SECCIÓN SECUNDARIASecundo A

Nombre: Mariana BautistaMateria: Física

Tema:¿Cuál es la relación entre física y nutrición?Fecha: 22-06-15

ContenidoIntroducción..............................................................................................................................3

Nutrición...................................................................................................................................4

CALORÍA UNIDAD DE ENERGÍA EN LA ALIMENTACIÓN................................................6

Nutrición y energía...................................................................................................................8

¿Y CÓMO ES QUE SE RELACIONA LA ELECTRICIDAD CON EL CUERPO HUMANO?11

Energía calorífica.................................................................................................................14

Energía metabólica.........................................................................................................15

Conclusión............................................................................................................................16

Anexos...................................................................................................................................17

Bibliografía.............................................................................................................................18

IntroducciónLa mayoría de las veces al oír nutrición lo asociamos rápidamente con la

alimentación que tenemos o simplemente el plato de buen comer, pero hay una

manera en que la deberíamos de apreciar la nutrición y es con la física, pero

tenemos que conocer cómo es que se relaciona la física con la nutrición.

Desde la procreación del planeta y la transformación del mismo hace millones de

años se ha visto la estrecha interrelación entre los infinitos fenómenos naturales que

se llevan a cabo a través de su fas. Es por ello que es imposible pensar que la

transformación de algo no va a afectar la composición de otro elemento o sistema.

Es por ello que el ser humano desde su aparición en la tierra fue dando se cuenta

que todo el la tierra tiene interrelación.

Las diferentes ciencias no pueden escaparse a esta interacción que desde hace

siglos se lleva acabo y que también desde hace siglos el ser humano a ido

descubriendo la relación entre todas ellas. No podía ser la excepción entre una

ciencia médica tan impórtate que es la nutrición y una ciencia científica tan

influyente como es la física.

Todos sabemos que la nutrición es el proceso por el cual el ser humano cubre las

necesidades básicas de nutrientes para la célula y de energía para la realización de

sus funciones todo está a base del proceso básico que es la ingesta de alimentos.

es importante recalcar que los nutrientes una vez que se introducen en el organismo

son desdoblados en su forma elemental otra ves de reacciones químicas para poder

proveer el organismo de elementos básico como aminoacidos, fosfolipidos,

minerales y vitaminas entre otros pero esto no sería suficiente si no fuera

acompañada de la formación de energía. Energía necesaria para que el organismo

en si (aparatos y sistemas) realicen sus funciones asignadas pero lo más importante

la energía llega hasta la unidad fundamental del organismo que es la célula misma

formándose esta en diferentes tipos como es calórica, metabólica, eléctrica, entre

otras.

Es por ello que no podríamos entender los diferentes procesos de la nutrición sin el

conocimiento de la transformación de energía que nos enseña la física.

Nutrición.La nutrición es un complejo sistema de mecanismos físicos y químicos integrados

de forma interactiva con todas las demás funciones del organismo.

Los seres vivos necesitan energía para realizar sus funciones y en el ser humano, la

nutrición, es el modo más básico de lograrlo. No debemos olvidar que las células de

todos los sistemas del organismo necesitan energía.

En el rendimiento de una persona activa influyen diversos factores, entre otros, el

entrenamiento, la genética y la alimentación. Éste último es un factor muy

importante a la hora de mejorar el éxito en un deporte, hasta tal punto que el tiempo

de entrenamiento y de preparación puede verse afectados por una incorrecta

alimentación.

La dieta de una persona activa debe cubrir las demandas energéticas de la actividad

realizada, para mantener un peso corporal adecuado. La ingesta de calorías de una

persona sedentaria debe abarcar la cantidad suficiente de éstas, para poder realizar

actividades diarias como son vestirse, peinarse, estudiar, trabajar, etc. Pero una

persona que realiza actividad física necesita un aporte de calorías acorde a la

frecuencia, a la intensidad y a la duración de la misma.

El concepto de energía se aplica en la nutrición en lo que refiere al consumo de

alimentos y la cantidad que el ser humano requiere para vivir. A pesar de parecer

dos cosas elementales, esto implica que el ser humano es un transformador de tipos

de energía que funciona en forma permanente o constante.

Desde el punto de vista físico, la energía no se produce ni se pierde, solo se

transforma de una forma a otra. Por ejemplo: Un automóvil utiliza combustibles para

transformarlos en movimiento. El movimiento entonces es realizar un trabajo,

recorrer una distancia efectuando cierto esfuerzo. Un elevador utiliza electricidad

para subir una cierta carga.

En física existen diversas formas de medir la energía; pero la más común es el

'Joule'; el que representa las unidades de [kg.m2 / seg2].

La caloría nació como unidad de "calor" cuando se creía que el calor era una

sustancia que había que cuantificar dado que se podía entregar en forma de "calor"

o de un trabajo mecánico. Entonces, una caloría era la cantidad de calor necesaria

para aumentar la temperatura de un gramo de agua un grado centígrado. Luego, se

pudo establecer que una caloría eran 4,1868 Joule. Por lo tanto, 2000 Kcal eran

8373600 Joule.

Sabiendo que una persona requiere diariamente un promedio de 2000 kilocalorías,

deducimos que consume 8.369,8 Kilojulios lo que es decir 8,3 MegaJoules. Energía

equivalente a la requerida para mantener encendida una bombilla de 100 Watts

durante 23 horas y 15 minutos.

En definitiva, el cuerpo humano, como todo los organismos vivientes, se alimenta

(ingiere combustible) para efectuar un trabajo durante un período de tiempo (trabajar

durante un día) y la energía que transforma diariamente se mide en kilocalorías (las

que mucha gente para evitar el uso permanente del subfijo kilo llama directamente

calorías).

Volviendo entonces a la nutrición, toda nuestra actividad (inclusive la de

abastecernos de energía, también conocida como comer), implica que

transformemos algún tipo de energía en otro.

La utilización diaria de energía se divide básicamente en tres partes:

● La primera que es el índice metabólico de reposo y es la energía básica que

necesita el organismo para las actividades elementales de todos los días; a

saber: mantener su temperatura, respirar, circular nuestra sangre, digerir,

alimentarnos, pensar, hablar, etcétera.

● La segunda es la necesaria para la actividad física que desarrollemos sea

deporte, trabajo o estar en la casa; y es conocida como factor de actividad.

● La tercera es el factor de injuria; y se aplica en los casos en que existen

enfermedades, operaciones o periodos de recuperación de alguna operación

o enfermedad.

La eficiencia con que una persona convierte la energía de reserva de su organismo

en otra depende siempre de cada organismo. Estas corresponden a la masa

corporal, edad, sexo, estados biológicos (embarazo), efecto térmico del ejercicio, y

el cambio inducido por la propia ingestión de los alimentos.

Las reservas (baterías) de energía del organismo, son en mayor parte las grasas y

en menor parte los carbohidratos, representando en una persona en óptimo estado

físico un 15% y un 0,5% del peso total de la persona respectivamente. Por eso,

cuando una persona esta excedida en peso, la energía acumulada o de sobra es un

exceso de tejido graso.

CALORÍA UNIDAD DE ENERGÍA EN LA ALIMENTACIÓN

Las calorías son la unidad de medida que se usa principalmente para saber la

cantidad de energía que nos aportan los alimentos, se puede abreviar como "cal".

En pocas palabras es la unidad de medida para expresar la cantidad de calor o

energía, como la energía provoca calor, de aquí el nombre de "caloría".

Es posible diferenciar entre dos clases específicas de calorías: la caloría-gramo (cal)

es aquella energía calorífica que es necesaria para subir en 1ºC la temperatura de 1

gramo de H2O; la caloría-kilogramo o kilocaloría (kcal o Cal), por otra parte, es la

energía calorífica requerida para que la temperatura de 1 kilogramo de H2O

aumente en 1ºC.

Aunque el Joule o Julio (J), otro tipo de unidad científica para medir energía, es más

aceptada por el Sistema Internacional de Unidades, aún permanece el uso de la

caloría para expresar el poder energético de los alimentos. Una caloría equivale a

4.19 J.

Las calorías de los alimentos se miden por calorimetría, al calentarse un alimento se

mide el calor que se aplica y la energía que se libera, las calorías se expresan en

kcal/100 g de alimento. Este resultado es lo que determina el valor energético de los

alimentos.

Esta unidad de energía es muy importante para explicar el funcionamiento del

proceso alimenticio. Los seres vivos necesitan de energía para vivir y esta energía

se obtiene a partir de la comida. La alimentación, por lo tanto, es la fuente de

energía más relevante para los organismos vivos, con ella nuestro cuerpo realiza las

funciones más vitales como respirar, movernos, pensar, etc., a lo que se le

denomina metabolismo basal. También se requiere de energía para el crecimiento y

renovación celular en diversos tejidos u órganos, para realizar actividad física o

ejercicio y en situaciones estresantes, como una enfermedad o una intervención

quirúrgica.

La energía obtenida a partir de los nutrientes que se encuentran en los alimentos se

convierte en calorías o, con mayor precisión, en kilocalorías (es decir, en miles de

calorías). Los principales nutrientes energéticos que consumimos en la comida son

los azúcares o carbohidratos, las proteínas y los lípidos o grasas, que aportan a

nuestro cuerpo las calorías necesarias para el metabolismo.

Las legumbres (frijol, haba, lentejas, garbanzos), cereales (maíz, arroz, trigo), frutas

y algunas verduras y hortalizas son alimentos ricos en carbohidratos, 1 gramo de

éstos produce 4 calorías. La carne, pescado, mariscos, leche y huevos son

alimentos ricos en proteínas y un gramo de éstas produce también 4 calorías. Las

grasas son los nutrientes que más calorías aportan, 1 g produce 9 calorías y son

contenidas en la mantequilla, margarina, aceite, frutos secos, cordero, cerdo,

embutidos, pescado azul, productos lácteos, pan y pasteles.

La necesidad básica y elemental para el mantenimiento mínimo del metabolismo en

un adulto es de unas 1000 calorías, pero, a partir de allí, todo dependerá de la

actividad física y mental de cada individuo (el cerebro es un ávido consumidor de

calorías, cosa que no debe olvidarse en quienes efectúan tareas fundamentalmente

intelectuales). Para la mayoría de niños en edad escolar, se recomienda una ingesta

entre 1600 y 2500 calorías al día, independientemente del género y la edad, las

personas que son activas y se mueven mucho necesitan más calorías que las que

tienen hábitos más sedentarios (es decir, son muy poco activas).

Todos los nutrientes que ingerimos se almacenan en el hígado, que es el encargado

de transformarlos en calorías para poder mantener el calor del cuerpo y realizar

todas nuestras actividades cotidianas. Aquellos nutrientes que no se gastan, el

hígado los almacenará en forma de grasa y los distribuirá por nuestro cuerpo en

algunas zonas específicas. Es por esta razón que se dice que las grasas engordan,

sin embargo cuando el organismo lo requiera, éstas pueden ser utilizadas, cuando

esto ocurre se dice que se "queman" las calorías.

Para no sufrir desequilibrios ni en peso ni en nutrientes, hay que ingerir estas

calorías de una forma determinada. Los carbohidratos deberían representar el 50%

de la energía total, las grasas no deben suponer más del 35% y las proteínas tanto

de origen animal como vegetal deben aportar el 15%.

Nutrición y energíaEl mundo orgánico que nos rodea está en continuo movimiento y transformación. Si

recordamos los conocimientos adquiridos en Física, sabremos que todo movimiento

necesita energía para llevarse a cabo; por tanto, los seres vivos no escapamos a

ese principio: necesitamos la energía para poder desarrollarnos y reproducirnos,

movimientos básicos de todo

Organismo vivo.

Podríamos preguntarnos cómo los organismos adquieren la energía que necesitan

para vivir. Pues, a través del fenómeno de la nutrición, el cual permite obtener

primordialmente la energía química contenida en los enlaces de distintos

compuestos químicos del ambiente.

Con estas sustancias energéticas y con otras que intervienen en la formación de

estructuras, los organismos pueden sintetizar sus propias sustancias, reparar daños

sufridos, crecer y reproducirse.

Entonces podríamos también preguntarnos: ¿Todos los organismos se nutren de

igual forma? ¿Cuál es la fuente primaria de energía que usan en la alimentación?

Sobre la base de este criterio, existen organismos autótrofos y heterótrofos. Los

autótrofos sintetizan sus propias sustancias a partir de elementos inorgánicos, tales

como luz, minerales del suelo, dióxido de carbono (CO2), agua (H2O), de ahí que

no dependan de otros organismos para su nutrición.

Dentro de los organismos autótrofos, la diferencia radica principalmente en la fuente

de energía que utilizan: pueden emplear la luz del Sol (plantas verdes u otros

organismos que posean clorofila), por lo que son llamados foto sintetizadores o foto

tróficos; o la oxidación de sustancias inorgánicas (bacterias sulfurosas, férricas,

nitrificantes, etc.); estos últimos reciben el nombre de quimio sintetizadores o quimio

tróficos.

Todos los organismos autótrofos foto sintetizadores utilizan la luz solar como fuente

de energía gracias a la clorofila, pigmento que absorbe y convierte una parte

determinada del espectro de la energía luminosa de la luz solar en energía química,

a través de varios procesos intermedios: degradación del agua en oxígeno e

hidrógeno, eliminación del oxígeno en su forma molecular (O2) y la unión del agua

con el CO2, con la posterior formación de carbohidratos. Estos compuestos se

almacenan para sintetizar, en el momento requerido, proteínas y otras sustancias,

utilizando para ello las sales inorgánicas obtenidas del ambiente El grupo de los

organismos autótrofos quimio sintetizadores, no tan abundante, emplea la energía

liberada por la oxidación de determinadas sustancias inorgánicas, entre las que se

encuentran los compuestos de azufre, hierro, nitrógeno, y también el oxígeno. La

energía obtenida de estas transformaciones químicas la utiliza igualmente para

sintetizar compuestos orgánicos, a partir del CO2 y el agua que obtienen del medio

en que viven

Existen también organismos heterótrofos parásitos. Estos viven sobre el cuerpo de

otros organismos o dentro de ellos, ya sean plantas o animales, de los cuales toman

directamente las sustancias nutritivas que necesitan, sin causarles la muerte

inmediata. Estos organismos, a los que parasitan y de los cuales se alimentan, se

denominan huéspedes u hospederos.

La división entre organismos autótrofos y heterótrofos no es tan absoluta como a

primera vista pudiera parecer. Existen ciertos organismos que pueden realizar al

mismo tiempo ambos tipos de nutrición, como ocurre en algunos flagelados verdes,

como la euglena, y en las plantas carnívoras o insectívoras.

Puede afirmarse entonces que la nutrición y la energía tienen mucho en común, y

que gracias a este importantísimo proceso todos los seres vivos pueden

desempeñar su papel dentro del ciclo de la naturaleza y permitir la incorporación,

transformación y utilización eficiente de la energía.

Gastos energéticos.

La energía se define como la capacidad para trabajar en distintas funciones. En el

estudio de la nutrición, se refiere a la manera en la que el cuerpo utiliza la energía

localizada en las uniones químicas dentro de los alimentos. En el organismo, la

energía se libera mediante el metabolismo de los alimentos, los cuales deben

suministrarse regularmente para satisfacer las necesidades energéticas para la

supervivencia del cuerpo. Si bien, a la larga, toda la energía aparece en forma de

calor, el cual se disipa hacia la atmósfera, los procesos únicos que ocurren dentro

de las células hacen posible primero su uso para todas las tareas que se requieren

para mantener la vida. Entre estos procesos se encuentran reacciones químicas que

llevan a cabo la GUP síntesis y mantenimiento de los tejidos corporales, conducción

eléctrica de la actividad nerviosa, el trabajo mecánico del esfuerzo muscular y la

producción de calor para mantener la temperatura corporal.

La electricidad se encuentra prácticamente presente en todas partes, por mencionar

algunos ejemplos de la vida cotidiana: en el hogar al alimentar una lámpara, qué tal

en la conversión de energía eléctrica a mecánica con una gama de equipos que

facilitan las labores del hogar como son las licuadoras, lavadora, la bomba de agua

o el refrigerador, sólo por mencionar algunas aplicaciones.

¿Y CÓMO ES QUE SE RELACIONA LA ELECTRICIDAD CON EL CUERPO HUMANO?El cuerpo humano en su estado de homeostasis o equilibrio requiere básicamente

de tres componentes para su óptimo funcionamiento: oxígeno, sangre y glucosa. El

oxígeno es tomado del medio ambiente y procesado a través del sistema

respiratorio; el ser humano requiere del 21% de oxígeno para realizar las funciones

básicas.

La sangre, suministrada a todo el organismo a través del corazón (un adulto registra

de 60 a 80 latidos por minuto), transporta los nutrientes necesarios. Y finalmente la

glucosa aporta la energía tomada de los nutrientes de los alimentos.

El cerebro es el encargado de administrar las funciones de muchos órganos,

aparatos y sistemas del cuerpo, todo ello a través de la sinapsis. La palabra sinapsis

viene de sinapteína, que Sir Charles Scott Sherrington y colaboradores formaron

con las palabras griegas sin- que significa “juntos”, y hapteína, es decir “con

firmeza”. Y que de manera general permite la unión especializada de las neuronas,

a través de los impulsos eléctricos que se originan de una descarga química.

Haciendo una analogía del cuerpo humano con la electricidad, el cuerpo humano

por un lado actúa como conductor al permitir el impulso eléctrico o paso de la

corriente eléctrica que se define como el flujo de electrones a través de un

conductor en función al tiempo que tiene como unidad de medida el Amper;

asimismo, el cuerpo humano actúa como una resistencia eléctrica, como la

oposición al paso de dicha corriente cuya unidad de medida es el Ohm y que

además, en caso de una descarga eléctrica, dicha corriente buscaría el menor

camino de resistencia en el cuerpo (tejido, piel, músculos, etcétera), teniéndose por

lo regular una salida en extremidades como son los brazos y pies, etcétera.

Aunque el cuerpo humano actúa como conductor al permitir el impulso eléctrico o

paso de la corriente eléctrica, también lo hace como una resistencia eléctrica.

Y hablando de descargas eléctricas o choque eléctrico ¿Cuáles son los efectos de

la electricidad sobre el cuerpo humano?

Los efectos son diversos, desde un simple cosquilleo hasta efectos fatales, los

cuales dependen del tiempo de exposición, la magnitud de la corriente, el tipo de

corriente que puede ser de tipo alterno o directo, condiciones de salud, estado físico

del accidentado, entre otros.

Cosquilleo que puede al principio de la exposición causar una sensación placentera;

asimismo otro efecto es el dolor y la contracción muscular, donde los músculos se

tensan como cuando un trabajador toca los conductores eléctricos y que

comúnmente se dice que “quedó pegado”, este fenómeno se da en la exposición

con corriente alterna, como la que existe en los hogares o casa-habitación.

En el caso de una exposición con corriente continua el efecto es contrario, es decir

tiende a aventar a la víctima, generando un posible trauma; cuando la persona se

desmaya por el trauma u otra razón, la lengua –al considerarse un músculo- pierde

su tonalidad y tiende irse hacia atrás, lo que provocaría una obstrucción de la vía

aérea, generándose un posible paro respiratorio.

Asimismo, cuando la corriente eléctrica alterna pasa por el corazón, ésta provoca un

desorden desde el punto de vista eléctrico. Imagínese una gráfica de dicha corriente

alterna con su característica: la forma de onda senoidal, pasando por un ciclo

positivo, negativo, y como común denominador de pasar por cero como parte de

esta alternancia. Al llegar esta corriente o choque eléctrico esa forma de onda se

distorsiona generando un caos, y si el corazón –como ya se mencionó- trabaja con

esos impulsos eléctricos a través de la sinapsis, físicamente el corazón no tendría la

capacidad de bombear sangre adecuadamente, por el caos provocado por la

corriente externa, produciéndose una fibrilación ventricular.

Asimismo, en el caso de estar expuesta la víctima a una corriente directa, que viaja

en una sola dirección, ya sea en el ciclo positivo o negativo, la lesión provocada en

el corazón generaría una arritmia cardiaca, y en consecuencia una lesión llamada

asistolia, que se caracteriza por la ausencia de la actividad eléctrica en el corazón.

De lo anterior, desde el punto de vista cuantitativo o de magnitudes, se puede

resumir lo siguiente en las curvas de seguridad, de acuerdo a la normativa de la

Comisión Electrotécnica Internacional (IEC, por sus siglas en inglés). Ver gráfica 1.

Energía calorífica

La capacidad calorífica o capacidad térmica de un cuerpo es el cociente entre la

cantidad de energía calorífica transferida a un cuerpo o sistema en un proceso

cualquiera y el cambio de temperatura que experimenta. En una forma más

rigurosa, es la energía necesaria para aumentar la temperatura de una determinada

sustancia en una unidad de temperatura.1 Indica la mayor o menor dificultad que

presenta dicho cuerpo para experimentar cambios de temperatura bajo el suministro

de calor. Puede interpretarse como una medida de inercia térmica. Es una

propiedad extensiva, ya que su magnitud depende, no solo de la sustancia, sino

también de la cantidad de materia del cuerpo o sistema; por ello, es característica

de un cuerpo o sistema particular. Por ejemplo, la capacidad calorífica del agua de

una piscina olímpica será mayor que la de un vaso de agua. En general, la

capacidad calorífica depende además de la temperatura y de la presión.

La capacidad calorífica (capacidad térmica) no debe ser confundida con la

capacidad calorífica específica (capacidad térmica específica) o calor específico, el

cual es la propiedad que se refiere a la capacidad de un cuerpo «para almacenar

calor»,2 y es el cociente entre la capacidad calorífica y la masa del objeto. El calor

específico es una propiedad característica de las sustancias y depende de las

mismas variables que la capacidad calorífica

Energía metabólica

Energía metabólica: es aquella generada por los organismos vivos gracias a

procesos químicos de oxidación como producto de los alimentos que ingieren.

El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que realizan las células

para obtener energía, y sintetizar compuestos.

Las reacciones metabólicas pueden ser de dos tipos:

● Anabólicas , en donde la célula a partir de los nutrientes que incorpora del

medio externo, construye sus propias moléculas y para esto consume

energía, son reacciones endergónicas.

● Catabólicas , en donde la célula degrada sustancias (glucosa) y obtiene

energía (reacciones exergónicas), que utiliza para cumplir con sus

funciones celulares tales como:

● Síntesis de compuestos orgánicos (moléculas ricas en energía

químicaformadas por moléculas menores).

●

● Transporte de sustancias: las células han de transportar sustancias

por las membranas y dentro de la célula.

●

● Movimientos: muchas células son móviles por orgánulos

especializados (cilios y flagelos), por contracciones (musculares y

otras) o por crecimiento interior del citoesqueleto (microtúbulos).

● Reproducirse y continuar la vida.

Ya que la vida es una competencia para una mejor utilización de los recursos

energéticos; una célula puede considerarse como un sistema complejo de

transformaciones energéticas , en donde las reacciones, catabólicas y

anabólicas se asocian, la energía liberada en una reacción es utilizada por la

otra; en donde las células sintetizan moléculas portadoras de energía (ATP) que

son capaces de capturar la energía de las reacciones exergónicas y las llevan a

las reacciones endergónicas, y en donde las células regulan las reacciones

químicas por medio de catalizadores biológicos: ENZIMAS.

Conclusión En conclusión la nutrición está relacionada con la física gracias a que la energía es

la capacidad para realizar trabajo. El hombre, para vivir, para llevar a cabo todas sus

funciones, necesita un aporte continuo de energía: para el funcionamiento del

corazón, del sistema nervioso, para realizar el trabajo muscular, para desarrollar una

actividad física, para los procesos biosintéticos relacionados con el crecimiento,

reproducción y reparación de tejidos y también para mantener la temperatura

corporal y para esto necesita a la nutrición.

Su interrelación es gracias a la transformación de energía que se lleva acabo al

ingerir alimentos y al metabolismo, haciendo que haya energía metabólica y de ahí

se pase y se transforme en energía calorífica la cual ayuda a tener una temperatura

equilibrada, estable y por último que se convierta a energía eléctrica la cual está

relacionada con el cerebro

Anexos

Bibliografía1° http://www.zonadiet.com/nutricion/energia.htm

2° https://educacionfisicaplus.wordpress.com/2012/11/12/nutricion-y-actividad-fisica/

3°http://www.sabermas.umich.mx/archivo/secciones-anteriores/la-ciencia-en-pocas-

palabras/95-numero-12/188-caloria-unidad-de-energia-en-la-alimentacion.html

4° http://unpanutricion.blogspot.mx/2012/12/energia-y-su-relacion-con-el-

organismo.html

5°

http://www.cubasolar.cu/biblioteca/energia/Energia24/HTML/Articulo14.

htm

6° http://www.natureduca.com/anat_nutric_energia2.php