Modelo científico: definición, tipos y usos

¿Qué es un modelo?

Imagínese ser un científico que estudia el desarrollo humano. Quieres saber cómo una sola célula se convierte en un ser humano completo en el útero de una madre. Sin embargo, no parece ético, ni siquiera científicamente posible, probar diferentes condiciones para ver qué le sucede al bebé. Pero, los científicos saben mucho sobre cómo se desarrollan los humanos. Entonces, ¿cómo obtuvieron toda esta información?

A veces, si los científicos no pueden observar un evento directamente o si los experimentos aún no son seguros para los humanos, usan un modelo . Los modelos son representaciones a menor escala de un proceso o sistema con el que los científicos no pueden experimentar fácilmente. Por ejemplo, imagina tener un modelo de avión. Se llama modelo porque es más pequeño que el real, pero aún puedes experimentar el vuelo con él. Las alas de plástico proporcionan sustentación y el pequeño motor proporciona el empuje. Aunque esté utilizando una escala mucho menor, estas fuerzas son las mismas que mantienen los aviones reales en el aire.

Un modelo es una versión más pequeña de un evento que los científicos quieren estudiar.

Hoy, veremos tres tipos de modelos utilizados en ciencia, modelos bidimensionales y tridimensionales y modelos matemáticos.

Modelos bidimensionales

Un modelo bidimensional (2D) es una representación de un sistema o proceso en papel. Estos se usan comúnmente en la escuela. Un diagrama, una imagen o un dibujo es un modelo 2D. Veamos algunos ejemplos.

Si alguna vez aprendiste sobre las células, probablemente tu maestro te dio un diagrama para comparar células vegetales, células animales y células bacterianas. Los orgánulos, o compartimentos de la celda, fueron extraídos, codificados por colores y etiquetados. Normalmente, con los microscopios que tienes en la escuela, no puedes ver todos estos orgánulos y, de lo contrario, serían difíciles de identificar. Sin embargo, con un modelo 2D, es fácil ver en qué se diferencian los orgánulos e intentar categorizarlos mentalmente.

Un diagrama de una celda es un ejemplo de un modelo 2D

Modelos tridimensionales

A veces, un diagrama o una imagen no es suficiente. Necesitamos probar algunas cosas en tres dimensiones. Hay dos tipos principales de modelos tridimensionales , o modelos que tienen longitud, profundidad y amplitud, modelos estructurales y organismos modelo.

Modelos estructurales

Los modelos estructurales son versiones en miniatura de la estructura más grande que los científicos esperan construir. Pueden ser una réplica de un nuevo puente, un prototipo de automóvil o el diseño de un nuevo edificio. Los ingenieros trabajan con los arquitectos para construir estos pequeños modelos para ver cómo se verá la estructura y cómo resistirá las fuerzas a las que estará expuesta cuando esté completamente construida. Los modelos pueden ayudar a los ingenieros a determinar qué magnitud de terremoto puede soportar un puente, qué tan bien le irá a un edificio en un huracán y cuánto impacto puede soportar un automóvil.

Un modelo estructural de un puente.

En la clase de física, podrías construir tu propio modelo. Un modelo popular es un bote de papel de aluminio diseñado para contener centavos. Este proyecto le enseñará sobre la fuerza y ​​cómo diseñar un bote para soportar el mayor peso. Experimentando con diferentes estructuras de su modelo de barco, puede comprender cómo la forma de un barco influye en su función.

Organismos modelo

Nuestra comprensión del cuerpo humano se ha disparado en los últimos años. Los científicos han secuenciado todo el genoma humano y comprenden mejor que nunca los mecanismos subyacentes a enfermedades como el cáncer, el Alzheimer y la diabetes. Una ventaja que condujo a este aumento en la comprensión de la biología humana son los organismos modelo . Estos organismos tienen características de desarrollo similares, e incluso algunos de los mismos genes que los humanos, a pesar de parecer no relacionados, como una mosca de la fruta. Aunque no son una combinación perfecta, es más fácil y mucho más ético experimentar con una mosca de la fruta que con un humano.

Por ejemplo, los genes que causan el desarrollo de las estructuras corporales en las moscas de la fruta, como el lugar donde van la cabeza, los brazos y las piernas, son los mismos que controlan el desarrollo en los seres humanos. Al estudiar el desarrollo de las moscas, podemos comprender cómo se desarrollan los humanos y conocer mejor las enfermedades genéticas.

Modelos matemáticos

¿Alguna vez hiciste un gráfico en la escuela? Si tu respuesta es sí, felicidades, ¡has creado un modelo matemático! Los gráficos se basan en ecuaciones matemáticas, que se pueden utilizar como modelo para eventos científicos. Un modelo matemático describe cómo podría actuar un objeto en un sistema, incluso si no puede observar el sistema directamente.

Veamos un ejemplo. En la clase de biología, es posible que esté aprendiendo sobre una red alimentaria. A veces, es importante saber cómo cambiará una población en la red alimentaria con el tiempo. Pero un ecosistema puede ser masivo y abarcar países enteros. ¿Cómo aprenderán los científicos sobre el crecimiento de la población? En estos sistemas difíciles de observar, los científicos pueden crear una ecuación matemática que prediga cómo cambiará una población. Deben conocer alguna información, como la cantidad de animales con los que tienen que empezar y una idea de cuántos nacen y cuántos mueren cada año. Conociendo estos hechos, pueden insertar sus números en una ecuación y averiguar cómo se verá la población con el tiempo. Si alguna vez ha realizado una simulación de una cadena alimentaria en línea para una clase, ¡ese programa probablemente use un modelo matemático similar!

Resumen de la lección

Los modelos son réplicas a menor escala de sistemas o procesos científicos que los científicos no pueden observar fácilmente. Los modelos bidimensionales son diagramas, dibujos o imágenes que aparecen en papel. Los modelos tridimensionales tienen ancho, profundidad y amplitud, como los modelos estructurales de puentes, automóviles o edificios que utilizan los ingenieros. Los organismos modelo utilizan organismos modelo que tienen características de desarrollo o genes similares a los de los humanos. Los científicos los estudian para aprender más sobre las enfermedades humanas. Los modelos matemáticos usan ecuaciones matemáticas para predecir los resultados de eventos o procesos científicos.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador