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