2.3. El diseño experimental: Variables dependientes, independientes y controladas.

2.3. El diseño experimental: Variables dependientes, independientes y controladas

Tema 2: El método científico: la receta para investigar | Física y Química 2º ESO

1 Poner a prueba la hipótesis: ¿Qué es una variable?

Una vez formulada la hipótesis, debemos comprobar si es correcta. Para ello no basta con mirar: hay que realizar un experimento. Experimentar es reproducir un fenómeno natural en el laboratorio bajo condiciones totalmente controladas.

En cualquier experimento intervienen factores que pueden cambiar o tomar distintos valores. A estos factores medibles los llamamos variables científicas.

✨ Regla de oro del laboratorio:
Para que un experimento sea riguroso y válido, solo podemos cambiar una variable a la vez. Si cambiamos varios factores de golpe, jamás sabremos cuál de ellos ha sido el verdadero responsable del resultado.

2 Los tres roles de las variables en un experimento

En todo diseño experimental bien planificado debemos identificar claramente tres tipos de variables:

LA CAUSA

1. Variable Independiente (V.I.)

Es el factor que el científico modifica o cambia voluntariamente para ver qué ocurre. Es la causa del experimento.

Ejemplo: La temperatura del agua (20 °C, 40 °C, 60 °C) al disolver una pastilla.

EL EFECTO

2. Variable Dependiente (V.D.)

Es la magnitud que medimos u observamos para ver el resultado. Su valor "depende" de los cambios que hayamos hecho en la variable independiente.

Ejemplo: El tiempo (en segundos) que tarda en disolverse la pastilla.

LO QUE NO CAMBIA

3. Variables de Control (V.C.)

Son todos aquellos factores que deben mantenerse estrictamente constantes e iguales durante todas las pruebas para que no interfieran en el resultado.

Ejemplo: La cantidad de agua (200 mL), la marca de la pastilla y el tipo de vaso.

🧠 El truco para no liarse nunca con las variables

• Variable Independiente: "Lo que YO cambio como científico."
• Variable Dependiente: "Lo que YO mido al final."
• Variables de Control: "Lo que mantengo IGUAL para no hacer trampa."

3 Ejemplo completo de Diseño Experimental

Investigación: Queremos comprobar si la inclinación de una rampa influye en la velocidad del cochecito y en la distancia que rueda tras salir de ella.

Tipo de Variable	Factor en el experimento
V. Independiente	La inclinación de la rampa (15°, 30° y 45°).
V. Dependiente	La distancia recorrida sobre el suelo plano desde que sale de la rampa (en cm).
V. de Control	El mismo cochecito, la longitud fija de la rampa, el tipo de suelo y soltarlo siempre sin empujar.

💡 ¿Por qué cambia la distancia sobre el suelo?: Aunque la rampa mida siempre lo mismo (longitud fija), al aumentar la inclinación el coche gana más velocidad al bajar. Por eso, al entrar al suelo plano, avanzará más centímetros antes de frenarse por completo.

✏️ Actividades de consolidación (Apartado 2.3)

1. Identifica las variables (Caso 1): Un grupo de alumnas quiere investigar si la masa de un objeto influye en la velocidad a la que cae al suelo. Para ello sueltan desde una ventana de 3 metros tres bolas del mismo tamaño pero de diferente masa (50 g, 100 g y 200 g) y miden el tiempo de caída con un cronómetro.
   • a) ¿Cuál es la variable independiente?
   • b) ¿Cuál es la variable dependiente?
   • c) Indica dos variables de control imprescindibles.
2. Detectives del experimento tramposo: Un estudiante quiere saber qué abono hace crecer más rápido a sus plantas. Pone la Planta A con Abono 1 cerca de la ventana y la riega con 100 mL diarios. Pone la Planta B con Abono 2 en un rincón oscuro y la riega con 50 mL diarios. Explica por qué este diseño experimental es un desastre y no sirve para sacar conclusiones.
3. Diseña tu propio experimento: A partir de la hipótesis: "Si aumentamos la cantidad de sal disuelta en agua, entonces tardará más tiempo en congelarse", indica qué vas a cambiar (V.I.), qué vas a medir (V.D.) y qué vas a dejar igual (V.C.).

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1. Identificación de variables:
   • a) V. Independiente: La masa de las bolas (50 g, 100 g y 200 g).
   • b) V. Dependiente: El tiempo que tardan en llegar al suelo (medido en segundos).
   • c) V. de Control: La altura de lanzamiento (3 metros), el volumen/tamaño de las bolas y la ausencia de corrientes de aire.
2. El experimento tramposo: El experimento falla porque ha cambiado **tres variables a la vez** (el tipo de abono, la cantidad de luz y la cantidad de agua). Si la Planta A crece más, no sabrá si ha sido por el Abono 1, por tener más luz o por tener más agua. Ha incumplido la regla de oro de cambiar solo una variable a la vez.
3. Diseño de experimento propio:
   • Variable Independiente: La cantidad/masa de sal añadida al agua (ej. 0 g, 5 g, 10 g).
   • Variable Dependiente: El tiempo que tarda el agua en congelarse por completo.
   • Variables de Control: El volumen de agua en cada vaso, el tipo de vaso y la temperatura del congelador.