Guia de Laboratorio de Biofisica -2014_1

ASOCIACION UNIVERSIDAD PRIVADA SAN JUAN BAUTISTA

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD

ESCUELA PROFESIONAL DE TECNOLOGIA MDICA

ESPECIALIDAD LABORATORIO CLINICO Y ANATOMIA PATOLOGICA

GUIA DE PRCTICA

BIOFSICA

II CICLO

EPTM LABORATORIO CLNICO Y

ANATOMA PATOLGICA

2

INDICE

Pg.

LABORATORIO N 01: Incertidumbre: Medicin, error experimental y porcentaje de error 02-05 LABORATORIO N 02: MEDICIONES: Mediciones de longitudes, reas y volmenes de diferentes Objetos 06-11 LABORATORIO N 03: MOVIMIENTO: Movimiento corporal, el andar humano 12-15 LABORATORIO N 04: HIDROSTATICA: Principio de Arqumedes: Densidad 16-19 PRIMER PARCIAL DE LABORATORIO

LABORATORIO N 05: OSMOSIS 20-22 LABORATORIO N 06: PRESION: Medicin Indirecta de la Presin Arterial 23-26 LABORATORIO N 07: ENERGIA: Transferencia y Conservacin de la Energa 27-32 LABORATORIO N 08: PRESION: Presin Hidrosttica 33-34 SEGUNDO PARCIAL DE LABORATORIO

LABORATORIO N 09: VOLTIMETRO: Uso y Manejo de Voltmetro 35-43 LABORATORIO N 10: CALOR: Medicin y Prdida en la Transferencia de Calor. 44-47 LABORATORIO N 11: EQUIPONTENCIALES: Medicin de lneas equipotenciales. 48-50 LABORATORIO N 12: Medicin de la Presin Acstica 51-53 LABORATORIO N 13: REFLEXION: Transmisin, Refraccin y Absorcin de la Luz. 54-55 LABORATORIO N 14: LUMINOTERAPIA. 56-57 ESTRUCTURA DEL FORMATO PARA LA ENTREGA DE INFORMES DE LABORATORIO 58-59

TERCER PARCIAL DE LABORATORIO


ANATOMA PATOLGICA

3

PRACTICA DE LABORATORIO N 01

INCERTIDUMBRE: Medicin y error experimental

1. COMPETENCIAS

Evala el proceso de medicin teniendo en cuenta el error experimental.

Analiza e interpreta el comportamiento de la curva de distribucin normal en un proceso de medicin correspondiente al nmero de frejoles que caben en un puado normal

2. FUNDAMENTO TEORICO

La ciencia fsica trabaja solo con cantidades que pueden ser medidas, esto significa que estas

cantidades se definen en forma operacional, esto significa que la definicin de una cantidad

fsica involucra como medir y con qu instrumento medir. la medicin es un proceso por el cual

se asigna un nmero y su correspondiente unidad a una cantidad fsica , con el propsito de

compararla con otra cantidad fsica de la misma cualidad, tomada como referencia patrn, solo

podemos comparar cantidades homogneas o cantidades que tengan la misma cualidad o

atributo. En un proceso de medicin intervienen: (a) el objeto o fenmeno fsico que se desea

medir, (b) el instrumento de medida (c) la unidad.

Incertidumbre

La incertidumbre de medicin es el parmetro asociado con el resultado de la medicin, que

caracteriza la dispersin de los valores que razonablemente podra ser atribuido a la medicin,

este parmetro podra ser una desviacin estndar u otra parte de un intervalo que indica un

cierto intervalo de confianza o de distribucin ms probable de los valores repetitivos de una

medicin.

3. MATERIALES

- 1 Kg de frejol negro - Calculadora, lpiz, borrador

- Hojas cuadriculadas - Regla

- Recipiente de plstico - Una hoja de papel milimetrado

4. PROCEDIMIENTOS

4.1 De los integrantes del grupo solo elijan a uno de ellos varn o mujer para realizar la actividad.

4.2 Deposite los frejoles en el recipiente de plstico.

4.3 La persona elegida debe coger un puado de frejoles del recipiente una y otra vez, hasta lograr un puado normal, es decir el puado que contiene a los frejoles no debe ser muy suelto ni muy apretado.

4.4 Una vez establecido su puado normal, coge un puado y pasa a uno de sus compaeros para

que cuente el nmero de granos obtenidos.

4.5 El valor obtenido debe ser anotado en la tabla en Nk (1) que corresponde al primer evento.

4.6 Repita la operacin 50 veces hasta completar la tabla, para hacer ms gil la persona elegida debe repartir a sus compaeros el puado de frejoles hasta cuando considera que est sacando el puado normal de lo contrario esperar hasta volver todo los frejoles al recipiente.


ANATOMA PATOLGICA

4

K

NK

(NK-

)X

(NK- )X

F R E C U E N C I A

m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

KN

(NK-

)X

EPTM LABORATORIO CLNICO Y ANATOMA PATOLGICA

5

5. CALCULOS Y RESULTADOS

5.1 Determine la media aritmtica de los 50 puados de frejoles obtenidos, esta media

aritmtica es el nmero ms probable, X de frejoles que caben en un puado normal y se obtiene con la frmula:

K

NX

K

Promedio del nmero de frejoles por puado: K

NX

K=

5.2 Para llenar la segunda columna de la tabla utiliza (NK- )X el valor obtenido en el evento

uno menos el valor del promedio

5.3 Determine la incertidumbre normal o desviacin estndar )(X de la medicin anterior

mediante:

K

XNX

K )()(

Valor del error (incertidumbre): K

XNX

K )()( =

5.4 Anote la cantidad del puado ms pequeo (m) y el puado ms grande (M), y a partir de m

anote los nmeros siguientes en forma ordenada hasta llegar al ltimo valor M

5.5 Ahora a partir de K1 hasta K50 marca 1 o una X en el cuadro donde se cruza los valores de Nk y

la frecuencia

5.6 Una vez completado el proceso anterior , observa desde m hasta M las veces que se repiten

los valores en una columna , cuente las veces que se repite y anote esta cantidad en la parte

inferior de la tabla

5.7 En papel milimetrado dibuja la frecuencia vs nmero de frejoles y traza la mejor curva normal

como se muestra en el ejemplo y a partir de ello realiza lo siguiente:

5.8 A 2/3 de la altura mxima de la curva, traza una recta horizontal generndose el segmento AB

5.9 Halla el valor de 2/AB

5.10 Compara el valor de 2/AB con )(X

SITUACIONES PROBLEMATICAS

1. A qu se debe la diferencia entre su puado normal de frejoles y el de sus

compaeros?

2. Mencione una ventaja o desventaja de emplear pallares en vez de frejoles en el presente

experimento

3. En vez de medir puados, podra medirse el nmero de frejoles que caben

en un vaso, en una cuchara, etc.?

4. Qu sucedera si los frejoles fuesen de tamaos apreciablemente diferentes?

5. Considerando que el promedio por puado es de 60 frejoles sera ventajoso colocar

solo 100 frejoles en el recipiente, y de esta manera calcular el nmero de frejoles en un

puado contando los frejoles que queda en el recipiente

6. Explique un posibles suceso que se observaran si en vez de 50 puados extrajeran 200

puados de frejoles

7. Despus de realizar el experimento, coge un puado de frejoles, que puede Ud. Afirmar

sobre el nmero de frejoles contenido en tal puado (antes de contar)

8. Comparando los valores de )(X y

2/AB entonces 2/AB puede ser considerado

aproximadamente cmo la desviacin estndar?


6

Ejemplo:

k Nk Nk - (Nk -) 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68

1 58 -4.75 22.56 1

2 60 -2.75 7.56 1

3 64 1.25 1.56 1

4 61 -1.75 3.06 1

5 59 -3.75 14.06 1

6 62 -0.75 0.56 1

7 65 2.25 5.06 1

8 68 5.25 27.56 1

9 64 1.25 1.56 1

10 60 -2.75 7.56 1

11 62 -0.75 0.56 1

12 65 2.25 5.06 1

13 67 4.25 18.06 1

14 63 0.25 0.06 1

15 61 -1.75 3.06 1

16 61 -1.75 3.06 1

17 62 -0.75 0.56 1

18 66 3.25 10.56 1

19 63 0.25 0.06 1

20 64 1.25 1.56 1

1255 0 133.75 1 1 2 3 3 2 3 2 1 1 1

5 4 3,4 3 o o o 2,26 A B 2 o o o 1 o o o o o 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 A B

2/AB = (64,9 - 60,1)/2 = 4,8/2 = 2,4

)(X = 2,6


7


MEDICION: Mediciones de longitudes, reas y volmenes de diferentes objetos

COMPETENCIAS 1: Realiza mediciones de longitud, masa y volumen expresando sus resultados en cifras

significativas.

2: Explica mediciones pequeas, consiguiendo precisin mediante el uso del Vernier.

FUNDAMENTO TEORICO Incertidumbres en una medicin

El conocimiento de la incertidumbre de los resultados de una medicin es de vital importancia

para los laboratorios y sus usuarios.

La incertidumbre de medicin es una medida muy importante de la calidad de un resultado o

de un mtodo de medicin

Factores que contribuyen a la incertidumbre de medicin

Conocimiento inadecuado de los efectos de las condiciones ambientales sobre las

mediciones

Deficiencias de la apreciacin del operador en la lectura de los instrumentos

analgicos

Resolucin del instrumento o equipo de medicin

Incertidumbre de la calibracin de los patrones de medicin

Variaciones en observaciones repetidas

Un instrumento puede ser muy sensible y a la vez poco exacto, al no estar su escala calibrada correctamente con relacin al patrn. No hay mediciones exactas. Cualquier medicin siempre estar afectada por una serie de incertidumbres de muy diverso origen, como por ejemplo:

el lmite de precisin establecido por el fabricante del instrumento (establecido al comparar contra el patrn)

ignorar correcciones indicadas por el fabricante (por ejemplo, cuando la temperatura del laboratorio no coincide con la de calibracin del instrumento).

imprecisiones de manipulacin del operador que hace la medicin.

variaciones de voltaje, campos magnticos, presin, etc. que afecten el instrumento de medicin.

Error de medicin. Es usual utilizar este trmino para designar la diferencia que existe entre el valor medido y el valor real del mensurando, que normalmente se desconoce. En el trabajo experimental no solo interesa determinar el valor numrico de la medida, sino tambin ser necesario obtener una estimacin de su incertidumbre, la incertidumbre proporciona un margen de confiabilidad, cuanto menor sea ser ms confiable. El resultado experimental siempre debe ser expresado como un intervalo dentro de cuyos lmites podemos garantizar que se encuentra el valor ms aproximado de la cantidad fsica que se ha medido el cual se expresa como: X X . (1) Donde X es la cantidad fsica medida y X es la incertidumbre absoluta

1. Incertidumbre en mediciones directas

a. Para una sola medicin


8

a.1 Incertidumbre absoluta (X) Cuando se mide se mide un objeto con una regla cuya escala esta en mm por ejemplo el resultado puede ser 21mm , pero no podemos decir que su longitud es exactamente 21 mm sino que dicha longitud ser comprendida dentro de un intervalo mnimo M = X X M = 21,0 0,5mm

La incertidumbre absoluta (X) en un instrumento de medicin es igual a la mitad de la

mxima precisin posible del instrumento

X= 2

1 (mxima precisin posible)

a.2 Incertidumbre relativa (Ir) Se define como: Ir = Incertidumbre absoluta = X = 0,5 = 0,0238 Valor medido X 21,0

a.3 Incertidumbre porcentual I (%) La incertidumbre porcentual es la incertidumbre relativa multiplicada por 100 I (%) = X*100 = 0,0238 = 2,38% X

b. Para varias mediciones

Cuando se requiere reducir la magnitud del error se recomienda repetir el mayor nmero de

veces posible la medicin, as de esta manera al obtener el promedio de estas mediciones

hallaremos el valor ms confiable que cualquiera de las mediciones efectuadas

X Suma de mediciones Nmero de mediciones

Desviacin o error absoluto (D): la desviacin o error absoluto de cada medicin es la

diferencia entre el valor medido (Xi) y el valor promedio ( X )

D = Xi - X Luego el error absoluto o desviacin media del valor promedio est dado por el promedio

aritmtico de los valores absolutos de todas las desviaciones

N

XX

E

i

a

)(

; X

ErE

a %)100((%)

X

EE

a

2. Incertidumbre en mediciones indirectas Cuando se realizan mediciones indirectas a partir de cantidades medidas en forma directa, la incertidumbre en el resultado depende de las incertidumbres parciales de cada cantidad, consideraremos los siguientes casos:

Suma = X + Y (X +Y) Resta = X - Y (X +Y) Producto = XY XY y

y

X

X

Cociente =Y

Y

X

X

Y

X

Y

X

Nota: los valores X y Y no se restan como se hubiera hecho en la resta por cuanto en la medicin la incertidumbre esta entre el mnimo y mximo error Resta = X Y - (X - Y) VALOR MINIMO Resta = X Y + (X + Y) VALOR MAXIMO


9

MATERIALES

1 regla graduada en cm y mm 1 probeta graduada de 400cm3

1 balanza de tres brazos 3 monedas (un sol, 50 y 10 cntimos)

1 hoja de papel A4 3 billas de acero o vidrio

1 vernier 1 alambre de 5cm de largo

1 paraleleppedo (madera) 1 tubo pvc de 3 a 5 cm de largo

PROCEDIMIENTOS Dado los instrumentos que se muestran en la tabla, determinar la precisin del instrumento y determinar la incertidumbre absoluta y registrar sus datos correspondientes

Instrumento Precisin de medicin Incertidumbre absoluta (X)

Regla

Vernier

Balanza de 3 brazos

Probeta graduada

1. Corta una hoja de la forma del grfico y seala tal como se indica.

A B C

2. Mide con la regla cada lado del tringulo, expresando correctamente cada medicin asociando

con la incertidumbre absoluta, relativa y porcentual del instrumento que has utilizado

Segmento

Longitud

(Lo)

V A L O R P R O B A B L E

L= Lo X L= Lo Ir L= Lo I (%)

AB

BC

AC


10

3. En la balanza determina la masa de la moneda de un nuevo sol, la billa y el slido dado, anota

el resultado de las mediciones asociando con la incertidumbre absoluta, relativa y porcentual

del instrumento que has utilizado

objeto

Masa (Mo)


M= Mo X M= Mo Ir M= Mo I (%)

Moneda

Billa

solido

4. Coloca en la probeta 60 cm3 de agua y luego introduce con cuidado primero una billa, mide el

volumen , luego 2 y luego 3 billas anota tus resultados sealando la incertidumbre absoluta,

relativa y porcentual

objeto

Volumen

(Vo)


V= Vo X V= Vo Ir V= Vo I (%)

1 billa

2 billas

3 billas

5. Emplea el vernier para determinar el dimetro y el espesor de cada una de las tres monedas,

indica las medidas con los errores asociados al instrumento:

Moneda

Dimetro

(Do)


D= Do X D= Do Ir D= Do I (%)

1 Sol

0,5 sol

0,1 sol

Moneda

Espesor

(Eo)


E= Eo X E= Eo Ir E= Eo I (%)

1 Sol

0,5 sol

0,1 sol


11

6. Llena agua en la probeta aproximadamente hasta cierta altura anote cuanto marca, luego

introduzca un objeto slido irregular anote su nueva marca e indica las medidas con los

errores asociados al instrumento:

Agua en probeta

Volumen

(Vo)


V= Vo X V= Vo Ir V= Vo I (%)

inicial

final

7. Con la ayuda del vernier determina el dimetro interno y externo del tubo, as como tambin el

dimetro de la billa, indica los errores conocidos de cada medicin

Objeto

Dimetro

(Do)


D= Do X D= Do Ir D= Do I (%)

Tubo (E)

Tubo (I)

Billa

8. Con el vernier determina el largo, el ancho y alto del paraleleppedo. Luego emplea la regla

graduada en mm, indica el resultado de las mediciones considerando los errores absolutos

relativos y porcentuales

VERNIER

Segmento

Longitud

(Lo)



Largo

Ancho

Alto

REGLA

Segmento

Longitud(Lo)



Largo

Ancho

Alto


12


1. Qu regla es de mayor precisin: una graduada en cm, otra en pulgadas u otra en mm?

2. Por qu es recomendable repetir varias veces una misma medicin?

3. Qu se entiende por el valor ms confiable de una medicin?

4. Qu instrumento de medicin de longitudes es de mayor precisin, la regla graduada en

cm y mm o el vernier?

5. Reflexiona y responde cual ser el volumen de la billa, considera la propagacin del error y

seala el error absoluto y porcentual

6. Reflexiona, y responde como podra medir las magnitudes de objetos diminutos como la

masa de un grano de arroz, el volumen de una gota de sangre, el grosor de una hoja de

papel

7. Determina el volumen del paraleleppedo, considera la propagacin del error e indica el

error absoluto y porcentual da lo mismo emplear el vernier o la regla? Por qu? Qu

instrumento da resultados ms precisos?

8. Indica tus observaciones

9. Indica tus conclusiones


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MOVIMIENTO: Movimiento Corporal El andar humano COMPETENCIAS:

1. Aplica ecuaciones del movimiento de cada libre, para determinar el tiempo de reaccin que

experimenta una persona ante un estmulo externo.

2. Aplica los conceptos bsicos de la cinemtica y del movimiento pendular para encontrar

experimentalmente en una primera aproximacin el movimiento de las extremidades

inferiores de una persona.

MATERIALES

01 de 50cm o 100cm de plstico o madera escala milimetrada

01 cronometro de 1/100 segundos de precisin

01 cinta mtrica con escala en centmetros

FUNDAMENTO TEORICO

1. Aspectos fisiolgicos

La funcin principal del sistema nervioso es de procesar toda la informacin que recibe de forma que

se produzcan las respuestas motoras adecuadas, esto es que el sistema nervioso controla las

actividades corporales como: contracciones musculares, cambios viscerales, etc. recibe millones de

datos de informacin procedentes de los rganos sensoriales y los entrega a diferentes rganos para

determinar una respuesta corporal, la mayor parte de las actividades del sistema nervioso se inician

por una experiencia sensorial procedente de receptores sensoriales sean estos receptores visuales,

auditivos, tctiles de la superficie de un cuerpo u otros cuerpos, esta experiencia sensorial puede dar

lugar a una inmediata reaccin o puede almacenarse en el cerebro durante minutos, semanas o aos.

2. Aspectos fsicos

a) Tiempo de reaccin ante un estmulo externo

Sabemos que los impulsos nerviosos tardan, en persona normal aproximadamente 1/5 de segundo

para ir del ojo al cerebro y de este a los dedos

Para determinar el tiempo de reaccin ante un estmulo externo, tomamos en cuenta para el presente

experimento las expresiones de cada libre. La figura (1) muestra la cada de un cuerpo desde una

posicin A, la distancia que recorre hasta llegar a la posicin B est dada por la ecuacin:

2

1gttVd A .. (1)

Cuando el cuerpo es soltado desde el reposo (VA= 0) la ecuacin toma la forma:

2

1gtd (2)

Luego al despejar t se tiene: g

dt

2 . (3)

Tiempo t compatible con el tiempo de reaccin de una persona ante un estmulo externo,

tiempo que tardan los impulsos nerviosos para ir del ojo al cerebro y de esta a los dedos


14

Figura 1: determinacin del tiempo de reaccin

b) Efectos de la aceleracin de la gravedad sobre los movimientos corporales

Debido a la aceleracin de la gravedad, el movimiento de las extremidades se asemeja en una

primera aproximacin, al movimiento de un pndulo, aunque el movimiento real es ms complejo

Figura 2: Paso completo

La ecuacin que rige el movimiento pendular est dado por:

g

LT 2 (4)

Siendo:

T el periodo del pndulo, L longitud de la cuerda y g la aceleracin de la gravedad

Para calcular la rapidez de una persona en marcha normal, podemos considerar que sus

extremidades realizan un movimiento pendular, por lo que, el tiempo en dar un paso ser

proporcional al periodo.

2

Tt ... (5)

)2/(22 Lsenxd .. (6)


15

En consecuencia la rapidez media de paseo de la persona ser:

t

dVm =

2/T

dVm ... (7)

Luego reemplazando valores se tiene:

.. (8)

Estando Vm en m/s y L en m

El movimiento general del cuerpo humano durante la locomocin es de traslacin, sin embargo, para

obtener este resultado final los segmentos corporales efectan movimientos de rotacin alrededor de

ejes que pasan por las articulaciones

Hay que advertir que el movimiento en marcha es ms complicado en su mecanismo por la

complejidad de palancas, coordinacin de masa, fuerzas de pie sobre el muslo, eficiencia de impulso,

discontinuidad en la alineacin, etc. por lo que muestra tratamiento en una primera aproximacin

PROCEDIMIENTOS

Tiempo de reaccin frente a un estimulo

1) Un estudiante sostiene una regla en forma vertical como se muestra en la figura (1), otro estudiante

con el pulgar e ndice separados (3 cm aproximadamente), situado en la parte inferior de la regla (en

cero), tratar de cogerla en cuanto vea que es soltada.

2) Anota en la tabla (1) la distancia que ha recorrido la regla entre los dedos del estudiante hasta que es

detenida

3) Repite estos pasos con los otros estudiantes del grupo y complete la tabla (1)

Tabla (1)

Caso Estudiante Distancia d(m) Tiempo t(s)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Movimiento de rotacin

a) Para cada estudiante del grupo, mida la longitud de su extremidad inferior (L), desde el trocnter mayor

hasta el taln y completar la tabla (2)


16

b) Mide la distancia de un paso (d) , para esto el estudiante deber caminar 5 pasos completos en lnea

recta, luego a esta distancia dividirla por 5, anota su resultado en la tabla (2)

Tabla (2)

Estudiante L(m) d(m) X(m) Sen(/2) Vm(m/s)

c) Otro modo de calcular la rapidez de paseo es relacionando la distancia d y el tiempo t para un paso,

complete la tabla (3)

Tabla (3)

Estudiante d(m) t(s) Vm(m/s)

PROCESAMIENTO DE DATOS Y CUESTIONARIO

a. Con los datos de la tabla (1) construya la grfica d en funcin del tiempo

b. Determina la ecuacin de la recta formada por la grfica d vs t (distancia vs tiempo) (Tabla N 03)

c. Analice los resultados de sus graficas anteriores

d. Cules son las razones de que la velocidad media de un paso de la tabla (2) difiera de los datos

de la tabla (3)

e. Explica de qu manera la Biomecnica, ayuda en el estudio del movimiento corporal.

CONCLUSIONES Y SUGERENCIAS

...


17


HIDROSTATICA: Principio de Arqumedes: Densidad de slidos

COMPETENCIA:

1. Determina la densidad de slidos de forma regular e irregular utilizando el principio de

Arqumedes

MATERIALES 01 Soporte universal 01 balanza 01 vaso precipitado

01 cilindro de Cu, Al 01 Cuerpo irregular (hueso) 01 vernier

01 canica 01 calculadora 01 guante

01 regla graduada 01 Hgado de pollo 01 Corazn de pollo

FUNDAMENTO TEORICO

La densidad es una cantidad escalar, representa la relacin entre la masa de una sustancia contenida

en un determinado volumen, para calcular la densidad () de una sustancia se mide la masa (m) y el

volumen (V), la unidad en el sistema internacional es kg/m3, la densidad de una sustancia se

determina por el mtodo directo utilizando la siguiente relacin:

V

m (1)

La densidad del agua a 4oC es de 1000 kg/m

3 en general la densidad depende de la temperatura y

presin

Mtodo de Arqumedes

Un cuerpo de forma arbitraria sumergido totalmente en un lquido contenido en un recipiente,

experimentar una fuerza vertical hacia arriba denominado empuje (E), la magnitud de esta fuerza es

igual al peso del lquido desplazado, debido a esta fuerza el cuerpo experimentar una disminucin de

su peso medido en el aire denominado peso real (W) el cual llamaremos peso aparente (W) tal como

se indica en la figura (1)

W

W

(a)

E (b)

W

De la figura (1.b) se cumple:

W= W - E .. (2)

Luego:

E = W W.. (3)

En virtud del principio de Arqumedes la magnitud del empuje sobre el cuerpo es igual al peso del

lquido desalojado por el mismo es decir:

gVgmE LLL (4)


18

Dnde:

L= densidad del lquido

VL = volumen del lquido desalojado

mL= masa del lquido desalojado

g = aceleracin de la gravedad

Igualando la ecuacin 3 y 4 se obtiene:

WWgVLL . (5)

Ya que:

c

L

mVV .. (6)

Dnde: V= volumen del cuerpo

m= masa del cuerpo

c= densidad del cuerpo

Reemplazando (6) en (5) y despejando c se obtiene:

LcWW

W*

. (7)

Esta ecuacin permite calcular la densidad de una sustancia conociendo la densidad del lquido, a este

proceso se denomina mtodo de Arqumedes

PROCEDIMIENTOS 1. Densidad de slidos regulares por el mtodo directo ( frmula matemtica)

a) Mide la masa de cada uno de los cuerpos y las dimensiones de los cuerpos usando la

balanza y el vernier respectivamente y anota tus datos en la tabla (1)

Tabla (1)

Slido masa (kg) Dimetro (m)

altura (m)

Cilindro Al

Cilindro Cu

Esfera de acero

Esfera de vidrio

b) Con los datos anteriores determina el volumen de cada slido y anota tus resultados y

luego Calcula la densidad de los slidos usando la ecuacin (1) y completa la tabla (2)

Volumen cilindro: Volumen esfera:


19

Tabla (2)

Solido Masa (kg) V(m3) (kg/m

3)

Cilindro Al

Cilindro Cu

Esfera de acero

Esfera de vidrio

2. Densidad de slidos regulares por el mtodo de Arqumedes

a) Fija la balanza de acuerdo a las indicaciones del docente.

b) Calibre la balanza.

c) Mediante un hilo suspenda el cuerpo solido de la balanza segn las indicaciones del

docente y mide la masa del cuerpo en la posicin suspendida (masa del cuerpo en el

aire) anote el resultado en la tabla (3).

d) Coloca suficiente agua en el vaso precipitado y sumergir completamente el cuerpo sin

que toque el fondo ni la pared del vaso.

e) Mide la masa del cuerpo sumergido en el agua (ms del cuerpo en el agua) anote el

resultado en la tabla (3).

f) Con los datos encontrados calcule el peso del cuerpo en el aire y en el agua.

g) Calcule la densidad del cuerpo con la ecuacin (7) considerando que la densidad del

agua es 1000 kg/m3.

Tabla (3)

Solido Masa del cuerpo en el

aire (kg)

Masa del cuerpo sumergido (kg)

W (N) W(N) (kg/m3)

Cilindro Al

Cilindro Cu

Esfera de acero

Esfera de vidrio

3. Densidad de slidos irregulares por el mtodo de Arqumedes

Realiza los mismos procedimientos de (4.2) y anota los resultados en la tabla (4)

Tabla (4)

Solido Masa del cuerpo en el

aire (kg)

Masa del cuerpo

sumergido (kg)

W (N) W(N) (kg/m3)

Anillo

Hueso humano

Hgado de pollo

Corazn de pollo


20

DATOS Y RESULTADOS

4. Densidad de los slidos regulares

a) Con los datos de la tabla (2) y (3) comparar los resultados obtenidos para la densidad

por los dos mtodos, usa la ecuacin (9) y completa la tabla (5)

%100*

%E (9)

Dnde: %E = error porcentual

= densidad por el mtodo directo

= densidad por el mtodo de Arqumedes

Tabla (5)

Comparacin de resultados

Solido (kg/m3) mtodo

directo (kg/m

3) mtodo

Arqumedes %E

Cilindro Al

Cilindro Cu

Esfera de acero

Esfera de vidrio

5. Densidad de los slidos irregulares

a) Con los datos de la tabla (4) y el valor terico (investigue) compare los resultados

obtenidos para la densidad de los diferentes objetos usa la ecuacin (9) y completa la

tabla (6)

Tabla (6)

Comparacin de resultados

Solido (kg/m3) mtodo

Arqumedes (kg/m

3) valores

tericos %E

Anillo

Hueso humano

Hgado de pollo

Corazn de pollo


a) Segn el resultado obtenido de la densidad del anillo de qu material podra ser dicho

anillo?

b) Cmo se podra determinar la densidad de cualquier rgano humano?

c) Un cuerpo irregular de 3 kg de masa est suspendida de un dinammetro, el cual mide el

peso aparente de 12,3 N hallar la densidad del cuerpo (g=9,81m/s; agua = 1g/cm3).

d) Si tiene un recipiente con agua, el cual es colocado sobre una balanza, si introduce su

dedo explica que pasa con la balanza.

e) Investiga sobre el valor terico de las densidades del hueso.


21


DIFUSION Y OSMOSIS

1. COMPETENCIAS a. Evala el proceso de difusin y smosis a diferentes concentraciones de soluto. b. Analiza e interpreta el proceso de osmosis en vegetales.

2. FUNDAMENTO TEORICO

Conceptos

Solutos: Componente de una disolucin que se disuelve en otro. El soluto se considera siempre como

el componente minoritario de la mezcla.

Disolventes: Un disolvente o solvente es una sustancia que permite la dispersin de otra sustancia en

esta a nivel molecular o inico.

Isotnicas: El medio o solucin y la vuelta a la clula hace que se convierta en isotnica es aquel en el

cual la concentracin de soluto es la misma fuera y en el medio y arriba y abajo y dentro de una clula.

Hdrico: Hdrico es la accin y el efecto de introducir materias o formas de energa, o inducir

condiciones en el agua que, de modo directo o indirecto, impliquen una alteracin perjudicial de su

calidad en relacin con los usos posteriores o con sus servicios ambientales.

Electrolitos: Un electrolito o electrlitos cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se

comportan como un medio conductor elctrico.

La smosis es muy importante para poder mantener el equilibrio hdrico y de electrolitos en los seres

vivos, la smosis regula nuestros niveles de agua a nivel celular o en el cuerpo en general, sin esto

no podra haber regulacin de lquidos y absorcin de nutrientes y el lquido se quedara acumulado en

una parte del cuerpo o solamente pasara y moriramos deshidratados o por falta de nutrientes. La

smosis sucede cuando hay dos disoluciones con diferentes concentraciones de solutos en

cual estn separadas por una membrana semipermeable en cual solamente deja pasar disolventes y

no solutos, al estar en distintas concentraciones, las disoluciones tienden a igualarse y a quedar con la

misma concentracin la forma que sucede esto, es que pasan los disolventes de la disolucin con

ms concentracin a la menos concentrada, igualndolas y cuando llegan a ese momento, se dice que

las concentraciones son isotnicas.

Este proceso es utilizado en la tcnica de bao de contrastes, la cual consiste en jugar con la

temperatura del agua con sal (buscando que la inflamacin, en su mayor parte compuesta por agua,

salga a travs de la piel por osmosis) buscando efectos antiinflamatorios y analgsicos.

El componente principal de la clula es el agua, que acta como solvente de solutos orgnicos e

inorgnicos. El movimiento de agua a travs de una membrana selectivamente permeable se llama

osmosis y sucede siempre del rea con menor concentracin de soluto al rea de mayor

concentracin de soluto. El agua se mover entonces, a favor de un gradiente de concentracin hacia

el rea de mayor concentracin de soluto (donde hay una menor concentracin de molculas de agua

libres).

Cuando clula contiene una concentracin de solutos mayor que su ambiente externo, se dice que la

clula est en una solucin hipotnica, y como consecuencia, el agua entra a la clula causando que

se expanda.

Si la concentracin de solutos es mayor fuera de la clula, se dice que la clula est en una solucin

hipertnica; la clula pierde agua y se encoge

Si las concentraciones de soluto son iguales en ambos lados de la membrana, se dice que la clula

est en una solucin isotnica, donde el movimiento neto es cero.

Las clulas animales funcionan ptimamente en ambientes isotnicos. En las clulas vegetales, sin

embargo, cuando la vacuola se llena de agua, sta ejerce presin contra la pared celular hasta llegar a

un punto donde se impida que entre ms agua (presin de turgencia) y la clula se encuentra trgida

(firme), lo cual es el estado ideal de estas clulas. Por otra parte, si la clula vegetal pierde agua, la

clula sufre plasmlisis al separarse la membrana celular de la pared celular, lo cual suele ser letal

para la clula.


22

3. MATERIALES

4 vasos precipitados de 250ml Agua fra y agua a temperatura ambiente

50ml de Colorante vegetal rojo 50ml de Colorante vegetal verde

2vaso de precipitacin de 500 ml Una bolsa de dilisis y cordn o bandas de goma

Rejilla y tubos de ensayo pequeos Bao de mara

Matraz pequeo Agarradera de tubo de ensayo

Reactivo de Benedict Solucin de yodo

Botellas con soluciones de Sacarosa (0.1, 0.3, y 0.6 M)

Elodea fresca Gradilla para tubos de ensayo

10 Tubos de ensayo pequeos 1 Gotero

Laminillas y cubreobjetos Agujas de diseccin

Microscopio Papel de lente

Lpiz Papel toalla

4. PROCEDIMIENTOS

A) DIFUSIN

1. Aada agua a temperatura ambiente a un vaso y al otro vaso aada agua fra.

2. Deje los vasos reposar por 10-15 min para que no haya movimiento del agua.

3. Aada cuidadosamente una gota de colorante a cada envase y observe la dispersin de la gota.

4. Afect la temperatura la difusin del tinte? Explica tu observacin.

B) DIFUSIN A TRAVS DE UNA MEMBRANA SELECTIVAMENTE.

En este ejercicio se usar una membrana de dilisis que posee poros de un tamao determinado y que

acta como una membrana selectivamente permeable.

Solucin de glucosa 30 % y solucin de almidn 1 %. Se usarn aproximadamente 25 ml de cada una

por mesa.

1. Corte la bolsa de dilisis a 25 cm de largo y pngala en agua por unos minutos para abrirla.

2. Aada a la bolsa aproximadamente la mitad de la solucin de glucosa y la mitad de la solucin de

almidn.

3. Cierre la bolsa con un cordn o con una banda de goma, de forma que luego pueda abrirla.

4. Mezcle la solucin dentro de la bolsa y enjuague con agua la superficie externa de la bolsa; anote el

color inicial de la solucin dentro de la bolsa.

5. Aada varias gotas de la solucin de yodo a un vaso de 300 ml de agua hasta obtener un color

dorado.

6. coloque la bolsa de dilisis dentro del agua por 30 min

7. saque la bolsa del agua y colquela en un vaso (beaker) vaco. Anote el color de la solucin dentro

de la bolsa y comprela con la solucin en el primer vaso. Realice la prueba de benedict para las dos

soluciones contenidas en las bolsas.

C: OSMOSIS DE UN VEGETAL

Rotule y prepare cuatro laminillas segn se indica a continuacin. Coloque un cubreobjetos y observe

con el microscopio:

Laminilla 1: Hoja de Elodea con una gota de agua de estanque.

Laminilla 2: Gota de la solucin de sacarosa 0.1 M y una hoja de Elodea

Laminilla 3: Gota de la solucin de sacarosa 0.3 M y una hoja de Elodea

Laminilla 4: Gota de la solucin de sacarosa 0.6 M, una hoja de Elodea


23

5. SITUACIONES PROBLEMATICAS

1.- Cules son los resultados de este experimento para las pruebas de yodo y de benedict? explique. 2.- qu indican estos resultados? 3. qu caracterstica tiene la membrana de dilisis que afecta los resultados?

4.- Qu le pas a las clulas al entrar en contacto con cada una de las soluciones? Por qu? 5. Cules de las soluciones usadas fueron hipotnicas, hipertnicas e isotnicas para los eritrocitos? 6. En qu solucin sucedi hemlisis de los eritrocitos y por qu? 7.-. Qu indican los resultados acerca de la concentracin de solutos en el plasma sanguneo? 8. Cules de las soluciones fueron hipotnicas, hipertnicas e isotnicas con respecto a la clula. 9. Por qu ocurri plasmlisis en una de las soluciones? 10. Cul es la diferencia entre plasmlisis y crenacin? 11. Por qu no ocurre lisis (rompimiento de la clula) en la clula vegetal? 12. En qu tipo de solucin ocurri turgencia?


24


PRESION ARTERIAL: Medicin indirecta de la presin arterial COMPETENCIA

1. Determina indirectamente la presin arterial.

2. Aplica tcnicas y procedimientos para la medicin de la presin arterial.

FUNDAMENTO TEORICO Definicin. Es la medicin indirecta de la presin dentro de las arterias ejercida por la sangre impulsada por el corazn. Sinnimos. Tensin arterial, TA, PA. Material. Se requiere un estetoscopio, tensimetro, manmetro. Existen tres tipos principales: De columna de mercurio, aneroide y digital. Todos ellos requieren calibracin peridica. Mtodo. La habitacin debe ser cmoda con una temperatura apropiada. El sujeto debe estar sentado con la espalda apoyada en el respaldo o acostado durante 5 a 10 minutos antes de la medicin. Tambin debe estar tranquilo, relajado y en silencio, sin cruzar ni brazos ni piernas. Si se desea volver a medir, hay que dejar pasar un periodo de al menos 5 minutos. El mtodo es similar para el esfigmomanmetro de mercurio y aneroide. En el caso de los manmetros digitales, no se requiere el empleo del estetoscopio. Se recomienda el empleo de esfigmomanmetros de brazo ms que los de mueca, ya que a mayor distancia del corazn, es posible que la informacin obtenida no sea fidedigna. Interpretacin.

Tabla 01.

Categoras Actuales de Hipertensin Arterial

Categora Presin Sistlica (mm. Hg) Presin Diastlica (mm. Hg)

Pre hipertensin 120-139 80-89

Estado 1 de Hipertensin 140-159 90-99

Estado 2 de Hipertensin 160 100

Fuente: The Seventh Report of the Joint National Committee on Prevention, Detection, Evaluation and Treatment of High Blood Pressure. The JNC7 Report.

Precauciones. El manguito debe cubrir dos tercios del brazo a lo largo. En caso de pacientes muy delgados o muy obesos, debe usarse un manguito especial. Si la manga arremangada de la camisa o blusa constrie el brazo, es mejor que el sujeto se la quite y vista una bata de paciente. En presencia de una fstula arteria-venosa en ese brazo (habitualmente para hemodilisis), se mide la presin en el otro brazo. En la primera medicin se hace en cada brazo y se anota en el expediente en cul brazo es mayor. En las dems mediciones se usar ese brazo. MATERIALES

1 tensimetro 1 estetoscopio

1 reloj 3 manmetros

1 calculadora 1 hoja de papel A4


25

Instrumentos empleados en la determinacin de la presin arterial

Los instrumentos para medir la presin cuentan en todos los casos con un brazalete de vinil, un

sistema para registrar la presin en kPa y/o mm. Hg y un fonendoscopio. Los equipos de uso comn

que se encuentran en el mercado son los siguientes:

1. Esfigmomanmetro de mercurio.-

Es el instrumento de eleccin por su fiabilidad, este tipo de equipo es el que menos se descalibra y

permite obtener las medidas de presin ms exactas. Los dems tipos de esfigmomanmetros deben

ser calibrados y/o validados con un esfigmomanmetro de mercurio de referencia.

Existen presentaciones de una y dos columnas.

Este instrumento tiene una alta durabilidad, trabaja por gravedad y aunque existen versiones ms

ligeras para su uso en el hogar, este no es muy recomendable, debido

principalmente a los peligros asociados con el mercurio y a que se

requiere de un personal entrenado para lograr mediciones exactas.

Para su adecuado mantenimiento se requiere guardar el instrumento en

posicin vertical sobre una superficie plana y revisar regularmente los

caos de goma, el manguito y la columna tubular, con el fin detectar

posibles roturas o prdidas de mercurio. Se debe calibrar el aparato

anualmente.

Figura1.

Esfigmomanmetro de mercurio

2. Esfigmomanmetro aneroide -de tipo reloj

Consta de las siguientes partes: Brazalete de vinil, manmetro con elementos sensores elsticos, pera

anatmica, estetoscopio de fcil manejo.

Es el esfigmomanmetro ms comnmente utilizado, pero tambin es los ms susceptibles a la

descalibracin. Suele ser de bajo costo, fcil de cargar y de guardar. El

reloj debe ser ledo de frente al observador. Su manejo adecuado

requiere de personal entrenado.

Se recomienda calibrar el instrumento semestralmente, despus de una

cada o en caso de detectar una diferencia mayor a 4 mm. Hg en las

medidas de presin, cuando el mismo observador lo compara con un

esfigmomanmetro de mercurio calibrado y en buenas condiciones -

tambin puede utilizarse como referencia un esfigmomanmetro

automtico debidamente calibrado y validado-

La agudeza visual y auditiva del observador debe revisarse semestralmente.

Figura 2. Esfigmomanmetro

aneroide Equipo de Presin

3. Esfigmomanmetro digital:

Este puede ser automtico o semiautomtico. Existen tambin modelos automticos de pulsera (o con

ajuste a la mueca). A diferencia de los otros tipos de esfigmomanmetro, el tensimetro digital

permite la deteccin indirecta de la presin arterial mediante un transductor electromecnico.

El equipo automtico tiene todas sus partes integradas, es muy fcil de operar y minimiza el error

humano que pueda injerir en los resultados obtenidos. El brazalete tiene un tamao variable que facilita

el ajuste de acuerdo a las caractersticas del paciente (aunque esta propiedad es limitada). Son

instrumentos ligeros y fciles de transportar. Determinan tanto el pulso como la presin arterial sistlica

y diastlica.


26

Sin embargo, suele ser ms caro que los otros modelos, a la vez que son frgiles y sensitivos, por lo

que la exactitud de su determinacin puede verse afectada por factores ambientales como el ruido, la

vibracin e incluso por el movimiento del paciente durante la toma de su presin arterial.

El aparato debe ser calibrado y validado utilizando como patrn un esfigmomanmetro de mercurio.

PROCEDIMIENTOS

a. El brazo izquierdo es donde habitualmente se mide la presin y debe localizarse a la altura del

corazn, si el sujeto est sentado, el antebrazo debe apoyarse en una superficie como una mesa

con la palma hacia arriba. Si el sujeto est acostado, solo que extienda el brazo al lado del cuerpo.

b. Se coloca el manguito (bolsa inflable de hule cubierta por tela) alrededor del brazo izquierdo por

arriba del pliegue del codo sin ninguna prenda de vestir entre la piel y el manguito. No debe quedar

apretado, debe permitir el paso del dedo meique entre la piel y el manguito. Las mangueras que

conectan el manmetro con el manguito deben localizarse sobre el pulso braquial (sitio localizado

arriba del codo, por dentro del msculo bceps donde se palpa el latido cardiaco).

c. La base del esfigmomanmetro se coloca a la altura del corazn del sujeto.

d. Se coloca el disco del estetoscopio en el mismo sitio y se bombea rpidamente la perilla del

tensimetro vigilando que la cifra alcanzada sea 220 (solo si se sospecha presin alta, insufle hasta

250).

e. Se libera lentamente la presin del manguito y se escucha atentamente a travs del estetoscopio

para detectar el inicio de las pulsaciones que corresponde a la presin sistlica, es la presin que

se anota primero y es la ms alta.

f. Se contina escuchando las pulsaciones hasta que cambian de tono antes de desaparecer. Esa

presin es la diastlica, es la que se anota despus de la diagonal y es la ms baja. As, una

presin sistlica de 120 y una presin diastlica de 80, se anotaran 120/80. Es conveniente anotar

la hora y la fecha, as como si la hora de la toma de medicamento, su nombre y dosis.

Reporte de la presin arterial

Es conveniente contar con tarjetas u hojas impresas especiales, donde reportar los datos de

presin arterial obtenidos. Se sugiere el siguiente formato:

PAS: Presin arterial sistlica PAD: Presin arterial diastlica

Nombre del paciente:

Orden Paciente Evaluador PAS (mm. Hg) PAD (mm. Hg)

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

Promedio:


27


1. Determina los promedios de las presiones: PAS y PAD, en su mesa de trabajo y compare con

los datos de la tabla N 01

2. Es recomendable repetir varias veces una misma medicin en la presin arterial? Por qu?

Sustenta tu respuesta.

3. En qu brazo es recomendable medir la presin arterial o es indiferente elegir uno u otro?

4. La presin arterial en un mismo ser humano es constante en toda su vida?

5. Cules son los factores que determinan la diferencia de presin arterial en los seres

humanos?

6. Cmo mediras la presin arterial a un recin nacido?

7. La presin arterial de los varones y las mujeres son diferentes, a que se debe esta diferencia?

8. Qu problemas de salud tendran los seres humanos si supresin sistlica es menor 90 mm.

Hg o superior a 120 mm. Hg?

9. Cmo afecta la presin atmosfrica en la dinmica interna del organismo humano? Alcanzar

cinco ejemplos.


28


TRANSFORMACION DE ENERGIA COMPETENCIAS 1. Evala la energa y potencial desarrollada por los seres vivos; adems cuantifica rendimiento de

mquinas reales. 2. Interpreta las diferentes formas de energa. 3. Evala la transformacin de la energa y la conservacin de la energa mecnica MATERIALES Y EQUIPOS

01 Canal o gua 01 cronometro 01 resorte

01 objeto esfrico 01 regla 1m 01 juego de pesas

01 soporte universal 01 balanza 01 porta pesas

FUNDAMENTO TEORICO

Energa

El concepto de energa surge aproximadamente en la dcada de 1850 con la invencin de la mquina

de vapor, este concepto puede ser utilizado para designar un tipo especfico de energa (cintica,

potencial magntico, elctrico, etc.) Como tambin para indicar el lugar de donde provienen o se

almacenan los diferentes tipos de energa (solar, interna, nuclear, etc.)

Las ciencias fsicas trabajan exclusivamente con magnitudes que se pueden medir con la ayuda de un

instrumento de manera que se puede asignar un valor numrico.

Actualmente se conocen muchos tipos de energa: cintica, potencial, magntica, energa en reposo; a

estas magnitudes se les puede asignar un valor numrico que depender de las caractersticas propias

del sistema observado en un determinado instante y puede estudiarse los cambios que experimenta

con el transcurso del tiempo o los cambios que experimenta su valor por efecto de agentes externos.

En el cuerpo humano, todas las actividades del cuerpo incluyendo el pensar, involucran

transformaciones de energa. Al realizar un trabajo consume energa, ejemplo levantar una pesa o

montar una bicicleta representa solo una pequea fraccin de la energa total utilizada por el cuerpo.

En condiciones de reposo alrededor del 25% de la energa del cuerpo es utilizada por los msculos y

el corazn, el 19% por el cerebro, el 10% por los riones y el 27% por el hgado y el bazo.

Bsicamente la fuente de energa de nuestro cuerpo est en los alimentos, para obtener esta energa

el cuerpo debe generar reacciones qumicas para romper las molculas o producir cambios que liberan

la energa contenidas en ella

Energa mecnica

La energa mecnica es un concepto que facilita la descripcin del movimiento de los cuerpos

constituye una alternativa diferente para el estudio del movimiento mediante las leyes de Newton

donde es necesario conocer todas las fuerzas que actan sobre el cuerpo o sistema; sin embargo en

muchos casos es muy difcil determinar todas las fuerzas y por consiguiente no podemos aplicar en

forma directa las leyes de Newton. Los conceptos de trabajo y energa proporcionan mtodos

alternativos para resolver problemas los cuales estn basados en el principio de la conservacin de la

energa, indica que siempre que desaparece algn tipo de energa en un sistema (cintica, potencial)

aparece en algn otro sistema igual cantidad de energa, del mismo o de otro tipo. La energa total

permanece constante, aunque no se conserve cada una de ellas por separado


29

Trabajo

La palabra trabajo tiene diferentes significados en el lenguaje cotidiano, en la fsica tiene un significado

muy especfico y es utilizado para medir la accin de una fuerza sobre un cuerpo en movimiento, el

trabajo mide la energa de un cuerpo

El trabajo (W) efectuado por una fuerza constante, tanto en la magnitud como en direccin, se define

como el producto de la componente de la fuerza paralela al desplazamiento por la magnitud del

desplazamiento

W=Fdcos (1)

Donde; Fcos es la componente de la fuerza F, paralelo al desplazamiento del cuerpo figura (1)

F

m

d

Figura N 01

La unidad de trabajo es el joule (J): 1J = 1 Nm

Formas de energa mecnica

a) Energa cintica

Es la energa que poseen todo los cuerpos en movimiento, esta energa se expresa mediante la

ecuacin

.. (2)

Dnde: m=masa del cuerpo ; v= velocidad

b) Energa potencial

Es la energa que posee un cuerpo en razn a su estado o posicin, se define las siguientes

formas de energa potencial

b.1 Energa potencial gravitatoria

Es la energa que posee un cuerpo en razn a su posicin con relacin a un nivel de referencia,

se define como el producto de su peso (mg) y su altura (h) figura (2)

Ep = mgh .. (3)

mg

h

Nivel de referencia

Fig. 2

Fig. (2) Un objeto de masa m, situado a una altura h


30

b.2 Energa potencia elstica

Un resorte estirado o comprimido posee una energa potencial elstica dada por la ecuacin:

(4)

Donde, k es la constante del resorte, es la medida de la rigidez del mismo y depende del material

con que est fabricado

m

0 X

Fig. (3)

Fig. (3) Energa potencial de un objeto unido a un resorte

Teorema del trabajo y la energa Este teorema es de gran importancia en el que se basan muchas aplicaciones, cuyo enunciado es:

El trabajo efectuado sobre un cuerpo por todas las fuerzas que actan sobre l es igual al

cambio de su energa cintica

Cuando actan simultneamente fuerzas de rozamiento y fuerzas gravitatorias o elsticas, el trabajo

neto realizado por estas fuerzas son iguales a la variacin de la energa cintica que experimenta el

cuerpo durante su movimiento

Conservacin de la energa mecnica

La energa mecnica total constituida por la energa cintica y potencial se conserva solo para

circunstancias especiales, cuando las fuerzas gravitatorias, elsticas o en general cuando actan

fuerzas tales que el trabajo que realizan son independientes de la trayectoria, estas fueras se llaman

conservativas. Para la energa mecnica esta ley se expresa en la forma:

EMA = EMB

EpA + EcA = EcB + EpB = constante

.. (5)

Transformacin de la energa

Para el sistema de la figura (3) la ley de la conservacin aplicada a las posiciones A y B establece

que:

Ep(A) = Ec (B) . (6)

El nivel de referencia est localizado en B

m A

d V

h

B

Fig. 3. Transformacin de la energa potencial en energa cintica


31

PROCEDIMIENTOS Transformacin de la energa potencial gravitatoria en energa cintica

a) Monta el equipo experimental tal como se muestra figura (4)

Vo = 0

d m A

g

Vf h

B

Fig 3. Transformacin de la energa potencial en energa cintica

. (7)

b) Mida la masa de la pequea bola

c) Suelte la bola desde la parte superior para diferentes valores de la altura h, tal como se

muestra en la figura (3) y completa la tabla 1

Tabla (1)

Eventos

m= . kg

g=9,81m/s P

CP

E

EE %100)(

h(m) d(m) t(s) VB(m/s) EPA (J) ECB (J)

1

2

3

4

5

6

d) d es la distancia desde A hasta B, t(s) es el tiempo que tarda en llegar desde A hasta B, y VB

(m/s) es la rapidez de la bola al llegar a B, para cada valor de h mida tres veces el tiempo que

la bolita tarda en recorrer la rampa y anote el tiempo promedio en la tabla (1).

d

ghtV f


32

Transformacin de la energa potencial gravitatoria en energa potencial elstica

a) Monta el equipo experimental tal como se muestra figura (5)

Posicin sin deformacin Vo=0 X

Posicin de equilibrio X

*

Mxima deformacin

Vf=0 Fig (4)

b) Determina la constante elstica del resorte, para ello cuelga objetos de masas conocidas y

mida el alargamiento ( X )que experimenta cuando est en equilibrio, completa la tabla (2)

Tabla (2): constante elstica de un resorte

N m (kg) F = mg (N) X (m) K (N/m)

1

2

3

4

Valor promedio de K K=

c) Fija un bloque de masa conocida en el extremo inferior del resorte y suelte desde la posicin

sin deformacin, mide la mxima elongacin X* y completa la tabla (3)


33

Tabla (3) Transformacin de la energa potencial

N

K= .N/m g=9,81 m/s

pg

pepg

E

EE %100)(

m(kg) X* (m) mx. (X

*) (m) Epg=mgx

* (J)

Epe= 2

)( *xk (J)

1

2

3

4

4. RESULTADOS Y CUESTIONARIO

4.1 Describe el procedimiento utilizado para determinar la rapidez VB

4.2 Evala los resultados para las diferencias de las energas obtenidas en la tabla (1)

4.3 Si cambiamos el nivel de referencia Cmo afecta a los resultados de la tabla (1)?

4.4 Evala los resultados para las diferencias de las energas obtenidas en la tabla (3)

4.5 Cul es el trabajo realizado por la esfera de la figura (3) para desplazarse desde el punto A

hasta el punto B

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES


34


Presin Hidrosttica COMPETENCIA:

1. Determinar la presin absoluta y manomtrica de lquidos no miscibles a diferentes

profundidades

MATERIALES

02 vasos precipitados 02 probetas 01 densmetro

01 calculadora 01 regla graduada 01 balanza de tres brazos

FUNDAMENTO TEORICO Todo fluido pesa y ejerce presin sobre las paredes del fondo del recipiente que lo contiene as como sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en l. Esta presin llamada presin hidrosttica, provoca en los fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido.

Esta presin depende de la densidad del lquido en cuestin y de la altura del lquido por encima del punto en que se mida.

Se calcula mediante la siguiente expresin:

.1

a) Presin de fluidos

Es la fuerza ejercida por el fluido por unidad de superficie.

P= F / A2

Se habla de presin cuando se trata de gas o lquidos, mientras que su contraparte de la presin en

slidos es el esfuerzo normal.

Las unidades de la presin en S.I. es N/ m2

= Pa

b) Presin absoluta (P)

Es la presin manomtrica (pm) ms la presin atmosfrica (Po)

P = Pm + Po..3

c) Presin manomtrica (pm)

Relacin de diferencia entre la presin absoluta (P) y la presin

atmosfrica (Po)

Pm = P - Po..4

Pm = gh


35

PROCEDIMIENTO En los vasos precipitados colocar las muestras, pasarlas una por una a cada una de las probetas para determinar la densidad de las mismas por el mtodo directo (densmetro) o indirecto (m/v)

Muestra (g/cm3) (kg/m

3)

Aceite

Leche condensada

Suero fisiolgico

Agua gaseosa roja

Posteriormente en una probeta colocar un volumen X de muestras en el siguiente orden: 1.- agua gaseosa 2.- suero fisiolgico 3.- aceite 4.- leche condensada Ntese que las muestras se separaran por diferencia de densidades.

Empleando las formulas 1,3 y 4, determinar la presin absoluta y manomtrica en cada uno de los puntos de separacin de los lquidos no miscibles.

Muestra (kg/m3) g (m/s

2 ) h (m) Po ( Pa) pm ( Pa) P ( Pa)

SITUACIONES PROBLEMATICAS 1.- Indique las razones por las que las personas que trabajan bajo el agua o cmaras submarinas, experimental el fenmeno denominado mal de buzos .. 2.- Explique el fenmeno denominado mal de montaas 3.- como influye el peso especfico para la determinacin de la presin manomtrica 4.- indique las unidades de la presin en el sistema ingles


36

PRTACTICA DE LABORATORIO N 09

Uso de instrumentos de Medicin Elctrica

COMPETENCIA

Capacita al estudiante en el uso correcto de instrumentos de medicin elctrica y en el manejo apropiado de fuentes de energa elctrica en un circuito. MATERIALES

1 Fuente CD/CA variable (0-15V) 1 Multmetro analgico

4 Resistencias de diferente valor 4 Cables de conduccin

10 Fuentes conectores 1 Placa de conexin universal

FUNDAMENTO TEORICO

Estudiar experimentalmente un circuito elctrico o electrnico, implica utilizar instrumentos de medicin

para cuantificar caractersticas elctricas de los diferentes elementales que lo constituyen.

Al efectuar estas mediciones, el experimentador debe de observar una serie de reglas de seguridad

pues, de lo contrario, podra enfrentarse a ciertos riesgos o accidentes que, lo menos de sus efectos

podran ser la obtencin de medidas con errores significativos o, ms grave, el dao que podran sufrir

los instrumentos de medicin o los elementos del circuito.

LECTURA PREVIA

Simbologa estndar de componentes elctricos: Los smbolos elctricos son usados en

diagramas para representar de una manera simplificada un elemento elctrico.

Fuente de Energa: Las fuentes de energa son las disposiciones destinados a proporcionar la energa elctrica al circuito para su funcionamiento. En general estas se clasifican en: Fuentes de energa de corriente elctrica (F.C.D) y fuentes de energa de corriente alterna (F.C.A.)

Entre las fuentes de energa de corriente directa (F.C.D) se tienen las pilas, bateras, dinamos y circuitos especiales rectificadores de voltaje.

Entre las fuentes de energa de corriente alterna (F.C.A) estn los alternadores y ciertos circuitos con transformadores elctricos.

De acuerdo a su diseo particular las fuentes de energa pueden proporcionar un potencial de salida fijo (diferencia de potencial entre sus terminales), o un potencial de salida regulable; sean estas de corriente directa o de corriente alterna. En la figura 1 se presenta una fuente de energa que combina las variedades antes mencionadas.


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Cdigo de colores para valores de resistencia: es el cdigo con el que se regula el marcado nominal y tolerancia para resistencia fijas de carbn y metlicas, fundamentales. Tenemos que resaltar que con estos cdigos lo que se obtienen es el valor nominal de la resistencia pero no el valor real que se sita dentro de un margen segn la tolerancia que se aplique:

COLOR 1 CIFRA 2 CIFRA

MULTIPLICADOR TOLERANCIA ( %)

NEGRO 0 0 X10

0

CAF 1 1 X101 1%

ROJO 2 2 X102 2%

NARANJA 3 3 X10

3

AMARILLO 4 4 X10

4

VERDE 5 5 X10

5

AZUL 6 6 X10

6

VIOLETA 7 7 X10

7

GRIS 8 8 X10

8

BLANCO 9 9 X10

9

PLATEADO 10 DORADO 05

Tolerancia: sin indicacin +/- 20% (la resistencia no tiene banda) Valor de la resistencia: 0410

2= 400 5%


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Para determinar el valor de la resistencia comenzaremos por determinar la banda de la Tolerancia: oro,

plata, rojo, marrn, o ningn color. Si las bandas son de color oro o plata, est claro que son las

correspondientes a la tolerancia y debemos comenzar la lectura por el extremo contrario. Si son de

color rojo o caf, suelen estar separadas de las otras tres o cuatro bandas, y as comenzaremos la

lectura por el extremo opuesto, 1 cifra, 2 cifra, factor multiplicador y tolerancia, aunque en algunos

casos existe una tercera cifra significativa.

En caso de existir slo tres bandas con color, la tolerancia ser de 20%. La falta de sta banda

dejar un hueco grande en uno de los extremos y se empezar la lectura por el contrario. Suele ser

caracterstico que la separacin entre la banda de tolerancia y el factor multiplicativo sea mayor que la

que existe entre las dems bandas.

Tambin hay resistencias con 5 bandas de colores, la nica diferencia respecto la tabla anterior, es

que la tercera banda es la 3 cifra, el resto sigue igual.

INSTRUMENTOS DE MEDICIN

Entre los instrumentos de medicin de uso frecuente al estudiar un circuito elctrico, y que se utilizar

en sta y posteriores prcticas de laboratorio, se tienen: El hmetro, el voltmetro (CD y CA) y el

ampermetro (CD y AC), el cual utilizaremos en la prxima prctica de laboratorio. En esta prctica se

har uso de corriente directa por lo que es importante tomar en cuenta la polaridad del instrumento de

medicin.

El hmetro se utiliza para medir resistencia elctrica. sta es una caracterstica que consiste en la

oposicin que ofrecen al paso de la corriente elctrica en menor grado los elementos conductores y en

mayor los semiconductores. La unidad de medida es el ohm ( ).

El voltmetro es el instrumento que mide la diferencia de potencial o voltaje entre las terminales de

una fuente o entre dos puntos de un circuito elctrico. La unidad de medida es el voltio (V).

Los instrumentos antes descritos se encuentran integrados en un solo instrumento conocido como,

Multmetro o Tester que puede desempear las tres funciones separadamente y que debido a su

manejo prctico es muy utilizado para mediciones en diversos campos de la electricidad.

A continuacin se explica el uso del Multmetro, como funcin OHMETRO Y VOLTMETRO, como el que se presenta en la figura 2.


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NOTA: USTED DEBE SER CAPAZ DE UTILIZAR UN MULTMETRO INDEPENDIENTEMENTE DE LA

MARCA Y MODELO YA QUE SU PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO ES EL MISMO, SOLO ES

CUESTION DE REVISARLO Y AMBIENTARSE AL APARATO PARA REALIZAR LA MEDIDA.

MEDICIN DE RESISTENCIA:

1. Identificar la escala en el dial del medidor y examinarla con el objeto de reconocer los valores

que de ella se puedan obtener.

2. Seleccionar la escala inmediata superior al valor de resistencia que se pretende medir.

Verificar que las puntas de prueba estn correctamente colocadas en el medidor, una se

sugiere la de color negro, en la terminal marcada con N y la otra (roja) en P.

Figura 3 Figura 4 (Ajuste a cero) (Medicin de resistencia R)

3. Ajustar la escala. Para esto se unen las puntas de prueba del medidor y mediante el control de

ajuste de cero se lleva la aguja del dial a cero. ( ver fig.3 )

4. Poner las puntas de prueba en las terminales de la resistencia tal como se muestra en la figura

4. La resistencia no debe estar conectada a ningn circuito; nicamente debe haber contacto

entre las terminales de sta y las puntas de prueba.

MEDICIN DE VOLTAJE:

Dependiendo del tipo de corriente (C.D. C.A.) y del valor estimado de la tensin que se quiere medir,

as debe ser la posicin del selector de escala. Ver figura N 5.

Figura 5 (Medicin de voltaje) El voltmetro se conecta en paralelo al elemento del circuito cuya diferencia de potencial se ha de

medir (la terminal positiva se coloca en la terminal ms prxima a la fuente de alimentacin mientras

que la terminal negativa se coloca en la otra terminal). La escala de uso depender el nivel estimado

de voltaje que espera medir, si no se sabe dicho voltaje, la escala inicial que debera usar es la

prxima superior al voltaje de alimentacin del circuito.


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TABLERO DE CONEXIONES Un tablero de conexiones es un dispositivo que permite el montaje de circuitos elctricos y electrnicos

de forma temporal, aunque los hay permanentes. Se pueden encontrar tableros de conexiones de

diferentes marcas y modelos, estos son equivalentes a las llamadas breadboard que se utilizan

comnmente en montajes de circuitos electrnicos. En un tablero, varios dispositivos pueden estar

contenidos en un mismo punto dependiendo de su posicin en dicho tablero. La destreza que adquiera

el estudiante para el montaje de los circuitos ser fundamental para las prcticas por venir, en la figura

6 se presenta un tablero de conexiones como el que utilizar en las prcticas de laboratorio de sta

asignatura.

Figura 6

Este tablero tiene dos caras, el lado frontal cuenta con 24 cruces conductoras y 120 agujeros

(clavijeros); el lado trasero equipado con 24 cuadros conductores y 216 agujeros. Para familiarizar al

alumno con el uso de los tableros de conexiones en el primer perodo de sta asignatura utilizaremos

el lado frontal y a partir del segundo perodo se pasar a utilizar el lado trasero.

Para realizar las conexiones en los circuitos que se montaran, haciendo uso de ste tablero, se

utilizarn puentes conectores para la conexin directa entre dos orificios aproximados en el tablero de

conexiones.

MONTAJE DE CIRCUITOS EN UN TABLERO DE CONEXIONES:

Los montajes de circuitos en el tablero de conexiones, para el estudiante principiante son normalmente

confusos. A continuacin se presentan unos consejos bsicos de mucha utilidad para facilitar el paso

de pasar del esquema al tablero de conexiones.

Use el tablero sin temor: Un tablero de conexiones tiene suficiente espacio para los circuitos

que se utilizarn en esta asignatura. No tema usar una cantidad de espacio considerable en el

mismo. La mayora tiende a armar los circuitos muy pequeos, esto es una causa comn de

fallas a la hora de realizar.


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Trate de armar el circuito como est en el esquema: Es una buena forma de saber dnde est

cada elemento. Esto facilitar la deteccin de alguna falla.

No tema usar los puentes conectores: Estos ayudan a armar los circuitos como estn en el

esquema, utilice los que usted considere necesarios.

La prctica hace al maestro: No se quede parado mirando a su compaero montar el circuito,

involcrese en el trabajo y aprender. Al principio seguramente no le gustar como quedan

pero si usted es autocritico de su trabajo ver que su destreza ir mejorando en cada prctica

III. TAREA PREVIA

1. Investigue sobre el nombre del instrumento que sirve especficamente para medir:

a) Diferencia de Potencial

c) Resistencia Elctrica

d) Potencia Elctrica

2. Cul es el principio de funcionamiento del voltmetro?

3. Cul es la diferencia entre un instrumento de medicin analgico y uno digital?

4. Cul es el objetivo de manejar valores de tolerancia en un componente, dispositivo, o equipo?

5. Investigue sobre los tipos de conexin de circuitos serie y paralelo

6. Explique cmo es el comportamiento del voltaje en un circuito serie y paralelo.

7. Cul es la diferencia de potencial en la resistencia 1?

PROCEDIMIENTO

Parte A: Medida de Resistencias

1. Tome dos de las resistencias que se le han proporcionado e identifquelas como R1 y R2.

2. Anote el color de las bandas en el orden que indica el cdigo.

3. Determine el valor de cada resistencia con su respectiva tolerancia segn cdigo de colores.

4. Con el Multmetro (opcin hmetro) mida las resistencias (siga los pasos de ajuste previos, como se

indic en la introduccin).

5. Complete la tabla 1 (hoja de datos y anlisis de resultados) con la informacin obtenida.

Parte B: Uso de Fuente de Energa y Voltmetro

1. Conecte la fuente de energa, asegurndose que est en su valor, encindala.

2. Mida la diferencia de potencial a la salida de la fuente. Para esto siga los siguientes pasos:

a) Seleccione en el voltmetro la escala prxima superior al voltaje mximo que pueda entregar la

fuente de alimentacin (15 V).

b) Conecte el borne negativo de la fuente con la punta de prueba de la terminal negativa del Voltmetro.

c) Conecte el borne positivo de la fuente a la otra punta en la terminal positivo del Voltmetro.

d) Ajuste la fuente para obtener una salida de 12 voltios DC, para ello manipule la perilla de voltaje

hasta obtener el voltaje deseado.


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3. Apague la fuente de energa y con las resistencias utilizadas en la parte A, proceda a construir el

siguiente circuito: (figura 7):

4. Encienda la fuente de alimentacin y mida la diferencia de potencial entre los terminales de cada

resistencia colocando el voltmetro en paralelo primero con la resistencia R1 (figura 8a) y luego con R2

(figura 8b). Anotar los datos en tabla No. 2. Anote los resultados obtenidos.

5. Arme el circuito de la figura 9 con la observacin de que ahora R1 y R2 estn en paralelo, luego

mida la diferencia de potencial en R1 y R2. Primero en R1, como se ilustra en la (figura 9) y luego en

R2 como en la (figura 9b).

Anotar los datos de corriente en la tabla No. 2.

6. Proceda a construir el circuito SERIE-PARALELO (MIXTO) de la figura 10.

7. Mida las diferencias de potencial de cada una de las resistencias del circuito mixto, y antelas en

la tabla 2.


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HOJA DE DATOS Y ANALISIS DE RESULTADOS

Tabla 1

Resistencia

1 Banda 2 Banda 3 Banda 4 Banda 5 Banda Valor y

tolerancia por cdigo ()

Valor medido

() R1

R2

Tabla 2

Conexin Tensin de Fuente (V)

Resistencia ()

Diferencia de Potencial ()

SERIE 12,0 R1

R2

PARALELO 12,0 R1

R2

MIXTO

12,0

R1

R2

R3

R4

8. Determine el porcentaje de error en la medida para los valores de las, R1 y R2, obtenidos

mediante el cdigo de colores y los obtenidos con el hmetro (tome como valor terico el

determinado por el cdigo de colores). Qu puede concluir en base a los resultados obtenidos y

el mtodo utilizado para determinar el valor de una resistencia? Justifique su respuesta.

9. Para el circuito serie Por qu la diferencia de potencial de R1 y R2 son diferentes?

10. Tomando en cuenta los datos de la tabla 2, para un circuito serie, compruebe la teora que dice

que en un circuito serie la suma de las diferencias de potencial de cada resistencia es igual al

voltaje total entregado por la fuente de alimentacin. Para ello determine el porcentaje de error en

la medida (tome como valor terico el entregado por la fuente de alimentacin). Qu puede

concluir en base al porcentaje de error calculado? Justifique su respuesta.

11. Tomando como base los datos de la tabla 2, para un arreglo paralelo, determine el porcentaje de

error en la medida para las diferencias de potencial de cada una de las resistencias que conforman

el circuito. qu puede concluir en base al porcentaje de error calculado? (tome como valor terico

el entregado por la fuente de alimentacin) Justifique su respuesta.

12. Compruebe el principio de conservacin de la energa para el

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