UNIVERSIDAD DE GUAYAQUILFacultad de ciencias medicas

Segundo semestre de medicina

CATEDRA DE BIOFISICA

Docente: Dr. Cecil Hugo Flores Balseca

Grupo # 3

Nombre: Briggitte Sornoza \ Kaina Macias \ Tasha Delgado

“UNIDAD #01”BiofísicaSistema Biofísicos Mecánicos

– Biofísica de los Fluidos

MAGNITUDES FÍSICAS Y UNIDADES

FUNDAMENTALES

HISTORIA El gran físico inglés Lord

Kelvin consideraba que solamente puede aceptarse como satisfactorio nuestro conocimiento si somos capaces de expresarlo mediante números. Aun cuando la afirmación de Lord Kelvin tomada al pie de la letra supondría la descalificación de valiosas formas de conocimiento, destaca la importancia del conocimiento cuantitativo, particularmente en el tipo de ciencia que él profesaba.

HIPERVINCULO

• Se denominan magnitudes a ciertas propiedades o aspectos observables de un sistema físico que pueden ser expresados en forma numérica. En otros términos, las magnitudes son propiedades o atributos medibles.

MagnitudLa longitud, la masa, el volumen, la fuerza, la velocidad, la cantidad de sustancia son ejemplos de magnitudes físicas.

la longitud de una mesa, la masa de aquella moneda, el volumen de ese lapicero, son ejemplos de cantidades.

La densidad del acero es de 7.850 kg/m3, 100 centímetros son lo mismo que un metro, Una hora se compone de 60 minutos, Mil gramos dan origen a un kilogramo.Son ejemplos de medidas

HIPERVINCULO

Unidades fundamentales de las derivadas Unidad de Longitud: El metro (m) es la longitud recorrida por la luz en el vacío durante un período de tiempo de 1/299,792,458 s.

Unidad de Masa: El kilogramo (kg) es la masa del prototipo internacional de platino iridiado que se conserva en la Oficina de Pesas y Medidas de París.

Unidad de Tiempo: El segundo (s) es la duración de 9,192,631,770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre dos niveles fundamentales del átomo Cesio 133.

Unidad de Corriente Eléctrica: El ampere (A) es la intensidad de corriente, la cual al mantenerse entre dos conductores paralelos, rectilíneos, longitud infinita, sección transversal circular.

Unidad de Temperatura Termodinámica: El Kelvin (K) es la fracción 1/273.16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua.

Unidad de Intensidad Luminosa: La candela (cd) es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite radiación monocromática de frecuencia 540 × 10 12 hertz y que tiene una intensidad energética en esta dirección de 1/683 W por estereorradián (sr).

Unidad de Cantidad de Sustancia: El mol es la cantidad de materia contenida en un sistema y que tiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0.012 kilogramos de carbono 12.

HIPERVINCULO

Las unidades base del Sistema Internacional de Unidades son:

MAGNITUD BASE NOMBRE SÍMBOLO

longitud metro m

masa kilogramo kg

tiempo segundo s

corriente eléctrica Ampere A

temperatura termodinámica Kelvin K

cantidad de sustancia mol mol

intensidad luminosa candela cd

HIPERVINCULO

LA FUERZAUna fuerza es algo que cuando actúa sobre un cuerpo, de cierta masa, le provoca un efecto.

Clasificación de las fuerzas

Según su punto de aplicaciónFuerzas de

contacto: son aquellas en que el

cuerpo que ejerce la

fuerza está en contacto directo con el cuerpo

que la recibe.

Fuerzas a distancia: el cuerpo que ejerce la fuerza y quien la

recibe no entran en contacto

físicamente.

Según el tiempo que dura la aplicación

de la fuerzaFuerzas impulsivas

: son, generalmente, de muy

corta duración,

por ejemplo: un

golpe de raqueta

Fuerzas de larga

duración: son las que

actúan durante un

tiempo comparable

o mayor que los tiempos

característicos del

problema de que se

trate.HIPERVINCULO

El primer paso para poder cuantificar una magnitud física es establecer una unidad para medirla.

En el Sistema Internacional  (SI) de unidades la fuerza se mide en newtons(símbolo: N), en el CGS en dinas (símbolo, dyn) y en el sistema técnico en kilopondio (símbolo: kp), siendo un kilopondio lo que comúnmente se llama un kilogramo, un kilogramo fuerza o simplemente un kilo.

Unidades de fuerza

HIPERVINCULO

LA ENERGÍA

Es la capacidad de los cuerpos para realizar un trabajo y producir cambios en ellos mismos o en otros cuerpos. Es decir, la energía es la capacidad de hacer funcionar las cosas.La unidad de medida que utilizamos para cuantificar la energía es el Joule (J).

La energía tiene 4 propiedades básicas: Se transforma. La energía no se crea, sino que se transforma. Se conserva. Al final de cualquier proceso de transformación

energética nunca puede haber más o menos energía que la que había al principio, siempre se mantiene. La energía no se destruye.

Se transfiere. La energía pasa de un cuerpo a otro en forma de calor, ondas o trabajo.

Se degrada. Solo una parte de la energía transformada es capaz de producir trabajo y la otra se pierde en forma de calor o ruido (vibraciones mecánicas no deseadas).

HIPERVINCULO

HIPERVINCULO

LEY DE NEWTONSon tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo

HIPERVINCULO

HIPERVINCULO

ELASTICIDAD DE LOS TEJIDOS HUMANOS

Elastina

La elastina es una proteína del tejido conjuntivo con funciones estructurales que, a diferencia del colágeno que proporciona principalmente resistencia, confiere elasticidad a los tejidos. Se trata de un polímero con un peso molecular con gran capacidad de expansión que recuerda ligeramente a una goma elástica. La elastina se encuentra presente en todos los vertebrados.

La elastina es importante también en la capacidad de los cuerpos de los vertebrados para soportar esfuerzos, y aparece en mayores concentraciones donde se requiere almacenar energía elástica. Usualmente se considera que es un material elástico incompresible e isótropo. En los seres humanos, el gen que codifica la fabricación de la elastina es el gen HIPERVINCULO

Está formada por una cadena de aminoácidos con dos regiones: una hidrofóbica constituida por los aminoácidos apolares valina, prolina y glicina, y otra hidrofílica con los aminoácidos lisina y alanina, formando estructuras de tipo hélice alfa. La región hidrofóbica es la que confiere la elasticidad característica a la elastina.

Estructura

HIPERVINCULO

La resistencia es la tendencia de un material a resistir el flujo de corriente y es especifica para cada tejido, dependiendo de su composición, temperatura y de otras propiedades físicas. Cuanto mayor es la resistencia (R) de un tejido al paso de la corriente, mayor es el potencial de transformación de energía eléctrica en energía térmica (P) como se describe por la ley de Joule

RESISTENCIA DE TEJIDOS HUMANOS

HIPERVINCULO

Resistencia muscular

La resistencia muscular es la capacidad que tiene un músculo para contraerse durante periodos largos de tiempo. El aumento de la resistencia muscular no sólo es beneficioso para el rendimiento deportivo, también es un componente importante en cualquier actividad física.

HIPERVINCULO

Resistencia de los huesosLas características obtenidas de la curva carga-desplazamiento (fuerza máxima, desplazamiento máximo, rigidez extrínseca y trabajo de rotura) nos proporcionarán información relativa a las propiedades mecánicas extrínsecas o estructurales, referidas al hueso como estructura. Sin embargo, la información que obtenemos de la curva esfuerzo-deformación (esfuerzo máximo, deformación máxima, módulo de Young y tenacidad) se refiere al tejido óseo como material, conociéndose como propiedades biomecánicas intrínsecas o materiales.

HIPERVINCULO

Estructura del hueso Diáfisis: la parte alargada del hueso

Epífisis: estremos o terminaciones del hueso

Metafisis: unión de la diáfisis con las epífisis. En el hueso adulto esta parte es ósea, siendo cartilaginosa en la fase del desarollo del mismo.

Cartílago articular: es una fina capa de cartílago hialino que recubre la epífisis donde el hueso se articula con otro hueso. El cartílago reduce la fricción y absorbe choques y vibracciones.

Periostio: membrana que rodea la superficie del hueso no cubierta por cartílago. Esta compuesta por dos capas (*):

1. La capa exterior fibrosa formada por un tejido conjuntivo denso e irregular que contiene los vasos sanguíneos, vasos linfáticos y nervios que pasan al hueso.

2. La capa osteogénica contiene células óseas de varios tipos, fibras elásticas y vasos sanguíneos

HIPERVINCULO

hay cuatro tipos de células:

Celulas osteoprogenitoras: son células no especializadas derivadas del mesénquima, el tejido del que derivan todos los tejidos conjuntivosOsteoblastos: son células que forman el tejido óseo pero que han perdido la capacidad de dividirse por mitosis. Segregan colágeno y otros materiales utilizados para la construcción del hueso. Se encuentran en las superficies óseas y a Osteocitos: Su función es la mantener las actividades celulares del tejido óseo como el intercambio de nutrientes y productos de desecho.

Osteoclastos: son células derivadas de monocitos circulantes que se asientan sobre la superficie del hueso y proceden a la destrucción de la matriz ósea (resorción ósea)

HIPERVINCULO

ESTRUCTURA MUSCULAR

Tejido conectivo o conjuntivo cuyo principal componente se va a encontrar formando membranas musculares, la primera membrana que rodea a una única fibra o célula muscular va a recibir el nombre de endomisio. Varias fibras a su vez sin recubiertas por otra capa de tejido conectivo y reciben el nombre de perimisio. La existencia de un perimisio con varias fibras musculares va a dar el fascículo muscular. El conjunto de todos los fascículos musculares también se encuentran recubiertos por tejido conjuntivo recibiendo el nombre se epimisio.

HIPERVINCULO

CONTRACCIÓN MUSCULAR

La contracción muscular es el proceso fisiológico en el que los músculos desarrollan tensión y se acortan o estiran por razón de un previo estímulo de extensión. Estas contracciones producen la fuerza motora de casi todos los músculos superiores.Las contracciones involuntarias son controladas por el sistema nervioso central, mientras que el cerebro controla las contracciones voluntarias, y la médula espinal controla los reflejos involuntarios.

HIPERVINCULO

Tipos de Contracción Muscular

Contracción

Isométrica El músculo se contrae,

pero su longitud no se altera,

solo varia la tensión o

fuerza. Esa contracción

ocurre cuando

intentamos levantar un peso, y no

lo conseguimo

s.

Contracción

Isotónica

El músculo se contrae y su longitud disminuye pero mantiene constante la fuerza que ejerce durante toda la

contracción, por tanto, el trabajo físico de tipo fuerza por distancia, los músculos poseen sistemas de control que permiten el pasaje de un tipo de

contracción, para el otro, y poseen una distribución de calor y trabajo

bien definido.

Contracción

Auxotonica

En esta la contracción varía en longitud y la

fuerza.

Contracción de

poscarga

Está formada por una parte isométrica y otra isotónica. Para llegar a esto, fijamos por un extremo al musculo y el otro extremo lo atamos a un hilo que pasa por una polea y sostiene una pesa.

HIPERVINCULO

ARTICULACIONESUna articulación es la unión entre dos o más huesos, un hueso y cartílago o un hueso y los dientes.

CARACTERISTICAS DE LAS ARTICULACIONES

En el cuerpo humano existe una interacción intrincada entre estructuras sólidas, materiales fibrosos livianos y masas que manipulan la energía para mover, jalar, levantar objetos y empujar, según lo indique el cerebro. Todas estas partes se conectan entre sí mediante articulaciones, tanto grandes como pequeñas. Estos puntos de conexión proveen flexibilidad crítica y un rango de movimiento para el cuerpo. Cuando se dañan o fallan, el cuerpo puede ver su desempeño muy afectado.

HIPERVINCULO

FUNCIONES

Las funciones más importantes de las articulaciones son:

Constituir puntos de unión entre los componentes del esqueleto (huesos, cartílagos y dientes)

Facilitar movimientos mecánicos (en el caso de las articulaciones móviles)

Proporcionándole elasticidad y plasticidad al cuerpo, permitir el crecimiento del encéfalo, además de ser lugares de crecimiento (en el caso de los discos epifisiarios).

HIPERVINCULO

* Cartílago articular: Almohadilla protectora de cartílago que evita que los huesos entren en contacto entre ellos y se desgasten durante los movimientos.

* La cápsula articular: Se trata de un manguito de tejido conectivo fibroso que va de un hueso a otro, manteniendo las superficies articulares en contacto.

* Membrana sinovial: Es una membrana que recubre la cara interna de la cápsula y que se encarga de segregar y contener el fluido sinovial.

* El fluido sinovial: Líquido que llena la articulación. Tiene dos funciones, nutrir al cartílago y permite el deslizamiento suave gracias a que lubrifica las superficies de contacto.

* Ligamento: Banda fibrosa que une dos huesos vecinos.

* Menisco: Bandas de fibrocartílago que permiten que superficies óseas sean congruentes.

Estructura de las articulaciones

HIPERVINCULO

Biomecánica de la Marcha

La marcha es un proceso de locomoción en el que el nuestro cuerpo estando de pie, se desplaza de un lugar a otro.

HIPERVINCULO

Biomecánica de la fase de apoyo de la marcha

Columna vertebral y pelvis

Rotación de la pelvis

hacia el mismo lado del apoyo y

la columna hacia el

lado contrario

, Inclinaci

ón lateral de la

pierna de

apoyo.

Cadera

Los movimientos que

se producen

son la reducción de la

rotación externa, después de una

inclinación

interna, impide la aducción

del muslo y

descenso de la pelvis

hacia el lado

contrario.

Rodilla

Los movimientos que

se producen

son ligera flexión durante

el contacto,

que continúa hacia la

fase media, seguida por la

extensión hasta que el talón

despega cuando

se flexiona la rodilla

para comenzar con el

impulso.

Tobillo y pieLos

movimientos

producidos en

este fase son la ligera flexión plantar seguida de una ligera flexión dorsal.

La fase de apoyo comienza cuando el talón contacta con el suelo y termina con el despegue de los dedos.

HIPERVINCULO

Biomecánica de la fase de Oscilación de la Marcha

Columna y pelvis

Los movimientos que se producen son la rotación de la pelvis en sentido contrario a la pierna que se apoya y a

la columna, con ligera rotación lateral de la pelvis hacia la pierna que no se ha

apoyado.

Cadera

Los movimientos son de flexión, rotación

externa (por la rotación de la pelvis),

abducción al comienzo y al final de la fase.

Rodilla

Los movimientos son la flexión en la primera mitad y extensión en la segunda parte.

Tobillo y pie

Hay dorsiflexión (evita la flexión plantar) y trabajan el tibial anterior, extensor largo

de los dedos y del pulgar que se contraen al comienzo

de la fase de oscilación y que disminuye durante la parte media de esta fase.

Esta fase, como ya sabemos, comienza con el despegue de los dedos y termina con el choque del talón.

HIPERVINCULO

Líquidos, Mecánica de los Fluidos y Ley de Stokes

LíquidosUn “líquido” es un estado de la materia con una densidad y volumen definidos, pero sin una forma particular puede cambiar fácilmente si es sometido a una fuerza.

Caracteristicas

Tensión Superfi

cial

Capilaridad

Viscosidad

Vaporización

Solventes

Presión de

vapor

HIPERVINCULO

Mecánica de Fluidos

Acción de los fluidos en reposo o en movimiento

Fundamental: Aeronáutica Meteorología Construcciones

navales La oceanografía.

Es la parte de la Física que se ocupa de la acción de los fluidos en reposo o en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de ingeniería que utilizan fluidos.

HIPERVINCULO

Ley de Stokes

Formula:

Vs: Es la velocidad de caída de las partículas (velocidad límite)

g: Es la aceleración de la gravedad,

ρp: Es la densidad de las partículas y

ρf: Es la densidad del fluido. η: Es la viscosidad del fluido. r: Es el radio equivalente de

la partícula.

La Ley de Stokes se refiere a la fuerza de friccion experimentada por objetos esfericos moviendose en el seno de un fluido viscoso en un regimen laminar de bajos numeros de Reynolds.

HIPERVINCULO

Estática de fluidos o hidrostática

Cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partícula del fluido es la misma en todas direcciones.

HIPERVINCULO

Principio de Pascal

La presión aplicada a un fluido contenido en un recipiente se transmite íntegramente a toda porción de dicho fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene, siempre que se puedan despreciar las diferencias de presión debidas al peso del fluido. Este principio tiene aplicaciones muy importantes en hidráulica.

HIPERVINCULO

Principio de Arquímedes

El segundo principio importante de la estática de fluidos fue descubierto Arquímedes. Cuando un cuerpo está total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, el fluido ejerce una presión sobre todas las partes de la superficie del cuerpo que están en contacto con el fluido. La presión es mayor sobre las partes sumergidas a mayor profundidad. La resultante de todas las fuerzas es una dirigida hacia arriba y llamada el empuje sobre el cuerpo sumergido.

Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido es empujado hacia arriba con una fuerza que es igual al peso del fluido desplazado por dicho cuerpo. HIPERVINCULO