Definizione ed esempi di variabili indipendenti e dipendenti

Ogni esperimento scientifico coinvolge variabili dipendenti e indipendenti. La variabile indipendente è quella controllata o manipolata dal ricercatore al fine di determinarne l’effetto sul fenomeno o sul sistema oggetto di studio. Questa variabile non dipende dal valore di qualsiasi altra variabile, ma solo dalle caratteristiche del disegno sperimentale e dai desideri del ricercatore. Da qui il suo nome. La variabile dipendente , invece, è una variabile di risposta. È uno che dipende dal valore della variabile indipendente. In altre parole, le variabili indipendenti e dipendenti possono essere intese, rispettivamente, come causa ed effetto di un fenomeno oggetto di studio.

Va ricordato che per variabile si intende qualsiasi cosa che può cambiare durante un esperimento. Esistono diversi tipi di variabili, di cui dipendenti e indipendenti sono solo due. A seconda del progetto sperimentale, possono esserci diverse variabili, sia indipendenti che dipendenti, ma non importa quale, deve esserci almeno una di ciascuna affinché l’esperimento abbia un senso.

Relazione tra variabile dipendente e indipendente e ipotesi

La ricerca scientifica viene condotta con l’intenzione di stabilire relazioni di causa ed effetto che consentano, tra le altre cose, una migliore comprensione di un sistema, lo sviluppo di nuove tecnologie o una migliore previsione dell’esito di diverse azioni.

Per raggiungere questi obiettivi, i ricercatori si affidano al metodo scientifico . Ciò conforma una serie di passaggi che iniziano con una domanda che il ricercatore si pone in relazione a un fenomeno oa un sistema di interesse. Dopo aver studiato tale sistema, viene sollevata un’ipotesi o una supposizione sulle cause del fenomeno osservato , e quindi viene progettato un esperimento per verificare o escludere tale ipotesi .

È durante la formulazione dell’ipotesi e la progettazione dell’esperimento che compaiono le variabili dipendenti e indipendenti.

Esempio

Immaginiamo un caso ipotetico in cui, dopo aver osservato il modo di vestire in una prestigiosa università europea, uno scienziato si chieda: potrebbe essere che il colore dell’abbigliamento influenzi l’intelligenza delle persone? Dopo aver considerato questa domanda e aver fatto alcune osservazioni, si propone la seguente ipotesi: “indossare il verde aumenta l’intelligenza”.

Poi arriva il momento di progettare un esperimento per confermare o escludere la validità dell’ipotesi. Innanzitutto bisogna stabilire quali sono le variabili dell’esperimento, come misurarle e quale rappresenta la causa e quale l’effetto. Quest’ultimo è ciò che definisce qual è la variabile dipendente e indipendente.

In questo esempio, il modo in cui è scritta l’ipotesi implica che il ricercatore pensi che “indossare verde” sia la causa e “essere più intelligente” sia l’effetto. In questo modo, si stabilisce che la variabile indipendente sarebbe il colore dei vestiti, mentre la variabile dipendente sarebbe una misura dell’intelligenza, come il QI.

Come si può vedere con questo esempio, le variabili dipendenti e indipendenti sono strettamente correlate all’ipotesi dell’esperimento. Ulteriori esempi sono presentati di seguito per illustrare questi due concetti che sono fondamentali per la scienza.

Differenze tra variabile dipendente e indipendente

Esempi di variabili dipendenti e indipendenti

• In un esperimento per determinare se un nuovo diuretico aumenta la produzione di urina nei ratti da laboratorio, la dose del diuretico è la variabile indipendente mentre il volume di urina prodotta è la variabile dipendente. Si noti che il ricercatore non può stabilire liberamente quanta urina produce il ratto, ma può controllare la dose di farmaco somministrata al ratto.

• Un ingegnere civile vuole determinare se un nuovo additivo aumenta la velocità di presa del cemento armato. Per fare ciò, progetta un esperimento in cui varia la proporzione del nuovo additivo e poi misura quanto tempo impiega la miscela a solidificarsi. In questo caso la variabile indipendente è la proporzione di additivo aggiunto , mentre il tempo di presa è la variabile dipendente.

• In un esperimento di biologia molecolare, un ricercatore è interessato a determinare se una determinata sostanza chimica è in grado di regolare l’espressione di un gene che codifica per la proteina P. Per fare ciò, misura la concentrazione della proteina P prodotta da una colonia di batteri prima e dopo l’aggiunta della sostanza al terreno. La loro ipotesi è che il composto inibirà l’espressione del gene e quindi la produzione di quella proteina. In questo caso la variabile indipendente è la presenza o l’assenza del composto , mentre la produzione di P è la variabile dipendente.

• Un’azienda che produce insulina utilizzando microrganismi vuole testare un nuovo ceppo isolato dal suo team di ricerca e sviluppo. Per fare questo, eseguono un esperimento per confrontare la produzione di insulina dei due ceppi, quello nuovo e un altro usato in precedenza. In questo caso, la varietà del ceppo è la variabile indipendente mentre la produzione di insulina è la variabile dipendente.

• In uno studio si desidera determinare l’effetto dell’intensità della luce sulla pigmentazione nelle foglie di una pianta. La variabile indipendente in questo caso è l’intensità luminosa, mentre la pigmentazione fogliare sarà la variabile dipendente.

• Un ospedale vuole determinare se il numero di ore continuative di servizio del personale infermieristico influenza la mortalità dei pazienti che entrano in pronto soccorso. Qui il numero di ore di servizio continuativo rappresenta la variabile indipendente mentre il tasso di mortalità dei pazienti che entrano in PS è la variabile di risposta.

Come distinguere tra variabile dipendente e indipendente?

Nella maggior parte dei casi è facile determinare qual è la variabile indipendente e quale quella dipendente. Tuttavia, se per qualche motivo si crea confusione, è meglio iniziare da zero e seguire questi passaggi:

• Passaggio 1: identificare tutte le variabili coinvolte nell’esperimento. Ciò significa identificare tutti i fattori che possono cambiare o essere modificati durante l’esperimento.
• Passaggio 2: tra tutte le variabili, identificare quelle che sono direttamente correlate alla domanda di ricerca e all’ipotesi dell’esperimento.
• Passaggio 3: scrivere le variabili in una frase formulata in modo da indicare una relazione di causa ed effetto.
• Passaggio 4: se la frase precedente non ha senso, inverti le variabili e riscrivi la frase. Il secondo dovrebbe avere senso.
• Passaggio 5: una volta individuata la relazione di causa ed effetto che ha un senso logico, la variabile che è stata annotata come causa è la variabile indipendente mentre l’altra è la variabile dipendente.

Distinzione tra variabile dipendente e variabile indipendente: esempio

Descrizione dell’esperimento: un campione di batteri da una coltura viene incubato per 48 ore e a 37ºC in due diversi terreni: uno è un agar nutriente che contiene tutto il necessario per la crescita e la prosperità di qualsiasi organismo, e l’altro è un agar minimo che contiene solo i nutrienti più essenziali per la sopravvivenza. La crescita di colonie di batteri sul primo terreno è indicativa di un ceppo mutante, ma non sul secondo terreno. L’ipotesi è che la coltura originale contenga ceppi mutanti. Qual è la variabile dipendente e indipendente in questo caso?

Per trovare la risposta, seguiamo i passaggi indicati:

1. Il tempo e la temperatura sono candidati comuni per variabili indipendenti, ma in questo caso nessuno di questi due fattori varia durante l’esperimento, quindi non sono variabili. Le uniche variabili sono il terreno di coltura in cui i batteri vengono incubati e la crescita (o la mancata crescita) delle colonie dopo l’incubazione.
2. Questo passaggio non è necessario poiché ci sono solo due variabili.
3. Supponiamo di scrivere “l’assenza di crescita della colonia influisce sul mezzo di coltura”. Questa frase non ha senso logico, poiché è stato il ricercatore a decidere la composizione del terreno di coltura, che non è stata causata dalla crescita o dalla mancata crescita di colonie batteriche.
4. Quindi è scritto al contrario: Il mezzo di coltura influenza la crescita delle colonie batteriche. Questa relazione di causa ed effetto ha un senso logico.
5. Poiché la causa nella fase 4 era il mezzo di coltura, allora questa è la variabile indipendente, mentre la crescita della colonia è la variabile dipendente.

Risposta: La variabile indipendente è il mezzo di coltura e la variabile dipendente è la crescita delle colonie batteriche.

Rappresentazione grafica delle variabili dipendenti e indipendenti

Esiste un metodo standard per la rappresentazione grafica della variabile indipendente e dipendente. L’acronimo DRY MIX può essere utilizzato per aiutare a ricordare come rappresentare graficamente le variabili:

MISCELA SECCA

D   = variabile dipendente
R   = variabile di risposta
Y  = grafico  sull’asse y o verticale

M   = variabile manipolata
I  = variabile indipendente
X   = grafico dell’asse orizzontale o x

Come accennato in precedenza, la variabile dipendente in una funzione è solitamente rappresentata da  e , ed è posta sull’asse delle ordinate. Si dice  che la variabile y  sia una funzione della variabile  x , che è la variabile indipendente.