café. Incentiva a las familias cafetaleras para que mantengan árboles en sus fincas y hagan uso de técnicas y tecnologías que les permitan usar los desechos de la producción como fuente de energía y mejorar el tratamiento de las aguas. • NAMA Ganadería. Involucra acciones como el cultivo de árboles en los potreros y el establecimiento de cercas vivas con el fin de proveer sombra al ganado y captar dióxido de carbono. Materiales que minimizan el impacto ambiental Los materiales que se utilizan en distintas industrias generan un impacto ambiental negativo, ya sea porque se necesita extraer materias primas escasas para producirlos y utilizar vehículos que emplean combustibles fósiles en su transporte, o debido a que tardan muchos años en degradarse o emiten sustancias tóxicas en algún momento de su producción. Científicos, ingenieros, arquitectos y diseñadores se han unido para promover el uso de materiales alternativos que no generan tanto impacto en el ambiente; por ejemplo: • En la construcción de casas es cada vez más popular el uso de materiales como el bambú y la madera de plantaciones forestales; ambos son fuentes renovables y además las plantas absorben dióxido de carbono a medida que crecen. También se han inventado ladrillos de construcción hechos con plástico reciclado, los cuales son muy resistentes y además contribuyen a disminuir la cantidad de residuos sólidos. • En la fabricación de ropa cada vez se utilizan más materiales alternativos como el bambú y el cáñamo. Estos cultivos requieren una baja cantidad de fertilizantes y plaguicidas. Agrónomos y biólogos relacionados con la industria textil han aumentado la producción de algodón orgánico; este cultivo requiere menos agroquímicos e intercala otras especies de plantas, para mantener la diversidad vegetal y la fertilidad del suelo. • En los empaques de alimentos, electrodomésticos y otros productos se han creado envolturas a base de componentes vegetales biodegradables, sin tintes tóxicos; también se ha incrementado el uso de material reciclado como materia prima. Indicador de evaluación Cita ejemplos de aportes multidisciplinarios e interdisciplinarios de las ciencias en diversas actividades. Actividades Evaluación formativa 1. Explore la siguiente página web: www.santillana.cr/OD/ iniciativasC7 a. Mencione cuáles son dos de las iniciativas que podrían contribuir al desarrollo de un transporte urbano que genere menos impacto ambiental. b. Cite dos ciencias que deberían integrarse para lograr ese objetivo. Justifique. El bahareque, de uso frecuente en el pasado, se ha vuelto popular nuevamente como material de construcción. Es una estructura armada con palos de madera o bambú, zacate o caña entretejidos, y rellena y recubierta con barro. Es un material amigable con el ambiente, resistente a sismos y apto para climas cálidos y húmedos propios del trópico. Desarrollo sostenible Casa de bahareque Shutterstock Glosario combustible fósil. Material que arde con facilidad y que se formó por la descomposición de organismos fotosintéticos que vivieron hace millones de años. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 51

2. Actividad científica El método científico en la investigación Para el estudio de los fenómenos o problemas de interés, los científicos efectúan investigaciones en las cuales aplican el método científico. Este es un procedimiento ordenado y sistemático que involucra el pensamiento crítico y permite la obtención de respuestas comprobables y de aplicación universal al objeto de estudio. Conocer y manejar el método científico no garantiza llegar a ningún descubrimiento, ya que resulta imprescindible la labor creativa del investigador. No obstante, las hipótesis sugeridas en el proceso se consideran provisionales hasta que se someten a pruebas teóricas o prácticas exigentes; eso las hará más confiables para que las acepte la comunidad científica. Según el tipo de investigación, el método científico incluye todos o algunos de los siguientes pasos o etapas: observación, planteamiento del problema de estudio, búsqueda de información, formulación de hipótesis, experimentación, análisis de datos y comunicación de resultados. 1 Observación El primer proceso de una investigación científica es observar un fenómeno, una situación o un problema al que se le desea dar respuesta. La observación podría surgir casualmente, nacer del interés propio de quien hará la investigación o por alguna recomendación que le haya hecho otra persona. Consiste en fijar la atención en todos los detalles de lo que se ve. 2 Planteamiento del problema de estudio La observación realizada genera una pregunta o un problema de investigación. Para obtener una respuesta a esta pregunta, es necesario que sea sobre algo que se pueda medir o cuantificar. En esta etapa se deberá indicar lo que abarca la investigación, su trascendencia y sus límites. ? 3 Búsqueda de información Después de definir el problema o la pregunta de investigación, se utilizan fuentes diversas para determinar si existe información sobre el tema, y si así fuera, hay que documentarse sobre lo que ha sido investigado anteriormente. + informados Aunque las etapas del método científico se plantean en una secuencia casi lineal, muchas veces los investigadores tienen que efectuar varias acciones en distintas secuencias, lo cual involucra la repetición de los pasos. Si encuentran información nueva que se relacione con su estudio, los científicos pueden devolverse en cualquier punto del proceso para formular nuevas hipótesis y repetir los pasos. 52 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Indicador de evaluación Reconoce las etapas del método científico. 7 Comunicación de resultados Los resultados de la investigación deben comunicarse; de este modo, otras personas podrán beneficiarse de los datos del estudio. Por lo general, los científicos publican los resultados de su trabajo en un informe a manera de artículo en una revista científica o los exponen en conferencias ante otros colegas. 4 Formulación de hipótesis Con base en la información que se obtuvo relacionada con el problema de investigación y el razonamiento lógico, se construye una o varias hipótesis. Una hipótesis es una explicación provisional y objetiva sobre la causa o las características del fenómeno observado. Deben poder ser comprobadas o rechazadas. Si una hipótesis inicial no resulta ser verdadera, posteriormente se pueden formular otras. En muchos casos, una hipótesis tiene la siguiente forma: “Si ocurre X, entonces sucederá Y”. En este caso, “Y” se denomina variable dependiente, porque depende de “X”. En ciertos casos, por ejemplo, en un laboratorio, la variable independiente (“X”) se puede manipular para obtener un resultado. 6 Análisis e interpretación de resultados Los resultados del experimento o trabajo de campo deben registrarse en forma muy completa. Posteriormente se organizan, por ejemplo, en cuadros o gráficos para facilitar su análisis. Una vez analizados los datos, se determina si la hipótesis planteada es verdadera, parcialmente verdadera o si se debe rechazar. Si la hipótesis inicial no es verdadera, se puede formular una nueva hipótesis y comenzar la investigación de nuevo. La interpretación de los resultados lleva a la elaboración de conclusiones sobre el significado de la información obtenida. 5 Experimentación o prueba Una vez que se haya elaborado la hipótesis, se diseña una prueba o un experimento para comprobarla o rechazarla. Esta prueba puede ser llevada a cabo en el campo, en el laboratorio o incluso en una computadora. Al diseñar la prueba es necesario elaborar una lista del material que se necesitará, así como redactar con mucho detalle todos los pasos involucrados en el procedimiento del experimento. El experimento se efectúa y se repite varias veces para corroborar que los primeros resultados no fueron producto de la casualidad. Actividades Evaluación formativa 1. Formule dos hipótesis que podrían responder la siguiente pregunta: ¿El árbol de Guanacaste se desarrolla más rápido en tierras bajas o en sitios con altitudes superiores a los 1000 m s. n. m.? 2. Justifique por qué es necesario buscar información al inicio de una investigación. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 53

2. Actividad científica Científicos costarricenses En el último siglo, varios científicos costarricenses se han destacado por sus investigaciones en diferentes campos. Algunos de ellos son los siguientes: Clodomiro Picado Twight. Llevó a cabo diversos estudios, por ejemplo, en el campo de la inmunología, sobre sueros antiofídicos (sustancias que contrarrestan la acción del veneno de las serpientes), enfermedades en plantas y microbiología. Investigó acerca de la acción de la penicilina en microorganismos causantes de padecimientos. Se especializó en botánica y zoología. Leonardo Mata Jiménez. Realizó numerosas investigaciones y publicaciones sobre la enfermedad del cólera, microorganismos patógenos, enfermedades infecciosas en niños de zonas rurales, beneficios de la lactancia materna y flora intestinal en poblaciones de indígenas costarricenses. Fue uno de los fundadores del Instituto de Investigaciones en Salud (Inisa) de la Universidad de Costa Rica, y su primer director. Se especializó en microbiología y química clínica. Anastasio Alfaro González. Fue uno de los impulsores de la creación del Museo Nacional, institución de la cual fue director. Toda su vida se preocupó por divulgar información sobre la alta biodiversidad de Costa Rica. Publicó muchos artículos sobre temas científicos como arqueología precolombina, plantas que atraen abejas, utilidad de la fotografía en las ciencias naturales, enseñanza de la ciencia en escuelas primarias, dispersión de semillas, helechos, moluscos, zancudos de Costa Rica y aves del volcán Poás, entre muchos otros. Este naturalista se especializó en arqueología, geología y zoología. José Cástulo Zeledón Porras. Fue autor del primer Catálogo de las aves de Costa Rica. Colaboró en estudios con naturalistas extranjeros sobre la avifauna de nuestro país. Adquirió, junto con otro socio, la Botica Francesa. Fue uno de los impulsores de la creación del Museo Nacional, institución a la cual donó su vasta colección de estas aves. Se especializó en ornitología. Eugenia Flores Vindas. Ha investigado sobre factores de regeneración del bosque y contribuido a la investigación y clasificación de numerosas especies de árboles del Caribe costarricense. Cuenta con más de 130 artículos publicados y es autora del libro La planta: estructura y función, fuente de referencia en la carrera de Biología de las universidades de América Latina. Es bióloga especializada en botánica. En 1944, Anastasio Alfaro publicó su artículo “Plantas melíferas”, sobre la gran variedad de plantas de nuestro país que son atractivas para las abejas y, por tanto, de importancia para la producción de miel. Las abejas podrían recolectar el néctar de plantas con sustancias tóxicas para los seres humanos o con contaminantes de agroquímicos o fábricas cercanas; por eso, es preferible que la miel que se consuma provenga de apiarios que cumplan con las normas del Programa de Símbolo de Sanidad del Servicio Nacional de Salud Animal (Senasa). Estilos de vida saludable Trabaje en la siguiente dirección electrónica: www.santillana.cr/OD/conicitC7 – Mencione cinco diferentes unidades de investigación científica que existen en Costa Rica. Puente con las TIC Shutterstock 54 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Álvaro Morales Ramírez. Realiza investigaciones relacionados con el plancton marino; ha publicado más de 60 artículos en revistas científicas. Es director del Centro de Investigación en Ciencias del Mar y Limnología (Cimar). Es biólogo de profesión. Marietta Flores Díaz. Ha investigado sobre la infección denominada gangrena gaseosa, la cual destruye tejidos humanos. Labora en el Instituto Clodomiro Picado (ICP). En el 2003 recibió el Premio Nacional de Ciencia Clodomiro Picado Twight. Es especialista en microbiología y química clínica. Tatiana Trejos Rodríguez. Es pionera en el uso de rayos láser para extraer muestras microscópicas directamente de materiales de interés forense, asociados con secuestros y homicidios, entre otros. Fue ganadora del Premio Nacional en Tecnología Clodomiro Picado Twight en 2014. Es profesional en química. Jeannette Benavides Gamboa. Desarrolló un método para analizar la presencia de toxinas cancerígenas en el cuerpo humano. Se desempeña como química en la NASA. Realiza estudios para desarrollar materiales de protección contra radiaciones en el espacio exterior. También estudia microorganismos que se desarrollan en ambientes extremos. Es profesional en química y bioquímica. D El Dr. Álvaro Morales, mientras realiza un análisis de muestras en una gira de campo. Sindy Chávez Noguera. Investigadora en nanotecnología. Fue ganadora del Premio Nacional en Tecnología Clodomiro Picado Twight en 2012 al proponer una técnica que detecta, en segundos, enfermedades causadas por bacterias y hongos. Se especializa en microbiología. Franklin Chang Díaz. Fue astronauta de la NASA. Actualmente se dedica a la investigación de la propulsión con plasma. Tiene como objetivo construir un motor que use plasma como combustible para hacer posible que el ser humano llegue a Marte. Además, investiga el mal de Chagas. Su preocupación por el cambio climático lo impulsó a desarrollar, con su compañía Ad Astra Rocket, un autobús que utiliza hidrógeno como combustible, con el fin de promover la independencia de los combustibles fósiles en el transporte público. Estudió Ingeniería Mecánica y Física Aplicada. Sandra Cauffman. Es subdirectora de la división de Ciencias Terrestres de la NASA, donde promueve misiones que se relacionan con el desarrollo de la tecnología y la investigación. Es especialista en física e ingeniería eléctrica. Indicador de evaluación Destaca los aportes de científicos costarricenses a la sociedad. + informados La nanotecnología es una ciencia multidisciplinaria que abarca todas las disciplinas científicas y se dedica al control y la manipulación de la materia en escala atómica y molecular. Este tipo de tecnología se aprovecha para crear materiales, aparatos y sistemas con propiedades únicas. Shutterstock © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 55

Trabajo de campo En las ciencias naturales, como la biología, la geología y la química, se observan las características del ambiente; en las ciencias sociales, como la historia y la psicología, son relevantes la sociedad y la cultura. En ambos casos el trabajo de campo es fundamental para poder observar el objeto de estudio en su entorno. El trabajo de campo es el proceso de observación y recolección de información llevado a cabo fuera de un laboratorio, un aula, una oficina u otro lugar donde se puedan controlar las variables. Los científicos realizan giras o excursiones al campo donde pueden observar las interacciones que se producen entre las personas o entre los seres vivos y su medio natural. Según la rama de la ciencia, varía el método de recolección de información; por ejemplo, puede ser por observación directa, toma de muestras, entrevistas a las personas, grabación de audio o video. En todos los casos es útil tomar notas. D El trabajo de campo se puede complementar luego con trabajo en el laboratorio. 2. Actividad científica Shutterstock Taller de ciencias: Organización de una gira de campo 1. Preparen la gira. a. Seleccionen el grupo o los grupos de organismos que desean observar; por ejemplo, hongos. Investiguen acerca de los hábitos y el hábitat de estos seres vivos. b. Formulen preguntas de investigación que podrían resolver en la gira, así como sus respectivas hipótesis. c. Decidan a qué lugar ir, con base en las características investigadas. Recopilen información sobre las características del sitio, como el acceso, las condiciones climáticas y las comunidades aledañas. Procedimiento Objetivo K Organizar una gira de campo a un área natural para la observación de un grupo de organismos. Análisis y conclusiones 2. Organicen el trabajo de campo. a. Elaboren un itinerario de las actividades por realizar en el sitio. Distribuyan las funciones. b. Especifiquen la manera en que registrarán sus observaciones (tablas de registro, grabaciones, fotografías o dibujos). c. Hagan una lista de los materiales que deben llevar. d. Redacten una lista de temas por discutir en clase después de la gira de campo. 3. Ejecuten la gira. a. Determinen cómo la gira y el trabajo de campo contribuyeron a resolver sus preguntas de investigación. b. Analicen qué partes pueden mejorarse para la próxima gira de campo. 56 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Indicador de evaluación Analiza la importancia de las giras y el trabajo de campo en la ciencia. Resumen de conceptos • El método científico es un procedimiento ordenado y sistemático que involucra el pensamiento crítico y permite la obtención de respuestas comprobables y de aplicación universal al objeto de estudio. • El método científico incluye todos o varios de los siguientes pasos: observación, planteamiento del problema de estudio, búsqueda de información, formulación de hipótesis, experimentación, análisis de datos y comunicación de resultados. • Varios científicos costarricenses han realizado importantes aportes a la sociedad; por ejemplo, la creación de sueros antiofídicos, el estudio del mal de Chagas y el desarrollo de un método para analizar toxinas cancerígenas. Actividades de cierre 1. Complete el siguiente cuadro: Etapas del método científico Paso Ejemplo Las plantas que crecen dentro de una casa se desarrollan a distinta velocidad, según si reciben luz blanca (luz de día) o verde (a través de un filtro verde). Problema de estudio Búsqueda de información Hipótesis 1: El crecimiento de las plantas será mayor con la luz verde. Hipótesis 2: El crecimiento de las plantas será mayor con la luz blanca. Hipótesis 3: No habrá diferencia en la velocidad de crecimiento. Experimentación o prueba Análisis e interpretación de resultados Las plantas con luz verde crecieron más, pero sus tallos y hojas fueron más débiles que los de las plantas con luz blanca. Eso se debe a que las plantas pueden aprovechar muy poco la luz verde, y crecen más de lo normal para buscar luz aprovechable, pero crecen débiles debido a la falta de nutrientes. Comunicación de resultados 2. Realice una investigación acerca de un científico costarricense que trabaje o haya trabajado en un tema que sea de su interés. a. Presente los resultados a sus compañeros. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 57

¿Qué aprendió? ¿Qué recuerda? Evaluación sumativa Evaluación diagnóstica ¿Cómo va? Evaluación sumativa Marque la alternativa correcta. 1 ¿Cuál es un ejemplo de ciencia social? A. Historia. B. Biología. C. Química. D. Geología. 2 La ciencia que estudia las reglas que rigen el movimiento de la materia a través del tiempo y del espacio se denomina A. Física. B. Química. C. Geología. D. Astronomía. 3 ¿Cuál es un material alternativo que se puede utilizar en la industria textil? A. Roble. B. Arroz. C. Bambú. D. Bahareque. 4 ¿Cuál es la primera etapa de toda investigación científica? A. Comunicación de resultados. B. Formulación de hipótesis. C. Experimentación. D. Observación. 5 Lea los siguientes enunciados: I. Todas las marcas dicen que su papel higiénico es el más absorbente. ¿Cuál será en realidad el que tiene esa cualidad? IV. Se determina el número de mililitros absorbidos por cada marca de papel. Se registran los datos, se toman fotografías y se elaboran cuadros comparativos. II. Se investigan en Internet los componentes del papel higiénico y la manera en que este producto se fabrica. III. Se sumerge cada porción de papel higiénico en un plato con una taza de agua, por 10 segundos. a. Observación b. Experimentación c. Búsqueda de información d. Recolección de datos y análisis de resultados. ¿Cuál es la forma correcta de relacionar cada actividad con la etapa del método científico correspondiente? A. I a; II b; III c y IV d. B. I a; II c; III b y IV d. C. I b; II c; III d y IV a. D. I c; II a; III d y IV c. 6 ¿Cuál científica trabaja como química en la NASA y desarrolló un método para analizar la presencia de toxinas cancerígenas en el organismo? A. Sindy Chávez. B. Eugenia Vindas. C. Sandra Cauffman. D. Jeannette Benavides. 58 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Realice las siguientes actividades: 7 Describa un ejemplo de cómo se integran las ciencias en la prevención de riesgos. 8 Explique qué son las NAMA y por qué no pueden ser las mismas para todos los países. 9 Explique cómo don Anastasio Alfaro contribuyó a la divulgación de la riqueza natural de Costa Rica. 10 Justifique por qué es fundamental el trabajo de campo en las ciencias naturales. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 59

3. Avances de la ciencia y la tecnología Ciencia, tecnología y sociedad La humanidad le debe a la ciencia todo lo que sabe acerca de los seres vivos, los planetas y la causa de los fenómenos de la naturaleza. La ciencia es una actividad creativa del ser humano. Le permite comprender, explicar y modificar su entorno. Los descubrimientos científicos contribuyen al mejoramiento de la salud y de la calidad de vida, y a una mejor comprensión del universo en general. Organizar nuevas ideas sobre un mismo fenómeno, muy al contrario de lo que se suele pensar a veces, consiste en percibir, de manera diferente, relaciones nuevas entre datos existentes. A su vez, la obtención de información novedosa abre caminos insospechados y permite construir conocimientos. El desarrollo de la ciencia va acompañado del avance de la tecnología. Considere, por ejemplo, el microscopio, el cual, gracias a los estudios en el área de la óptica, permitió investigar diferentes fluidos y observar los microorganismos. Esto dio un impulso inicial a la rama de la ciencia que hoy se conoce como microbiología. La ciencia provee los conocimientos que posibilitan el avance tecnológico. A su vez, el desarrollo de nueva tecnología permite ampliar y profundizar las investigaciones científicas. Evolución de la tecnología En una época en que vivimos rodeados de sofisticados aparatos y aplicaciones informáticas que nos permiten hacer miles de cosas en muy poco tiempo, probablemente no consideremos el fuego o las herramientas de la Edad de Piedra como avances tecnológicos. Sin embargo, aprender a dominar el fuego y utilizarlo en la cocción de alimentos, o pulir una roca y usarla para fabricar un mazo, fueron inventos que contribuyeron al desarrollo de las sociedades prehistóricas. Desde el mazo hasta los teléfonos inteligentes de hoy se han producido inventos tecnológicos como el barómetro de mercurio, de Evangelista Torricelli (1643); la primera batería, de Alessandro Volta (1800); el motor de inducción, de Nikola Tesla (1888), y la cirugía láser para eliminar cataratas, por Patricia Bath (1981). Factores que impulsan los avances científicos y tecnológicos En ocasiones, se tiende a pensar que el avance de la ciencia es tan solo la adición de datos nuevos; sin embargo, no se trata de un proceso lineal: los conocimientos se reconstruyen una y otra vez. A lo largo de la historia han existido momentos de controversias, estancamiento y retrocesos. En Europa, por ejemplo, los avances conseguidos mediante el método científico y la física fueron detenidos por la peste negra del siglo XIV. Por otro lado, las condiciones históricas, socioeconómicas o ambientales de una época son factores que pueden impulsar los adelantos científicos y tecnológicos. Así, por ejemplo, en distintas guerras se produjeron avances en las telecomunicaciones, los medios de transporte y la medicina. D Las investigaciones de Marie Curie (1867-1934) transformaron el mundo. Además de descubrir los elementos radio y polonio, fue la primera persona que estudió cómo tratar los tumores mediante el empleo de radiación. Glosario peste negra. Forma severa de peste que en el siglo XIV provocó la muerte de un tercio de la población europea. La peste es una enfermedad infectocontagiosa causada por la bacteria Yersinia pestis, cuyo vector es la pulga. Shutterstock 60 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Indicadores de evaluación Comprende que las condiciones históricas, socioeconómicas y ambientales inciden en el desarrollo de la ciencia y la tecnología. Reconoce la influencia de los avances científicos y tecnológicos en el desarrollo de las naciones. En la Primera Guerra Mundial, la gran cantidad de heridos impulsó el desarrollo de máquinas de rayos X. En la Segunda Guerra Mundial el matemático inglés Alan Turing (1912-1954) diseñó una máquina electrónica digital que se podía programar; de esa manera, sentó las bases de la inteligencia artificial. Los problemas ambientales globales de la actualidad han motivado los adelantos en la generación de energías alternativas, formas de descontaminar el ambiente y mecanismos más limpios de producción de bienes. Avances científicos y tecnológicos: aliados del desarrollo Sin lugar a dudas, la vida del ser humano no es la misma de hace muchos años. Con solo oprimir unos botones es posible acceder a una gran cantidad de información o comunicarnos instantáneamente con una persona al otro lado del mundo. Los avances en áreas como la biotecnología y la ingeniería genética han permitido curar algunas enfermedades, agilizar procesos industriales y generar organismos genéticamente modificados, entre otras aplicaciones de beneficio para la sociedad. Tanto en Costa Rica como en otras naciones, la ciencia y la tecnología han hecho aportes en campos como la salud, la industria, las telecomunicaciones, la agricultura y la ganadería, que han permitido mejorar la calidad de vida de las personas y han contribuido al desarrollo socioeconómico. Beneficios en el área de la salud Algunos avances de la ciencia y la tecnología que han beneficiado el campo de la salud son los siguientes: • Vacunas. Las vacunas han contribuido a erradicar serias enfermedades infecciosas como la polio y la viruela, las cuales afectaron a muchas personas en el pasado. También han sido efectivas para tratar el herpes, la neumonía de origen bacteriano, el cólera y el ébola. El incremento en la temperatura global ha aumentado la incidencia de males como la malaria y el dengue, ya que los mosquitos que las transmiten no sobreviven en lugares fríos. Recientemente se han desarrollado vacunas contra estas enfermedades. • Técnicas e instrumentos. La quimioterapia y la radioterapia se han perfeccionado para el tratamiento de tumores. Los instrumentos como el monitor de signos vitales, el ultrasonido y el endoscopio son cada vez más eficaces para explorar el interior del organismo y determinar el estado general de una persona. • Trasplantes. El incremento en el conocimiento sobre la estructura y el funcionamiento del cuerpo humano, así como el mejoramiento de los instrumentos y los cuidados postoperatorios, han aumentado el éxito de los trasplantes. En Costa Rica se ha hecho este tipo de operaciones desde 1944, cuando el doctor Alexis Agüero Soto colocó una córnea en el ojo de una joven de 23 años. En 1991 el doctor Longino Soto Pacheco lideró un equipo de médicos que le puso un nuevo corazón al guanacasteco Juan Rueda Espinoza; este se convirtió en el primer trasplante de corazón de Centroamérica. Tras esos hitos de la medicina se han realizado muchas cirugías de este tipo, en cuenta trasplantes de páncreas, estructura ósea y piel. Glosario erradicar. Eliminar una enfermedad en una región. inteligencia artificial. Capacidad de autoaprendizaje exhibida por máquinas. trasplante. Procedimiento quirúrgico mediante el cual se remueven los órganos o tejidos enfermos o dañados de una persona, para reemplazarlos por órganos o tejidos sanos, de otro individuo. En 1993, Robert Hernández Arias, en ese entonces de cuatro años, se convirtió en el primer centroamericano con un trasplante múltiple de corazón y pulmones. Robert logró sobrevivir 14 años, durante los cuales aprovechó, en varias ocasiones, para hacer un llamado a los costarricenses en el sentido de donar órganos para salvar vidas, ya que es difícil encontrar personas que donen los órganos de familiares recién fallecidos. – Investigue cuáles requisitos debe tener una persona que desee ser donante de órganos. – Argumente cuál es la importancia de donar órganos. Puente con la medicina © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 61

3. Avances de la ciencia y la tecnología • Fabricación de medicinas. Muchas naciones cuentan con una alta biodiversidad. Una gran cantidad de sustancias naturales provenientes de ciertos organismos se utiliza para combatir diversos males; por ejemplo, en Costa Rica se comercializa un medicamento a base de la planta Quassia amara, conocida como “hombre grande”, indicado en caso de mala digestión. • Biotecnología e ingeniería genética. Una forma de producir medicinas y sustancias de acción terapéutica es mediante la transferencia de genes humanos a bacterias, con el fin de que estos microorganismos produzcan grandes cantidades de proteínas. De esta manera, se puede fabricar a escala industrial sustancias como la insulina: se utiliza la bacteria Escherichia coli, a la que se le inserta el gen humano de producción de insulina. • Células madre. Estas son células no diferenciadas que poseen la capacidad de especializarse y originar más células iguales. Pueden emplearse para tratar quemaduras, osteoartritis y trastornos vasculares. En la actualidad se realizan múltiples estudios sobre el uso de células madre para regenerar órganos y tejidos dañados. • Nanotecnología. Con esta tecnología se puede hacer uso de nanopartículas (partículas microscópicas) para llevar medicamentos a las membranas celulares, a fin de que un paciente pueda aprovechar mejor las medicinas que se le administran. En la actualidad se desarrolla el uso de nanotecnología para combatir enfermedades infecciosas y en la detección temprana del cáncer. Aplicaciones en la industria En la industria los avances de la ciencia y la tecnología han posibilitado innovar las técnicas con las que se fabrican los bienes, a fin de lograr una producción más sencilla, rápida y limpia. • Cosméticos. La industria cosmética se ha preocupado por utilizar sustancias que no produzcan irritaciones. También hace uso de plantas con propiedades protectoras de la piel como la sábila, empleada en la fabricación de jabones y cremas. • Producción de alimentos. La biotecnología se ha utilizado desde hace miles de años para producir alimentos; por ejemplo, se utilizan bacterias y hongos como las levaduras para elaborar pan, queso, vino y otros productos por fermentación. Algunos de ellos, como el yogur, incluyen probióticos que benefician los sistemas Digestivo e Inmunológico. Recientemente también se emplea la nanotecnología para agregar nutrientes y para detectar la frescura de los alimentos o la presencia de microorganismos patógenos. • Transporte “limpio”. Cada vez existen más usuarios de medios de transporte que no utilizan combustibles fósiles, por lo que es común observar nuevos modelos de bicicletas más livianas y aerodinámicas, vehículos eléctricos que se pueden cargar en el hogar y aviones que emiten menor cantidad de dióxido de carbono. • Energías alternativas. El agotamiento de los combustibles fósiles ha promovido el desarrollo de energías alternativas y ”limpias” como la hidroeléctrica, la solar, la geotérmica y la eólica. D Los avances tecnológicos en la industria de la informática han posibilitado el desarrollo de aplicaciones de reconocimiento facial para la autenticación de usuarios. Glosario biotecnología. Utilización de seres vivos, o de sus partes o derivados de ellos, con el fin de obtener productos o aplicaciones de interés para las personas. ingeniería genética. Manipulación directa del material genético de un organismo o de un virus. probióticos. Microorganismo vivo que beneficia la salud del Sistema Digestivo. Shutterstock + informados La tecnología ha posibilitado el uso de diversos materiales para realizar implantes y reemplazos en el cuerpo humano. Consulte cuáles son en el anexo 5 de las páginas 214 y 215. 62 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Ventajas en las telecomunicaciones La radio, el teléfono y la televisión han evolucionado considerablemente desde el siglo pasado, gracias a los satélites de comunicaciones que funcionan como antenas gigantescas para emitir y recibir señales a distancia. La fibra óptica y otros avances en los medios de transmisión de datos han posibilitado la difusión de Internet no solo en las instituciones académicas, sino también en los hogares. En Costa Rica más de un 50 por ciento de la población puede conectarse a Internet, lo que la convierte en el país latinoamericano con la tasa más alta de acceso a la red mundial. Innovaciones en la agricultura y la ganadería En muchas fincas agrícolas y ganaderas se usa maquinaria moderna para la ejecución de labores como el arado, el sembrado, la cosecha, el abonado y el riego, entre otras. Además, se procura el mejoramiento vegetal y animal mediante innovaciones científicas y tecnológicas como las siguientes: • Cultivo de tejidos in vitro. En la agricultura se usan técnicas biotecnológicas como el cultivo de tejidos in vitro para propagar plantas con características de interés para el ser humano: una porción de tejido vegetal se cultiva en un medio nutritivo artificial, libre de microorganismos; ciertas células se dividen y originan plantas completas con un ADN idéntico al de la planta madre. • Modificación genética. Mediante técnicas de ingeniería genética se puede identificar, aislar y transferir un gen de interés de un organismo a otro. Los seres obtenidos en el laboratorio de esta manera se denominan transgénicos u organismos genéticamente modificados. En plantas es posible insertar genes que les confieran resistencia a plagas como virus, hongos o insectos; tolerancia a condiciones climatológicas severas o incremento en su valor nutritivo. • Fertilización in vitro. Esta técnica se emplea para tratar la infertilidad y también aumentar el número de crías en la ganadería. La fecundación se realiza fuera del cuerpo de la madre: se utiliza un sistema de aspirado para obtener el óvulo de una hembra. Este se coloca por un día en un medio especial para que madure. Posteriormente se coloca en un medio líquido, junto con el semen de un macho, para que ocurra la fecundación. Los embriones que se obtienen por este medio se colocan en una incubadora por varios días y luego se implantan en el útero de la hembra para que se desarrolle. • Control biológico de plagas. Muchos agricultores han empezado a utilizar microorganismos que disminuyen poblaciones de plagas y no son tóxicos para la vida silvestre; por ejemplo, la bacteria Bacillus thuringiensis produce toxinas que atacan moscas, mosquitos y otros insectos que dañan los cultivos. • Técnicas de fijación de nitrógeno. Muchos agricultores intercalan sus cultivos con plantas leguminosas como el poró; estas tienen la propiedad de fijar el nitrógeno en la tierra y así contribuyen a que este nutriente esté disponible para las plantas. • Fertilizantes de lenta liberación. Estos fertilizantes suministran a las plantas nutrientes de manera eficaz y prolongada en el tiempo, por lo que solo se necesita usar una pequeña cantidad. Por lo general cuentan con una cubierta que se degrada por la acción de la temperatura o la humedad. + informados Fibra óptica es un término acuñado por el físico indio Narinder Singh Kapany para referirse a una hebra muy delgada de vidrio o plástico transparente que se usa como medio de transmisión. Por medio de la fibra óptica se envían pulsos de luz, los cuales son los datos que se transmitirán por la red. La información se propaga grandes distancias a través de este medio. Glosario gen. segmento de ADN que contiene la información para fabricar una proteína. leguminosa. Planta perteneciente a la familia Fabaceae. Se clasifican en este grupo las plantas como el poró, el frijol, la dormilona y el árbol de Guanacaste. transgénico. Organismo que contiene genes que no forman parte de él. Mediante ingeniería genética se le agregan genes que codifican proteínas de interés para el ser humano. Shutterstock © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 63

Implicaciones de los avances de la ciencia y la tecnología Son innegables los múltiples beneficios que los avances científicos y tecnológicos han proporcionado a la humanidad a través de los siglos. No obstante, la ciencia y la tecnología, como todo desarrollo humano, están sujetas a la ética de los individuos que hacen uso de ellas. En contraste con esos beneficios surgen implicaciones negativas relacionadas con aspectos éticos, ambientales, socioeconómicos y políticos que pueden derivarse de su aplicación; por ejemplo las siguientes: • Algunos científicos afirman que la introducción de organismos transgénicos en un hábitat puede afectar a otros seres vivos e incluso provocar la extinción de especies naturales si se propagan sin control. • Los biocombustibles son combustibles producidos a partir de la fermentación de azúcares presentes en los desechos de plantas como la caña de azúcar y la palma aceitera. Aunque son una alternativa a los combustibles fósiles, su popularidad puede fomentar la deforestación de los bosques para convertirlos en cultivos de esas especies. • El abaratamiento del transporte aéreo incentiva a más personas a viajar, lo cual se traduce en una mayor cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero provenientes de los aviones. • El aumento en el conocimiento de los genes humanos permitirá saber de antemano las posibilidades que una persona tiene de desarrollar determinada enfermedad o de ser portadora de esta. Tal información, utilizada de manera inescrupulosa, podría abrir la posibilidad de practicar la manipulación del material genético humano. • Muchas personas han manifestado la preocupación por posibles efectos secundarios, aún no conocidos, del uso de medicinas elaboradas mediante técnicas de ingeniería genética. Asimismo, la producción de organismos genéticamente modificados podría provocar la aparición de nuevos virus o bacterias patógenas. • El uso excesivo de dispositivos electrónicos, como teléfonos móviles y tabletas, puede causar dependencia y restar tiempo a la práctica de ejercicio físico o a la socialización con otras personas. • Las plantas transgénicas están patentadas; quienes deseen sembrarlas deben comprar sus semillas cada año. Esto podría afectar la economía de los pequeños agricultores. • El uso de robots en diversas industrias se ha incrementado; existe el temor de que en el futuro próximo un gran porcentaje de los trabajos sea reemplazado por esas máquinas, lo cual significaría la pérdida de miles de empleos. D Algunos tecnólogos opinan que la inteligencia artificial podría causar problemas a la humanidad; por ejemplo, robots que se rebelen contra las órdenes de las personas. 3. Avances de la ciencia y la tecnología En una nación hay equidad social cuando sus habitantes, sin distingo de género, etnia o condición socioeconómica, pueden acceder a los avances de la ciencia y la tecnología y disfrutar por igual de sus beneficios. – ¿Está de acuerdo con la siguiente afirmación: “Si tan solo unos cuantos tienen acceso a la tecnología, pocos estarán en capacidad de producir innovaciones”?; ¿por qué? – Describa algunas situaciones de inequidad en el acceso a los avances de la ciencia y la tecnología en su comunidad. – Mencione una forma en la que el gobierno fomenta la equidad social en el acceso a los avances científicos y tecnológicos. Puente con la equidad social Actividades Evaluación formativa 1. Mencione un ejemplo de cómo las condiciones ambientales pueden impulsar el desarrollo de la ciencia y la tecnología. 2. Argumente cuáles podrían ser una implicación positiva y una negativa del avance de la tecnología en relación con la política. Shutterstock 64 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Indicador de evaluación Reconoce las implicaciones positivas y negativas de los avances científicos y tecnológicos. Resumen de conceptos • La ciencia provee los conocimientos que posibilitan el avance de la tecnología. A su vez, el desarrollo de la tecnología permite la ampliación y la profundización de los estudios científicos. • Desde el descubrimiento del fuego y las herramientas de la Edad de Piedra han surgido muchos inventos tecnológicos que han impulsado el desarrollo de la humanidad. • Los avances de la ciencia y la tecnología proporcionan muchos beneficios en los campos de la salud humana, la industria, las telecomunicaciones, la ganadería y la agricultura; sin embargo, también pueden tener implicaciones negativas como la emisión de gases contaminantes, la aparición de efectos secundarios producto de nuevos fármacos y la adopción de hábitos poco saludables, entre otros. Actividades de cierre 1. Cite dos avances tecnológicos que beneficiaron a las sociedades prehistóricas. 2. Resuma, en un párrafo, cómo se relacionan la ciencia, la tecnología y la sociedad en que vive. 3. Ilustre dos ejemplos sobre cómo las tecnologías para la información y la comunicación han beneficiado a nuestro país. 4. Mencione dos formas en que la tecnología beneficia la producción de alimentos. 5. Complete la siguiente tabla: Influencia de la tecnología Salud Agricultura Beneficios Implicaciones negativas 6. Consulte, en el periódico o en Internet, noticias sobre avances de la ciencia y la tecnología y organice, con sus compañeros, un debate sobre sus beneficios e implicaciones negativas. • Formen dos grupos y elijan a un vocero por equipo. Cada colectivo defenderá un punto de vista opuesto; para ello, ambos grupos se valdrán de la información obtenida. Uno de los equipos abordará los posibles efectos negativos de la tecnología sobre la salud humana, el ambiente y la sociedad en general; el otro, las consecuencias positivas para el avance de la humanidad. • Cierren la actividad con una reflexión sobre el desarrollo de la tecnología en nuestro país. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 65

4. Recursos naturales Recursos naturales y su aprovechamiento Todo lo que utilizamos cotidianamente se fabrica con diferentes tipos de materiales. El origen de esos materiales no es el mismo; según su origen, pueden ser naturales, si se extraen de la naturaleza, como la arena, o artificiales, si son fabricados por los seres humanos, como el plástico. Sin embargo, todos provienen directa o indirectamente de los factores bióticos, o de los factores abióticos del ecosistema. Lo que el ser humano utiliza para su beneficio se denomina recurso. Los recursos naturales son aquellos que proporciona la naturaleza, como el agua, las rocas, los metales, la arcilla, la arena y algunos combustibles, como el petróleo, el gas o el carbón. Constituyen los materiales básicos para fabricar objetos u otros materiales derivados. Los recursos biológicos son recursos naturales que provienen de seres vivos, como las plantas, los animales y los microorganismos. Algunos productos obtenidos de los recursos biológicos son la madera, el algodón, la lana, el cuero, la seda y los alimentos, como las frutas, las verduras y la carne. D Los productos agrícolas son uno de los principales recursos naturales de nuestro país. D El viento es un recurso natural que actualmente se emplea cada vez más para generar energía eléctrica. Shutterstock 66 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Indicadores de evaluación Define el concepto de recursos naturales. Clasifica los recursos naturales en bióticos o abióticos, renovables o no renovables. D La mayoría de los recursos no renovables se obtienen de la corteza terrestre, como los metales, los minerales, el carbón y el gas natural. Clasificación de los recursos naturales Algunos de los recursos están presentes en la naturaleza de manera ilimitada: los seres humanos no pueden agotarlos. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los recursos naturales son limitados y pueden llegar a terminarse si se utilizan sin medida. En otros casos, los recursos se renuevan naturalmente; es decir, cumplen un ciclo y vuelven a formarse. Sin embargo, los periodos de formación de estos recursos son muy variados y si no se utilizan racionalmente, en algún momento podrían no estar disponibles para el consumo. Según estos criterios, los recursos naturales se pueden clasificar en inagotables, renovables y no renovables. Recursos inagotables Los recursos inagotables están disponibles en la naturaleza de manera ilimitada, por lo que ninguna actividad humana puede agotarlos. Se clasifican entre ellos el sol y el viento. Recursos renovables Los recursos renovables son aquellos que se vuelven a formar, luego de un tiempo, por procesos naturales. También comprenden aquellos recursos naturales que el ser humano puede producir, como las plantas en los cultivos y los animales de granja. Algunos ejemplos de recursos naturales renovables son la madera, el algodón y los peces. Sin embargo, muchos, como el agua y todos los seres vivos, son renovables siempre y cuando su utilización sea racional. Esto significa que podrían dejar de ser recursos renovables si se desperdician o se abusa de ellos. Recursos no renovables Los recursos no renovables son los que se agotan con su uso, pues no pueden ser producidos o regenerados por el ser humano o existen en cantidades determinadas. Generalmente, se formaron hace millones de años, mediante procesos muy extensos que no pueden reproducirse en las condiciones actuales. Entre ellos se encuentran el carbón, los metales y los minerales. D Los páneles solares permiten al ser humano obtener electricidad a partir del sol, un recurso inagotable. Shutterstock El agua es uno de los recursos naturales más valiosos. La mayoría de los objetos que se utilizan cotidianamente, como el papel, los plásticos o los alimentos, necesitan grandes cantidades de agua para su producción. Además, se utiliza en el mantenimiento de zonas verdes, en limpieza urbana, y en actividades diarias, como el aseo personal o el consumo. A pesar de considerarse un recurso renovable, las personas consumen tanta cantidad de agua que, en ocasiones, puede escasear. Es por eso que se debe valorar adecuadamente. – Comente, con sus compañeros, qué medidas ayudan a evitar el despilfarro de agua. Actúe localmente, piense globalmente © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 67

4. Recursos naturales El aprovechamiento de los recursos naturales a lo largo del tiempo Desde los inicios de la humanidad, las personas han dependido de los recursos naturales para su sobrevivencia. No obstante, los niveles de consumo han variado considerablemente desde la prehistoria. Uso de recursos en las sociedades primitivas Las sociedades primitivas vivían muy dispersas entre sí; se dedicaban principalmente a la caza de animales y la recolección de vegetales. Eran nómadas: se desplazaban de un lugar a otro para refugiarse de las inclemencias del tiempo y encontrar buenas fuentes de alimento. Hace aproximadamente 12 000 años, se inventó la agricultura; a partir de ese hecho, muchos grupos humanos empezaron a asentarse en un mismo lugar para vivir. Herramientas hechas con piedra y hueso se usaban para la cosecha, así como para la caza. Utilizaban madera para construir casas, rocas para hacer muros y el sol como principal fuente de energía. Varias especies de mamíferos de gran tamaño se extinguieron, debido a la caza. La ropa que se usaba en esa época estaba hecha principalmente a base de pieles de animales. La cerámica era una manifestación de arte común en ese contexto. Revolución Industrial Una de las etapas de la historia en la que hubo mayor sobreexplotación de los recursos naturales fue en la Revolución Industrial del siglo XVIII, en la cual las máquinas de vapor fueron protagonistas de un aumento en la capacidad de producción de las industrias. Esas máquinas utilizaban combustibles fósiles como el carbón, el petróleo y el gas natural; estos recursos no renovables aumentaron la disponibilidad de energía y la relativa facilidad para obtenerla, y permitieron el crecimiento económico. La época actual Los avances científicos y tecnológicos han influido en el incremento de la esperanza de vida de las personas. Una población de casi 7000 millones de personas, y en aumento, significa una gran presión sobre la naturaleza, ya que todas ellas requieren ropa para vestirse, alimentos, energía y espacio para habitar; por tanto, el consumo de recursos naturales para extraer materia prima es considerablemente mayor en comparación con las sociedades antiguas. E Muchas actividades de recreación pueden afectar los recursos naturales no solo por la necesidad de materia prima, sino también por la contaminación que generan. Glosario Revolución Industrial. Proceso de transformación socieconómica y tecnológica iniciada en Inglaterra en el siglo XVIII. sobreexplotación. Extracción o uso de un recurso a una tasa mayor a la de su regeneración. Shutterstock 68 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Indicadores de evaluación Relata el uso que el ser humano hace de los recursos naturales en distintos momentos de la historia. Propone soluciones para aprovechar los recursos naturales de manera racional. Aprovechamiento racional de los recursos naturales Cuando se comenzaron a explotar los materiales que proveía el ambiente en beneficio del ser humano, no se tenía conocimiento de que estos recursos podrían terminarse algún día. Afortunadamente, hoy se ha tomado conciencia de la necesidad de cuidarlos. Existen incluso organizaciones a escala internacional que velan por su explotación racional. Las medidas para la conservación son variadas y dependen de recurso al que estén destinadas. Algunas de las soluciones están basadas en la regla de las “seis erres”: reducir, rediseñar, reemplazar, reutilizar, reparar y reciclar. Visite la siguiente dirección electrónica: www.santillana.cr/OD/reducirC7 – Cite cinco maneras en que puede reducir tanto el consumo de energía como de objetos plásticos de un solo uso en su hogar y en el colegio. Puente con las TIC Todas las personas, como ciudadanos responsables, tienen el deber de ser consumidores responsables, ya que los objetos que compramos requieren de la extracción de recursos de la naturaleza. Muchos de ellos están fabricados con materiales que no se pueden reciclar, por lo que al desecharlos permanecen en el ambiente gran cantidad de años. – Comente con sus compañeros este pensamiento: “Reducir, antes de reciclar, es clave para aprovechar los recursos naturales racionalmente”. Desarrollo sostenible • Reducir. Consiste en consumir lo menos posible y solo lo necesario de cada recurso. Los recursos renovables, como el agua, deben utilizarse de manera racional y evitar su derroche. • Rediseñar. Se refiere a reformar los diseños de objetos con el fin de reducir la cantidad de material y la energía usados en su fabricación, sin que pierdan su utilidad. • Reemplazar. Significa sustituir los productos que atentan contra el ambiente por otros que cumplan la misma función y no contaminen, o requieran menos energía. Además, en la industria se intenta reemplazar los procesos que contaminen los recursos naturales. • Reutilizar. Se refiere a usar los productos más de una vez, antes de descartarlos o reemplazarlos por otros productos que no sean descartables. • Reparar. Consiste en arreglar los objetos que se descomponen, en vez de tirarlos y adquirir unos nuevos. • Reciclar. Consiste en procesar los materiales utilizados y de desecho con el fin de fabricar nuevos productos. El vidrio, el aluminio, algunos plásticos, ciertos metales y el papel son reciclables. Shutterstock D Materiales reciclables. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 69

La ciencia y la tecnología en la protección de los recursos naturales En estos tiempos en que los ecosistemas sufren tanta presión, los avances de la ciencia y la tecnología contribuyen al aprovechamiento racional de los recursos naturales. Además de la obtención de nuevos materiales amigables con el ambiente, han ayudado a solucionar varios de los problemas ambientales más severos, entre ellos la escasez de fuentes de energía y la contaminación del medio. Producción de formas de energía no contaminante En muchas fincas lecheras de Costa Rica se emplean biodigestores para la producción de biogás. Estos son contenedores cerrados donde se depositan los residuos y agua para que ocurra la fermentación en ausencia de oxígeno. El biogás, fuente de energía renovable, es un combustible gaseoso que se obtiene de la digestión de materia orgánica por parte de microorganismos anaeróbicos. Este gas se utiliza para ser transformado en energía térmica o en electricidad. Los residuos vegetales y el estiércol de los animales de las fincas pueden emplearse como materia prima para producir biogás. Otro combustible muy popular es el bioetanol. Este se produce a partir de la fermentación de los azúcares presentes en residuos vegetales, como los desechos de la caña de azúcar, bagazo de maíz y cáscara de arroz, entre otros. El bioetanol en general se mezcla con la gasolina para ser utilizado en vehículos. Así, los biocombustibles aprovechan los residuos orgánicos, a la vez que disminuyen el consumo de combustibles fósiles contaminantes. Control de la contaminación ambiental En las industrias y los hogares de muchas partes del mundo se emplean microbios que producen enzimas capaces de degradar la materia orgánica de las aguas negras, con lo que reducen malos olores y eliminan gran parte de las impurezas de las aguas servidas. Recientemente, se han hallado bacterias que podrían digerir el plástico; si en el futuro se encuentra la manera de utilizarlas para eliminar los desechos plásticos del océano, sería un gran logro con enormes beneficios para el ambiente. D Algunas compañías desarrollan combustibles derivados de algas. El cultivo de algas tiene un mínimo impacto sobre el ambiente y ocupa poco espacio. Actividades Evaluación formativa 1. Defina, con sus palabras, los siguientes conceptos: • Recurso. • Recurso natural. • Recurso renovable. • Recurso no renovable. 2. Mencione dos ejemplos de recursos renovables y dos de recursos no renovables que utilice diariamente. 3. Explique. ¿Por qué es necesario cuidar los recursos naturales? a. Plantee posibles soluciones para evitar que se agoten los recursos naturales. 4. Recursos naturales Shutterstock 70 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Indicador de evaluación Cita ejemplos de las contribuciones de la ciencia y la tecnología al aprovechamiento de los recursos naturales y el manejo de residuos. Resumen de conceptos • Los recursos naturales son los materiales que brinda la naturaleza y no son alterados por los seres humanos, como la madera y los minerales, entre otros. Los recursos naturales pueden ser inagotables, renovables y no renovables. • Los recursos inagotables están disponibles en la naturaleza de manera ilimitada, como el sol y el viento. • Los recursos renovables volverán a formarse o recuperarse luego de un tiempo, por lo que su uso no provocará su agotamiento. Por ejemplo, los productos agrícolas y ganaderos. Sin embargo, recursos como el agua y los seres vivos hay que utilizarlos racionalmente, ya que pueden llegar a agotarse si se usan en exceso. • Los recursos no renovables se formaron mediante procesos geológicos muy largos y no pueden ser regenerados por el ser humano. Por ejemplo, el petróleo y los minerales. • Algunas medidas para la conservación y el uso racional de los recursos son reducir, rediseñar, reemplazar, reutilizar, reparar y reciclar. Actividades de cierre 1. Observe la imagen. a. Mencione tres recursos naturales que observa. b. Explique el aprovechamiento que se le da a cada recurso. 2. Clasifique. Marque con un 3 las afirmaciones correctas. a. Los recursos renovables nunca se agotarán. b. El carbón mineral es un ejemplo de recurso no renovable. c. El agua y la sal son recursos renovables. d. Los recursos no renovables han tardado muchos años en formarse. e. Todos los recursos naturales pueden ser regenerados por el ser humano. 3. Elabore, en fichas, una lista de 10 recursos naturales que utilice diariamente. Para cada recurso, mencione el nombre, el tipo de recurso que es (inagotable, renovable o no renovable) y el beneficio que obtiene de él (cómo lo aprovecha). a. Presente sus fichas en clase. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 71

científicas Taller de HABILIDADES Formular hipótesis y predicciones Una hipótesis es una proposición tentativa, apoyada en una teoría, que permite responder la pregunta de investigación. Debe ser posible su confirmación o refutación a través de una investigación científica. A partir de las hipótesis se pueden hacer predicciones, que son pronósticos que describen un hecho que va a ocurrir y que consideran la hipótesis correcta. Los siguientes son los pasos necesarios para formular predicciones e hipótesis de forma adecuada: K Plantear preguntas de investigación K Formular hipótesis y predicciones K Planificar y ejecutar una investigación K Concluir y evaluar Considere la siguiente pregunta de investigación: ¿De qué manera influye el origen de los desechos orgánicos en la obtención de biogás? Una hipótesis para esta pregunta de investigación sería: La cantidad de biogás que se obtiene de los residuos orgánicos depende de si estos son de origen animal o vegetal. Para la hipótesis anterior: La cantidad de biogás que se obtiene de los residuos orgánicos depende de si estos son de origen animal o vegetal. Una predicción sería: Los residuos de origen vegetal producen un volumen mayor de biogás que los de origen animal. ¿Cómo formular hipótesis? Paso 1. Verifique que esté relacionada con fenómenos observables y con una teoría La hipótesis es una afirmación que debe tener un fundamento real que permita contrastarla y debe adscribirse a una teoría. Paso 2. Asegúrese de que en ella se relacionen variables La hipótesis debe mostrar la dependencia entre las variables presentes en la pregunta de investigación de la manera más clara posible. Paso 3. Pregúntese si es verificable Tenga en cuenta que la hipótesis pueda ser contrastada con información obtenida de la realidad, lo que permitirá decidir si se acepta o se rechaza. Las observaciones y datos, que validan o refutan la hipótesis, deben ser obtenidos mediante procedimientos científicos. Paso 4. Cerciórese de que sea predictiva o explicativa Esto quiere decir que a partir de ella se puede deducir un conjunto de fenómenos. Una hipótesis será mejor que otra cuanto mayor sea su poder predictivo. Cuando tan solo una de las predicciones deducidas de una hipótesis no se confirma, la hipótesis debe rechazarse. ¿Cómo formular predicciones? Paso 1. Dedúzcala o extráigala a partir de una hipótesis. Paso 2. Describa en ella lo que sucederá bajo determinadas condiciones. 72 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

1. Para las siguientes preguntas de investigación, formule una hipótesis y una predicción. • Pregunta de investigación: ¿Cómo influye el tipo de control de plagas en la productividad de una finca de hortalizas? Hipótesis 1: Predicción 1: • Pregunta de investigación: ¿Cómo influyen la televisión e Internet en los hábitos de consumo de los adolescentes? Hipótesis 2: Predicción 2: 2. Revise si cada hipótesis y sus predicciones cumplen con los requisitos dados. Escriba sí o no según corresponda. Características de mis hipótesis Requisitos de la hipótesis Hipótesis 1 Hipótesis 2 ¿Está relacionada con fenómenos observables? ¿Se basa en el conocimiento acumulado por la ciencia? ¿Establece relaciones entre variables? ¿Es verificable? ¿Es predictiva o explicativa? Características de mis predicciones Requisitos de las predicciones Predicción 1 Predicción 2 ¿Se deduce de la hipótesis? ¿Describe lo que sucederá bajo determinadas condiciones? AhoraUSTED K Aplique lo revisado anteriormente en la siguiente actividad: Resumen de conceptos • Una hipótesis es una proposición tentativa que permite responder la pregunta de investigación. • Las predicciones son pronósticos que describen un hecho que va a ocurrir si la hipótesis se considera correcta. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 73

científico Trabajo Reconocimiento de la contaminación del suelo El objetivo de esta experiencia es formular hipótesis y predicciones. Esta actividad puede ser realizada de manera individual o grupal. Antecedentes El suelo es la capa más superficial de la corteza. Está formado por materia inorgánica, como arena, arcilla, agua y aire, y orgánica; por ejemplo, restos de plantas y de animales. En el suelo se desarrolla gran parte de la vida; en él crecen las plantas y viven los animales. El suelo es un recurso natural muy valioso. Su contaminación se produce, principalmente, por el vertido de desechos sobre él, como el mercurio y el plomo de los instrumentos tecnológicos en desuso, los agroquímicos y los aceites, la basura y los líquidos derivados de su descomposición (llamados lixiviados). Estas sustancias alteran la calidad del suelo. La degradación del suelo, es decir, la pérdida de las características que lo hacen apto para el desarrollo de la vida, sucede por la mala disposición de la basura tecnológica, el empleo de prácticas agrícolas inadecuadas, la lluvia ácida, la realización de quemas y la ocurrencia de incendios forestales, entre otros. Procedimiento 1. Coloque el atomizador dentro de la base de la botella, asegurándose de que el tubo llegue hasta el fondo. 2. Llene 3/4 partes de la base con las piedras de manera que el atomizador permanezca vertical. 3. Coloque sobre las piedras una capa delgada de tierra. 4. Agregue agua en la base; use el vaso para verter el agua por el costado del recipiente. El agua solo debe cubrir las piedras, no la tierra. 5. Accione el atomizador para sacar el agua; recójala en el vaso. 6. Disuelva el colorante en el vaso de agua. Vierta el agua coloreada en la base, como hizo antes con el agua limpia en el paso 4. 7. Repita el paso 5. Tierra Grava Atomizador Materiales • agua • tierra • colorante rojo • 1 vaso de plástico • 1 atomizador de agua • 1 base de una botella de plástico de 2 L • piedras pequeñas (grava) para cubrir 3/4 partes de la base Shutterstock 74 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

Preguntas de investigación Realice las siguientes actividades a partir de los antecedentes y el procedimiento ejecutado: 1. Identifique las variables involucradas en la situación observada inicialmente. 2. Escriba al menos tres preguntas de investigación. Considere lo observado y las variables involucradas. 3. Para cada una de las preguntas de investigación planteadas, formule una hipótesis que le permita responderla. Verifique que las hipótesis planteadas sean adecuadas. Tenga en cuenta los pasos que aprendió en el taller de habilidades científicas. • • • 4. Para cada una de las hipótesis planteadas, formule una predicción que pueda verificarse con algunas modificaciones al procedimiento realizado. • • • © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 75

¿Qué recuerda? Evaluación diagnóstica ¿Cómo va? Evaluación sumativa ¿Qué aprendió? Evaluación sumativa Marque la alternativa correcta. 1 Lea el siguiente texto: Se formula una explicación provisional y objetiva sobre la causa de un fenómeno observado. Debe poder ser comprobada o rechazada. El texto anterior se refiere a la etapa del método científico denominada A. observación. B. formulación de hipótesis. C. comunicación de resultados. D. planteamiento del problema de estudio. 2 Analice la siguiente información: Involucra acciones como la siembra de árboles que funcionen como cercas vivas, con el objetivo de darle sombra al ganado de las fincas y además captar dióxido de carbono. El texto anterior describe un ejemplo de A. material alternativo. B. trabajo de campo. C. tecnología. D. NAMA. 3 ¿Cuál fue el científico costarricense que realizó investigaciones sobre sueros antiofídicos, enfermedades en plantas y la acción de la penicilina en microbios causantes de enfermedades? A. Leonardo Mata Jiménez. B. Clodomiro Picado Twight. C. Anastasio Alfaro González. D. José Cástulo Zeledón Porras. 4 El conjunto de conocimientos adquiridos mediante el estudio, el razonamiento, la observación y la experimentación se conoce como A. ciencia. B. evidencia. C. tecnología. D. método científico. 5 ¿Qué función ejecutan los satélites de comunicaciones? A. Detectan el deshielo de los glaciares. B. Realizan estudios sobre microorganismos. C. Recopilan información sobre las condiciones de la atmósfera. D. Posibilitan la transmisión de información a través de grandes distancias. 6 El uso de partículas microscópicas para administrar medicamentos a nivel celular corresponde a un avance de la tecnología denominado A. vacuna. B. biotecnología. C. células madre. D. nanotecnología. 7 El uso de microorganismos que disminuyen poblaciones de plagas y no son tóxicos para la vida silvestre es una técnica denominada A. fertilización in vitro. B. modificación genética. C. control biológico de plagas. D. fertilizante de lenta liberación. 76 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

8 Lea el siguiente texto: En 1969 un grupo de profesionales de la salud, liderado por el doctor Herman Weinstock, le extrajo un riñón al costarricense Guillermo Solano Badilla y se lo colocó a su hermana. La exitosa operación permitió que Elena Solano, quien padecía de insuficiencia renal, sobreviviera dos décadas. El texto anterior se relaciona con un avance de la ciencia y la tecnología denominado A. trasplante. B. endoscopio. C. radioterapia. D. quimioterapia. 9 Lea los siguientes enunciados: a. Agricultura b. Industria c. Salud I. Uso de microorganismos en la elaboración del yogur y el pan. II. Producción de la hormona insulina a partir de bacterias. III. Cultivos intercalados con leguminosas. ¿Cuál es la forma correcta de relacionar cada aplicación de la ciencia con el campo al que benefician? A. I a; II b, y III c. B. I b; II c, y III a. C. I a; II c, y III b. D. I c; II b, y III a. 10 Observe la siguiente imagen: La imagen anterior muestra un ejemplo de una innovación tecnológica denominada A. fecundación in vitro. B. fijación de nitrógeno. C. modificación genética. D. cultivo de tejidos in vitro. 11 ¿Cuál es un recurso natural no renovable? A. Lana. B. Madera. C. Petróleo. D. Bacterias. 12 El uso de los productos más de una vez, antes de descartarlos, es una acción denominada A. reciclaje. B. rediseño. C. reparación. D. reutilización. Shutterstock © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 77

¿Qué recuerda? Evaluación diagnóstica ¿Cómo va? Evaluación sumativa ¿Qué aprendió? Evaluación sumativa Realice las siguientes actividades: 13 Anote la letra que corresponde a cada avance de la ciencia y la tecnología. 14 Anote la letra que corresponde al tipo de recurso natural. 15 Escriba un ejemplo de cómo los avances de la ciencia y la tecnología han beneficiado las telecomunicaciones. A. Transporte limpio B. Energía alternativa C. Inteligencia artificial A. Inagotable B. Renovable C. No renovable Shutterstock Shutterstock Shutterstock Shutterstock Shutterstock Shutterstock 78 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

16 Analice la siguiente información y realice las actividades. El médico inglés Edward Jenner desarrolló un método de prevención contra la enfermedad de la viruela. Él escuchó a una mujer que ordeñaba vacas decir que ella era inmune a la viruela humana, pues ya habría contraído anteriormente la viruela bovina; tuvo entonces la idea de transmitir a las personas la viruela bovina para verificar si así se volvían inmunes a la viruela humana, la cual es mucho más peligrosa que la bovina. En mayo de 1796 inyectó a un niño de ocho años material extraído de las manos de una enferma de la viruela bovina. Dos meses más tarde, le inyectó al niño material retirado de erupciones cutáneas de una persona atacada por la viruela humana. El niño no desarrolló la forma grave de la enfermedad. El método fue replicado diversas veces por Jenner y otros médicos. Se confirmó la eficacia del tratamiento y se difundió luego a toda Europa. a. Enuncie la hipótesis probada por Jenner. b. Explique cómo probó Jenner dicha hipótesis. 17 Los avances en la tecnología tienen efectos negativos, como la elevada producción de gases de efecto invernadero emanada por los vehículos; sin embargo, la tecnología también crea instrumentos que mitigan esos daños. Explique un aporte de la tecnología que permita disminuir el efecto negativo de la contaminación generada por los vehículos. 18 Argumente por qué la Revolución Industrial fue dañina para los recursos naturales. 19 Describa un avance de la ciencia y la tecnología que ha contribuido a la protección de los recursos naturales. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 79

tecnología y sociedad Ciencia El hidrógeno: una fuente de energía limpia El elemento más abundante en el universo es el hidrógeno. Este gas es un recurso inagotable que se puede utilizar como fuente de energía para producir electricidad, con la gran ventaja de que el único producto residual que se genera es el agua. Ante el panorama del cambio climático, el hidrógeno se perfila como un combustible muy prometedor. En años recientes la industria automotriz ha desarrollado vehículos eléctricos que funcionan con hidrógeno. La energía de estos automotores se obtiene al hacer pasar hidrógeno y oxígeno mediante una unidad llamada pila o celda de combustible, con el fin de generar electricidad. Estos gases pasan a través de una membrana integrada por metales, los cuales separan los electrones del hidrógeno que potenciarán el motor eléctrico. Los protones se unen al oxígeno y se forma agua. Por lo general, se obtiene el hidrógeno a partir del gas natural u otros hidrocarburos, y luego se somete a altas presiones para comprimirlo, de manera que se pueda almacenar en un tanque o guardar como hidrógeno líquido. Pero, si el hidrógeno ofrece tantos beneficios como combustible, ¿por qué no se ha implementado a gran escala? Existen varias razones; las de mayor peso son su alto costo de producción, su potencial explosivo y la ausencia de estaciones para la recarga. Por otro lado, utilizar automotores con baterías completamente eléctricas es mucho más económico que conseguir uno con pila de hidrógeno. Fuentes: http://noticias.autocosmos.com.mx/2015/07/28/como-funcionan-las-celdas-en-un-auto-de-hidrogeno http://adastrarocket.com/pressReleases/Ad_AstraBusArrival-080217-final.pdf http://www.lanacion.com.ar/1802038-el-auto-a-hidrogeno-deja-de-ser-un-sueno En varios países ya hay vehículos de hidrógeno. Costa Rica fue el primero en implementar un autobús con esta tecnología en América Central, y el segundo en América Latina, después de Brasil. Ad Astra Rocket Company, compañía liderada por el Dr. Franklin Chang Díaz, fue la principal promotora y desarrolladora del bus que funciona con hidrógeno, con capacidad para transportar a 35 pasajeros sentados. El autobús de hidrógeno fue llamado “Nyuti”, que significa “estrella” en la lengua chorotega de Guanacaste. Llegó al país el 3 de agosto de 2017, proveniente de Estados Unidos, donde se ensambló. El vehículo es un transporte público que presta servicio a la ciudad de Liberia. La única estación de recarga en Costa Rica se ubica en las instala- Shutterstock ciones de Ad Astra. Pila de combustible de hidrógeno 80 Unidad 2 • La ciencia y la tecnología

El motor de plasma viajará pronto al espacio La compañía Ad Astra Rocket, ubicada en Liberia, cuenta con un contrato de la NASA para el desarrollo del motor para cohetes VASIMR, impulsado por plasma. El VASIMR (siglas en inglés del Motor de Magnetoplasma de Impulso Específico Variable) utiliza un gas que se inyecta en un tubo rodeado por un imán y antenas de ondas de radio. Estas antenas convierten el gas frío en plasma supercalentado (200 veces la temperatura de la superficie del Sol); el movimiento de las partículas del plasma se convierte en un flujo dirigido que impulsa el cohete. La idea de crear este motor fue concebida por el científico y astronauta Franklin Chang Díaz hace más de 35 años. El motor será enviado al espacio luego de cumplir con rigurosas pruebas. Un equipo interdisciplinario costarricense ha desarrollado sensores y detectores que miden las condiciones de temperatura, velocidad, esfuerzo, densidad y rendimiento del motor. Como parte de las pruebas, se acondicionará el laboratorio simulador para que sea capaz de tolerar altas temperaturas por largos periodos, ya que el motor se debe poner en funcionamiento por cinco o más días continuos. Si supera este ensayo, se replicará el motor para ser enviado a la NASA, donde realizará pruebas por varios meses. Fuentes: http://www.adastrarocket.com/aarc/es/Nuestro_motor https://www.larepublica.net/noticia/-el-motor-de-plasma-esta-cerca-de-ser-un-exito-para-la-nasa La perovskita: un nuevo material para obtener energía solar 80 por ciento más barata A través de los paneles solares es posible aprovechar la radiación solar para generar energía. Los paneles solares convencionales utilizan secciones de silicio de 180 micrómetros de espesor (un micrómetro es equivalente a 0,001 milímetros). Un grupo de investigadores australianos desarrolló un material capaz de reducir los costos de fabricación de los paneles solares en 80 por ciento, lo que puede permitir que la energía solar compita con los combustibles fósiles. Este material es un mineral llamado perovskita, el que sustituiría al silicio en los paneles solares. Es muy eficaz, ya que reduce el espesor usado en los paneles de silicio a solo un micrómetro, y capta la misma cantidad de luz solar. El grupo de investigadores ha logrado una eficiencia en la absorción de luz solar de los paneles de perovskita del 15 por ciento, cuyo valor se estima que irá en aumento hasta llegar a 25 por ciento. Con el fin de no desechar los paneles de silicio existentes, se optó por cubrirlos con una fina película de perovskita. De esta manera los minerales se complementan y aumentan la eficiencia del panel a un bajo costo. Fuente: http://www.isolari.es/placas-solares-un-80-mas-baratas Perovskita Actividades Evaluación formativa 1. ¿Cree posible que en los próximos años más personas utilicen vehículos de hidrógeno?; ¿por qué? 2. ¿Qué opina sobre el uso de la tecnología, por ejemplo el motor VASIMR, para la exploración espacial? 3. ¿De qué manera permiten el cuidado del ambiente las investigaciones sobre la perovskita? © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 81

3 Unidad Criterios de evaluación • Diferenciar entre estimaciones y mediciones en materiales de uso diario, tomando como referencia el Sistema Internacional de Unidades. • Aplicar los factores de conversión de unidades a diferentes mediciones realizadas en la vida cotidiana. • Valorar el acatamiento de las leyes constitucionales y las normas oficiales de medición en la comercialización de diversos materiales a nivel nacional e internacional. Eje temático II. Uso sostenible de la energía y los materiales Estimaciones y mediciones 82 Unidad 3 • Estimaciones y mediciones

Punto de partida En esta unidad usted desarrollará las habilidades científicas de planificar y ejecutar una investigación. Después de plantear el problema de investigación y proponer una hipótesis, se procede a diseñar un plan secuenciado de pasos que se llevará a cabo para responder la pregunta de investigación y aceptar o rechazar la hipótesis. En caso de que exista una experimentación, se debe detallar el procedimiento exacto, cuáles son sus fases, cómo se recolectarán evidencias, qué materiales se usarán e incluso cómo se presentarán los resultados. Ahora le invitamos a resolver algunas preguntas relacionadas con las habilidades propuestas. Observe la imagen. 1. Justifique por qué las científicas deben realizar mediciones cuidadosas de las sustancias que utilizan en sus investigaciones. 2. Explique si cree que una mala medición del volumen de los líquidos podría afectar su trabajo. 3. Si quisiera determinar el volumen de un sólido de forma irregular, ¿qué investigación realizaría?, ¿qué necesitaría para llevarla a cabo?, ¿cómo la desarrollaría? ¿Qué aprenderá? • Mediciones y estimaciones • Sistema Internacional de Unidades (SI) • Prefijos del SI • Conversión de unidades • Instrumentos de medición Shutterstock © Ciencias 7 83

¿Qué aprendió? ¿Qué recuerda? Evaluación sumativa Evaluación diagnóstica ¿Cómo va? Evaluación sumativa Marque la alternativa correcta. Observe la siguiente imagen y responda las preguntas 1, 2, 3 y 4. 1 ¿Cuál es el nombre de la acción que se realiza en la imagen? A. Pesar. B. Medir. C. Estimar. D. Calcular. 2 ¿Cuál es el nombre del instrumento que usan las personas de la imagen? A. Pesa. B. Romana. C. Balanza. D. Dinamómetro. 3 ¿Cuál propiedad física se mide en la imagen? A. Solo peso. B. Solo masa. C. Masa y peso. D. Masa y volumen. 4 ¿Cuáles unidades de medida cree que emplea el instrumento de la imagen? A. Litros y mililitros. B. Metros y centímetros. C. Kilogramos y gramos. D. Newtons y milinewtons. Shutterstock 84 Unidad 3 • Estimaciones y mediciones

Analice la siguiente información y responda las preguntas 5, 6, 7 y 8. Una estudiante de sétimo año visitará, con sus compañeros, varios lugares del país para conocer su riqueza natural. Con el fin de saber qué ropa debe empacar para cada viaje, revisa en Internet una fuente confiable y encuentra la temperatura ambiental promedio de tres sitios que visitará. Shutterstock Shutterstock Shutterstock Cerro de la Muerte ºF ºC Barra Honda ºF ºC Santa María de Dota ºF ºC 5 ¿Cuál de los tres lugares es más frío? Justifique su respuesta. 6 ¿Cuál es la temperatura promedio de Santa María de Dota en grados Celsius? 7 ¿Adónde debe vestir ropa más fresca? Explique. 8 ¿En cuál de los tres lugares debe usar bloqueador solar? © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 85

1. Mediciones y estimaciones Jeme Pulgada Shutterstock Mediciones Las propiedades de los cuerpos que pueden ser medidas reciben el nombre de magnitudes físicas; por ejemplo, la masa, la temperatura y el volumen, pero no el color ni el sabor. Las magnitudes físicas se pueden clasificar en fundamentales y derivadas. • Magnitudes físicas fundamentales. Son independientes de otras magnitudes; por ejemplo, el tiempo y la masa. • Magnitudes derivadas. Se definen a partir de otras magnitudes; por ejemplo, la densidad, que es la relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa. Una medición es la comparación de una magnitud física con una unidad patrón de medida, lo que da como resultado un número y una unidad, en donde el número muestra cuántas veces “cabe” la unidad en la magnitud que se mide. Por ejemplo, si una longitud es de 2 metros, significa que la longitud del cuerpo equivale a la de dos unidades de medida (metros) o, lo que es lo mismo, que la unidad de medida “cabe” dos veces en la longitud del cuerpo medido. Unidades de medida Una unidad patrón de medida es la medida de referencia de una determinada magnitud física. Por ejemplo, el kelvin es una unidad patrón de medida de la temperatura. Las unidades patrón de medida pueden ser arbitrarias o convencionales, según su naturaleza. Las unidades arbitrarias varían, pues dependen de la persona que realiza la medición o del objeto empleado para hacerla. Por ejemplo, si se usa una taza para medir azúcar, esta puede ser más grande o más pequeña que otra empleada en otro momento. Algunas unidades arbitrarias son la cucharada (cantidad que cabe en una cuchara) y la manzana (área delimitada por cuatro calles). Las unidades convencionales se basan en acuerdos entre distintas partes y son las mismas para todos, en todo el mundo. Por ejemplo, una libra será lo mismo en Costa Rica que en la Antártida. Exactitud y precisión La calidad de una medición está determinada por la exactitud y la precisión. • Exactitud. Grado de cercanía entre la medida y el valor real de la magnitud medida (o sea, lo que verdaderamente mide en un momento y en un lugar determinados). • Precisión. Grado de coincidencia entre varias medidas de una misma magnitud. Si la exactitud y la precisión son altas, la medición es de buena calidad. Por ejemplo, si la longitud de un objeto es 7,50 centímetros (cm) y al medirla varias veces se obtiene 7,45 cm, 7,40 cm y 7,50 cm, esto quiere decir que las mediciones son muy exactas y precisas. Si la exactitud es baja y la precisión es alta, la medida es de mediana calidad, aunque la falta de exactitud puede perjudicar, por ejemplo, los resultados de un experimento. Por otra parte, si la exactitud y la precisión son bajas, la medida es de mala calidad. B Muchas unidades arbitrarias se basaban en el cuerpo; por eso, su tamaño dependía de la persona que hacía la medición. Por ejemplo, una pulgada era la longitud de la falange distal y un jeme era la distancia de la punta del pulgar a la punta del dedo índice, con la mano extendida. La pulgada se transformó en una unidad de medida convencional y equivale a 2,54 cm. Dato Para abordar el trabajo de estos contenidos, es importante que sepa: N Definir algunas propiedades de la materia, como la longitud, la masa, la fuerza y el volumen. 86 Unidad 3 • Estimaciones y mediciones

Indicadores de evaluación Define los conceptos de medición, exactitud y precisión. Describe el Sistema Internacional de Unidades (SI). + informados El SI fue adoptado en nuestro país en 1973. Antes de ese año, las mediciones se realizaban con las unidades del Sistema Inglés de Medidas. Así, por ejemplo, la masa se medía en libras y onzas; la longitud se medía en varas, y la capacidad, en pintas. Según la ley n.º 5292, en cualquier actividad, las medidas se deben expresar en unidades del SI. Además, los empaques y las etiquetas de los productos deben presentar la información en unidades del SI. Sistema Internacional de Unidades La Convención del Metro es un tratado internacional que estableció la fundación de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM, por sus siglas en francés). Esta es una organización intergubernamental bajo la autoridad de la Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM) y la supervisión del Comité Internacional de Pesos y Medidas (CIPM). La Convención del Metro fue firmada en París en 1875 por representantes de 17 países. Además de la creación de la BIPM, propuso una estructura organizativa permanente para los gobiernos miembros, que actuarán de común acuerdo en todas las cuestiones relativas a las unidades de medida. La BIPM tiene ahora 55 estados miembros; además, existen 36 países asociados y Costa Rica es uno de ellos. En 1960, en la 11.a Conferencia General de Pesos y Medidas, se adoptó el nombre de Sistema Internacional de Unidades (SI) para el conjunto de unidades de medida que recomienda emplear a sus miembros y asociados. En esta conferencia se establecieron las unidades de medida básicas y derivadas, las reglas para el uso de prefijos y otros asuntos relacionados con el SI. El Sistema Internacional de Unidades es una serie de unidades patrón de medida creada por convenio internacional. Permite tener un lenguaje común entre quienes efectúan mediciones. Es decir, sin importar dónde se haga la medición, cualquier persona entenderá de qué “cantidad” le están hablando. El SI no es estático, sino que evoluciona para satisfacer las necesidades que van surgiendo con el paso del tiempo. Por eso, la definición de algunos patrones de medida ha variado a través de los años. Ejemplo de ello es el metro, que en un principio se definía como el equivalente a la longitud de una barra de iridio (un metal) guardada en la BIPM. Como la longitud de ese objeto varía con la temperatura y otros factores ambientales, ahora el metro se define como un valor estándar. Wikicommons/Greg L D Actualmente, la única unidad materializada del Sistema Internacional de Unidades (SI) en uso es el kilogramo, guardado desde 1889 en una caja de seguridad en Francia. Sin embargo, en 2018, la CGPM la redefinirá, junto con el amperio, el kelvin y el mol. El nuevo sistema entrará en vigencia en 2019. Actividades Evaluación formativa 1. Defina. ¿Qué es una unidad patrón de medida? 2. Explique cuál es la diferencia entre los siguientes conceptos: a. Magnitudes físicas fundamentales y derivadas. b. Unidades de medida arbitrarias y convencionales. 3. Investigue. ¿Qué tipo de unidad es una cajuela? 4. Razone. Si el círculo rojo es el valor real de una magnitud y los dardos representan varias mediciones, ¿cuál medida es de mejor calidad? A B C © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 87

1. Mediciones y estimaciones Unidades del SI El SI está formado por siete unidades básicas: amperio, candela, kelvin, kilogramo, metro, mol y segundo. Estas se emplean para medir las siete magnitudes físicas fundamentales y permiten expresar cualquier otra magnitud física (vea el anexo 6 de las páginas 216 y 217). Además, hay unidades derivadas que se utilizan para medir las magnitudes derivadas. Estas se definen a partir de la relación entre dos o más unidades fundamentales. Actividades Evaluación formativa 1. Justifique la importancia del SI. 2. Escriba cuál unidad de medida del SI usaría para medir las siguientes magnitudes: a. La cantidad de materia que contiene su salveque b. La cantidad de agua que cabe en una piscina c. La distancia entre su casa y el colegio d. La superficie del lote donde está su casa e. La cantidad de calor que pasa a sus manos cuando sujeta una taza de aguadulce Levantar objetos pesados cuando se realizan tareas en la casa o en el trabajo puede ocasionar lesiones en la espalda. Visite la siguiente página: www.santillana.cr/OD/espaldaC7 – Aplique las recomendaciones mencionadas cada vez que deba levantar un objeto pesado. Estilos de vida saludables Sistema Internacional de Unidades Unidades básicas Algunas unidades derivadas Magnitud física Unidad SI Símbolo Magnitud física Unidad SI Símbolo Intensidad de corriente eléctrica Amperio A Trabajo, energía y cantidad de calor Julio Intensidad luminosa Candela cd Área Metro cuadrado m2 Temperatura Kelvin K Volumen Metro cúbico m3 Masa Kilogramo kg Velocidad y rapidez Metro por segundo m s Longitud Metro m Densidad Kilogramo por metro cúbico kg m3 Cantidad de materia Mol mol Fuerza Newton Tiempo Segundo s N · (kg · m s2 ) J · (kg · m2 s2 ) 88 Unidad 3 • Estimaciones y mediciones

Indicadores de evaluación Reconoce algunas unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI). Define qué es una estimación. Estimaciones Cuando se asigna un valor a una magnitud física sin usar para ello un instrumento de medida se hace una estimación; es decir, se efectúa un cálculo aproximado del valor de una magnitud, que se basa en la percepción y en la experiencia de la persona que la realiza. Por ejemplo, el joven de la imagen estimó la masa de las cajas que iba a llevar y calculó cuántas podía cargar a la vez. En la vida diaria, las estimaciones son muy útiles, pues se aproxima el valor de una magnitud física de manera rápida y sin necesidad de tener un instrumento de medición a mano. Por ejemplo, se puede estimar cuánto líquido cabe en un recipiente que no se puede mover y traer en otro suficiente agua para llenarlo. La desventaja de una estimación es que la medición aproximada cambia de una persona a otra, incluso el mismo individuo puede variarla. Además, hay situaciones que requieren mayor precisión y exactitud; por ejemplo, al comprar o vender productos y al tomarse un medicamento, entre otros. Las mediciones y las estimaciones en la vida cotidiana Las mediciones y las estimaciones ocupan un lugar relevante en la ciencia, la economía, la política y, en general, en todos los campos del quehacer humano. A continuación se enumeran algunos ejemplos de cómo están presentes en la vida de las personas. • Comercio. Los consumidores deben proporcionar las medidas que requieren del producto que van a comprar; por ejemplo, a una persona que utilice zapatos de talla 35 no le quedará un calzado de talla 42. Asimismo, en el mercado no hay tanta disponibilidad de pantalones para personas que midan más de 2 m, ya que las estadísticas muestran que solo un pequeño sector de la población costarricense supera esa estatura. • Ecoetiquetado. Cada vez existen más productos con ecoetiquetas o etiquetas ecológicas. Estas son símbolos distintivos que se otorgan a los productos que requieren menos energía en su elaboración o generan menos residuos. Así, las ecoetiquetas proporcionan una medida del impacto que se genera en la producción de bienes y servicios; de esta manera, los consumidores pueden seleccionar los productos con etiquetas ecológicas, ya que son más amigables con el ambiente que otros de su misma clase. Las estimaciones de distintos estudios de mercado han mostrado que cada vez hay más usuarios que prefieren bienes y servicios con ecoetiquetas. • Parámetros de salud. La presión arterial, el ritmo cardiaco y el índice de masa corporal (IMC) son parámetros que proporcionan información acerca del funcionamiento de un organismo. El IMC es la razón de la masa corporal en kilogramos dividida entre el cuadrado de la estatura en metros; por ejemplo, una persona de 50 kg con una estatura de 1,50 m tiene un IMC de 50/(1,50)2 = 22,2. Se ha dicho que quienes tienen un IMC entre 18,5 y 25 tienen una masa corporal adecuada; entre 25 y 30, sobrepeso; mayor a 30, obesidad, y menor a 18,5, baja masa corporal. Sin embargo, muchos médicos cuestionan este parámetro, ya que no considera otros factores de salud de las personas ni que los músculos pesan más que la grasa. Shutterstock Actividades Evaluación formativa 1. Defina qué es una estimación. 2. Mencione tres situaciones de la vida cotidiana en la que usted hace estimaciones. a. Explique cuál es la ventaja de hacerlas. b. Justifique si hay desventajas en realizarlas. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 89

1. Mediciones y estimaciones Resumen de conceptos • Las magnitudes físicas son todas las propiedades de la materia que pueden ser medidas. Las fundamentales son independientes de otras magnitudes; las específicas se definen a partir de otras magnitudes. • Una medición es la comparación de una magnitud física con una unidad patrón de medida. El resultado de una medición es un número y una unidad. • Las unidades patrón de medida pueden ser arbitrarias, si varían de acuerdo a la persona que las realice o al objeto empleado para medir, o convencionales si se definen a partir de convenios internacionales y son iguales para todos. • La exactitud y la precisión determinan la calidad de una medición. La exactitud es el grado de concordancia entre la medida y el valor real de la magnitud medida. La precisión es el grado de cercanía entre varias medidas de una misma magnitud. • El Sistema Internacional de Unidades (SI) es un conjunto de unidades patrón de medida establecido por convenio internacional. Está formado por siete unidades básicas que se utilizan para medir las magnitudes fundamentales: amperio, candela, kelvin, kilogramo, metro, mol y segundo. Además, existen unidades derivadas, empleadas para medir las magnitudes derivadas; por ejemplo, metro cúbico, metro cuadrado y metro por segundo, entre otras. Actividad de cierre 1. Complete el siguiente cuadro: Unidades del SI Unidad Símbolo Magnitud que mide Amperio Candela K Temperatura Masa Mol mol Cantidad de materia s J Trabajo, energía y cantidad de calor m2 Metro por segundo Kilogramo por metro cúbico Newton 90 Unidad 3 • Estimaciones y mediciones

Indicador de evaluación Reconoce los prefijos empleados 2. Conversión de unidades en el SI y su equivalencia. Prefijos del SI ¿Alguna vez ha utilizado una regla para medir la longitud de algo?; ¿en qué unidades se expresa esa medida? Normalmente las reglas están graduadas en centímetros y milímetros, que son submúltiplos del metro; esto porque las longitudes que se miden con una regla son pequeñas, y es más “cómodo” expresarlas en esas unidades. El SI es un sistema decimal, pues utiliza prefijos para expresar múltiplos y submúltiplos de diez de las unidades de medida. Estos prefijos se colocan delante del nombre de una unidad para expresar, más fácilmente, medidas muy grandes o muy pequeñas. Cuando la medida se escribe en forma abreviada y empleando prefijos, se anota el símbolo del prefijo antes del símbolo de la unidad. Por ejemplo, para escribir “5 centímetros” de manera abreviada se anota “5 cm“, de tal manera que con esta notación se simplifica la escritura. Normalmente, cuando se anotan las equivalencias de los prefijos, estas se expresan en notación científica, es decir, en términos de la potencia de base 10, con el fin de facilitar su lectura. Consulte el anexo 7 de la página 218 para aprender de qué manera se escriben los números en notación científica. Los prefijos empleados en el SI y sus equivalencias se muestran en el siguiente cuadro: Prefijos utilizados en el Sistema Internacional de Unidades Múltiplos Submúltiplos Prefijo Símbolo Equivalencia Prefijo Símbolo Equivalencia exa- E 1 · 1018 1 000 000 000 000 000 000 deci- d 1 · 10-1 0,1 peta- P 1 · 1015 1 000 000 000 000 000 centi- c 1 · 10-2 0,01 tera- T 1 · 1012 1 000 000 000 000 mili- m 1 · 10-3 0,001 giga- G 1 · 109 1 000 000 000 micro- µ 1 · 10-6 0,00 0001 mega- M 1 · 106 1 000 000 nano- n 1 · 10-9 0,00 000 0001 kilo- k 1 · 103 1000 pico- p 1 · 10-12 0,00 000 000 0001 hecto- h 1 · 102 100 femto- f 1 · 10-15 0,00 000 000 000 0001 deca- da 1 · 101 10 atto a 1 · 10-18 0,00 000 000 000 000 0001 Shutterstock D Aunque el kilogramo es la unidad básica de masa, cuando se usan prefijos, y para evitar confusiones, se toma como base el gramo. © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 91

2. Conversión de unidades El SI acepta el uso de otras unidades y equivalencias. Por ejemplo, es común expresar la temperatura en grados Celsius (ºC) o Farenheit (ºF), en lugar de kelvins, y para expresar el volumen se suele usar el litro (L) y su submúltiplo el mililitro (ml). Equivalencias de medidas de tiempo 1 año = 365 d 1 mes = 30 d 1 día (d) = 24 h 1 minuto (min) = 60 s 1 hora (h) = 60 min = 3600 s 1 segundo (s) = 60 microsegundos 1 milésima = 1 milisegundo 1 minuto (s) = 60 000 milisegundos Equivalencias de medidas de temperatura ºC = K – 273,15 ºC = 5 9 • (ºF – 32) Equivalencias de medidas de volumen 1 L = 1000 ml 1 L = 1 dm3 1 ml = 1 cm3 No es usual emplear los prefijos para expresar las equivalencias de las unidades de tiempo. Además, comúnmente se utilizan otras unidades, como la hora y el minuto, además del segundo, para expresar medidas de tiempo. Las equivalencias de estas unidades con el segundo no son decimales. D Para expresar el tiempo es habitual emplear las unidades separadas por dos puntos, como se ve en este reloj. Cuando se mencionan medidas de tiempo es común decir 1 h y 30 min en lugar de 1,5 h. Horas Minutos Segundos Shutterstock Los números negativos son todos los que son menores que 0. Se utilizan, por ejemplo, para representar pérdidas y disminuciones, así como si una magnitud varía por debajo de un punto de referencia representado por el 0. Por ejemplo, la medida -458 ºF significa que esa temperatura está 458 unidades por debajo de 0 ºF. Se escriben añadiendo un signo “menos” (-) delante de ellos, como -478 (se lee “menos cuatrocientos setenta y ocho”). En la recta numérica se representan a la izquierda del 0: -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 Puente con Matemática Actividades Evaluación formativa 1. Escriba el símbolo o el nombre de cada prefijo y su equivalencia. a. tera- : b. pico- : c. G : d. n : e. mega-: f. micro- : g. k : h. m- : i. hecto- : j. centi- : k. da : l. d-: m. litro: n. día: o. h: p. ºC: 92 Unidad 3 • Estimaciones y mediciones

Indicadores de evaluación Identifica algunas equivalencias empleadas en el SI. Aplica los factores de conversión a las mediciones. Factores de conversión La conversión de unidades es la transformación de una cantidad a otra que es equivalente. Se emplea para expresar las medidas de manera más sencilla. Esa transformación también es útil cuando se desea comparar medidas expresadas en diferentes unidades. Por ejemplo, para comparar la masa de un automóvil en megagramos con la de una persona en gramos, ambas medidas se deben convertir a una misma unidad. Para transformar una unidad de medida del SI en un múltiplo o un submúltiplo decimal equivalente, o viceversa, se multiplica la unidad del SI por un factor de conversión. El factor de conversión (FC) es la expresión de la equivalencia entre el múltiplo o submúltiplo decimal y la unidad de medida. Esta expresión es una fracción. El FC tiene en su numerador la unidad a la que se desea convertir y en su denominador la misma cantidad, pero expresada en la unidad que se va a convertir. Por eso, multiplicar un número por un factor de conversión es como multiplicarlo por 1; solo cambian las unidades. Por ejemplo, se sabe que 1 gigabyte equivale a 1000 megabytes (1 GB = 1000 MB). Si se desea convertir gigabytes a megabytes, el factor de conversión es: Unidad que se va a convertir 1000 MB 1 GB Para transformar megabytes en gigabytes, el factor de conversión es: Unidad que se va a convertir 1 GB 1000 MB Conversión de unidades Para transformar las unidades, se multiplica la magnitud por el factor de conversión. Por ejemplo, si queremos convertir 12 kilómetros en metros, el factor de conversión es: 1000m 1km Entonces 12km • 1000m 1km = 12 000m Por ejemplo, si queremos convertir 12 000 metros en kilómetros, el factor de conversión es: 1 km 1000 m Entonces 12000 m • 1 km 1000 m = 12 km 1,5 km 1,5 hm D Convertir las medidas en una misma unidad facilita la comparación de las magnitudes. Shutterstock Glosario byte. Unidad básica de información, empleada en computación y en telecomunicaciones. Equivale a un conjunto ordenado de 8 bits (B). Un bit es un dígito del sistema de numeración binario (que utiliza solamente el 0 y el 1). Atención Recuerde que cuando se multiplican fracciones: a b • c d = a • c b • d a • c d = a • c d a c • c d = a • c c • d = a d © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 93

Ejercicios resueltos 1. ¿A cuántos hectogramos equivalen 24 567 miligramos? Identifique los datos del problema • 24 567 miligramos = ¿? kilogramos Analice y calcule Como no sabemos a cuántos hectogramos equivale 1 miligramo, debemos usar las equivalencias conocidas, de acuerdo al cuadro de la página 91. Entonces: • 1 hg = 1 • 102 g • 1 mg = 1 • 10-3 g Así, es conveniente convertir primero los miligramos a gramos y, luego, los gramos a hectogramos. Para ello, se deben determinar los factores de conversión. Entonces, para convertir miligramos a gramos, el factor de conversión es: Para realizar la conversión se multiplica la medida por el factor de conversión.. 1 • 10-3 g 1 mg 24 567 mg ∙ 1 • 10-3 g 1 mg = 24,567 g Para convertir gramos a hectogramos, el factor de conversión es: Para realizar la conversión se multiplica la medida en gramos por el factor de conversión. 1 hg 1 • 102 g 24,567 g • 1 hg 1 • 102 g = 0,24567 hg = 2,4567 • 10-1 hg Escriba la respuesta 24 567 mg equivalen a 0,24567 hg o, lo que es lo mismo, 2,4567 • 10-1 hg. 2. Convierta 76 dm3 a m3. Identifique los datos del problema • 76 dm3 = ¿? m3 Analice y calcule Sabemos que 1 dm = 1 • 10 1 m. Para determinar a cuántos m3 equivale 1 dm3, se elevan ambos términos de la igualdad al cubo: (1 dm)3 = (1 • 101 m)3 1 dm3 = 1 • 103 m3 Se determina el factor de conversión y se multiplica la medida. 76 dm3 • 1 ∙ 103 m3 1 dm3 = 7,6 • 104 m3 Escriba la respuesta 76 dm3 equivalen a 7,6 • 104 m3. 3. Un automóvil viaja a 50 km h . ¿Cuál es su rapidez en unidades básicas del SI? Identifique los datos del problema • 50 km h se debe expresar en m s . Analice y calcule Sabemos que 1 km = 1 • 10 3 m y que 1 h = 3600 s. Entonces, los factores de conversión son: Para convertir las unidades, multiplicamos la medida por los dos factores de conversión, uno tras otro. 50 km h • 1 • 103 m 1 km • 1 h 3600 s = 13,89 m s 1 • 103 m 1 km y 1 h 3600 s Escriba la respuesta La rapidez del automóvil es 13,89 m s . Atención Recuerde las propiedades de las potencias: (a • b) n = an• bn (an ) m = a n • m a n• am = a n + m 2. Conversión de unidades 94 Unidad 3 • Estimaciones y mediciones

Indicadores de evaluación Reconoce algunas unidades de medida no convencionales. Realiza conversiones de unidades. Conversión de unidades no convencionales Aunque la mayoría del mundo maneja las unidades del SI, en Estados Unidos, Birmania, Liberia y parcialmente en Gran Bretaña utilizan el Sistema Inglés de Medidas. El siguiente cuadro muestra algunas unidades de este sistema y sus equivalencias en el SI. Unidades del Sistema Inglés de Medidas Magnitud Nombre Símbolo Equivalencia en el SI Longitud Pulgada in 2,54 cm Pie ft 30,48 cm Milla mi 1609,34 m Masa Onza oz 28,35 g Libra lb 453,59 g Volumen Galón gal 3,78 L Superficie Acre acre 4046,86 m2 Ejercicios resueltos 1. ¿A cuántos litros equivalen 12  galones? Identifique los datos del problema 12 galones = ¿? litros Analice y calcule Para transformar las unidades de uno a otro sistema, se realiza la multiplicación de la magnitud por el factor de conversión. En este caso se utiliza el siguiente factor: 3,78 L 1 gal Se efectúa el cálculo: 12 gal • 3,78 L 1 gal = 45,36 L Escriba la respuesta 12 galones equivalen a 45,36 L. 2. Un avión viaja a una rapidez de 647 millas por hora. ¿A cuánto equivale esa rapidez en unidades básicas del Sistema Internacional? Identifique los datos del problema 647 mi h = ¿? m s Analice y calcule Se sabe que 1 mi = 1609,34 m. Esto se puede expresar también como 1 mi = 1,609 ∙ 10 3 m. Además, 1 h = 3600 s. Entonces, los factores de conversión son: 1,609 • 103 m 1 mi y 1 h 3600 s Se realiza el cálculo: 647 mi h • 1,609 • 103 m 1 mi • 1 h 3600 s = 289,17 m s Escriba la respuesta La rapidez del avión es 289,17 m s . © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 95

2. Conversión de unidades Actividades Evaluación formativa 1. Realice las siguientes conversiones: a. 72 horas a días b. 3,8 terámetros a metros c. 0,03 hectogramos a miligramos d. 24 minutos a segundos e. 1 ∙ 1024 micromoles a moles f. 1 ∙ 1053 milikelvins a megakelvins g. 53 litros a centímetros cúbicos h. 861 kilojulios a julios i. 10 000 000 hm2 a km2 j. 250 ºC a ºF k. 11 onzas a gramos l. 289 acres a m2 Trabaje en la siguiente dirección electrónica: www.santillana.cr/OD/conversionesC7 – Resuelva los problemas de conversión de unidades para repasar los contenidos de este tema. Puente con las TIC 96 Unidad 3 • Estimaciones y mediciones

Resumen de conceptos • El SI es un sistema decimal, pues utiliza prefijos para expresar múltiplos de diez de las unidades de medida y expresar más “cómodamente” medidas muy grandes o muy pequeñas. • Los prefijos se colocan delante de la unidad e indican un múltiplo o un submúltiplo. Si la medida se escribe de manera abreviada, se coloca el símbolo del prefijo delante del símbolo de la unidad. • Las conversiones de unidades son la transformación de una cantidad a otra que es equivalente. • Para convertir una unidad del SI en un múltiplo o un submúltiplo, se multiplica por un factor de conversión. • El factor de conversión (FC) es una fracción que expresa la equivalencia entre el múltiplo o submúltiplo y la unidad de medida. Esta expresión es una fracción que equivale a 1. • Unos cuantos países del mundo utilizan el Sistema Inglés de Medidas. Este cuenta con unidades como la pulgada, la milla, la libra y el acre, las cuales se pueden convertir a unidades del SI al multiplicarlas por factores de conversión. Actividades de cierre 1. Resuelva los problemas. a. El tiempo de aleteo de una abeja es de 4 microsegundos. • ¿A cuánto equivale ese tiempo en segundos? • ¿Cuántos aleteos realiza una abeja en un minuto? b. Una botella de refresco tiene un volumen de 5 × 10-4 metros cúbicos. • ¿Cuántos decámetros cúbicos son ese volumen? • Si un decímetro cúbico es equivalente a un litro, ¿cuántos litros caben en la botella? c. La masa promedio de una bola de fútbol profesional es de 4,1 • 108 microgramos. • ¿A cuánto corresponde esta masa en gramos? • ¿Cuál es la masa de la bola expresada en exagramos? d. En una tienda se vende un televisor con una pantalla de 32 pulgadas. • ¿A cuántos centímetros corresponde esa longitud? • ¿Cuál es la longitud, en pies, de la pantalla? © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 97

¿Qué aprendió? ¿Qué recuerda? Evaluación sumativa Evaluación diagnóstica ¿Cómo va? Evaluación sumativa Marque la alternativa correcta. 1 Las propiedades de los cuerpos que pueden ser medidas se llaman A. mediciones. B. magnitudes físicas. C. propiedades físicas. D. características físicas. 2 La medida de referencia de una magnitud física se llama unidad A. física. B. derivada. C. básica del SI. D. patrón de medida. 3 ¿Cuál magnitud física se mide en kilogramo por metro cúbico? A. Tiempo. B. Volumen. C. Densidad. D. Intensidad luminosa. 4 ¿Cuál es el símbolo del prefijo deca-? A. d. B. D. C. da. D. de. Resuelva los siguientes problemas: 5 Un gramo de proteína contiene 17,6 kJ de energía. ¿A cuántos julios equivale esa cantidad de energía? 6 La osteoporosis es una enfermedad que afecta los huesos; es más común en las mujeres y la padecen quienes tienen una masa ósea más baja de lo normal. La masa ósea es un término médico que mide la cantidad de minerales en los huesos por unidad de área. Normalmente está entre 0,97 y 1,28 mg/cm²; si es menor, la persona es más susceptible de sufrir una fractura con cualquier golpe. ¿Cuál es la masa ósea normal expresada en unidades de masa y de área básicas del SI? 98 Unidad 3 • Estimaciones y mediciones

7 La magnitud de la velocidad de la luz en el vacío es 299 792 458 m/s, y en el agua (a 20 ºC) es 8,10 ∙ 108 km/h. ¿En cuál medio es más rápida la luz? Exprese las dos magnitudes en la misma unidad para justificar su respuesta. 8 La profesora de Ciencias preparó 12 kg de frutos secos para una caminata con un grupo de sétimo. Sus alumnos se comieron 8600 g de frutos secos en la excursión. ¿Cuántos hectogramos de frutos secos le quedaron a la profesora? 9 Una carpintera tenía una tabla de 5,28 m de largo. Usó su sierra para cortar 9 cm de un extremo de la tabla. ¿Cuántos decímetros de largo mide la tabla después de que la carpintera la cortó? 10 Un joven prepara un queque para celebrar el cumpleaños de su abuelo. En la receta dice que debe precalentar el horno a 180 ºC, pero el horno de la cocina de su casa está graduado en ºF. ¿A qué temperatura debe poner el horno? 11 ¿Cuál es el índice de masa corporal de una persona que mide 5 pies con 1 pulgada y tiene una masa de 120 libras? © Eje temático II • Uso sostenible de la energía y los materiales 99