Medición volumen de una gota

UNEFM, Ingeniería Biomédica, Técnicas de Mantenimiento II, Bombas de Infusión, Medición volumen de una gota

1. Medici Medici
óó
n del volumen de una n del volumen de una
gota de agua utilizando un gota de agua utilizando un
gotero gotero
Kaven Kaven
YauYau
WongWong

2. Resumen Resumen
Se trata de presentar la experiencia de olimpiada 2007 Se trata de presentar la experiencia de olimpiada 2007 desde la perspectiva del docente desde la perspectiva del docente Se determin Se determin
óó
que el volumen de una gota de agua que el volumen de una gota de agua
encontrado por el estudiante encontrado por el estudiante
olimpista olimpista
, si usa la , si usa la
metodolog metodolog
íí
a de medir cuatro puntos distintos a de medir cuatro puntos distintos 1,0 cm
3
,
0,6 cm
3
, 0,5 cm
3
y 0,3 cm
3
(por lo menos 10 veces cada (por lo menos 10 veces cada
uno) es de (0,044 uno) es de (0,044
±±
0,004) 0,004) cm
3
utilizando el gotero utilizando el gotero
suministrado. suministrado. Se compara al resultado utilizando una balanza anal Se compara al resultado utilizando una balanza anal
íí
tica tica
y se obtuvo como promedio el valor de (0,048 y se obtuvo como promedio el valor de (0,048
±±
0,003) 0,003)
cm
3
..
EsoEso
conduce a conduce a
tolerar tolerar
en el en el
estudiante estudiante
un error de 9 %. un error de 9 %.

3. Análisis, desde la perspectiva de la
Comisión de elaboración de Pruebas, de
la experiencia Nº2 de la parte
experimental de la II Ronda de las
Olimpiadas Panameñas de Física 2007.

4. Prueba Experimental Nº 2
II Ronda Olimpiadas Panameñas de Física 2007
Responda en la hoja de respuestas
Introducción: En la actividad experimental se tiene distintos momentos,
entre los que podemos destacar los siguientes: Identificar problemas,
hacer predicciones e hipótesis, relacionar variables, hacer diseños
experimentales, manejar material y armar montajes y dispositivos,
utilizar materiales y equipo, realizar observaciones con control, medir,
organizar, interpretar y analizar datos, utilizar m odelos, elaborar
conclusiones y comunicar resultados.
Problema. Muchas veces los medicamentos vienen con indicaciones
similares a la siguiente: “agregue dos gotas del medicamento a un vaso
con agua, y lo toma tres veces al día.” Queremos saber, ¿a cuánto
equivale una gota en cm
3
? Eso nos permitiría saber qué cantidad de
producto o medicamento activo hay en una gota. Para este propó
sito el
gotero deberá estar calibrado. Con miras a ese proceso se cuenta con
un gotero nasal con divisiones en 1,0 cm
3
, 0,6 cm
3
, 0,5 cm
3
y 0,3 cm
3
donde las cifras escritas, según el fabricante, son ciertas con ±0,05 cm
3
de precisión.

5. Disponemos, además, de dos recipientes, uno con agua
y el otro vacío.
Nº1. Explique el diseño experimental que utilizaría para
medir el volumen de una gota.
Nº2. Haga la experiencia y consigne por escrito los
resultados.
Nº3. Aplicación
Se tiene un litro de glucosa disuelta en agua destilada al
10,0 % 0,1 % y se desea extraer 200 microlitrosde esa
solución para obtener 20 microlitrosde glucosa, pero no
se dispone de una pipeta especializada. Sólo se cuenta
con un gotero nasal calibrado en 1,0 cm
3
, 0,6 cm
3
, 0,5
cm
3
y 0,3 cm
3
. Diga ¿quéprocedimiento usted seguiría
para extraer los 200 microlitroscon el gotero, una vez
calibrado?, y exprese los resultados con el número
adecuado de cifras significativas. Haga el análisi s de las
posibles fuentes de error en la medición.

6. El docente o la Comisi El docente o la Comisi
óó
n debe n debe
saber las saber las
““
Posibles fuentes de Posibles fuentes de
error error
””
y medirlas y medirlas
Error aleatorio en el tama Error aleatorio en el tama
ññ
o de las gotas: el alumno con o de las gotas: el alumno con
la estrategia utilizada puede no controlar esa posible la estrategia utilizada puede no controlar esa posible fuente de error. fuente de error. Error aleatorio en la fabricaci Error aleatorio en la fabricaci
óó
n del gotero: espesor del n del gotero: espesor del
tubo, calidad del material (que retiene agua). tubo, calidad del material (que retiene agua). Error aleatorio en la calibraci Error aleatorio en la calibraci
óó
n del mililitro del gotero n del mililitro del gotero
por parte del fabricante. por parte del fabricante.

7. ¿¿
CC
óó
mo evaluar los errores para mo evaluar los errores para
controlarlos y evaluar controlarlos y evaluar adecuadamente a los adecuadamente a los
ESTUDIANTES? ESTUDIANTES?

8. Balanza Anal Balanza Anal
íí
tica: el docente, con tica: el docente, con
la balanza anal la balanza anal
íí
tica, puede saber el tica, puede saber el
tamatama
ññ
o de la gota (volumen) o de la gota (volumen)
Metodología
Se verifica la balanza: reproductibilidad,
fiabilidad y precisión.
Se sitúa un recipiente en la balanza analítica y
se van agregando las gotas que salen del
gotero.
Para evaluar la reproductibilidadde la
medición de la gota se repite con por lo menos
10 goteros diferentes el mismo procedimiento
y con el mismo gotero por lo menos 10 veces.

9. 4,613 7 10 4,613 5 5
4,613 3 9 4,613 6 4
4,613 7 8 4,613 1 3
4,613 4 7 4,613 0 2
4,613 8 6 4,613 1 1
Masa del
gotero (g)
Prueba
Nº
Masa del
gotero (g)
Prueba
Nº
A manera de ilustración se presentan los
resultados para un gotero

10. TamaTama
ññ
o promedio de la gota o promedio de la gota
Se grafica y se
saca la pendiente
b= (0,048 ±0,002) g/gota

11. TamaTama
ññ
o promedio de la gota o promedio de la gota
b= (0,048 ±0,002) g/gota
A simple vista, en el gráfico anterior se notan
dos tamaños de gota.
Lo que significa que se debe evaluar si tomar el
promedio introduce un error superior a los
otros errores en la experiencia.
Se puede apreciar que hay dos pendientes, es
decir dos tamaños de gota. Por ello se debe
evaluar cada tamaño de gota y compararla con
el valor promedio:

12. TamaTama
ññ
o de la gota para el primer grupo o de la gota para el primer grupo
b= (0,045 ±0,001) g/gota

13. TamaTama
ññ
o de la gota para el o de la gota para el
segundo grupo segundo grupo
b= (0,050 ±0,002) g/gota

14. TamaTama
ññ
o de la gota o de la gota
Podemos notar, al comparar las Podemos notar, al comparar las pendientes, que el error cometido pendientes, que el error cometido suponiendo que el tama suponiendo que el tama
ññ
o de la gota es o de la gota es
siempre el mismo, es del orden de 7 %. siempre el mismo, es del orden de 7 %.

15. Errores posibles en la fabricaci Errores posibles en la fabricaci
óó
n n
del gotero y su control del gotero y su control
22
16
21
12
23
8
23
4
23
15
22
11
20
7
19
3
22
18
22
14
21
10
23
6
23
2
19
17
21
13
23
9
22
5
23
1
Cant.
gotas
Gotero
Nº
Cant.
gotas
Gotero
Nº
Cant.
gotas
Gotero
Nº
Cant.
gotas
Gotero
Nº
Cant.
gotas
Gotero
Nº
Se hizo con distintos goteros supuestamente iguales.

16. Promedio: 21,8 gotas Promedio: 21,8 gotas Desviaci Desviaci
óó
n est n est
áá
ndar: 1,4 gotas ndar: 1,4 gotas
Desviaci Desviaci
óó
n tn t
íí
pica: 0,3 gotas pica: 0,3 gotas
Error porcentual suponiendo los goteros Error porcentual suponiendo los goteros iguales: 6,4 % iguales: 6,4 %

17. Control de la calibraci Control de la calibraci
óó
n del mililitro n del mililitro
22
50
24
40
23
30
22
20
23
10
21
49
23
39
23
29
21
19
23
9
22
48
22
38
22
28
22
18
22
8
22
47
23
37
23
27
22
17
22
7
23
46
23
36
22
26
22
16
22
6
23
45
23
35
23
25
24
15
22
5
22
44
24
34
22
24
23
14
23
4
23
43
22
33
22
23
23
13
23
3
23
42
24
32
22
22
22
12
22
2
24
41
22
31
20
21
23
11
22
1
gotas Prueba Nº gotas Prueba Nº gotas Prueba Nº gotas Prueba Nº gotas Prueba Nº

18. El control de la calibraci El control de la calibraci
óó
n del n del
mililitro se hizo con el mismo mililitro se hizo con el mismo
gotero cuidando hacerlo con la gotero cuidando hacerlo con la
misma t misma t
éé
cnica cada vez. cnica cada vez.
Promedio: 22,5 gotas Promedio: 22,5 gotas Desviaci Desviaci
óó
n est n est
áá
ndar: 0,8 gotas ndar: 0,8 gotas
Desviaci Desviaci
óó
n tn t
íí
pica: 0,1 gotas pica: 0,1 gotas
Error porcentual: 4% Error porcentual: 4%

19. Volumen de una gota de agua Volumen de una gota de agua Errores Errores
en la en la
medici medici
óó
nn
del del
volumen volumen
de la de la
gotagota
de de
aguaagua
: hay : hay
trestres
fuentes fuentes
de error y de error y
tenemos tenemos
unauna
medici medici
óó
nn
cuantitativa cuantitativa
de los de los
errores errores
queque
suponemos suponemos
independientes independientes
::
El error se El error se
trata trata
comocomo
un vector un vector
porpor
lo lo
tanto tanto
2
3
2
2
2
1
σσσσ++++σσσσ++++σσσσ ====σσσσ
2
3
2
2
2
1
σσσσ++++σσσσ++++σσσσ ====σσσσ
Donde los números 1,2,3 se refieren a cada tipo de error

20. Lo anterior conlleva a un c Lo anterior conlleva a un c
áá
lculo de lculo de
7 %, 6,4 % y 4 % lo que conduce a: 7 %, 6,4 % y 4 % lo que conduce a: (0,07)
2
+ (0,6)
2
+ (0,04)
2
y la raíz cuadrada lleva
a cerca de 10 % de error, es decir a mas o
menos dos gotas.
Si el estudiante trabaja con una curva (0,30
cm
3
; 0,50 cm
3
, 0,60 cm
3
, 1,00 cm
3
)y hace
unas 10 mediciones para cada punto
minimiza el error pero su resultado estará
dentro de un margen de 10 %.

21. SE CONCLUYE QUE PARA QUE UNA
EXPERIENCIA PUEDA SER DADA A UN
JOVEN COMO ACTIVIDAD
EXPERIMENTAL CON PROPÓSITOS DE
APRENDIZAJE O DE EVALUACIÓN, EL
DOCENTE DEBE PREVIAMENTE
EVALUAR LAS DISTINTAS FUENTES DE
ERROR.