Discusión #1: Mediciones de uso clínico.. Página 1 de 10 Universidad de El Salvador Facultad de Ciencias Naturales y Matemática Escuela de Física. Ciclo Física Medica. II. Año 2017. FÍSICA MÉDICA UNIDAD I: MEDICIONES DE USO CLINICO. DISCUSIÓN DE PROBLEMAS # 1 PARTE A. Defina los siguientes conceptos: a) Magnitud Física. j) Medida indirecta. b) Sistema de Unidades k) Importancia de la medición en la fí- c) Unidad. sica. d) Medir. l) Método Científico. e) Error en la medida. m) Análisis dimensional. f) Formas de expresar la medida. n) Factores de conversión. g) Instrumento analógico de medición. o) Cifras significativas. h) Instrumento digital de medición. p) Fuentes de error. i) Medida directa. q) Tipos de errores. PARTE B. Responda las siguientes preguntas: a) ¿Cuál es la importancia de la medición de magnitudes físicas? b) ¿Qué magnitudes físicas se utilizan en la medicina y con qué instrumento se determinan? c) ¿Cuál es la diferencia entre el concepto exactitud y precisión? ¿Se refieren a lo mismo?, si no es así mencione algunos ejemplos que los diferencia. d) ¿Qué importancia tiene conocer el rango de medida de un instrumento? e) ¿Qué importancia tiene conocer el valor de la menor división para un instrumento? f) Si a usted le toca decidir sobre la compra de equipo de medición, ¿qué parámetros tomaría Discusión #1: Mediciones de uso clínico.. Página 2 de 10 en cuenta para tomar una buena decisión? g) ¿Es posible tener una medición exactamente precisa, es decir, con incerteza justamente igual a cero? h) ¿Es posible tener un sistema de unidades diferente al Sistema Internacional? i) ¿Es posible usar más de un múltiplo o submúltiplo en la misma expresión? j) Indique que magnitud física miden los siguientes instrumentos: Instrumento Magnitud Física Estetoscopio Erlenmeyer Beaker Termómetro Esfigmomanómetro Bascula Balanza granataria Estadiómetro Calendario Colposcopio Escalpelo Telescopio Microscopio Jeringa hipodérmica PARTE C. PROBLEMAS PROPUESTOS 1) Un motor de automóvil tiene un desplazamiento del embolo (volumen) de 1595 cm3 y un diámetro del cilindro de 83 mm. Exprese estas medidas en pulgadas cúbicas y en pulgadas. R/ 97 pulg3, 3.27 pulg. 2) Transformar a notación científica la siguiente cantidad: 0.00000502. R/ 5.02 x 10-6 Discusión #1: Mediciones de uso clínico.. Página 3 de 10 3) Realice las siguientes conversiones: 283 cm. a metros R/ 0.283 m 90,500 mg a Kg. R/ 9.0 5x 10-2 Kg. 367 mi /hora a pies / s R/ 538 pies / s 875 millas a km. R/ 1408 Km. 4700 mm a pulgadas R/ 1.85 x 104 pulgadas 16,000 cm2 a m2 R/ 1.6 x 10-3 m2 4) Un galón de estados unidos es un volumen equivalente a 231 pul3, supóngase que el tanque de gasolina de un automóvil es aproximadamente equivalente a un paralelepípedo de 24 pulgadas de largo y 18 pulgadas de ancho y 12 de alto. ¿Cuántos galones contendrá este tanque? R/22.4 galones. 5) La presión atmosférica es de 14.7 lb. / pulg2. las unidades del sistema internacional para la presión es el Pascal (Pa) = 1 N / m2, ¿cual es la presión atmosférica en Pascales? R/ 1.014 x 105 Pa. 6) Si un auto viaja con una rapidez de 28.0 m / s, ¿Esta excediendo el limite de rapidez de 55.0 mi / hora? R/ Sí 7) La rapidez de la luz es aproximadamente de 3.00 x 108 m/s. Convierta este valor a millas por hora. R/ 6.71x 108 mi / h. 8) Un pintor debe cubrir las paredes que tiene 8.0 pies de altura y 12.0 pies de lado. ¿Qué superficie debe cubrir en metros cuadrados? R/ 36 m2. 9) Un granjero mide la distancia alrededor de un campo rectangular. Se determina que la longitud de cada lado largo del rectángulo es de 38.44 m y la longitud de cada lado corto es de 19.5 m. ¿Cuál es el perímetro total del campo? R/ 115.9 m 10) Si se fundiera todo y se moldeara todo el oro que de ha extraído de las minas se podría formar un cubo de aproximadamente 20 metros por lado. Con base en el hecho de que un kilogramo de oro ocupa un cubo de 3.73 cm. por lado y el de que el oro se vende alrededor de 12000 dólares estadounidenses por kilogramo, estime el valor de todo el oro que existe en este planeta. R/ 2 x 1012 dólares aprox. Discusión #1: Mediciones de uso clínico.. Página 4 de 10 11) Se observa que el período de un péndulo que realiza oscilaciones de pequeña amplitud no depende de la masa. aplicando el análisis dimensional, demostrar que ese periodo ha de ser proporcional a l , siendo l la longitud del péndulo y g la aceleración de la g gravedad. 12) Cuando un cuerpo esférico se mueve a gran velocidad dentro de u fluido, la fuerza de resistencia es proporcional al cuadrado de la velocidad. deducir, mediante análisis dimensional, la dependencia de esta fuerza con las magnitudes características del sistema. 13) El ascenso capilar tiene un gran interés en el transporte de fluidos en los seres vivos. este efecto es proporcional a la tensión superficial del líquido. Mostrar, mediante análisis dimensional, que el ascenso o descenso es proporcional a h , siendo r el r g radio del capilar, la densidad del líquido, la tensión superficial del líquido y g la gravedad. 14) El desplazamiento de una partícula cuando se mueve bajo una aceleración uniforme es cierta función del tiempo y la aceleración. Suponga que este desplazamiento se escribe s ka m t n , donde k es una constante adimensional. Muestre por análisis dimensional que este expresión se satisface si m = 1 y n = 2. ¿Puede este análisis dar el valor de k? 15) La longitud de un resorte no deformado es Lo = (27.35 0.2) cm. y cuando se le aplica cierta fuerza su longitud es L = (30.23 0.02) cm. Hallar el valor de su deformación (L = L - Lo). R/ L = (2.88 0.04). 16) Se construye una banqueta alrededor de una alberca que mide (10.0 0.1) m x (17.0 0.1) m. Si la banqueta mide (1.00 0.01) m de ancho por (9.0 0.1) cm. de espesor, ¿qué volumen de concreto se necesitará y cual es aproximadamente la incertidumbre de este volumen? 17) Al medir la resistencia de un resistor, la lectura del voltímetro era de 15.2 0.2 voltios y la lectura del amperímetro era de 2.6 0.1 amperios. ¿Cuál es la incertidumbre absoluta de la resistencia calculada? Discusión #1: Mediciones de uso clínico.. Página 5 de 10 18) Un péndulo simple se usa para medir la aceleración de la gravedad usando la ecuación l . El período medido fue de 1.24 0.02 segundos y la longitud del péndulo g T 2 de 0.381 0.002 m. ¿Cuál es el valor resultante de g con su incertidumbre absoluta y relativa? 19) La distancia focal f de una lente delgada, se va a medir usando la ecuación 1 1 1 ; f o i donde o es la distancia objeto = 0.164 0.003 metros, i es la distancia imagen = 0.823 0.003 metros. Calcular la distancia focal de la lente y su respectiva incertidumbre absoluta. 20) Una rejilla de difracción se usa para medir la longitud de onda de la luz, usando la Ec. d sin . El valor medido de es de 13° 34’ 2’’. Suponiendo que el valor d es igual a 1420 x 10 – 9 y que se puede ignorar su incertidumbre, ¿cuál es la incertidumbre absoluta y relativa del valor de? 21) En un experimento para medir la densidad de un objeto cilíndrico utilizando la ecuación Densidad masa m 2 , se obtuvieron las siguientes medidas: volumen r l Masa = m = 0.038 0.004 kilogramos. Radio = r = 9.2 0.3 mm. Altura = l = 18.4 0.2 mm. a) ¿Cuál es la incertidumbre absoluta del valor calculado de la densidad? b) Exprese la densidad como una función de su mejor valor y su incerteza relativa porcentual. 22) A un recipiente de un cuarto de galón de helado se le va a dar forma de cubo. ¿Cuál debe ser la longitud de un lado del cubo en cm? Use la conversión: 1 galón =3.786 litros. R/9.82 cm. 23) En una probeta graduada se observa que 300 gotas de agua ocupan un volumen de 10 cm3. Calcule el volumen de una gota. Discusión #1: Mediciones de uso clínico.. Página 6 de 10 24) Mediante un microscopio se observa una pequeña partícula de hierro en forma de cubo. La arista del cubo es de 5 x 10 – 4cm. Encuentre: a) La masa del cubo. b) El número de átomos de hierro en la partícula. El peso atómico del hierro es de 56 y su densidad es de 7.56 g /cm3. 25) Un caracol se mueve a una rapidez de 5 estadios por quincena (no es una unidad muy común para la rapidez). Dado que un estadio es igual a 220 yardas y una quincena es igual a 14 días, determine la rapidez de la criatura en m / s. 26) Si un micrometeorito (una esfera con un diámetro de 10 –6 m) golpea un metro cua- drado de la Luna, por cada segundo, ¿Cuántos años se llevaría en cubrir toda la luna, a una profundidad de 1 metro? (Sugerencia: Considere una caja cúbica sobre la Luna de 1 m por lado, y determine cuánto se tardará en llenar la caja) 27) La unidad de energia del Sistema Internacional es el Joule, 1 J = 1kg m2/s2. En el sistema cgs, la unidad de energia es el ergio, 1 erg = g cm2/s2 . ¿A cuántos ergios equivale un Joule? R/ 10^7 28) Estime el número de veces que el corazón de un humano late en una vida promedio de 70 años. (Tiempo entre latidos normales del corazón es de 8 x 10 -1 s) 29) Una cadena de hamburguesas, anuncia que se han consumido más de 50 mil millones de hamburguesas. Estime cuantas libras de carne para hamburguesas se han usado para la cadena de restaurantes y cuantas cabezas de ganado fueron requeridas para suministrar la carne. 30) ¿Aproximadamente cuántas gotas de lluvia caen sobre un lote de un acre durante una precipitación pluvial? Discusión #1: Mediciones de uso clínico.. Página 7 de 10 31) Un estudiante mide la longitud de una página de papel bond que él considera importante para sí mismo y obtiene los siguientes resultados en cada medición: Medicion #: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Longitud (cm) 6.55 6.62 6.60 6.61 6.78 6.48 6.50 6.51 6.61 a) Calcule el mejor valor para representar la longitud de la tarjeta. b) Calcule la incerteza en las mediciones que el estudiante ha tomado. c) Usando el resultado de los literales a) y b), exprese la longitud de la página en términos del mejor valor y de la incerteza. 32) Encuentre el orden de magnitud de las siguientes cantidades. (Nota: Las cantidades que estén en unidades diferentes a las fundamentales del SI deben ser primero convertidas antes de analizarles el orden de magnitud) Magnitud Volumen de la Tierra 1.08 × 1012 𝑚3 Distancia Tierra al Sol 149 millones de km. Velocidad de la luz 2.99 × 108 𝑚/𝑠 Diámetro de Plutón. 7.4 𝑚𝑖𝑙 𝑚𝑖𝑙𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑘𝑚 Masa de un elefante 6000 𝑘𝑔 Radio del átomo de hidrogeno. Su peso. Orden de Magnitud. 5.29 × 10−11 [Inserte su peso aquí: Edad del universo 13.82 × 109 anos Vida media del muon 2.19 𝜇𝑠 Longevidad humana 80 anos ] Discusión #1: Mediciones de uso clínico.. Página 8 de 10 33) Un electricista debe instalar cable subterráneo desde la avenida hasta una casa. Si la casa se localiza a 1.2 mi (millas) dentro de un bosque, a) ¿Cuantos pies de cable necesitara?, b) ¿Cuantos metros de cable necesitara? 34) Un corazón normalmente bombea sangre a un ritmo de 83 𝑐𝑚3 /𝑠 , Calcular el ritmo de bombeo en: a) 𝑚3 /𝑠 b) 𝑙/𝑠 c) 𝑔𝑎𝑙/𝑚𝑖𝑛 d) 𝑝𝑖𝑒𝑠 3 /ℎ 35) Una porción de vena tiene la forma de un depósito cilíndrico. ¿Cual es el volumen en litros de sangre contenida en una porción de vena de 5mm de diámetro y 2 pulgadas de altura? (En Geometría el volumen de un deposito cilíndrico es igual a 𝑉 = 𝜋𝑟 2 ℎ). 36) La aceleración gravitacional de la tierra es aproximadamente 9: 81𝑚/𝑠 2 . Expresar el valor de la gravedad en: a) 𝑐𝑚/𝑠 2 b) 𝑝𝑖𝑒𝑠/𝑠 2 c) 𝑘𝑚/ℎ2 37) En el laboratorio usted realiza la medición de la masa de una tira de metal y obtiene los siguientes resultados: Medicion # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Masa (g) 12.6 12.0 12.2 12.4 12.8 13.1 11.5 13.0 12.8 a) Exprese la masa de la tira de metal en gramos con su respectiva incerteza. b) Suponga que corta la tira de metal en diez tiras, repartiendo la masa equitativamente entre ellas. Exprese la masa de cada una de las diez tiras con su respectiva incerteza. Discusión #1: Mediciones de uso clínico.. Página 9 de 10 38) Usted quiere medir el volumen de un cilindro, el cual sabe se calcula con la formula 𝑉 = 𝜋𝑟 2 ℎ donde 𝜋 ≃ 3.1416 es una constante (sin incerteza), 𝑟 es el radio de la base del cilindro y ℎ es la altura del cilindro. Usted mide varias veces el diámetro (𝑑 = 2𝑟) y la altura del cilindro y obtiene los siguientes valores: Medición # Diámetro Altura 1 10.5 12.6 2 10.1 11.8 3 11.0 13.0 4 10.4 12.1 5 10.2 12.5 a) Exprese el volumen del cilindro con su respectiva incerteza. b) Exprese el área lateral del cilindro con su respectiva incerteza. El área lateral de un cilindro incida cuanta materia prima se necesita para construir la lata y viene dada por 𝑆 = 2𝜋𝑟ℎ. 39) En la siguiente figura se muestra la lectura de un esfigmomanómetro midiendo la presión sanguínea. Indique la lectura del aparato con su respectiva incerteza. Discusión #1: Mediciones de uso clínico.. Página 10 de 10 40) Una taza medidora graduada en tazas, onzas y ml, se llena con aceite y le toman una foto como se muestra a continuación. a) Indique la lectura de la cubeta en tazas con su respectiva incerteza. b) Indique la lectura de la cubeta en onzas, con su respectiva incerteza. c) Indique la lectura de la cubeta en ml, con su respectiva incerteza. d) Usando los resultados a), b) y c) derive el factor de conversión entre tazas y onzas, tazas y ml, y onzas y ml. 41) En la siguiente figura se muestra un termómetro de mercurio realizando una lectura. Indique la lectura del termómetro, sus unidades y respectiva incerteza.
