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Secundaria 4° · Ciencia y Tecnología
Indagación científica · El método científico y la indagación

Análisis de datos y margen de error

Kiara mide una hoja de su huerto escolar en Huancayo cinco veces y no obtiene el mismo número ninguna vez. ¿Cuál es entonces la longitud «verdadera»? ¿Y cómo sabe si el compost de verdad hace crecer más a sus plantas o fue casualidad? Para responder hay que ordenar los datos, resumirlos, medir cuánto dudamos de ellos y representarlos.

Medidas de tendencia central

Cuando mides varias veces lo mismo, los valores se parecen pero no coinciden: la balanza vibra, tu pulso tiembla, miras la regla desde otro ángulo. Necesitamos un solo número que represente al conjunto. Hay tres formas de obtenerlo:

¿Por qué la media? Porque reparte «por igual» el total: si todas las mediciones valieran lo mismo, valdrían $\bar{x}$.

Practica★☆☆Sin empezar
Kiara midió la longitud de una hoja cinco veces y obtuvo: 8.2 cm, 8.4 cm, 8.1 cm, 8.3 cm y 8.5 cm. Calcula la media aritmética de estas mediciones.

Kiara midió la longitud de una hoja cinco veces y obtuvo: 8.2 cm, 8.4 cm, 8.1 cm, 8.3 cm y 8.5 cm. Calcula la media aritmética de estas mediciones.

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Practica★☆☆Sin empezar
Joaquín registró el tiempo de caída de una pelota desde la misma altura en cinco intentos: 1.2 s, 1.3 s, 1.2 s, 1.4 s y 1.2 s. Determina la moda y la mediana de los…

Joaquín registró el tiempo de caída de una pelota desde la misma altura en cinco intentos: 1.2 s, 1.3 s, 1.2 s, 1.4 s y 1.2 s. Determina la moda y la mediana de los tiempos.

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Margen de error

Dar solo la media es incompleto: no dice cuánto varían las mediciones. Dos grupos pueden tener la misma media y datos muy distintos. El margen de error expresa esa dispersión.

Se procede así:

  1. Calcula la media $\bar{x}$.

  2. Calcula la desviación absoluta de cada medición: $|x_i - \bar{x}|$ (la distancia a la media, sin signo).

  3. El margen de error $\Delta x$ es el promedio de las desviaciones absolutas.

  4. Escribe el resultado como $\bar{x} \pm \Delta x$.

¿Por qué valor absoluto? Porque las desviaciones positivas y negativas se cancelarían y siempre saldría 0.

El resultado es $15.25 \pm 0.10$ cm: la longitud estaría entre 15.15 cm y 15.35 cm.

Recta numérica con las mediciones 15.1, 15.2, 15.3 y 15.4 cm, la media 15.25 y el intervalo de error de 15.15 a 15.35 15.1 15.2 15.3 15.4 media 15.25

La franja azul es el intervalo $\bar{x} \pm \Delta x$. Los puntos naranjas son las mediciones.

Practica★★☆Sin empezar
Mariana midió la masa de una muestra de arena en una balanza cuatro veces y obtuvo: 50.2 g, 50.6 g, 50.4 g y 50.4 g. a) Calcula la media de las mediciones. b) Calcula la…

Mariana midió la masa de una muestra de arena en una balanza cuatro veces y obtuvo: 50.2 g, 50.6 g, 50.4 g y 50.4 g.

  1. a) Calcula la media de las mediciones.
  2. b) Calcula la desviación absoluta de cada medición respecto de la media.
  3. c) Expresa el resultado en la forma $\bar{x} \pm \Delta x$, tomando como margen de error el promedio de las desviaciones absolutas.
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Gráficas y tendencias

Una tabla guarda los datos; una gráfica deja ver la regularidad. Primero elige bien los ejes:

  • Eje horizontal: la variable independiente (la que tú cambias o el tiempo).

  • Eje vertical: la variable dependiente (la que mides).

Y el tipo de gráfica:

Gráfica Cuándo usarla Ejemplo
Barras Categorías o grupos separados Altura media con compost y sin compost
Líneas Una variable que cambia de forma continua (tiempo, masa) Altura de una planta cada día

Al mirar la gráfica busca la tendencia: ¿sube, baja o se mantiene? ¿Con ritmo constante o cambiante?

Para 250 g: $250 \cdot 0.02 = 5.0$ cm. Predecir así solo vale mientras la tendencia continúe: un resorte muy estirado deja de comportarse de ese modo.

Cuando los datos no son proporcionales, la gráfica lo delata. Mira el enfriamiento de agua caliente:

Gráfica de temperatura frente a tiempo: el agua baja de 80 a 37 grados, rápido al inicio y más lento después Tiempo (min) Temperatura (°C) 0 20

La curva se aplana: al principio baja mucho y después cada vez menos. La rapidez de enfriamiento no es constante.

Practica★☆☆Sin empezar
Un estudiante quiere representar en una gráfica cómo cambia la altura de una planta (en cm) a lo largo de los días. Indica qué variable colocaría en el eje horizontal y…

Un estudiante quiere representar en una gráfica cómo cambia la altura de una planta (en cm) a lo largo de los días. Indica qué variable colocaría en el eje horizontal y cuál en el eje vertical, y qué tipo de gráfica sería la más adecuada (barras o líneas). Justifica brevemente.

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Practica★★☆Sin empezar
En un experimento sobre un resorte, Sebastián colgó distintas masas y midió el alargamiento: | Masa (g) | Alargamiento (cm) | |---|---| | 50 | 1.0 | | 100 | 2.0 | | 150…

En un experimento sobre un resorte, Sebastián colgó distintas masas y midió el alargamiento:

Masa (g) Alargamiento (cm)
50 1.0
100 2.0
150 3.0
200 4.0
  1. a) Calcula el cociente alargamiento/masa para cada fila.
  2. b) Indica si las variables son directamente proporcionales y justifica.
  3. c) Predice el alargamiento para una masa de 250 g si la tendencia continúa.
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Comparar grupos y concluir

Una indagación termina contrastando los datos con la hipótesis. La ruta es:

  1. Calcula la media (y el margen de error) de cada grupo.

  2. Compáralos: ¿cuál es mayor y por cuánto?

  3. Revisa si los intervalos $\bar{x} \pm \Delta x$ se superponen. Si no se superponen, la diferencia es probablemente real. Si se superponen mucho, la diferencia puede deberse al azar.

  4. Redacta la conclusión: confirma o refuta la hipótesis, citando los datos.

Una conclusión sólida: los datos apoyan la hipótesis, pues el grupo con compost creció 4 cm más y los intervalos no se superponen. Para más seguridad ayudaría repetir el experimento, usar más plantas, comprobar que ambos grupos tuvieron el mismo suelo, agua y luz (variables intervinientes) y mantener un grupo de control.

Practica★★☆Sin empezar
Una estudiante de Trujillo midió la altura (en cm) de plantas de maíz después de 20 días en dos grupos: Grupo con compost: 18, 20, 19, 21, 22 Grupo sin compost: 15, 16,…

Una estudiante de Trujillo midió la altura (en cm) de plantas de maíz después de 20 días en dos grupos:

  • Grupo con compost: 18, 20, 19, 21, 22

  • Grupo sin compost: 15, 16, 14, 17, 18

  1. a) Calcula la media de cada grupo.
  2. b) Indica qué grupo creció más en promedio y cuántos centímetros de diferencia hay.
  3. c) Explica si estos datos apoyan la hipótesis «El compost favorece el crecimiento del maíz» y qué otra información te ayudaría a estar más seguro.
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Practica★★★Sin empezar
Un grupo de 4.° de secundaria del Callao midió seis veces el tiempo que tarda un carrito en recorrer 2.00 m sobre una rampa, en dos condiciones. Los tiempos en segundos…

Un grupo de 4.° de secundaria del Callao midió seis veces el tiempo que tarda un carrito en recorrer 2.00 m sobre una rampa, en dos condiciones. Los tiempos en segundos fueron:

  • Rampa lisa: 2.0, 2.1, 1.9, 2.0, 2.2, 1.8

  • Rampa con papel lija: 2.6, 2.9, 2.7, 3.0, 2.8, 2.6

Su hipótesis era: «Si la rampa tiene mayor rugosidad, el carrito tardará más en recorrer la misma distancia».

  1. a) Calcula la media y el margen de error (promedio de las desviaciones absolutas) de cada condición.
  2. b) Compara ambos resultados e indica si los intervalos $\bar{x} \pm \Delta x$ se superponen.
  3. c) Elabora una conclusión que contraste los resultados con la hipótesis.
  4. d) Propón una mejora del experimento para reducir el margen de error.
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Practica★★★Sin empezar
Un equipo del colegio midió la temperatura de enfriamiento de agua caliente en un vaso, cada 5 minutos: | Tiempo (min) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | |---|---|---|---|---|---|…

Un equipo del colegio midió la temperatura de enfriamiento de agua caliente en un vaso, cada 5 minutos:

Tiempo (min) 0 5 10 15 20
Temperatura (°C) 80 62 50 42 37
  1. a) Representa los datos en una gráfica de temperatura frente a tiempo y describe la tendencia.
  2. b) Calcula cuánto bajó la temperatura en cada intervalo de 5 minutos e indica si la rapidez de enfriamiento es constante o cambia.
  3. c) Un compañero afirma: «La temperatura baja siempre lo mismo cada 5 minutos». Contrasta esa afirmación con los datos y redacta una conclusión.
  4. d) Explica una posible fuente de error en las mediciones y cómo afectaría al resultado.
Resolver

Vuelve al principio: Kiara resume sus cinco mediciones con la media y su margen de error, y para saber si el compost funciona compara los intervalos de ambos grupos y contrasta con su hipótesis.

Resumen

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