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METRICAS Y MEDICIONES
Valeria Vega Torres, Maria José Maya Gómez. Métodos de laboratorio – Docente Simón Villegas Resumen En esta práctica de laboratorio, se exploraron tanto teórica como experimentalmente los conceptos fundamentales de exactitud, precisión, cuantificación y unidades de medida. El objetivo fue dotar a los estudiantes de un entendimiento profundo sobre la importancia de estos conceptos en las ciencias, además de fomentar el desarrollo de habilidades esenciales en la elección y aplicación correcta de métodos de medición. A través de la realización de mediciones en una variedad de objetos, esta práctica buscó demostrar la influencia directa de la exactitud y la precisión en la calidad y la confiabilidad de los datos científicos. Así, se reforzó la teoría aplicando la práctica, subrayando la importancia de una cuantificación precisa y el uso de unidades de medida estandarizadas en la investigación científica. Palabras clave: Instrumentos volumétricos, unidades de medida, medición de masa y volumen, precisión y exactitud. Introducción En el ámbito de la ciencia y la ingeniería, la medición es una actividad fundamental que permite cuantificar fenómenos, sustancias y objetos con precisión. La exactitud y la precisión son dos conceptos cruciales que se utilizan para evaluar la calidad de las mediciones realizadas con cualquier instrumento de medición. Mientras que la exactitud se refiere a cuán cerca está el valor medido del valor verdadero o de referencia, la precisión se relaciona con la reproducibilidad de las mediciones, es decir, cuán consistentes son los resultados entre sí, independientemente de su cercanía al valor verdadero. Estos términos, aunque a menudo utilizados de manera intercambiable en el lenguaje cotidiano, tienen significados muy distintos en el contexto científico y técnico. La importancia de comprender y aplicar correctamente estos conceptos radica en su capacidad para influir directamente en la fiabilidad de los resultados experimentales y, por ende, en la validez de las conclusiones derivadas de estos. Por ello, el dominio de las técnicas de medición y el conocimiento profundo sobre el funcionamiento y limitaciones de los instrumentos utilizados son esenciales para cualquier investigador o profesional del ámbito científico. Este informe se centra en una serie de experimentos diseñados para poner a prueba los términos de exactitud y precisión mediante el uso de diversas herramientas de medición comúnmente empleadas en laboratorios. Entre estas herramientas se incluyen pipetas graduadas, probetas, reglas, pie de rey (calibrador vernier) y balanzas, cada una con sus propios márgenes de error y especificidades en cuanto a su uso. A través de la realización de mediciones cuidadosas y repetidas, este estudio busca no solo evaluar la fiabilidad y
rendimiento de cada instrumento, sino también fomentar una comprensión más profunda de la importancia de la exactitud y la precisión en el ámbito científico. Materiales y métodos 5 arandelas y 5 tornillos de varios tamaños 1 regla de centímetros 1 calibrador Vernier
1 probeta graduada de 50 y 25 mL 1 pipeta de 5 mL 1 bomba de pipeta (pipeteador) El procedimiento se detalla en el siguiente diagrama de flujo Figura 1 : Proceso de la práctica. En verde se detalla la medición lineal; en rosa, de masa con balanza; en azul, con pipeta graduada; en amarillo, con pipeta graduada; en rojo la parte de precisión y exactitud con pipeta; en amarillo, con pipeta; en blanco, con precisión y exactitud. (Valeria Vega, 2024). Resultados
- Medición Lineal: El resultado de las medidas lineales se registra en la Tabla. Tabla 1 : Datos de la medición lineal Se realizó la conversión de unidades respectivas a metros y milímetros con la ecuación 1 y 2 y se obtuvo la Tabla 2.
Medida en mm =( Medida en cm×
10 mm
1 cm )^
Ecuación 1: Conversión de cm a mm
Medida en m =( Medidaen mm ×
1 m
1000 mm )^
Ecuación 2: Conversión de mm a m Tabla 2 : Conversión de unidades (metros) Regla m Pie de Rey m Diámetro Espesor Diámetro Espesor
Externo Interno Externo Interno Ar1 0,012 m 0,005 0,001 m 0,01195 m 0,00472 m 0,00082 m Ar2 0,014 m 0,008 0,003 m 0,0145 m 0,00799 m 0,00205 m Ar3 0,014 m 0,005 0,001 m 0,01427 m 0,00535 m 0,0012 m Ar4 0,016 m 0,004 0,001 m 0,01666 m 0,00421 m 0,00119 m Ar5 0,02 m 0,007 0,002 m 0,02028 m 0,00691 m 0,00152 m Altura Espesor Altura Espesor Tor1 0,015 m 0,005 m 0,01532 m 0,00560 m Tor2 0,018 m 0,01 m 0,01875 m 0,01097 m Tor3 0,019 m 0,006 m 0,0194 m 0,00569 m Tor4 0,025 m 0,006 m 0,02519 m 0,00560 m Tor5 0,032 m 0,01 m 0,03165 m 0,00766 m
- Medición en Balanza: En la Tabla 3, se muestran las medidas obtenidas del peso de cada tornillo y cada arandela en la balanza electrónica Tabla 3 : Medición de masa (gramos) Masas g Ar1 0,53 ± 0,01 g Tor1 3,59 ± 0,01 g Ar2 0,52 ± 0,01 g Tor2 20,99 ± 0,01 g Ar3 1,13 ± 0,01 g Tor3 4,35 ± 0,01 g Ar4 1,65 ± 0,01 g Tor4 5,79 ± 0,01 g
Masas Kg Ar1 0,00053 Kg Tor1 0,00359 Kg Ar2 0,00052 Kg Tor2 0,02099 Kg Ar3 0,00113 Kg Tor3 0,00435 Kg Ar4 0,00165 Kg Tor4 0,00579 Kg Ar5 0,00245 Kg Tor5 0,01333 Kg Masas mg Ar1 530 mg Tor1 3590 mg Ar2 520 mg Tor2 20990 mg Ar3 1130 mg Tor3 4350 mg Ar4 1650 mg Tor4 5790 mg Ar5 2450 mg Tor5 13330 mg
- Medidas Volumétricas
3.1. Probeta Graduada: La cantidad esperada es de 42mL. Peso del Beaker= 29,16 g ± 0,01g Beaker+Agua= 70,96 ± 0,01g Volumen Real Dispensado (Beaker+Agua)-Beaker= 41,80 ± 0,01g La conversión de g a mL del volumen real se realizó teniendo en cuenta la densidad del agua: 1 g mL 41,80 g 1 g mL =41,80 mL Para calcular el error se utilizó la siguiente ecuación: %Error =
[
42 mL −41,80 mL
42 mL ]
× 100 =0,47 %
3.2. Pipeta Graduada: La cantidad esperada es de 5mL. Peso del Beaker= 29,16 g ± 0,01g Beaker+Agua= 34,18 ± 0,01g Volumen Real (Beaker+Agua)-Beaker= 5,02 ± 0,01g La conversión de g a mL del volumen real se realizó teniendo en cuenta la densidad del agua: 1 g mL 5,02 g 1 g mL =5,02 mL Para calcular el error utilizamos la siguiente ecuación: %Error =
|[
5 mL −5,02 mL
5 mL ]
× 100
- Ensayo de Precisión y Exactitud En las siguientes tablas se recopilan los datos de las mediciones realizadas con el vaso de precipitado (Beaker), la probeta y la pipeta graduadas. Así mismo se calcula precisión y exactitud a partir de la media y los intervalos de los datos en cada instrumento. Peso del Beaker vacío: 29,16 ± 0,01g
Media Intervalo Beaker 7,048 1, Pipeta 7,97 0, Probeta 7,676 0, Análisis de resultados
- Para las mediciones de volumen, ¿qué material de vidrio utilizado para medir 10 mL fue el más preciso? ¿Qué dispositivo de medición fue el menos preciso? El material más preciso fue la pipeta, es posible que esto se deba a su escala de graduación tan precisa, sus valores pueden variar con el manejo que se le dé, depende de la paciencia y capacidad de graduar el volumen manualmente, el recipiente menos preciso fue el beaker pues es un recipiente volumetrica que es usado para contener líquidos, pero no con la intención de de ser precisos y obtener medidas para resultados.
- ¿El instrumento más preciso fue el mismo que el más exacto?
- ¿Qué puede contribuir a un mayor % de error al realizar una medición? Hay múltiples factores que pueden interferir a la hora de realizar una medición, entre estos factores se encuentra la precisión del instrumento a trabajar, la ejecución del proceso, y por supuesto el método de medición, que depende principalmente del sujeto que realice dicho procedimiento, algunos errores, en ocasiones despreciables, son no medir desde el punto más bajo del menisco, otro posible error que puede ser un poco más significativo es improvisar en el laboratorio, no tomarse el tiempo indicado para tomar las medidas y no usar los instrumentos de la forma adecuada. Conclusiones Con esta práctica se entiende el proceso de conversión de unidades de medida para realizar cálculos matemáticos en todos los niveles de la carrera. Esta herramienta es útil para comparar datos y analizar resultados experimentales en cualquier disciplina relacionada con pruebas de laboratorio o experimentos, desde la medición de un tornillo hasta que el instrumento de medición utilizar en cada práctica dependiendo de su objetivo. Por otro lado, se logra reconocer los conceptos y la importancia de precisión y exactitud a la hora de trabajar con medidas, de modo que se desarrolla la capacidad de diferenciar cada concepto y utilizarlo de forma adecuada.
Referencias Harris.A., & Taub.L.(2023) Quantification and precision: a brief look at some ancient accounts. Annals of Science, volume (81) 10-29. https://doi- org.recursosbiblioteca.eia.edu.co/10.1080/00033790.2023. Regla Pie de Rey Diámetro mm (^) Espesor mm Diámetro mm (^) Espesor mm Externo Interno Externo Interno Ar1 1,2^ 0,5^ 0,1^ 11,95^ 4,72^ 0, Ar2 1,4^ 0,8^ 0,3^ 14,50^ 7,99^ 2, Ar3 1,4^ 0,5^ 0,1^ 14,27^ 5,35^ 1, Ar4 1,6^ 0,4^ 0,1^ 16,66^ 4,21^ 1, Ar5 2 0,7^ 0,2^ 20,28^ 6,91^ 1, Altura Espesor Altura Espesor Tor1 1,5^ 0,5^ 15,32^ 5, Tor2 1,8 1 18,75 10, Tor3 1,9^ 0,6^ 19,40^ 5, Tor4 2,5^ 0,6^ 25,19^ 5, Tor5 3,2^1 31,65^ 7, Regla m Pie de Rey m Diámetro Espesor Diámetro Externo Interno Externo Interno Espesor Ar1 0,012^ 0,005^ 0,001^ 0,01195^ 0,00472^ 0, Ar2 0,014 0,008 0,003 0,0145 0,00799 0, Ar3 0,014^ 0,005^ 0,001^ 0,01427^ 0,00535^ 0, Ar4 0,016 0,004 0,001 0,01666 0,00421 0, Ar5 0,02^ 0,007^ 0,002^ 0,02028^ 0,00691^ 0, Altura Espesor Altura Espesor Tor1 0,015^ 0,005^ 0,01532^ 0, Tor2 0,018 0,01 0,01875 0, Tor3 0,019^ 0,006^ 0,0194^ 0, Tor4 0,025 0,006 0,02519 0, Tor5 0,032^ 0,01^ 0,03165^ 0,
