PRINCIPIOS FSICOS

DEL AGUA Klga. Lic. Beatriz Isler Muoz

Klgo. Lic. Cristian Corts Fernndez

Magister en Terapia Fsica, mencin RBC

Equipo Aquatic Therapy Chile Ltda.

Introduccin

Propiedades Fsicas del Agua

Cuando el ser humano se sumerge en el medio acutico, experimenta la accin de

nuevas leyes fsicas, que modifican su comportamiento, siendo estas el

fundamento del uso de la terapia acutica en diversas disfunciones fsicas. La

suma de estas fuerzas inherentes a la inmersin (factores hidrostticos e

hidrodinmicos) proporciona un medio fsico apropiado, para realizar ejercicios

asistidos o resistidos de las extremidades, minimizando la carga sobre

articulaciones y msculos.

(Bruce, 2009; Meijide, 1998)

VS

Algunas definiciones

Diferencia entre peso y masa de

un cuerpo

La masa es la cantidad de materia presente en un objeto o cuerpo; en cambio, peso se refiere a la Fuerza que se ejerce sobre una masa

en presencia de un campo gravitacional, entonces la Fuerza es directamente proporcional a la masa y gravedad (aceleracin de 9.8

m/s2), segn la segunda ecuacin de Newton (F = masa [kg] x g).

Es una medida de cunto material se encuentra comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen, siendo la densidad del agua 1.

Densidad

Densidad Relativa o Peso especfico

(agua, grasa y musculo)

La flotabilidad de un cuerpo en el agua, est determinada por las densidades relativas del medio y del individuo (proporcin entre peso seo y muscular, cantidad y distribucin de tejido adiposo, expansin del trax), de tal modo que la fraccin de volumen del objeto que est sumergido, ser igual al cociente de la densidad del cuerpo por la densidad del lquido, si se considera que la densidad del agua es 1, los cuerpos con densidad o gravedad especfica superior a 1 se hundirn, si es igual a la unidad, permanecern semi-sumergidos y si es inferior flotarn, teniendo presente que la gravedad especfica de todas las partes del cuerpo no es uniforme.

(Selepak 2009; Meijide 1998)

Densidad Relativa o Peso especfico

(agua, grasa y musculo)

Aplicacin:

Al estar en supino en la piscina, las extremidades inferiores (mayor componente seo y muscular) se hundirn ya que

tienen una densidad mayor que el agua; en cambio, el trax tiene una gran flotabilidad por su contenido de aire (Capacidad Vital Pulmonar). Si quisiramos hundirnos es

necesario exhalar el contenido areo de nuestros pulmones, llegando a Volumen Residual; por otra parte,

una persona con sobrepeso u obesidad flotar ms, por su mayor componente de tejido adiposo. Por este motivo se utilizan en terapia acutica implementos con diferentes

densidades (flota-flota, paletas, tablas, manguera, pelotas, colchonetas, entre otras).

Principio de Flotacin de Arqumedes

Establece que cualquier cuerpo sumergido total o parcialmente en un lquido en reposo, experimenta un empuje vertical de abajo hacia arriba, igual al peso del volumen de lquido desalojado.

De esta forma, cuando un cuerpo se sumerge en el agua, se encuentra sometido a dos fuerzas, una dirigida hacia abajo, su peso (fuerza de gravedad), y otra dirigida hacia arriba, el empuje; como ambas fuerzas tienen la misma direccin, pero sentido contrario, segn sea predominante, se producir la flotacin o el hundimiento, y se mantendr esttico en el nivel en que ambas fuerzas se equilibren.

Fuerza Empuje (F)= Densidad (p) x Volumen del lquido desalojado (V)

Flotabilidad Un cuerpo total o parcialmente

sumergido en un fluido en

reposo,

recibe un empuje de abajo hacia

arriba igual al peso del volumen

del fluido desalojado.

Aplicacin

El tronco es ms voluminoso que las piernas y el centro de empuje est por encima del centro de

gravedad del cuerpo, en posicin bpeda, tendiendo a quedar de pie en el fondo, por el contrario, tendera a bascular hacia delante o hacia atrs. (Kemoun 1998; Meijide 1998)

Peso real y aparente

La diferencia entre el peso real del individuo y el empuje recibido, es definida como peso aparente, existiendo ligeras variaciones entre diversos autores, en inmersin parcial en agua dulce, el peso aparente presenta los siguientes valores: 7,5% - 8% en inmersin hasta la sptima vrtebra cervical, 20% hasta las axilas, 33% - 40% hasta el apndice xifoides, 50%- 60% a nivel umbilical, 66% a nivel trocantreo, 70% al pubis, 90% hasta las rodillas y 100% del peso real en una inmersin tibial; estos valores disminuyen con una inmersin en agua de mar.

(Bruce 2009; Selepak 2009; Rodrguez 2002; Kemoun 1998; Meijide 1998)

El peso corporal de una persona ser menor en cuanto mayor sea la

Superficie cubierta por el agua.

Agua de Mar vs agua dulce

100 % 50 % 30 %

Peso real y aparente

Bruce, 2009; Selepak, 2009; Rodrguez, 2002;

Kemoun, 1998; Meijide, 1998

Inspiracin Espiracin Diferencia de edad (variacin

composicin de los tejidos)

Centro de

gravedad

Patologas

Efecto Metacentro

Las fuerzas rotacionales se basan en el teorema de Bougier y

el efecto Metacntrico. Segn el teorema de Bougier: un cuerpo en el agua es sometido a dos fuerzas opuestas: la

gravedad, actuando a travs del centro de gravedad y la

flotacin, actuando a travs del centro de empuje (flotacin) el

cual es el centro de gravedad del agua desplazada. De esta forma una persona logra un balance cuando el centro de

gravedad y el de flotacin estn alineados en la misma lnea

vertical. El efecto Metacntrico establece que para que un cuerpo mantenga un balance estable puede rotar

continuamente hasta lograr una alineacin de los dos centros

de gravedad. Esta rotacin puede darse en diferentes ejes o en combinacin de los mismos (longitudinal y transversal).

(Mogolln 2005; Poteat 1997)

Aplicacin

Al estar la persona flotando en supino y se eleva el brazo izquierdo sobre el agua, este realizara una rotacin ipsilateral del tronco, rotacin externa y abduccin de la cadera ipsilateral y rotacin interna y adduccin de la cadera contralateral, por los patrones cruzados de Handa y perder el balance, pero si trata de mantener el supino, estar solicitando la musculatura del oblicuo interno ipsilateral y oblicuo externo contralateral al tener de punto fijo el tronco superior; glteo medio, tensor de la fascia lata, peroneos (corto y largo) y abductor del quinto ortejo de la pierna contralateral, en cambio, se reclutaran las fibras de la musculatura aductora (largo, corto y mayor), tibial posterior y adductor del ortejo mayor de la extremidad inferior ipsilateral.

Aplicacin

Presin Hidrosttica

Corresponde a la presin que ejerce un lquido sobre un

cuerpo sumergido, siendo sta igual a la presin

realizada por una columna del mismo lquido,

considerando su altura equivalente a la distancia entre el

punto evaluado y la superficie del lquido. Cabe

mencionar que la presin hidrosttica es directamente

proporcional a la densidad del lquido y a la profundidad

de inmersin.

(Bruce 2009; Rodrguez 2002; Kemoun 1998; Meijide

1998)

Presin Hidrosttica

El agua es 800 veces ms densa que

el aire.

Tan slo 10 m de agua equivalen a

760 mm Hg.

Estar inmerso en un metro de agua

adiciona a la presin atmosfrica una

presin de 76 mm Hg.

P = Patm + g * * h

Donde

P = Presin hidrosttica

Patm = Presin Atmosfrica

g = Aceleracin de gravedad

= Densidad del agua h = Altura del agua

Filtracin y reabsorcin capilar

Edema Postural

Mayor compresin a mayor

profundidad

Sin efecto compresivo relevante

Factores Hidrodinmicos

Son los responsables de la facilitacin o resistencia al

movimiento en su seno (resistencia hidrodinmica), cuyo

adecuado uso nos permite una progresin en los

ejercicios y que depende de varios factores

(Rodrguez 2002; Kemoun 1998; Meijide 1998).

Un factor que influye en la resistencia, es la naturaleza

del lquido y en especial estas cuatro propiedades fsicas

del agua: fuerza de cohesin intermolecular, tensin

superficial, viscosidad y densidad, son factores

constantes en cada lquido, para una misma temperatura.

Factores Hidrodinmicos

K= constante dependiente de la naturaleza del medio.

S= superficie del cuerpo

= ngulo de ataque o incidencia

V= velocidad

R= K S sen V2

Factores Hidrodinmicos

Superficie

de

Proyeccin

del cuerpo

Selepak, 2009; Kemoun, 1998; Meijide, 1998

La resistencia del

agua ser mayor en

la parte frontal y

disminuir en la

parte posterior

Factores Hidrodinmicos

Selepak, 2009; Kemoun, 1998; Meijide, 1998

Velocidad de

Desplazamiento:

diferencia entre la

velocidad de agua y

el cuerpo en

movimiento.

En piscina solo se

considera la

velocidad de

desplazamiento del

cuerpo. En el mar o

ros, no.

Cohesin y Adhesin

La Fuerza de Cohesin es la fuerza de atraccin entre partculas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, en cambio, la Fuerza de adhesin es la interaccin entre

las superficies de distintos cuerpos, es decir, la primera hace referencia a la fuerza de atraccin entre las molculas vecinas del mismo tipo de materia y la

segunda es la fuerza de atraccin entre las molculas vecinas de diferentes tipos de materia.

Cohesin y Adhesin

La capilaridad es una propiedad de los lquidos, que depende de su tensin superficial (que a su vez,

depende de la cohesin del lquido), y entrega a los fluidos la capacidad de subir o bajar por un tubo

capilar (seccin muy estrecha). El ejemplo tpico de la capilaridad es el ascenso del agua dentro de las

plantas, sin utilizar energa para vencer la gravedad.

Tensin Superficial

La tensin superficial es la fuerza que se ejerce entre las molculas de la superficie de un fluido. Acta como una resistencia al movimiento cuando una extremidad es sumergida parcialmente, pues la tensin superficial ha de romperse por el movimiento.

(Mogolln, 2005; Poteat, 1997)

Aplicacin

Poteat menciona en un artculo sobre evidencia basada

en la terapia acutica, como estas fuerzas actan a modo

de piel elstica presente en la superficie del fluido dando

una resistencia adicional al movimiento cuando el cuerpo

rompe la superficie, a la vez que podra proporcionar un

estmulo sobre los receptores tnicos de la piel. As por

ejemplo un ejercicio ser ms difcil de llevar a cabo

sobre la superficie ya que se requiere romper la tensin a

travs del movimiento, dando una sensacin mayor de

resistencia.

(Mogolln 2005; Poteat 1997)

Viscosidad

La viscosidad est directamente relacionada con la velocidad del movimiento del agua. A mayor velocidad mayor friccin entre las molculas y por tanto mayor resistencia, la cual tambin depender de la superficie del agua, la complejidad del movimiento y la disminucin en la asistencia que ofrecen las ayudas de flotacin. Favorece el incremento en el control de tronco y de las respuestas en las reacciones de equilibrio. La resistencia que se ejerce gracias a la viscosidad del agua, unida a la velocidad del movimiento de la misma, produce un incremento en la activacin de la musculatura para que esta pueda ser facilitada y de esta forma reforzar la co-contraccin de los grupos musculares involucrados en el movimiento, favoreciendo el control postural durante actividades funcionales.

Sanders, 2005

Viscosidad

En este sentido, el agua permite fortalecer los msculos

en una postura funcional/erguida, especialmente la

musculatura estabilizadora de tronco. El hecho de realizar

ejercicios locomotores bsicos (caminar y correr)

utilizando la resistencia del agua, mejora la funcionalidad,

porque el cuerpo se estabiliza a s mismo contra esa

resistencia. La autntica ventaja del ejercicio en el agua

radica en su capacidad de ofrecer resistencia especfica

en una postura funcional erecta.

Sanders, 2005

Flujos laminar y turbulento

Un flujo laminar o aerodinmico es un movimiento

continuo y uniforme del fluido, en el que la velocidad del

movimiento de cualquier punto fijo es constante. Es

producto de la friccin entre las capas de molculas del

fluido. La resistencia dada es directamente proporcional a

la velocidad.

Mogolln, 2005; Poteat, 1997

Flujos laminar y turbulento

El flujo turbulento se produce cuando la velocidad del

flujo va ms all de cierto nivel de velocidad crtica. La

resistencia de friccin debida a este tipo de flujo es mayor

a la dada por el flujo aerodinmico, siendo proporcional al

cuadrado de la velocidad y producto de la friccin que

existe entre las molculas del fluido y entre el fluido y la

superficie del recipiente.

Mogolln, 2005; Poteat, 1997

Transferencia Trmica

Efectos Agua Clida

Aumento de temperatura del tejido

superficial

Inhibicin de la activacin de las fibras motoras y reduccin

de la activacin del huso muscular

Estimulacin de receptores trmicos (inhibiendo impulsos

dolorosos)

Aceleracin de las funciones metablicas

de las clulas

Aumento flujo sanguneo

(vasodilatacin) y linftico

Incremento del oxigeno tisular y de la

eliminacin de desechos qumicos.

Transferencia Trmica

Efectos Agua Fra

Aumento de tono muscular

Disminucin flujo sanguneo

(vasoconstriccin)

Disminucin de la frecuencia cardiaca

Disminucin del dolor.

Redcucin fatiga muscular

Refraccin

Cambio de direccin que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se

produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separacin de los dos medios y si estos tienen ndices de refraccin distintos. La

refraccin se origina en el cambio de velocidad de propagacin de la onda.

Gracias