Дефиниция и примери за независими и зависими променливи

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.

Всеки научен експеримент включва зависими и независими променливи. Независимата променлива е тази, която се контролира или манипулира от изследователя, за да се определи нейният ефект върху явлението или системата, които се изучават. Тази променлива не зависи от стойността на която и да е друга променлива, а само от характеристиките на експерименталния план и желанията на изследователя. Оттук и името му. Зависимата променлива , от друга страна, е променлива на отговор. Това е, което зависи от стойността на независимата променлива. С други думи, независимите и зависимите променливи могат да се разбират съответно като причина и следствие на изследвано явление.

Трябва да се помни, че променлива се разбира като всичко, което може да се промени по време на експеримент. Има няколко вида променливи, от които зависимите и независимите са само две. В зависимост от експерименталния план може да има няколко променливи, както независими, така и зависими, но без значение кои, трябва да има поне една от всяка, за да има смисъл експериментът.

Връзка между зависима и независима променлива и хипотеза

Научните изследвания се провеждат с намерението да се установят причинно-следствени връзки, които позволяват по-добро разбиране на дадена система, разработване на нови технологии или по-добро прогнозиране на резултата от различни действия, наред с други неща.

За да постигнат тези цели, изследователите разчитат на научния метод . Това съответства на поредица от стъпки, които започват с въпрос , който изследователят си задава във връзка с явление или система от интерес. След изучаване на споменатата система се повдига хипотеза или предположение за причините за наблюдаваното явление и след това се планира експеримент , за да се провери или отхвърли споменатата хипотеза .

По време на формулирането на хипотезата и проектирането на експеримента се появяват зависимите и независимите променливи.

Пример

Нека си представим хипотетичен случай, в който след наблюдение на начина на обличане във виден европейски университет учен се пита дали е възможно цветът на дрехите да влияе върху интелигентността на хората? След като разгледахме този въпрос и направихме някои наблюдения, се предлага следната хипотеза: „носенето на зелено увеличава интелигентността“.

След това идва моментът да се направи експеримент, за да се потвърди или отхвърли валидността на хипотезата. Първо, трябва да се установи кои са променливите на експеримента, как да се измерват и кое представлява причината и кое следствието. Последното е това, което определя коя е зависимата и независимата променлива.

В този пример начинът, по който е написана хипотезата, предполага, че изследователят смята, че „да носиш зелено“ е причината, а „да си по-умен“ е следствието. По този начин се установява, че независимата променлива ще бъде цветът на облеклото, докато зависимата променлива ще бъде някаква мярка за интелигентност, като IQ.

Както може да се види в този пример, зависимите и независимите променливи са тясно свързани с хипотезата на експеримента. Допълнителни примери са представени по-долу, за да илюстрират тези две концепции, които са централни за науката.

Разлики между зависимата и независимата променлива

Независими променливи зависими променливи
Те са променливи, които могат да бъдат контролирани от изследователя. Те не могат да бъдат контролирани от изследователя.
Те се наричат ​​контролирани променливи, манипулирани променливи или обяснителни променливи. Те се наричат ​​още измерени променливи, променливи на отговора или обяснени променливи.
Стойността му не зависи от стойността на друга променлива. Стойността му зависи от стойността на независимата променлива.
Те пряко влияят върху резултата от експеримента. Промяната му представлява резултата от експеримента.
Те могат да представляват причината за дадено явление. Те представляват ефекта.
Те могат да съществуват без зависимите променливи. За да съществуват, трябва да има независима променлива.
Те обикновено се представят в математически функции с буквата x . Те обикновено се представят в математически функции с буквата и .
В графиките те винаги се поставят по оста X (абсцисната ос). В графиките те винаги се поставят върху оста Y (ординатната ос).

Примери за зависими и независими променливи

  • В експеримент за определяне дали нов диуретик увеличава отделянето на урина при лабораторни плъхове, дозата на диуретика е независимата променлива, докато обемът на произведената урина е зависимата променлива. Имайте предвид, че изследователят не може свободно да определя колко урина произвежда плъхът, но той може да контролира дозата на лекарството, дадено на плъха.
  • Строителен инженер иска да определи дали нова добавка увеличава скоростта на втвърдяване на стоманобетона. За да направи това, той планира експеримент, в който променя съотношението на новата добавка и след това измерва колко време е необходимо на сместа да се втвърди. В този случай независимата променлива е пропорцията на добавената добавка , докато времето за втвърдяване е зависимата променлива.
  • В експеримент по молекулярна биология изследователят се интересува от определянето дали определено химично вещество е способно да регулира експресията на ген, който кодира протеина P. За да направи това, той измерва концентрацията на протеина P, произведен от колония от бактерии преди и след добавяне на веществото към средата. Тяхната хипотеза е, че съединението ще инхибира експресията на гена и следователно производството на този протеин. В този случай независимата променлива е наличието или отсъствието на съединението , докато производството на P е зависимата променлива.
  • Компания, която произвежда инсулин с помощта на микроорганизми, иска да тества нов щам, изолиран от нейния екип за изследване и развитие. За да направят това, те провеждат експеримент, за да сравнят производството на инсулин от двата щама, новия и друг, използван преди това. В този случай сортът на щама е независимата променлива, докато производството на инсулин е зависимата променлива.
  • В едно изследване е желателно да се определи ефектът от интензитета на светлината върху пигментацията в листата на растението. Независимата променлива в този случай е интензитетът на светлината, докато пигментацията на листата ще бъде зависимата променлива.
  • Една болница иска да определи дали броят на непрекъснатите часове работа на медицинския персонал влияе върху смъртността на пациентите, които влизат в спешното отделение. Тук броят на непрекъснатите часове на обслужване представлява независимата променлива, докато смъртността на пациентите, влизащи в спешното отделение, е променливата на отговора.

Как да разграничим зависима от независима променлива?

В повечето случаи е лесно да се определи коя е независимата променлива и коя е зависимата. Въпреки това, ако по някаква причина възникне объркване, най-добре е да започнете от нулата и да следвате следните стъпки:

  • Стъпка 1: Идентифицирайте всички променливи, които участват в експеримента. Това означава идентифициране на всички фактори, които могат да се променят или да бъдат променяни по време на експеримента.
  • Стъпка 2: Сред всички променливи идентифицирайте тези, които са пряко свързани с изследователския въпрос и хипотезата на експеримента.
  • Стъпка 3: Напишете променливите в изречение, формулирано по начин, който показва причинно-следствена връзка.
  • Стъпка 4: Ако предишното изречение няма смисъл, обърнете променливите и пренапишете изречението. Второто трябва да има смисъл.
  • Стъпка 5: След като имате връзката причина и следствие, която има логичен смисъл, тогава променливата, която е отбелязана като причина, е независимата променлива, докато другата е зависимата променлива.

Разграничаване между зависима и независима променлива: Пример

Описание на експеримента: Проба от бактерии от култура се инкубира в продължение на 48 часа и при 37ºC в две различни среди: едната е хранителен агар, който съдържа всичко необходимо за растежа и процъфтяването на всеки организъм, а другата е минимален агар, който съдържа само най-важните хранителни вещества за оцеляване. Растежът на колонии от бактерии в първата среда е показателен за мутантен щам, но не и във втората среда. Хипотезата е, че оригиналната култура съдържа мутантни щамове. Коя е зависимата и независимата променлива в този случай?

За да намерим отговора, нека следваме посочените стъпки:

  1. Времето и температурата са често срещани кандидати за независими променливи, но в този случай нито един от тези два фактора не се променя по време на експеримента, така че те не са променливи. Единствените променливи са културалната среда, в която се инкубират бактериите, и растежът (или липсата на растеж) на колониите след инкубацията.
  2. Тази стъпка не е необходима, тъй като има само две променливи.
  3. Да предположим, че пишем „отсъствието на растеж на колонии засяга хранителната среда“. Това изречение няма логичен смисъл, тъй като изследователят е този, който е определил състава на хранителната среда, който не е причинен от растежа или липсата на растеж на бактериални колонии.
  4. След това се пише отзад: Хранителната среда влияе върху растежа на бактериалните колонии. Тази причинно-следствена връзка има логичен смисъл.
  5. Тъй като причината в стъпка 4 е културалната среда, това е независимата променлива, докато растежът на колонията е зависимата променлива.

Отговор: Независимата променлива е културалната среда, а зависимата променлива е растежът на бактериалните колонии.

Графично представяне на зависимите и независимите променливи

Има стандартен метод за графично представяне на независимата и зависимата променлива. Акронимът DRY MIX може да се използва, за да запомните как да изобразите променливите в графика:

СУХА СМЕС

 = зависима променлива
R   = променлива на отговор
= графика на  ос y или вертикална

 = манипулирана променлива
= независима променлива
X   = графика на хоризонталната или ос x

примери за графики на зависими и независими променливи

Както бе споменато по-горе, зависимата променлива във функция обикновено се представя с  и и се поставя на ординатната ос. За променливата y се казва   , че е функция на променливата  x , която е независимата променлива.

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados