Hace alg煤n tiempo, me pidieron que fuera juez en una feria de ciencias de una escuela local. Fui a la escuela para hacer mi deber de juzgar y estaban los proyectos habituales: Alaina ten铆a un volc谩n que hizo erupci贸n con una mezcla de vinagre y bicarbonato de sodio; Phillip mostr贸 un m贸vil tridimensional del sistema solar; y Mariah habl贸 de una papa en un tarro de agua con una planta que crec铆a de ella.

Pero buscaba algo m谩s. 驴Hab铆a alg煤n ni帽o all铆 que realmente quisiera realizar una investigaci贸n cient铆fica? Entonces lo encontr茅. De vuelta en la esquina del gimnasio hab铆a una mesa peque帽a y un ni帽o a煤n m谩s peque帽o con un p贸ster bastante tosco. Dec铆a: “驴C贸mo afecta el 谩ngulo de una rampa a la rapidez con que un coche de juguete baja?” R谩pidamente me dirig铆 a la estaci贸n del chico y vi que ten铆a una configuraci贸n experimental con una larga rampa de madera y una forma de medir el 谩ngulo de la rampa. Tambi茅n ten铆a un carro de juguete y un cron贸metro. 隆Perfecto!

Intrigado, le hice una serie de preguntas. Cual es tu hipotesis? 驴C贸mo describir铆a su configuraci贸n experimental? 驴Cu谩les fueron tus resultados? 驴Apoyaron su hip贸tesis? 驴Qu茅 pasa con los errores en sus medidas? Con calma, el ni帽o respondi贸 cada pregunta y luego me mostr贸 esta tabla con los resultados garabateados:

Despu茅s de una larga discusi贸n con el muchacho, llegu茅 a la conclusi贸n de que hab铆a realizado una investigaci贸n cient铆fica exhaustiva y hab铆a aprendido mucho de esta experiencia. 隆Vot茅 por una calificaci贸n de ‘A’! Averig眉emos m谩s sobre lo que constituye una buena investigaci贸n cient铆fica.

La investigaci贸n cient铆fica es una b煤squeda para encontrar la respuesta a una pregunta utilizando el m茅todo cient铆fico. A su vez, el m茅todo cient铆fico es un proceso sistem谩tico que implica el uso de observaciones mensurables para formular, probar o modificar una hip贸tesis. Finalmente, una hip贸tesis es una explicaci贸n propuesta para alg煤n fen贸meno observado, basada en la experiencia o la investigaci贸n. La investigaci贸n cient铆fica es lo que la gente como t煤 y yo usamos para desarrollar mejores modelos y explicaciones para el mundo que los rodea.

Como puede imaginar, una buena investigaci贸n cient铆fica tiene varias fases. Estos pueden variar un poco en la literatura, pero generalmente incluyen cinco pasos.

Paso uno: observe algo de inter茅s

El joven de la feria de ciencias obviamente disfrutaba jugando con autos de juguete y hab铆a notado que cuando aumentaba el paso de la rampa, los autos iban m谩s r谩pido. Se pregunt贸 cu谩l era la relaci贸n entre la pendiente de la rampa y la velocidad del autom贸vil, m谩s all谩 del hecho obvio de que iba m谩s r谩pido a medida que aumentaba la pendiente. Las personas que se involucran en una investigaci贸n cient铆fica generalmente lo hacen porque no conocen o no est谩n seguras de algunos aspectos de la observaci贸n o porque quieren confirmar una corazonada sobre la observaci贸n.

Paso dos: formule una pregunta que pueda responderse de manera mensurable

Es importante hacer la pregunta para que pueda responderse de manera mensurable. Comenzar la pregunta con “qu茅”, “c贸mo” o “por qu茅” es un buen comienzo. La pregunta tambi茅n debe centrarse. Muchos investigadores cometen el error de intentar “hervir el oc茅ano” con una pregunta demasiado general. Por ejemplo, “驴Por qu茅 se enferma la gente?” no se prestar铆a a una buena investigaci贸n cient铆fica en la vida de nadie, aunque es una pregunta pertinente. Recuerde, hervir el oc茅ano es un poco m谩s dif铆cil que hervir una olla de agua.

Paso tres: formular una hip贸tesis que responda a la pregunta bas谩ndose en la experiencia o la investigaci贸n

Quiz谩s se est茅 preguntando, ‘驴Por qu茅 plantear una hip贸tesis sobre algo que estamos tratando de descubrir?’ Es mucho m谩s f谩cil analizar datos y compararlos con una teor铆a existente que intentar desarrollar una teor铆a desde cero. Ya existen buenos modelos para gran parte de lo que observamos, por lo que generalmente podemos encontrar las semillas de una respuesta a nuestra pregunta a trav茅s de la investigaci贸n. Muchas veces, la investigaci贸n cient铆fica se utiliza solo para realizar mejoras incrementales en una teor铆a, proceso o producto. En resumen, la hip贸tesis aporta todo lo que ya se sabe sobre la cuesti贸n; nos da contexto para lo que estamos estudiando.

Cuando le pregunt茅 al ni帽o sobre su hip贸tesis, dijo: ‘Cuando juego con mis autos, noto que cuando comienzo a aumentar la pendiente de la rampa, la velocidad del auto parece cambiar mucho. M谩s tarde, en las pendientes m谩s altas, el coche va r谩pido pero cada cambio parece tener menos efecto. Mi pap谩 es maestro y cuando le habl茅 de esto, dijo que la fuerza de la gravedad baja directamente. Entonces, la parte de la gravedad que est谩 afectando a mi autom贸vil cambia con el 谩ngulo, pero cambia menos en los 谩ngulos m谩s altos. Dijo que tiene algo que ver con la trigonometr铆a. No s茅 qu茅 es eso. De todos modos, eso es lo que espero que suceda ‘.

Paso cuatro: configure un experimento a partir del cual se puedan recopilar datos para probar la hip贸tesis

Esta es la parte divertida, pero tambi茅n es el paso m谩s f谩cil para estropear. Los experimentos est谩n plagados de variables incontrolables, sesgos, errores de medici贸n y otras consecuencias no deseadas, por lo que es importante comprender todas estas cosas y tenerlas en cuenta tanto como sea posible. Aqu铆 hay solo una breve lista de todas las variables y errores potenciales que afectan el experimento del autom贸vil y la rampa en la feria de ciencias:

El chico con el que habl茅 era muy consciente del hecho de que era dif铆cil medir el tiempo que tardaba el coche en bajar por la rampa con un cron贸metro. De hecho, dijo que cuando el 谩ngulo superaba los 50 grados, el cron贸metro segu铆a d谩ndole el mismo tiempo, alrededor de 0,8 segundos. Decidi贸 que realmente no pod铆a obtener medidas precisas para 谩ngulos m谩s altos que ese. Estuve de acuerdo con 茅l. Hablamos de la fricci贸n en las ruedas del coche. Hab铆a pensado en eso, pero no estaba seguro de c贸mo afectar铆a al experimento.

Paso cinco: analizar los datos, sacar conclusiones y confirmar o modificar los datos

Le pregunt茅 al joven cient铆fico de la feria de ciencias si ten铆a gr谩ficos de los datos. Efectivamente, se dio cuenta de que trazar sus resultados lo ayudar铆a a visualizar lo que le dec铆an las mediciones. Aqu铆 est谩 su gr谩fico de la velocidad del autom贸vil frente a los 谩ngulos que midi贸 (los puntos naranjas). Tambi茅n hab铆a agregado una curva (la l铆nea de puntos verde) para aproximar los puntos (隆bien pensado!).

Pasando a la fase de conclusi贸n del m茅todo cient铆fico, le pregunt茅 al joven cient铆fico de la feria: “驴Este cuadro respalda su hip贸tesis?” Lo pens贸 y luego dijo: ‘Muestra que la velocidad aumenta a medida que aumento el 谩ngulo de la rampa. Pero tambi茅n muestra que la velocidad se nivela en 谩ngulos m谩s altos. Entonces, s铆, esto es lo que pens茅 que suceder铆a ‘. Lo felicit茅 por su comprensi贸n de algo que, francamente, algunos de mis estudiantes de f铆sica de nivel universitario a煤n no comprenden.

La investigaci贸n cient铆fica utiliza el m茅todo cient铆fico para responder una pregunta. El m茅todo cient铆fico es un proceso sistem谩tico que involucra:

La hip贸tesis no es m谩s que una propuesta de respuesta a la pregunta que se hace. Al final, el objetivo es confirmar la hip贸tesis o modificarla.

Cada paso del proceso debe manejarse con cuidado. Por ejemplo, la pregunta debe comenzar con palabras como “qu茅”, “c贸mo” o “por qu茅”, debe centrarse y debe ser algo que pueda responderse de manera mensurable. La hip贸tesis debe basarse en la investigaci贸n o la experiencia personal. Finalmente, el cient铆fico debe comprender todos los errores debidos a la medici贸n, el sesgo y las variables incontrolables que pueden afectar el experimento. La investigaci贸n cient铆fica, cuando se aplica correctamente, seguir谩 siendo la principal forma en que los cient铆ficos construyen mejores modelos y explicaciones para los fen贸menos en el mundo que nos rodea.

Una vez que haya terminado, deber铆a poder: