Física

Electricidad. Circuito eléctrico. Resistencia eléctrica. Polímetro. Balances de Resultados. Variables dinámicas. Error absoluto, relativo, medio. Estimación

  • Enviado por: Lna Z
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 11 páginas
publicidad
publicidad

PRACTICAS FISICA:

Se mostrara el proceso de realización de 4 practicas distintas que se pueden dividir en dos grupos:

  • Grupo constituido por las dos primeras practicas, encaminadas a la realización de medidas.

  • Grupo integrado por las practicas 3 y 4 en las que se intentara conocer aspectos sobre las emisiones radiactivas así como su atenuación.

  • PRACTICAS 1 Y 2

    Como se ha dicho antes van encaminadas a la realización de medidas que en medicina son tan importantes dada la necesidad de cuantificar ciertos parámetros del organismo.

    La medida de una variable pretende establecer su valor par lo cual se usa un instrumento que determinara el grado de exactitud con que finalmente se puede dar el valor buscado. Aun así en cualquier medición siempre hay imprecisiones generadas por las perturbaciones ambientales o del equipo.

    Aunque no se midan variables del organismo, el concepto de cadena de medida es trasladable a la medida de las variables biológicas.

    El material a usar es el siguiente:

    -Resistencias eléctricas:

    Este es el aspecto de una resistencia eléctrica

    'Física'

    La resistencia de un circuito eléctrico determina cuánta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el ohmio, que es la resistencia de un conductor si es recorrido por una corriente de un amperio cuando se le aplica una tensión de 1 voltio.

    Polímetro: Es el instrumento de medida que se utiliza para cualquier experiencia de teoría de circuitos. Los polímetros constan de un conmutador de encendido y apagado y otro que permite seleccionar si las lecturas serán de corriente continua o alterna. Con este mismo conmutador podremos seleccionar tanto el tipo de medida (resistencia, tensión, corriente,...) como el máximo valor de la señal que el polímetro es capaz de medir. Es aconsejable primero calcular la medida teórica que se va a medir con el fin de no tener averías con el polímetro. Por último el polímetro consta de cuatro terminales de entrada y dos zócalos que permiten conectar el polímetro con los circuitos o elementos a medir

    'Física'

    Este seria el aspecto de un polímetro en el que todas las magnitudes que pueden medir se seleccionan mediante un conmutador que posee en su cara frontal, y para conectar el polímetro al circuito se dispone de un par de cables: uno de color negro y otro de color rojo.

    Otros materiales son:

    -la regleta de pruebas

    -osciloscopio:

    El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. El eje vertical, a partir de ahora denominado Y, representa el voltaje; mientras que el eje horizontal, denominado X, representa el tiempo.

    Seria así:

    'Física'

    Por ultimo también se usaran cables y otros elementos de conexión.

    Entrando ya en lo que son las prácticas tenemos:

    PRACTICA 1: MEDIDA DE VARIABLES ESTATICAS.

    Este tipo de medidas son aquellas que no varían con el tiempo.

  • Variables pasivas: Resistencias eléctricas. Cabe destacar que estas variables son aquellas en las que durante el proceso de medida se consume energía, son aquellas relacionadas con la morfología.

  • El proceso seguir es el siguiente:

    Se medirán 5 resistencias eléctricas con dos métodos alternativos: usando un polímetro como ohmetro, e interpretando el código de colores impreso en ellas, que obedece a la tabla:

    negro

    marrón

    rojo

    naranja

    amarillo

    verde

    azul

    violeta

    gris

    blanco

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

  • Leer la resistencia(i) es formar un numero de dos cifras con sus dos primeros colores y multiplicarlo por la potencia de 10 que indica el tercer color. El cuarto color indica la exactitud del valor obtenido. El color plata u oro deberá estar siempre a la derecha para realizar las medidas. Si ese ultimo color es plata el máximo error será del 10% si es oro el máximo error será del 25 % .

  • Medida de resistencias con el polímetro situar el conmutador en OHM y conectar el cable negro en el borne COM y el cable rojo en el borne V/ohm

  • ð Para medir una resistencia, debe estar desconectada de cualquier circuito.

    • Tocar con cada punta de medida, cada extremo de la resistencia, y girar el conmutador hasta que se obtenga una medida en la pantalla.

    Los resultados obtenidos son:

    RESISTENCIA

    R1

    R2

    R3

    R4

    R5

    Valor según polímetro

    3.87 kohm

    27.1 kohm

    0.216 kohm

    39.2 kohm

    148 kohm

    Valor según código

    27.103 ohm

    34 .102 ohm

    220 ohm

    39 .103 ohm

    15 .10 2 ohm

  • Variables activas( aquellas en las que durante el proceso de medida se cede energía, relacionada así con la fisiología del organismo): diferencia de potencial variable.

  • Esta medida se realizara con el osciloscopio y con el polímetro.

    Sobre la regleta de pruebas e identifican la Salida de diferencia de potencial continua y e mide un total de 7 valores diferentes de dicha magnitud mediante el polímetro usándolo ahora como voltímetro, Vi(P), y mediante el osciloscopio, Vi(O). A la hora de usar el osciloscopio será necesario observar la pantalla y observar las separaciones existentes entre dos puntos iguales de la grafica que aparece, luego conociendo el valor de cada separación (aparece en el osciloscopio) e multiplican ambos valores y se conoce la diferencia de potencial. Si la representación grafica que aparece e una recta la diferencia de potencial será constante puesto que no varia con el tiempo. Los valores obtenidos son:

    VOLTAJE

    V1

    V2

    V3

    V4

    V5

    V6

    V7

    SEGUN POLIMETRO

    4.98 V

    14.22V

    -14.81V

    22.4V

    14.01V

    -23.1V

    -7.67V

    SEGUN OCILOCOPIO

    4.8 V

    14.1 V

    14.5 V

    22.41 V

    14 V

    23 V

    -7.5 V

    ANÁLISIS:

    En ambos casos consiste en obtener el error relativo medio de un método respecto del otro. Se toman como valores verdaderos los suministrados por el polímetro.

    Error absoluto: valor medido-valor real(polímetro)

    Error relativo: e. Absoluto / V. Real

    E. relativo medio: (suma de todos los E. Relativos/ numero de casos)

    Practica 1:

    RESISTENCIA

    R1

    R2

    R3

    R4

    R5

    Valor según polímetro

    3.87 kohm

    27.1 kohm

    0.216 kohm

    39.2 kohm

    148 kohm

    Valor según código

    27.103 ohm

    24 .102 ohm

    220 ohm

    39 .103 ohm

    15 .104 ohm

    Error absoluto

    1.17

    3.1

    0.004

    0.2

    2

    Error relativo

    0.30

    0.11

    0.018

    0.0051

    0.0135

    E. relativo medio

    0.43

    Practica 2:

    VOLTAJE

    V1

    V2

    V3

    V4

    V5

    V6

    V7

    SEGUN POLIMETRO

    4.98 V

    14.22V

    -14.81V

    22.4V

    14.01V

    -23.1V

    -7.67V

    SEGUN OSCILOCOPIO

    4.8 V

    14.1 V

    -14.5 V

    22.41 V

    14 V

    -23 V

    -7.5 V

    E .ABSOLUTO

    0.18

    0.12

    0.31

    0.01

    0.01

    0.1

    0.17

    E .RELATIVO

    0.036

    0.0084

    0.020

    0.000446

    0.000713

    0.0043

    0.022

    E. RELATIVO MEDIO

    0.0130

    Interpretación:

    BALANCE DE LOS RESULTADOS.-

    En la practica 1 se han usado dos métodos de medida y se observa que a pesar de existir un error relativo medio pequeño es mayor que el de la practica 2. Esto puede deberse a que los colores de las resistencias (practica 1) no se distingan bien y se elige un color que no corresponde exactamente con el real, en cualquier caso el error existente se deberá mayoritariamente a la intervención humana en las mediciones, puesto que nuestra precisión es mucho más baja que la de cualquier objeto que viene preparado para tener un margen de error pequeño. Este hecho se percibe en la practica 1 donde el error es alto, dada la intervención humana, y en la practica 2 donde al no existir dicha intervención el error es pequeño. La conclusión es que la medición con aparatos es mejor que una basada en la objetividad humana ya que esta es variable.

    En cuanto a las características de las variables decir que las variables activas son las relacionadas con la cesión de energía en la medición lo cual puede ser otro motivo del bajo error calculado , al contrario que las medidas pasivas en las que se consume energía lo cual provoca un error relativo medio mayor pues se gasta energía para medir dichas variables y esa energía puede ser usada para crear el mencionado error.

    PRACTICA 2: MEDIDA DE VARIABLES DINAMICAS

    Estas variables son las que se modifican con el tiempo.

    Medidas

    De la regleta de pruebas se toman distintos ejemplos de diferencia de potencial, se representan en la pantalla del osciloscopio y sobre dicha representación se obtiene la forma, la tensión pico a pico, la frecuencia y el periodo de cada señal.

    Lo que se hace inicialmente es usar una escala que nos permita ver la grafica y luego modificar parámetros dentro del osciloscopio para ver el tipo de representación que queremos obtener. Hay 3 :

    1.-

    'Física'
    senoidal

    además de conocer el tipo de representación deberemos conocerla separación máxima entre dos puntos consecutivos en la horizontal, lo cual será la amplitud de la onda que multiplicado por el valor de cada separación nos dará el periodo.

    Los valores de frecuencia (f) y de periodo (T) en este tipo de representación son.

    periodo

    Frecuencia =1/T

    2.5 * 0.1=025 milisegundos (ms)

    4 Mhz

    0.9*0.2=0.18 ms

    5.56 Mhz

    2.-

    Esta representación seria triangular.

    Los dato obtenidos en este caso son:

    periodo

    Frecuencia =1/T

    1.4 ms

    0.71 Mhz

    0.08 ms

    12.5 Mhz

    3.-

    esta ultima representación se denomina de impulso rectangular

    los datos obtenidos son :

    periodo

    Frecuencia =1/T

    1.05 ms

    0.95 Mhz

    1.04 ms

    0.96 Mhz

    En el caso de estas medidas el error puede llegar por realizar una cuantificación errónea de las separaciones , lo cual queda encuadrado dentro del error humano.

    PRACTICAS 3 Y 4

    INTRODUCCIÓN:

    Los efectos nocivos derivados de la interacción materia viva-radiaciones ionizantes, e contraponen al uso de tale agente físico, por lo que son necesario equipos y procedimientos que minimicen dicho efecto.

    En general, el efecto biológico producido esta relacionado con las dosis de radiación recibida, y esta depende, además de otros, de los siguientes factores físicos: Tiempo de exposición, distancia entre fuente y receptor y blindaje interpuesto entre ambos.

    La dosis que acumula una persona cuando se encuentra en presencia de una fuente de radiación, depende linealmente del tiempo según:

    Dosis: tasa de dosis x tiempo de exposición

    La tasa de dosis es característica de cada fuente de radiación pero varia con la distancia a la misma y el blindaje interpuesto, y a través de ellos la propia dosis.

    Si varia la distancia entre la fuente y el receptor, la dosis que este recibe disminuye a medida que aumenta aquélla. Para la radiación electromagnética tal disminución viene aproximada por la ley del inverso cuadrado, que relaciona la dosis D2 recibida a una distancia d2 con la dosis D1 recibida a una distancia d1 de cuerdo con la expresión:

    D2/D1= d12/d22

    Para radiaciones ð y ð en el seno de del aire, la disminución de la dosis de exposición con la distancia es mayor.

    Por ultimo, la dosis disminuye si entre fuente y receptor se situa un material absorbente que se denominado blindaje. La disminución conseguida depende del tipo y emergía de la radiación (su calidad)y de la naturaleza y espesor del absorbente.

    Para la radiación electromagnética, el fenómeno e puede caracterizar por la ecuación:

    Ix = I0. e-ðx

    Donde Ix es la intensidad de la radiación después de atravesar el espesor x, la I0 la intensidad a la entrada y ð el coeficiente de atenuación lineal del absorbente para la radiación de que se trate. Esta ley solo es estrictamente valida para haces monocromáticos y colimado, pero se puede usar como aproximación en muchos casos. En términos de dosis e puede escribir:

    Dx = D0. eððx

    A partir de ella se define la capa hemirreductora o espesor de semirreduccion, CHR, como el espesor de absorbente necesario para reducir la intensad de la radiación a la mitad.

    En el caso de la radiación alfa, bata una hoja de papel para detenerla y si se trata de partículas beta algunos cm de plástico suelen ser suficientes.

    PRACTICA 3 : IDENTIFICACIÓN DE FUENTES Y ESTIMACIÓN ENERGETICA

    OBJETIVO: aprovechar el fenómeno de atenuación para distinguir entre emisiones y energías.

    MATERIAL: conjunto de fuentes radiactivas, sustancias atenuantes y ratímetro.

    TOMA DE DATOS EXPERIMENTALES

    Se miden cuatro fuentes radiactivas interponiendo entre fuente y fuente diferentes blindajes, obteniéndose estos datos:

    Fuente :Am 241

    Tiempo :en tasa

    Distancia : mínima

    Blindaje :varios

    Fecha :

    Blindaje

    ninguno

    Papel

    Aluminio

    Pb 2 mm

    Pb 10 mm

    18

    14

    8

    2

    2

    Fuente:Cs 137

    Tiempo :en tasa

    Distancia : mínima

    Blindaje :varios

    Fecha :

    Blindaje

    ninguno

    Papel

    Aluminio

    Pb 2 mm

    Pb 10 mm

    20

    20

    20

    20

    10

    Fuente:Co 60

    Tiempo :en tasa

    Distancia : mínima

    Blindaje :varios

    Fecha :

    Blindaje

    ninguno

    Papel

    Aluminio

    Pb 2 mm

    Pb 10 mm

    20

    20

    20

    20

    10

    Fuente:Sr 90

    Tiempo :en tasa

    Distancia : mínima

    Blindaje :varios

    Fecha :

    Blindaje

    ninguno

    Papel

    Aluminio

    Pb 2 mm

    Pb 10 mm

    500

    500

    20

    5

    3

    ANÁLISIS:

    Si las medidas con y sin papel no difieren significativamente, entonces podemos decir que la radiación registrada NO es de partícula ALFA.

    Si el aluminio diminuye la medida muy considerablemente (del orden del 90 % o mas) entonces estamos detectando BETA

    En el resto de las situaciones la emisión será gamma, aunque si es de baja energía puede ser parcialmente atenuada por el aluminio.

    Para emisiones del mismo tipo , la comparación entre las atenuaciones producidas por diferentes espesores de absorbente permite su comparación energética. Así los resultados serian:

    Las 3 primeras tablas representan emisiones de radiación gamma por lo ya expuesto, aun así cabria destacar que en estas emisiones existan conjuntamente emisiones de radiación alfa , pero que no lleguen a aparecer dado que ni siquiera llegan al detector pues cuenta con una protección que lo impide. En el caso de la ultima tabla nos encontramos ante radiación beta pues la absorción es del 90 % cuando dicha radiación pasa del papel al aluminio lo cual supone esa brusca disminución del valor de la radiación.

    Igualmente es destacable que las radiaciones mas peligrosas son las alfa , en el caso de que se encuentren en nuestro organismo pues nuestros tejidos de bajo espesor la absorberían completamente ya que estarían muy cerca de ella. Sin embargo si la fuente de radiación alfa esta fuera de nosotros y lejos no comportara peligro pues será absorbida casi en su totalidad por el aire sin llegar a nosotros. Así mismo las radiaciones gamma son las menos peligrosas si se encuentran en nuestro organismo por que apenas es absorbida por ninguna superficie.

    PRACTICA 4: VARIACIÓN DE DOSIS POR TIEMPO, DISTANCIA Y BLINDAJE

    OBJETIVO: cuantificar la disminución de dosis con el tiempo, la distancia y los blindajes.

    MATERIAL: fuentes radiactivas, banco de colimación, contador y cronometro.

    TOMA DE DATOS EXPERIMENTALES:

    1.- Dependencia de la dosis con el tiempo.

    Fuente Cs 137

    Tiempo: varios

    Distancia: mínima

    Blindaje: no

    fecha

    Tiempo (seg.) t

    15

    30

    45

    60

    Medida (imp.) I

    280.5

    563.5

    876.5

    1166

    2.-Dependencia con la distancia

    Fuente Co 60

    Tiempo : 60 seg.

    Distancia: varias

    Blindaje: no

    fecha

    Distancias (cms)d

    15

    25

    35

    45

    Medida (imp.) I

    1535

    514

    258

    171

    3.-Variación con el blindaje

    Fuente : Co 60

    Tiempo : 60 seg

    Distancia : mínima

    Absorbente : Pb

    fecha

    Espesor (cms) d

    0

    1.0

    2.0

    3.0

    Medida (imp.) I

    1785

    940

    536

    283

    ANÁLISIS:

    1. - RELACION DOSIS-TIEMPO.

    La función que relaciona la dosis con el tiempo ha de ser lineal : y = ax + b , es decir, I = at + b. Se ajustan los datos empíricos por mínimos cuadrados, se representa la recta correspondiente y se calcula el coeficiente de correlación.

    Tanto a como b se calculan así:

    -a =

    - b =

    proceso :

    x = t

    I = y

    15

    280.5

    30

    563.5

    45

    876.5

    60

    1166

    Vídeos relacionados