Notación científica
Una ballena azul puede pesar unas $400{,}000$ libras. Un glóbulo rojo mide solo $0.0000075$ metros de ancho. Contar ceros es lento y es fácil perder la cuenta. Los científicos escriben estas cantidades como $4 \times 10^{5}$ lb y $7.5 \times 10^{-6}$ m. ¿Cómo funciona esto y por qué es tan práctico? Vamos a verlo.
Qué es la notación científica
En algunos problemas esto se llama forma estándar. Es lo mismo.
-
Los números grandes (10 o más) tienen un exponente positivo: $180{,}000 = 1.8 \times 10^{5}$.
-
Los números pequeños (entre 0 y 1) tienen un exponente negativo: $0.0000075 = 7.5 \times 10^{-6}$.
¿Por qué funciona? Cada paso hacia abajo en la lista de potencias de 10 divide entre 10, y el patrón sigue más allá de $10^0$:
| Potencia | Valor |
|---|---|
| $10^{6}$ | $1{,}000{,}000$ |
| $10^{3}$ | $1{,}000$ |
| $10^{2}$ | $100$ |
| $10^{1}$ | $10$ |
| $10^{0}$ | $1$ |
| $10^{-1}$ | $0.1$ |
| $10^{-2}$ | $0.01$ |
| $10^{-3}$ | $0.001$ |
Observa que $10^{-3} = \dfrac{1}{10^3} = 0.001$. El exponente te dice a cuántos lugares del punto decimal está el 1.
Para que un número esté correctamente expresado en notación científica, debe tener una sola cifra distinta de cero antes del punto decimal. Indica cuáles de los…
Para que un número esté correctamente expresado en notación científica, debe tener una sola cifra distinta de cero antes del punto decimal.
Indica cuáles de los siguientes números están escritos correctamente en notación científica:
- a) $12,5 \cdot 10^4$
- b) $3,07 \cdot 10^8$
- c) $0,95 \cdot 10^3$
- d) $7 \cdot 10^{11}$
La ballena azul es el animal más grande del planeta y puede llegar a pesar unos $180\,000$ libras. Escribe esta cantidad en notación científica.
La ballena azul es el animal más grande del planeta y puede llegar a pesar unos $180\,000$ libras. Escribe esta cantidad en notación científica.
Cómo pasar de una forma a otra
El exponente cuenta cuántos lugares se mueve el punto decimal. Mover el punto un lugar a la izquierda divide el número entre 10, así que multiplicas por $10$ para compensar. Por eso el exponente sube.
Expresa en notación decimal (escribiendo todas sus cifras) las siguientes distancias astronómicas dadas en notación científica: a) Distancia a la Luna: $3,84 \cdot 10^5$…
Expresa en notación decimal (escribiendo todas sus cifras) las siguientes distancias astronómicas dadas en notación científica:
- a) Distancia a la Luna: $3,84 \cdot 10^5$ millas
- b) Distancia al Sol: $1,5 \cdot 10^8$ millas
Escribe en notación decimal (forma extendida) los siguientes datos científicos extraídos de una revista de tecnología: a) El número de transistores en un microprocesador…
Escribe en notación decimal (forma extendida) los siguientes datos científicos extraídos de una revista de tecnología:
- a) El número de transistores en un microprocesador avanzado es de $4,5 \cdot 10^9$.
- b) La velocidad de transferencia de un cable de fibra óptica es de $2,4 \cdot 10^7$ bits por segundo.
- c) La capacidad de almacenamiento de un servidor es de $1,25 \cdot 10^{12}$ bytes.
La distancia media de la Tierra al Sol es de aproximadamente $149\,600\,000$ kilómetros. a) Expresa dicha cantidad en metros utilizando la notación científica. b) Indica…
La distancia media de la Tierra al Sol es de aproximadamente $149\,600\,000$ kilómetros.
- a) Expresa dicha cantidad en metros utilizando la notación científica.
- b) Indica cuál es el orden de magnitud de esta distancia expresada en metros.
Comparar números en notación científica
Mira primero el exponente, porque el exponente decide. Solo cuando los exponentes son iguales comparas los coeficientes.
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$9.5 \times 10^{3} < 9.45 \times 10^{4}$. Aunque $9.5 > 9.45$, se cumple que $10^3 < 10^4$, y eso decide.
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$3 \times 10^{7} > 2.99 \times 10^{7}$. Los exponentes coinciden, así que decide el coeficiente.
En una recta numérica de potencias de 10, cada marca es $10$ veces la anterior. Para leer un punto, busca las marcas más cercanas y usa sus rótulos.
Completa en tu cuaderno con el signo $>$ (mayor que) o $<$ (menor que) comparando estos números en notación científica: a) $4,2 \cdot 10^5$ \\\\_ $1,8 \cdot 10^6$ b)…
Completa en tu cuaderno con el signo $>$ (mayor que) o $<$ (menor que) comparando estos números en notación científica:
- a) $4,2 \cdot 10^5$ ____ $1,8 \cdot 10^6$
- b) $9,5 \cdot 10^3$ ____ $9,45 \cdot 10^3$
- c) $3 \cdot 10^7$ ____ $2,99 \cdot 10^7$
Observa la siguiente recta donde se representan las potencias de base $10$. Identifica qué números decimales corresponden a los puntos marcados con las letras $A$ y $B$:
Observa la siguiente recta donde se representan las potencias de base $10$. Identifica qué números decimales corresponden a los puntos marcados con las letras $A$ y $B$:
Reglas de los exponentes
Para multiplicar y dividir números en notación científica necesitas las reglas de las potencias con la misma base. Cada regla sale de escribir las potencias por extenso:
$$2^3 \cdot 2^2 = (2\cdot2\cdot2)(2\cdot2) = 2^5$$Cuando las bases son distintas, intenta reescribir todo con la misma base. Por ejemplo, $9 = 3^2$, $27 = 3^3$, $25 = 5^2$, $125 = 5^3$.
Reduce a una sola potencia utilizando las propiedades de las potencias: a) $(2^5 \cdot 2^3)^2 : 2^{10}$ b) $\frac{(3^4)^3 \cdot 9^2}{27^3}$ (Pista: expresa primero todos…
Reduce a una sola potencia utilizando las propiedades de las potencias:
- a) $(2^5 \cdot 2^3)^2 : 2^{10}$
- b) $\frac{(3^4)^3 \cdot 9^2}{27^3}$ (Pista: expresa primero todos los números como potencias de base 3)
Multiplicar y dividir
Multiplica o divide los coeficientes por un lado y las potencias de 10 por otro (suma o resta los exponentes). Si el coeficiente queda fuera del rango de 1 a 10, ajústalo al final.
Una computadora realiza aproximadamente $5 \cdot 10^9$ operaciones por segundo. ¿Cuántas operaciones realizará en un minuto ($60$ segundos)? Expresa el resultado en…
Una computadora realiza aproximadamente $5 \cdot 10^9$ operaciones por segundo. ¿Cuántas operaciones realizará en un minuto ($60$ segundos)? Expresa el resultado en notación científica.
La velocidad de la luz en el vacío es de $300\,000$ millas por segundo. Si un rayo de luz tarda $100$ segundos en llegar a un objetivo, ¿qué distancia ha recorrido?…
La velocidad de la luz en el vacío es de $300\,000$ millas por segundo. Si un rayo de luz tarda $100$ segundos en llegar a un objetivo, ¿qué distancia ha recorrido? Expresa el resultado utilizando notación científica.
Un glóbulo rojo tiene un diámetro aproximado de $7,5 \cdot 10^{-6}$ metros. Si pudiéramos colocar en fila $100$ millones de glóbulos rojos uno al lado del otro, ¿qué…
Un glóbulo rojo tiene un diámetro aproximado de $7,5 \cdot 10^{-6}$ metros. Si pudiéramos colocar en fila $100$ millones de glóbulos rojos uno al lado del otro, ¿qué longitud total alcanzarían? Expresa el resultado final en notación científica y en kilómetros.
Sumar y restar
Para sumar y restar necesitas la misma potencia de 10, igual que para sumar fracciones necesitas un denominador común. Si los exponentes son distintos, reescribe primero uno de los números; luego suma o resta los coeficientes y conserva la potencia de 10.
Un famoso influencer* ha alcanzado la cifra de $2,4 \cdot 10^6$ seguidores en su cuenta principal. Si en la cuenta secundaria tiene $850\,000$ seguidores, ¿cuántos…
Un famoso influencer ha alcanzado la cifra de $2,4 \cdot 10^6$ seguidores en su cuenta principal. Si en la cuenta secundaria tiene $850\,000$ seguidores, ¿cuántos seguidores tiene en total? Expresa el resultado final en notación científica.
Una central eléctrica produce anualmente $2,8 \cdot 10^{10}$ kilovatios-hora (kWh). En una ciudad, hay $5 \cdot 10^5$ hogares, y cada hogar consume de media…
Una central eléctrica produce anualmente $2,8 \cdot 10^{10}$ kilovatios-hora (kWh). En una ciudad, hay $5 \cdot 10^5$ hogares, y cada hogar consume de media $3,5 \cdot 10^3$ kWh al año.
Calcula cuánta energía sobra después de abastecer a toda la ciudad. Expresa el resultado en notación científica y reflexiona: ¿podría esta energía sobrante abastecer a otra ciudad de $2 \cdot 10^5$ hogares con el mismo consumo medio? Justifica tu respuesta realizando los cálculos necesarios.
Ordena de menor a mayor los siguientes valores, pero antes de hacerlo, exprésalos todos como un número decimal "normal" (notación estándar) para comparar tu precisión:…
Ordena de menor a mayor los siguientes valores, pero antes de hacerlo, exprésalos todos como un número decimal "normal" (notación estándar) para comparar tu precisión:
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$A = 345 \cdot 10^6$
-
$B = 0,034 \cdot 10^{10}$
-
$C = 3,5 \cdot 10^8$
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$D = 3.400 \cdot 10^5$
Una vez ordenados, realiza la siguiente operación y expresa el resultado final en notación científica: $\frac{A + C}{D}$. (Nota: Ten mucho cuidado con los exponentes al sumar).
Problemas de varios pasos con unidades
Los problemas reales mezclan cantidades con distintas unidades. Planea tu trabajo así:
-
Decide la unidad de la respuesta final.
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Escribe cada cantidad en notación científica.
-
Multiplica o divide (o suma o resta con exponentes iguales).
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Convierte las unidades al final y ajusta el coeficiente.
Las conversiones de unidades son solo multiplicar o dividir por potencias de 10. Pasar a una unidad más pequeña da un número más grande, así que el exponente sube.
Otros datos útiles: $1$ GB $= 10^{3}$ MB, $1$ hora $= 3{,}600$ s $= 3.6 \times 10^{3}$ s, $1$ día $= 24$ horas.
En el cuerpo de un adolescente hay aproximadamente $2,5 \cdot 10^{13}$ glóbulos rojos. Si cada uno de estos glóbulos tiene un diámetro de apenas $7 \cdot 10^{-6}$…
En el cuerpo de un adolescente hay aproximadamente $2,5 \cdot 10^{13}$ glóbulos rojos. Si cada uno de estos glóbulos tiene un diámetro de apenas $7 \cdot 10^{-6}$ metros, imagina que pudieras colocarlos todos en fila, uno tras otro, formando una larguísima cadena.
Calcula la longitud total de esa cadena en kilómetros y expresa el resultado en notación científica. ¿Cuántas veces podría dar la vuelta a la Tierra esa cadena si la circunferencia del ecuador mide, aproximadamente, $4 \cdot 10^4$ km?
La luz viaja a una velocidad constante de $3 \cdot 10^8$ metros por segundo. Un procesador de última generación realiza una operación básica cada $0,5$ nanosegundos (un…
La luz viaja a una velocidad constante de $3 \cdot 10^8$ metros por segundo. Un procesador de última generación realiza una operación básica cada $0,5$ nanosegundos (un nanosegundo es $10^{-9}$ segundos).
¿Qué distancia recorre la luz en el tiempo exacto en que el procesador tarda en realizar una sola operación? Expresa el resultado en milímetros y en notación científica.
La distancia media de la Tierra al Sol es de $1,496 \cdot 10^8$ km, mientras que la distancia media de Marte al Sol es de $2,279 \cdot 10^8$ km. En un momento dado, los…
La distancia media de la Tierra al Sol es de $1,496 \cdot 10^8$ km, mientras que la distancia media de Marte al Sol es de $2,279 \cdot 10^8$ km. En un momento dado, los tres astros se encuentran perfectamente alineados, con la Tierra situada entre el Sol y Marte.
Calcula la distancia que separa la Tierra de Marte en ese instante. Expresa el resultado en notación científica y en metros.
Totales enormes: moles, longitudes y tasas
Muchos números grandes salen de una cantidad pequeña por una cuenta enorme. Halla el total con una multiplicación y luego convierte la unidad.
Un mol es una unidad para contar, como una docena es $12$ cosas. Un mol de cualquier cosa contiene $6.022 \times 10^{23}$ partículas (el número de Avogadro). Así que las partículas en $n$ moles son
$$\text{partículas} = n \times (6.022 \times 10^{23}).$$Las tasas funcionan igual. Un servidor que recibe $r$ unidades de datos cada segundo recibe $r \times 3.6 \times 10^{3}$ unidades en una hora. Para hallar cuánto tarda algo en llenarse, divide la capacidad entre la tasa y luego convierte los segundos a horas o días.
Un servidor de una popular red social de videos recibe cada segundo una media de $4,5 \cdot 10^5$ megabytes (MB) de información. a) ¿Cuántos gigabytes (GB) de…
Un servidor de una popular red social de videos recibe cada segundo una media de $4,5 \cdot 10^5$ megabytes (MB) de información.
- a) ¿Cuántos gigabytes (GB) de información recibe el servidor en una hora? (Recuerda que $1$ GB = $10^3$ MB).
- b) Si el servidor tiene una capacidad total de almacenamiento de $1,2 \cdot 10^9$ GB, ¿cuántos días tardaría en llenarse por completo si no se borrara ningún dato? Expresa el resultado final redondeando a las unidades.
En química, se sabe que un mol de cualquier sustancia contiene $6,022 \cdot 10^{23}$ moléculas (Número de Avogadro). Si tenemos un depósito que contiene $2,5 \cdot 10^2$…
En química, se sabe que un mol de cualquier sustancia contiene $6,022 \cdot 10^{23}$ moléculas (Número de Avogadro). Si tenemos un depósito que contiene $2,5 \cdot 10^2$ moles de agua y sabemos que la masa de una sola molécula de agua es, aproximadamente, $3 \cdot 10^{-23}$ gramos:
- a) Calcula el número total de moléculas de agua en el depósito.
- b) Calcula la masa total del agua en el depósito en kilogramos. Expresa ambos resultados en notación científica.
Si estiráramos todo el ADN de una sola célula humana, mediría aproximadamente $2 \cdot 10^0$ metros (es decir, 2 metros). El cuerpo humano tiene alrededor de…
Si estiráramos todo el ADN de una sola célula humana, mediría aproximadamente $2 \cdot 10^0$ metros (es decir, 2 metros). El cuerpo humano tiene alrededor de $3,7 \cdot 10^{13}$ células.
- a) ¿Cuál sería la longitud total de todo el ADN de una persona si pudiéramos unirlo? Exprésalo en kilómetros y notación científica.
- b) Sabiendo que la distancia de la Tierra a la Luna es de $3,84 \cdot 10^5$ km, ¿cuántas veces podríamos ir y volver a la Luna con todo ese ADN?
Orden de las operaciones, cuadrados y raíces
Algunos problemas mezclan potencias y raíces con aritmética. Sigue el orden de las operaciones:
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Símbolos de agrupación (paréntesis y corchetes), de adentro hacia afuera.
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Exponentes y raíces.
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Multiplicación y división, de izquierda a derecha.
-
Suma y resta, de izquierda a derecha.
(PEMDAS no significa que la multiplicación va antes que la división. Tienen el mismo rango, así que ve de izquierda a derecha.)
Un cuadrado perfecto es un número entero que es el cuadrado de un número entero, como $1, 4, 9, 16, 25, \ldots$. Para comprobar un número, saca su raíz cuadrada y mira si obtienes un número entero. Elevar al cuadrado una potencia de 10 duplica su exponente: $(10^{a})^2 = 10^{2a}$ por la regla de la potencia de una potencia.
Calcula el resultado de la siguiente expresión combinada, respetando la jerarquía de las operaciones y mostrando los pasos intermedios:…
Calcula el resultado de la siguiente expresión combinada, respetando la jerarquía de las operaciones y mostrando los pasos intermedios:
$3^3 \cdot \sqrt{64} - [4^2 + (12 - 5 \cdot 2) \cdot 7]$
Considera el número $N = 3 \cdot 10^a$. Si sabemos que el cuadrado de este número es $90\,000$: a) Halla el valor del exponente $a$. b) Escribe el número $N$ en notación…
Considera el número $N = 3 \cdot 10^a$. Si sabemos que el cuadrado de este número es $90\,000$:
- a) Halla el valor del exponente $a$.
- b) Escribe el número $N$ en notación decimal.
- c) ¿Es $N$ un cuadrado perfecto? Justifica tu respuesta calculando su raíz cuadrada.
MCD y mcm
Dos herramientas más aparecen en los problemas de práctica. El máximo común divisor (MCD) (GCF) de dos números es el número más grande que divide a ambos. El mínimo común múltiplo (mcm) (LCM) es el número más pequeño que es múltiplo de ambos.
El método más confiable es la factorización prima:
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MCD: multiplica los factores primos que los dos números comparten, cada uno con su exponente menor.
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mcm: multiplica todos los primos que aparecen, cada uno con su exponente mayor.
¿Cómo sabes cuál usar?
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"Dividir en grupos idénticos sin que sobre nada, lo más grandes posible" apunta al MCD.
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"¿Cuándo van a coincidir de nuevo dos eventos que se repiten?" apunta al mcm.
En las preguntas sobre días de la semana, recuerda que cada $7$ días caes en el mismo día de la semana. Divide el número de días entre $7$; el residuo te dice cuántos días avanzar.
Un famoso streamer* realiza un sorteo de suscripciones cada $14$ días y una transmisión en vivo especial de preguntas y respuestas cada $21$ días. Si hoy lunes ha…
Un famoso streamer realiza un sorteo de suscripciones cada $14$ días y una transmisión en vivo especial de preguntas y respuestas cada $21$ días. Si hoy lunes ha coincidido que ha realizado ambas actividades, ¿cuántos días deben pasar como mínimo para que vuelva a realizar el sorteo y la transmisión especial el mismo día? ¿Qué día de la semana será?
En el club de robótica de la escuela secundaria tienen $54$ sensores de infrarrojos y $72$ servomotores. Quieren organizar el material en cajas iguales con el mayor…
En el club de robótica de la escuela secundaria tienen $54$ sensores de infrarrojos y $72$ servomotores. Quieren organizar el material en cajas iguales con el mayor número de componentes posible, sin mezclar tipos y sin que sobre nada.
- a) ¿Cuántos componentes habrá en cada caja?
- b) ¿Cuántas cajas de sensores y cuántas de servomotores obtendrán?
Resumen
Volvamos al principio: la ballena pesa unas $400{,}000 = 4 \times 10^{5}$ lb, y el glóbulo rojo mide $0.0000075 = 7.5 \times 10^{-6}$ m. En ambos casos el exponente te dice cuántos lugares se movió el punto decimal.