28 de diciembre de 2015


LAS ONDAS Y SU RELACIÓN CON LAS TELECOMUNICACIONES



El objetivo de este artículo es describir desde una perspectiva física el concepto de onda, y explicar las relaciones que tiene esta con las telecomunicaciones, fundamentalmente inalámbricas. Para ello, se explicará lo siguiente: Concepto, Clasificaciones, Parámetros y Comportamiento.


Una onda es una propagación de una perturbación  desde un punto inicial en el espacio hasta un punto final. Generalmente, estas perturbaciones corresponden a vibraciones de partículas, como las ondas que se generan cuando se lanza una piedra sobre el agua. Las ondas son, por tanto, propagaciones de perturbaciones mediante las cuales existe el transporte de energía, pero no de materia. Como veremos más adelante, el medio por el que se propague puede ser también inmaterial ( el vacío ), lo que permitirá el concepto de comunicación inalámbrica, que consiste en el envío de información desde un punto hasta otro, mediante ondas electromagnéticas, sin hacer uso de un medio material.



Podemos clasificar las ondas según el medio por el cual se propaguen, la forma que adopten las ondas cuando se propaguen, o bien según la dirección en la que se propaguen. Además estas pueden ser clasificadas según su periodicidad. Según el medio, distinguimos dos tipos de ondas: Mecánicas y electromagnéticas. Las ondas mecánicas necesitan un medio material y elástico ( que no sea rígido, ya que se necesita la vibración de las partículas ), como el medio líquido, gaseoso y sólido. Las ondas en el agua son mecánicas, ya que existe un medio material sobre el que se propaga la onda. Las partículas de los medios materiales donde se produce la propagación de la onda realizan oscilaciones alrededor de un punto fijo, por lo que no podemos afirmar que exista un transporte de materia, pero si de energía. Otro ejemplo de onda mecánica es el sonido, que no se propaga en medios inmateriales como el vacio. Es más, el sonido se propaga mejor en medios con una mayor cercanía de sus partículas, como son los sólidos. Una onda electromagnética es aquella onda que no necesita un medio material para propagarse, a pesar de que podrían propagarse a través de un medio material ( como la luz, que se propagan en el vacío, pero también en el aire gaseoso, el en agua líquida y a través de ciertos sólidos, pero en estos últimos a menor velocidad ). Esto permite, como se ha mencionado anteriormente, que puedan mandarse ondas electromagnéticas entre diferentes satélites en el espacio, siendo así las ondas electromagnéticas esenciales en las telecomunicaciones.

                                                   

Según su forma, encontramos dos modelos de onda: Transversal y longitudinal. En las ondas longitudinales las partículas vibran perpendicularmente a la dirección de la onda, es decir, la onda avanza en el eje x mientras que la vibración de las partículas lo hace en el eje Y. Por el contrario, en las ondas longitudinales la dirección de la vibración de las partículas y la dirección de propagación de la onda coinciden. Un ejemplo de onda longitudinal es un muelle que se contrae, o el sonido, mientras que un ejemplo de onda transversal es la luz o las olas en el agua.



Según la dirección en la que se propaguen las ondas estas son: Unidimensionales, Bidimensionales ( superficiales ) o Tridimensionales ( esféricas ). Las ondas unidimensionales son aquellas que se propagan solo en una dimensión ( como un muelle ). Las ondas bidimensionales se propagan en dos dimensiones, es decir, se propagan a lo largo de planos o superficies, y es por eso que reciben el nombre de superficiales. Las ondas generadas por una piedra en la superficie del agua se consideran ondas superficiales. Las ondas tridimensionales, es decir, se propagan en un eje x,y,z.. Se denominan esféricas porque todas las ondas de este tipo se propagan en todas direcciones a partir del punto del cual se han generado. Las ondas electromagnéticas que se usan de manera fundamental en las comunicaciones son tridimensionales o esféricas, ya que estas se propagan en todas direcciones sin necesidad de estar en la misma dirección o el mismo plano. Por último, las ondas pueden ser periódicas o no periódicas: Las oscilaciones se repiten de manera constante, mientras que las no periódicas no tienen esta propiedad.




Dentro de una onda distinguimos una serie de parámetros, medidas y conceptos que nos permiten distinguirlas de otras ondas, y su relación con los distintos tipos de comunicaciones a distancias ( Bluetooth, Wifi, Radio, etc… ). Existen en una onda tres puntos o coordenadas: El Valle es el punto más bajo de una oscilación, La cresta el punto más alto de una oscilación, y los puntos análogos son puntos que están en la misma posición pero en diferentes oscilaciones. A partir de estas posiciones, determinamos otros parámetros que son distancias. La longitud de onda es la distancia entre dos puntos análogos de dos oscilaciones continuas.  La amplitud es la distancia que hay entre la cresta o el valle de una oscilación hasta la línea de equilibrio. En una onda longitudinal las crestas son compresiones, y las dilataciones corresponden a los valles. A partir de estas distancias, obtenemos una serie de parámetros, tales como: Velocidad, Periodo, Frecuencia. El periodo es igual al tiempo que tarda la onda en recorrer la longitud de onda, por tanto, este parámetro se mide con segundos. La frecuencia es el número  de veces que la onda recorre la longitud de onda por unidad de de segundo. La unidad con la que se mide la frecuencia es el S-1 , también llamado herzio.  Podemos decir que la frecuencia es el inverso del periodo, y que el periodo es el inverso de la frecuencia.  Por último, la velocidad  de una onda es el espacio que recorre en metros por cada segundo. La velocidad de una onda cambia conforme al medio en el cual se encuentre la onda  Así, la longitud de onda y la frecuencia son inversamente proporcionales.  La energía que transmiten las ondas es proporcional al cuadrado de su amplitud y al cuadrado de su frecuencia.  De esta forma, si la longitud de onda es menor, la frecuencia y la energía son mayores.



Según la frecuencia de las ondas se inventó el espectro electromagnético, que clasifica las ondas según su frecuencia en el vacío. Este espectro engloba a frecuencias muy bajas, como la radiofrecuencia, hasta las más elevadas, como los rayos gamma. Las diferentes categorías dentro del espectro son las ondas radioeléctricas ( radio, microondas, usadas en las telecomunicaciones ), los infrarrojos, la luz visible, los ultravioleta, rayos x y rayos gamma. Los rayos gamma tienen las frecuencias más altas, desde 30 * 1018 herzios. Los rayos x tienen desde 30 * 1015 herzios hasta los rayos gamma. Los ultravioleta tienen desde 7,89 * 1014 hasta los rayos x. La luz visible tiene desde 384 * 1012 herzios hasta los ultravioleta. Los infrarrojos tienen desde 300 * 109 herzios hasta la luz visible. Las ondas radioeléctricas abarcan desde los 30 * 103 herzios hasta los infrarrojos. La luz visible es una onda electromagnética, y a cada color le corresponde una frecuencia, energía y longitud de onda determinadadas. Las ondas radioeléctricas se usan en las telecomunicaciones inalámbricas, como el wifi, el bluetooth, las ondas de radio, etc… La frecuencia de cada una de estas es diferente, y el espectro es amplio, desde kilometros a centimetros como longitud de onda.

                       
                                                             
 










                                                               
Las ondas son un fenómeno físico con un comportamiento determinado. Con esto nos referimos a como se propagan y los efectos de su propagación o en su propagación. Hay una serie de fenómenos que conocemos y con los cuales explicamos lo anterior. Estos fenómenos son los siguientes: Reflexión, Refracción, Efecto Doppler, Interferencia, difracción, Polarización. La refracción es el proceso por el que una onda cambia su dirección al pasar de un medio a otro, como el sonido en el agua o el sólido o la luz al pasar por un prisma. La difracción es el proceso por el cual una onda rodea un obstáculo. La reflexión es el proceso por el cual una onda al no poder atravesar un un medio regresa al punto donde se origina. Un claro ejemplo de este fenómeno es la luz. 
El efecto Doppler es un efecto por el cual se percibe un cambio de frecuencia de una onda que se produce por el movimiento relativo de la fuente que origina esa onda y el observador, que percibe ese aparente cambio. Un claro ejemplo de esto es un coche pasando a toda velocidad al lado de un espectador, que percibe como cambia el sonido que produce el coche. La interferencia es el fenómeno físico por el cual dos ondas al encontrarse se combinan y forman una onda diferente y nueva. La polarización es el fenómeno físico por el cual  las ondas transversales hacen que sus partículas por las que vibra una onda vibren en la misma dirección, y el plano que forman la dirección de la propagación y la dirección de la vibración  se denomina plano de polarización. 
En telecomunicaciones, observamos estos efectos y estos comportamiento. Por ejemplo, las ondas usadas en telecomunicaciones pueden sufrir interferencias, cuando experimentamos que una señal que se envía a otra antena sufre interferencias porque se encuentra  con otra onda. Incluso podemos generar interferencias con un inhibidor de frecuencia ( prohibidos en España ), que es un aparato cuya función es emitir ondas radioeléctricas  para que choquen con las ondas de teléfonos móviles, o incluso, la llave a distancia de un coche ( como en algunos concesionarios o lugares públicos ). También podemos aplicar la polarización al comportamiento de ondas radioeléctricas en telecomunicaciones, como es el caso de la fibra óptica. Esta consiste en transmitir la luz mediante un vidrio que está dentro de un cable.  De esta manera, se ensanchan los pulsos ópticos para que viajen a través del vidrio con mayor velocidad y eficacia. Además, a la hora de propagar ondas radioeléctricas, existen una serie de técnicas relacionadas con la reflexión, la refracción y la difracción. Observamos la reflexión en las ondas reflejadas, que son ondas que las antenas generan, impactando contra la superficie terrestre y rebotando. La refracción la observamos en la refracción troposférica, que consiste en lanzar una onda radioeléctrica hacia una zona de aire caliente, donde modifica su trayectoria y su velocidad. Además, observamos la difracción cuando una onda modifica su trayectoria ligeramente, generalmente para rodear o pasar por encima un terreno elevado. Por último, relacionamos el Efecto Doppler con las telecomunicaciones, ya que en función de la velocidad de ambos ( emisor y receptor ) la comunicación y la frecuencia con la que se mandan las ondas pueden verse afectadas. De hecho, en la ingeniería de telecomunicaciones este es un problema que está siendo tratado. Otro  ejemplo de Efecto Doppler es el uso de radares  policiales en carreteras para determinar la velocidad que lleva un vehículo.



En mi opinión, a medida que averiguemos, investiguemos y desentreñemos los misterios de las ondas que aún están por descubrir, y a medida que sepamos descifrar mejor su comportamiento podremos aplicarlas mucho mejor a las telecomunicaciones, fundamentalmente inalámbricas, con el fin de solucionar los errores que hay aún en las telecomunicaciones. Es más, la investigación física en este campo podría llevarnos a nuevas soluciones en otros aspectos a parte de las telecomunicaciones, como nuevas aplicaciones médicas, informáticas, audiovisuales, etc… Por lo tanto, la física de las ondas fué, es y será fundamental para el desarrollo tecnológico de nuestra sociedad.


7- Bibliografía y referencias

Referencias:
Figura 3.1:
Figura 4.1:
Figura 4.2:

Bibliografía y Recursos:

31 de agosto de 2015

NANOTECNOLOGÍA


Cuando vemos algún vídeo, documental, etc, de algún tema relacionado con la ciencia, nos damos cuenta enseguida de cómo el tiempo ha ido dejando atrás todos aquellos avances que parecieron un gran logro. Así dicho parece una obviedad aplicable a todo lo que nos rodea, pero en la ciencia los avances se superan muy rápido. Los avances científicos suceden en muy corto espacio de tiempo comparado con los avances en otros ámbitos.

Hoy en día más que nunca quizá las nuevas necesidades del ser humano y del mundo en el que vive hace que los diferentes ámbitos científicos tengan que estar más interconectados. Parece que ciencia y tecnología se fusionan. De esta fusión nace la nanotecnología.



DEFINICIÓN

La nanotecnología nace como una de las ciencias aplicadas en la que se manipula y controla la materia a una escala a nivel atómico y molecular (nano materiales).El prefijo griego “nano” indica una medida, de manera que la nanotecnología se caracteriza por su capacidad de ser multidisciplinaria y por ser una parte de la tecnología  que tiene que ver con la escala de la materia con la que trabaja. Por ejemplo, la nanotecnología se ocuparía de estudiar, medir, el comportamiento de determinadas funciones de  sistemas complejos dependiendo del tamaño de sus componentes. Los estudios de la materia realizados en nanoescala descubren nuevos comportamientos de la materia y así la nanotecnología parece que puede aportar soluciones a problemas como el medio ambiente y otros que están afectando al ser humano.

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LA NANOTECNOLOGÍA EN EL MUNDO

En general son Estados Unidos, Europa y Japón los países que van a la cabeza en la inversión y desarrollo en nanotecnología, convencidos de la importancia de que hoy y en un futuro ofrece esta para el desarrollo de nuevos productos y nuevas aplicaciones para los que ya existen. Estados Unidos ya invierte de forma considerable en este área en el proyecto National Nanotechnology Initiative.

Igualmente laboratorios y grandes compañías del sector informático como IBM, Hewlett-Packard ('HP)' NEC e Intel están invirtiendo millones de dólares al año en el tema, sobre todo por la importancia que la nanotecnología puede tener como herramienta eficaz para el desarrollo en temas de salud (investigación y tratamiento de enfermedades), medio ambiente, alimentación, etc.


DISTINTAS APLICACIONES EN NANOTECNOLOGÍA

Existen muchos tipos de nanotecnología dependiendo de la forma de trabajo. De entre ellas se pueden destacar:


  • Nanotecnología húmeda: relacionada con sistemas biológicos de entornos acuosos como membranas, células, material genético, etc.
  • Nanotecnología seca: al contrario que en la anterior su función va dirigida a la fabricación de estructuras en silicio, carbón, metales, semiconductores. También está presente en dispositivos ópticos, electrónicos, magnéticos.
  • Nanotecnología computacional: con este tipo de nanotecnología se pueden manipular átomos utilizando los nano manipuladores controlados por computadoras.
  • Nanotecnología avanzada: conocida también como fabricación molecular. De forma muy resumida se puede decir que se trata de la fabricación de productos manufacturados a través de átomos y las propiedades de dichos productos dependerán de cómo estén dispuestos esos átomos.

K. Eric Drexler, ingeniero estadounidense especializado en el estudio de la nanotecnología, junto a otros investigadores, defiende que posiblemente esta nanotecnología avanzada, en un futuro podría estar basada en principios de la ingeniería mecánica.


APLICACIONES ACTUALES Y FUTURAS EN NANOTECNOLOGÍA

El futuro de las aplicaciones de la nanotecnología es muy amplio y abarca muchos campos. Los más relevantes son aquellos dirigidos a la mejora de la salud del ser humano, es decir el ámbito de la medicina, alimentación, medio ambiente, etc. Alguno de estos proyectos e investigaciones que nos pueden resultar más cercanos son: los dirigidos a la producción agrícola, administración de fármacos, detección y eliminación de plagas, control de la desnutrición en lugares con pobreza, alimentos transgénicos, remedios para la contaminación atmosférica, etc.

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Una de las aplicaciones más interesantes para el futuro desarrollo del planeta es la nanotecnología aplicada al medio ambiente. Con los desastres ecológicos existentes, causados por el ser humano, la nanotecnología podría ser una de las tecnologías que mejore el planeta a través de la creación de nuevos materiales no contaminantes. Al parecer este tipo de técnica evitaría la creación de residuos en procesos productivos, y las materias primas podrían fabricarse a partir de sus componentes con la ventaja de no generar subproductos tóxicos.


TODO PARECEN VENTAJAS PERO…

Cualquiera que se interese por este nuevo mundo tecnológico entiende las ventajas de su aplicación en cualquier ámbito. Sin embargo, ¿habría consecuencias negativas o algún tipo de peligro? La respuesta está en el propio ser humano. Es evidente que el desarrollo tecnológico sirve para el desarrollo y mejora de la población de este planeta. El peligro viene, como siempre, del mal uso en la aplicación de las tecnologías. Parece evidente que un uso inconveniente de esta tecnología tendría consecuencias negativas para la seguridad mundial. ¿Qué podrían hacer con esta revolución tecnológica a “nanoescala” políticos descerebrados, núcleos terroristas?... Esto en cuanto a la capacidad de destrucción del ser humano.

Por otra parte, según los investigadores en la materia, uno de los principales peligros podría ser lo que han llamado “plaga gris”. Esta amenaza consiste en la posibilidad de que los nanorobots puedan clonarse como las células de cualquier organismo pero de forma descontrolada. Si un nanorobot se clona podríamos padecer una enfermedad “no biológica”. Los científicos señalan la rapidísima capacidad de clonación de estos nanorobots, con lo que podría llegar a suceder, en el peor de los casos, que lo único que quedase en el planeta fueran miles de millones de nanorobots. Esto sería la llamada “plaga gris”.

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CONCLUSIÓN

De todo lo expuesto parece evidente que la nanotecnología supondrá una serie de beneficios para el ser humano. Que esta tecnología se use bien o mal, dependerá de que todos nosotros estemos siempre pendientes de quienes nos gobiernan e intentando poner nuestro destino en manos de aquellos que estén mejor preparados. 


Bibliografía

Blog de K. Eric Drexler  
How Will Nanotechnology Change the World ? Star Documentaries.
El futuro de la nanotecnología.
Peligros de la nanotecnología.
La nanotecnología y sus posibilidades de aplicación en el campo científico-tecnológico, en Revista Cubana de Salud Pública. Versión On line. Pequeño artículo que define el concepto y resume alguna de sus aplicaciones en materia de salud como diagnóstico de enfermedades, manipulación celular, lucha contra el cáncer, etc.

31 de mayo de 2015

La existencia de extraterrestres

La existencia de los extraterrestres. Resultado de imagen de extraterrestre

En primer lugar, un extraterrestre es un ser que procede de un lugar o un planeta distinto a la Tierra. En este caso, vamos a analizar la existencia de la vida extraterrestre y la comprobación de si esta es verdad. Gran parte de la comunidad científica piensa que si que es posible la  existencia de vida extraterrestre fuera de nuestro planeta. La panspermia es un término que sugiere el origen de vida en un punto como puede ser la tierra, y la extensión a otros lugares, con lo cual este término, combate en contra del término de vida extraterrestre.
Debido a que este es un término que está fuera de la ciencia ya que no hay ni datos ni pruebas verificadas al alcance de científicos, este tema se suele estudiar de manera personal y creando hipótesis de manera individual que luego se pueden poner en común con el resto de personas.
Otro de los términos que pueden apoyar la forma de vida extraterrestre es por ejemplo el “principio de mediocridad”, el cual dice que la tierra no es el único planeta en el que existe vida, y de esta manera hay más seres viviendo en nuestro universo. También existe una hipótesis refutadora al principio de mediocridad, denominada “hipótesis de la tierra espacial”, la cual dice que la Tierra es el único planeta con vida ya que ha sido creado mediante un conjunto de circunstancias que no podrían ser repetidas nunca jamás. 
La disciplina que estudia la posibilidad de que ests seres existan se denomina: Exobiología. Uno de los mas fmosos divulgadores de esa disciplina fue el astrónomo norteamericano Carl Sagan.
Si nos convencemos de que los extraterrestres sí que existen, tenemos varias causas por las que pensar que es verdad. El pasado 5 de Octubre, el grupo de cientificos británicos liderados por el profesor Milton Wainwright en la Universidad de Shelffield, dieron a conocer públicamente la imagen de un organismo extraterrestre encontrado en el espacio.
Por otra parte, el científico aeroespacial Boyd BushmanCientífico existencia extraterrestresCientífico revela fotos y pruebas que confirman la existencia de extraterrestres antes de morir
antes de morir, publicó una entrevista a youtube que en este momento tiene más de millón y medio de visitas y en la cual publicó fotos y videos de cuerpos de extraterrestres y de conversaciones con ellos.
Por último, la NASA ocultó conversaciones que supuestamente tuvieron dos astronautas cuando veían a un extraterrestre. En este video se muestra una de las conversaciones que tuvieron.

Opinión personal: En mi opinión, los extraterrestres existen y pienso eso debido a que sería muy extraño que todo lo que se ha encontrado de ellos fuese mentira. Para mi, la pseudociencia es en su mayor parte toda verdad, por esta razón pienso que estos seres existen y que aún no hemos encontrado la manera de comunicarnos con ellos, quizás porque no están igual de desarrollados que nosotros.

Bibliografía:

Imágenes:

Videos:

17 de mayo de 2015

Proyecto Día de la Ciencia (Adriana, Lidia, Guillermo y Marta L)

Tema: Hábitos de vida saludables
Adriana Aranguren, Lidia Marcos, Guillermo Hernández y Marta Lozano
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Preguntas:
Alguna vez has seguido algún tipo de dieta?
Cuanto duraste con ella?
Comes mucha comida basura?
Cada cuánto vas a comer a restaurantes de comida rápida?
Crees que tu alimentación es sana y variada?
Te parece que en tu casa se come saludable?
Te parece que en el colegio se come saludable?
Te suele gustar menos la comida insana que la sana?
Bebes mucha agua?
Practicas algún tipo de ejercicio?
Cuántas veces a la semana haces deporte?
Piensas que el deporte es importante para llevar una vida saludable?
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La Organización Mundial de la Salud (OMS) define salud como ‘estado de bienestar mental, físico y social’. Más que de una vida sana, se trata de un estilo de vida saludable, combinando buena alimentación, ejercicio físico, prevención de la salud, trabajo, relación con el medio ambiente y actividad social.
-dieta equilibrada: alimentación saludable, con todos los alimentos de la pirámide nutricional en proporciones adecuadas y cantidad suficiente. El valor energético diario es de 30-40 kcal por hilo de peso: 50% hidratos de carbono, 10% azúcares, 30% grasas y 10% proteínas.
-hábitos tóxicos: consecuencias negativas para la salud del alcohol, tabaco, drogas… excepto el vino y la cerveza que se recomienda una copa diaria.
-ejercicio físico: 30 minutos diarios para fortalecer músculos, quemar grasas, controlar la tensión arterial, colesterol, niveles de glucosa en sangre…
-higiene: aseo, limpieza corporal y del ámbito doméstico
-productos tóxicos: contaminación ambiental de las ciudades
-equilibrio mental: bienestar emocional y psicológico para desarrollar las capacidades cognoscitivas, relaciones sociales, afrontar los retos personales y profesionales…
-actividad social: relaciones sociales para un envejecimiento saludable
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Nuestro objetivo es saber cómo actúan los adolescentes desde 1º hasta 4º de la ESO y si llevan una vida saludable y contrastar esos datos con los formularios que les vamos a pasar a personas mayores y ver qué generación lleva una vida más saludable. Tras la obtención de los datos realizaremos una presentación con gráficas con las que se podrá explicar qué generación se cuida más, la edad media a la que se empieza a fumar y el resto de cuestiones planteadas en el formulario.    


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Para realizar este trabajo, tuvimos que elegir de entre varios temas uno que gustara a todo el grupo. Seleccionamos ‘Hábitos de vida saludable’ debido a que nos parecía de gran interés y podríamos saber las costumbres de comida de cada persona y comparar los resultados con los de cursos mayores. Hicimos una labor de investigación para poder comentar el tema con los que realizaran la encuesta, y más tarde elaboramos las preguntas a modo de encuesta para poder recibir todos los resultados automáticamente desde Google Drive. Una vez que todos los cursos hubieron respondido, elaboramos unas tablas de datos que recogían las respuestas, y a partir de estas tablas conseguimos crear la representación gráfica de cada pregunta, su moda, media, mediana, desviación típica y coeficiente de variación. Finalmente, colocamos esta información en un poster para que pudieran ver el resultado de la encuesta.
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Las conclusiones de las encuestas una vez hechas y expuesto el trabajo es que cuanto más mayor eres más eres consciente de lo que es la comida saludable y de lo importante que es tu salud y valoras más la comida saludable y hasta algunos la ponen por encima de la no saludable.


OPERACIONES


Mediana                      
Pregunta 3:
Total: 4
Pregunta 6:
Total: 8
Pregunta 7:
Total: 9
Pregunta 9:
Total: 7


Media
Pregunta 3
Total: 3,975
Pregunta 6
Total: 8
Pregunta 7
Total: 7,475
Pregunta 9
Total: 7,51


Desviación típica
Pregunta 3
Total: 1,8
Pregunta 6
Total: 1,4
Pregunta 7
Total: 2,49
Pregunta 9
Total: 1,9


Coeficiente de variación = (Desviación típica/ Media) x 100
Pregunta 3
Total: 45 %
Pregunta 6
Total: 17,5 %
Pregunta 7
Total: 33,31 %
Pregunta 9
Total: 25,3 %