UNIDAD I:
Sistemas Biofísicos Mecánicos. Biofísica De Los Fluidos
I. Magnitudes y medidas
Magnitud
Se podría
definir Magnitud a un ser humano, animal o cosa que se puede establecer una
medición y relacionar. No todos los atributos de un objeto son magnitudes ya
que existen caracteristicas que no se pueden dar un determinado número.
Utilizando el criterio de igualdad y suma podemos distinguir los atributos que
se pueden medir y por tanto son magnitudes (longitud, tiempo, carga, masa,
energía, etc.), de las que no se pueden medir y por tanto no son magnitudes
(dolor, alegría,tristeza etc.). Estos últimos no cuentan con una cantidad o
“aspecto a medir” ya que carecen de porcentaje.
“Para poder
establecer relaciones entre las magnitudes y algunas relaciones matemáticas es
necesario transformarlas en números” (Laura,
2007)
Todas las
unidades que asignamos a las magnitudes tienen que cumplir los siguientes
criterios:
1-Ser
invariable: estas unidades tienen igualdad en cualquier forma que se presenten
pero tienen que ser la misma entidad a medir
2-
Tener fácil contrastabilidad: Se puede comparar con cualquier cantidad de la
magnitud que estamos midiendo.
3-
Tener un carácter internacional: Debe ser un código que se entienda
internacionalmente, para facilitar la transmisión de los datos.
Las magnitudes
pueden ser sumadas entre ellas siempre y cuando sean de la misma naturaleza
para así tener un cálculo completo, por lo tanto estas medidas son algebraicas.
Tipos De Magnitudes
Las magnitudes
pueden clasificarse en dos tipos:
–
Magnitudes fundamentales: Son las magnitudes primarias o también llamadas
simples o primitivas y, al contrario de las magnitudes derivadas, no se definen
en función de otras magnitudes. Por ejemplo, en el campo de la mecánica las
tres magnitudes fundamentales son: la longitud (L), el tiempo (T) y la masa
(M).
–
Magnitudes derivadas: Son todas las magnitudes cuyas operaciones se basan en
otras magnitudes, como por ejemplo la velocidad, ya que se define como el
espacio recorrido por unidad de tiempo, tambien denominadas compuestas. (Laura,
2007)
Algunas de las medidas más usadas.
Longitud
La medida más
usada, se define como la distancia de un punto a otro representado por una
línea recta en los gráficos. Por otra parte hay que decir que la longitud
vertical es popularmente mencionada como altura y la longitud horizontal a su
vez se la asocia al ancho. (Anonimo)
En medicina se
usa para medir el tamaño de los órganos del cuerpo humano representados por el
metro, así le permite al usuario saber las medidas correctas de un órgano
específico y diferenciarlos de un órgano enfermo ya que suelen incrementar de
tamaño o disminuir en caso de fluidos. Con el largo y el ancho se puede
determinar el área de una figura.
Fuente:
http://www.quimicaviva.qb.fcen.uba.ar/contratapa/aprendiendo/capitulo5.htm
Masa
Masa es un
concepto que identifica a aquella magnitud de carácter físico que permite
indicar la cantidad de materia contenida dentro de un cuerpo. Dentro del
Sistema Internacional, su unidad es el kilogramo (kg.), la cantidad de mesa de
un cuerpo tambien depende del peso neto del objeto y sumado a la gravedad se
consideraría a la Masa (en newtons) representado como un peso (kilogramos), la
cantidad de gravedad es de 9,8 metros sobre segundos al cuadrado (anonimo)
Gracias a la
masa podemos pesar a los neonatos al momento de nacer y determinar si presenta
falta de peso y asi saber si necesita seguir en incubadora o podrá ir a casa
con su madre.
Tiempo
El Tiempo es una
magnitud física fundamental, se denomina tiempo a un lapso dentro de una línea
que transcurre sin detenerse, este lapso mide cuanto ha pasado de un punto a
otro y permite controlar en sí la cantidad de trayectoria temporal que se
necesita para llegar de un punto a otro en relacion al movimiento. La unidad de
tiempo seleccionada es el segundo, éste último se define como la 86.400 ava
parte del día solar medio. (Portal Educativo, 2004)
La mayoría de
las actividades del ser humano están regidas por el tiempo, ya que éste nos
ayuda a poner en orden nuestro día. Nos indica que deberíamos estar haciendo, o
cuando algo va a suceder, es como una corriente sin fin que nos transporta,
trasladándonos desde el pasado, presente, y luego al futuro.
La unidad de
tiempo tiene múltiplos y sub-múltiplos, tales como un día equivale a 24 horas,
la hora equivale a 60 minutos, el minuto equivale a 60 segundos, cuando
queremos medir el tiempo transcurrido en un año se tiene que una semana
equivale a 7 días, el mes equivale a 4 o 5 semanas y a su vez de 28, 29, 30 o
31 días, y el año equivale a 12 meses. (Portal Educativo, 2004)
En nuestra vida
cotidiana generalmente utilizamos el calendario y el reloj como principales
instrumentos para medir el tiempo.En medicina se usa el tiempo para medir la
dosis que necesitan las personas para todas las enfermedades, tambien para
controlar sucesos celulares como la mitosis el cual es medida en minutos y
horas, así se controla la actividad normal del cuerpo. (Anonimo, Concepto y definicion, s.f.)
II. Fuerza Y ENERGIA
Fuerza
La fuerza se
relaciona con la acción que se realiza para alterar el estado de reposo de un
objeto, para incrementar su velocidad en el transcurso de un movimiento el cual
genera una aceleración y para cambiar la dirección como por ejemplo un objeto
que se mueve solo rectilíneamente puede ser movido hacia la derecha o
izquierda.
Según la
definición que hace la física de este concepto, la fuerza es el resultado de la
masa de algo por su aceleración (F= masa x aceleración) y que dependiendo de la
perspectiva y de los resultados se dividen en tres tipos de fuerzas:
*Eléctrica(se
realiza con una fuente de energía que se mueve a una velocidad determinada
dentro de un campo magnético, transformando la energía en electricidad);
*Mecánica
(se produce en un objeto determinado y se ejerce una fuerza bajo una intensidad
el cual cambia el estado del objeto);
*Magnética
(dada por polos opuestos que generan atracción magnética como por ejemplos los
imanes). (Anonimo, CienciasNaturales,
2011)
Para que esta
interacción se realice es necesario que exista un agente (entidad que realice
la fuerza) y un receptor (un cuerpo que la reciba). Es necesario aclarar que
esta acción tendrá resultados diversos si existen más de un agente o varios
receptores y si difiere la distancia entre los diferentes elementos.
“El efecto que
produzca la fuerza sobre un cuerpo puede ser: modificación en el estado del
movimiento (una pelota viene rodando en una dirección y alguien la patea en
sentido contrario), en su velocidad (alguien empuja una hamaca hacia atrás para
que al lanzarla aumente su velocidad) o en la forma del receptor (la masa de
pizza al ser amasada cambia su forma)” (Perez, 2012)
Energía
Todo sistema
homeostático del cuerpo humano desde la más mínima síntesis proteíca hasta la
máxima cantidad de recilado celular necesita de combustible para que logre su
finalidad, este combustible es la energía que producen ciertos alimentos al ser
digeridos en el cuerpo humano o sacado de la gran reserva energética que
poseemos en el interior, sin embargo existen sistemas que no necesitan energía
y que se dejan llevar por un gradiente de concentración natural que reemplaza
al combustible. La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias
y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza.
Tambien gracias
a la energía el sistema natural puede trabajar con normalidad, este combustible
se manifiesta en la naturaleza de muchas maneras ya sea la energía solar que
pueden ser asimiladas por las plantas para hacer sus respectivas funciones o la
energía electrica que usa el ser humano para proveer de funcionamiento a toda
una ciudad.
La energía se
manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto,
transportarlo, deformarlo o calentarlo. La energía está presente también en los
cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de
agua mediante la corriente eléctrica.
La energía es
una magnitud cuya unidad de medida en el S.I. es el julio (J). (Anonimo)
La energía se
define como la capacidad de realizar trabajo, de producir movimiento, de
generar cambio. Es inherente a todos los sistemas físicos, y la vida en todas
sus formas, se basa en la conversión, uso, almacenamiento y transferencia de
energía. (Anonimo, CienciasNaturales,
2011)
Energía potencial (energía almacenada)
Este tipo de
energía tiene la capacidad de poder generar un trabajo determinado en relación
con la posicion del mismo. Este concepto indica que cuando un cuerpo se mueve
con relación a cierto nivel de referencia puede acumular energía. Un ejemplo
muy válido en el campo de la física es la energía potencial gravitacional que
se evidencia al levantar un objeto determinado, este al ganar altura incrementa
dicha energía y al soltarla se libera convirtiendose en energía cinética o de
movimiento.(anonimo, apuntes, 2015)
Energía cinética (energía en acción)
Esta clásica
energía es tambien denominada la energía del movimiento debido a que se
necesita de una trayectoria constante o acelerada para intervenir, esto en
función del peso y la velocidad del objeto que está andando.
La energía
cinética en una trayectoria vertical se ve relacionado con la gravedad y la
velocidad que adquiere el objeto en torno a la gravedad, además la fuerza
inicial puede ser un cero o puede ser lanzado con una fuerza mayor a este lo
que incrementaría mucho la situación, en el caso de que sea un objeto flexible
tambien intervendría una acción de rebote.
(Anonimo,
Fisica en línea)
Según su origen
puede ser:
*Energía química:
La energía
química es la energía liberada en una reacción química entre dos o más
compuestos cuyos diferentes procedimiento le permite liberar átomos, esta
reacción puee ser una síntesis o una degradación como en el caso de la
digestión donde se efectua una degradación de alimentos y se obtiene energía
química para que el cuerpo trabaje con normalidad.
Tipos de
Reacciones Químicas
Algunas
reacciones químicas liberan calor cuando ocurren y otras necesitan calor para
que ocurran. Las reacciones que liberan el calor son llamadas exotérmicas. La explosión
de la dinamita es un ejemplo de esto. En el caso de la medicina el sudor es la
principal reacción para liberar calor a travéz de un sistema de auto
ventilación corporal por perdida tambien de agua, todo esto para nivelar la
temperatura corporal.
Las reacciones
que requieren de calor son llamadas endotérmicas. Un ejemplo de este tipo de
reacciones es un paquete de hielo químico. Cuando rompemos el empaque y los
químicos dentro de el se liberan, la reacción le quita calor a lo que lo rodea
y por lo tanto sientes frío. (Anonimo,
Blog de Cemaer)
*Energía nuclear:
Es una clase de
energía que se obtiene a través de procesos de Fisión y fusión molecular y que
en su término más hóstil puede contener radiación. Se puede obtener mediante la
división del núcleo (fisión nuclear) o la unión de dos átomos (fusión nuclear),
esto significa que se ha manipulado la arquitectura interna de un átomo. (Anonimo,
Energia nuclear)
Fusión Nuclear
*Energía eléctrica:
Es la que se
manifiesta como resultado del flujo de electrones a lo largo de un conductor.
Definimos energía eléctrica como la forma de energía que resulta de la
existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos. Cuando estos dos
puntos se los pone en contacto mediante un conductor eléctrico obtenemos una
corriente eléctrica.
Aspectos físicos
de la energía eléctrica
Desde el punto
de vista físico, la energía eléctrica son cargas eléctricas negativas
(electrones) que se mueven a través del conductor eléctrico, generalmente
metálico, debido a la diferencia de potencial entre sus extremos. El motivo por
el que se suelen utilizar conductores de origen metálico es porqué disponen de
mayor cantidad de electrones libres. (Anonimo, Energia nuclear)
Señales electricas de las células nerviosas
El cuerpo humano
contiene una función motora y una sensitiva, estas dos funciones son reguladas
por celulas especializadas eniminadas neuronas, estas celulas poseen canales de
Sodio y Potasio el cual son regulados bajo un gasto de energía, gracias a todo
este sistema una neurona puede generar un potencial eléctrica fuera de su
estructura en una direccion anterógrada hacia otras neuronas las cuales está
conectada, así se realiza el estímulo correspondiente. Por lo habitual, las
neuronas originan un potencial negativo, denominado potencial de membrana de
reposo, que puede ser medido con un registro intracelular. El potencial de
acción produce una abolición del potencial de reposo negativo y torna al
potencial transmembrana transitoriamente positivo. Los potenciales de acción se
propagan a lo largo de los axones y constituyen la señal eléctrica fundamental
de reposo como del potencial de acción puede ser comprendida en términos de la
permeabilidad selectiva de la célula nerviosa a diferentes iones y la
distribución normal de estos iones a través de la membrana celular.
Si la corriente
así entregada es tal como para tornar más negativo el potencial de membrana
(HIPERPOLARIZACION), no sucede nada espectacular. El potencial de membrana
simplemente cambia en proporción a la magnitud de la corriente inyectada. Estas
respuestas de hiperpolarizacion no necesitan ninguna propiedad singular de las
neuronas y, por lo tanto, se denominan respuestas eléctricas pasivas. Se
observa un fenómeno mucho mas interesante si se entrega la corriente de
polaridad opuesta, de modo que el potencial de membrana de la célula nerviosa
se torna mas positivo que el potencial de reposo (DESPOLARIZACION).
DE QUE MODO LOS
MOVIMIENTOS IONICOS PRODUCEN SEÑALES ELECTRICAS.
Los potenciales
eléctricos son generados a través de las membranas de las neuronas -y en
realidad, de todas las células- por que:
existen
diferencias en las concentraciones de iones específicos a través de las
membranas de las células nerviosas, las membranas son selectivamente permeables
a algunos de estos iones.
Estos dos hechos
dependen, a su vez, de dos tipos diferentes de proteínas en la membrana
celular. Los gradientes de concentración de los iones son establecidos por
proteínas conocidas como BOMBAS IONICAS, las cuales, como su nombre lo sugiere,
mueven activamente los iones hacia el interior o el exterior de las células en
contra de sus gradientes de concentración. La permeabilidad selectiva de las
membranas se debe en gran parte a los CANALES IONICOS, proteínas que permiten
solo que ciertos tipos de iones atraviesen la membrana en la dirección de sus
gradientes de concentración. Por lo tanto, los canales y las bombas funcionan
básicamente en contra unos de otros, y al hacerlo generan electricidad celular.
La neurona es
una célula muy sensible por lo que se dice que es de bajo umbral de excitación,
pero este umbral es necesario ya que funciona como un interruptor, una carga
muy específica deberá ser realizada para alcanzar dicho umbral, si se sobrepasa
el umbral el estímulo será el mismo y no mayor a como se esperaría logicamente
funcionando como un interruptor que está en “ON” y “OFF” pero no puede haber un
“mayor a ON” a pesar de la fuerza con la que venga el estímulo. Cuando recibe
cierta carga electrica se lanza el impulso. (Astudillo)
*Energía mecánica:
Es la producida
por la materia en movimiento. La suma de la energía cinética y potencial de una
partícula se denomina energía mecánica (E). Existe un postulado que indica que
cuando intervienen dos fuerzas conservativas la fuerza o energa mecánica se
mantiene, es la ley de las fuerzas conservativas. (Blas)
Ejemplo de
energía mecánica
Cuando nosotros
comemos nuestra parte consciente en la corteza cerebral le envía una serie de
instrucciones a los músculos masticadores para poder ejercer la acción de la
ingestión alimenticia, cada músculo ejerce su acción en la mandibula la cual se
cierra y abre coordinadamente para triturar los alimentos con la ayuda de los
molares e insicivos, los colmillos se usan para desgarrar la carne e
intervienen otros sistemas como el sistema salival-glandular que ayudan a la
primera degradación alimentaria en la boca. Luego este bolo alimenticio cae por
el esófago y es llevado al estómago donde se producen otros movimientos
mecánicos no controlados como la peristalsis y tambien interviene el movimiento
y energía química.
*Energía radiante:
es aquella
energía que tiene su origen en ondas electromagnéticas, que tienen sus orígenes
en ondas de radio, rayos infrarrojos, rayos ultravioletas, luz visible, rayos gamma,
rayos X, radiación de microondas, es decir, el espectro electromagnético y por
consiguiente, del Sol. Este tipo de energía es muy codiciada actualmente ya que
nos permite obtener otros tipos de energía como la eléctrica a través de
conectores que absorban la radiación en este caso de una fuente inagotable como
el sol, esto se realiza a través de paneles solares, el cuerpo humano necesita
de aquella energía ya que viene con vitamina K lo cual es importante para el
cuerpo, las plantas aprovechan esta fuente natural para realizar la fotosíntesis
y convertir esta energía en oxígeno (Anonimo,
Lab Movil)
III. Elasticidad y resistencia de los tejidos humanos
En general cada
tejido del cuerpo tiene su función específica. El tejido epitelial forma una
cubierta protectora para el cuerpo y los órganos e manera interna. Tiene funciones
de protección, excreción, secreción (a través de las glandulas) y absorción. El
tejido conectivo lleva a cabo el sosten entre tejidos y proporciona otras
funciones como la protección. El tejido muscular es el responsable de producir
movimiento y va agarrado de la mano con los huesos los cuales son las
estructuras que mueven. El tejido nervioso se especializa en conducir impulsos
que ayudan a controlar y coordinar las actividades del cuerpo a travez de la
coordinación con el cerebro. (Anonimo,
Lab Movil)
Tejido epitelial
Es la capa
interna de todo órgano el cual le va a proporcionar multiples funciones como la
distribución de secreciones a través de las glandulas que ciertos organos
poseen en su epitelio, además poseen mecanismos para mover ciertos objetos como
ciertas partes del tracto gastrointestinal que usa las delgadas columbas
epiteliales conocidas como Cilios el cual generan la peristalsis. En el tejido
epitelial tambien se produce la absorción de muchas proteínas u hormonas que
regulan la homeostasis corporal.
Tejido conectivo
Tejido que
establece conexión con los otros tejidos y sirve de soporte a diferentes
estructuras del cuerpo; es un tejido rico en fibras y de abundante sustancia
intercelular. Este tipo de tejido lleva a cabo muchas funciones, algunas de
ellas son: sostén, movimiento, inmunidad del organismo, producción de sangre y
anticuerpos, nutrición de otros tejidos, etc. Existen distintos tipos de tejido
conectivo: tejido conectivo propiamente dicho, tejido conectivo laxo, tejido
conectivo denso, tejido conectivo especializado. La diferenciación de los
distintos tipos de tejidos es determinada por su matriz (material intercelular)
y su vascularidad.
Cartílago
Está compuesto
por células llamadas condrocitos con fibras colágenas y elásticas en su firme
matriz, que le proveen al cartílago elasticidad y resistencia. Existen 3 tipos
de cartílago:
Hialino, fibroso
y eslático
Hueso
Es tejido
conectivo duro y resistente que le da la forma y compostura a todo el cuerpo
humano, esta compuesto por diferentes células como el osteoblasto que genera
más tejido oseo, ostecito que será el osteoblasto no diferenciado y el
osteoclasto que desminalizará al hueso
Dentina
Está relacionada
con el hueso, forma los dientes. Es más dura y densa que el hueso.
Sangre
Tejido conectivo
especializado que está compuesto por plasma y elementos formes, su función es
la de darle “vida” a los órganos a travéz de su constante riego, allí lleva
consigo proteíanas y hormonas para el manteniento corpotal
Tejido
hematopoyético
Es el tejido
encargado de producir la sangre en la médula ósea y distribuirla por el resto
del cuerpo.
Tejido linfoide
Este tejido es
de vital importancia para la inmunidad del cuerpo. Se encuentra en los ganglios
linfáticos, timo, bazo y amígdalas.
Tejido muscular
Es un tejido
encargado del movimiento corporal done sus unidades contractiles y de
distención son la actina y miosina, existen dos tipos de musculos, los
estriados y el liso, los estriados a su vez se subdividen en un estriado
esquelético para los huesos y el movimiento voluntario, un estriado cardiaco
único en su clase, autoexitable que corresponde al más importante órgano del
cuerpo, el corazón, y por último un musculo liso involuntario como el cardiaco pero
este se encuentra en organos blandos y tambien en los vasos sanguíneos. Son
controlados por el sistema vegetativo.
Tejido nervioso
Es un tejido
multifuncional que se encarga del control completo del cuerpo, este tejido se
lo divide dependiendo de las celulas que se encuentran en ella, tanto un
sistema central para la coordiación y un sistema periférico para el trabajo de
los organos o musculos, compuestos de neuronas de diferentes ordenes y clases
tambien son sustentados por celulas especiales encargadas de su protección y
mantenimiento, estas son llamadas Glias o en defecto Neuroglias. (Anónimo,
2013)
IV. Leyes de Newton
Las leyes de
Newton son un conjunto de reglamentos basados en los movimientos de un cuerpo,
es decir de la dinámica en uno o más cuerpos y la interacción que estos
realizan ya sea que estén en reposo o en aceleración contínua, esto ha sido de
mucha utilidad en varios campos de la física como en la mecánica establecida en
el movimiento de un carro por una pendiente o el movimiento de una estrella el
cual lo rodean los planetas estudiados en la astronomía.
Tambien se
consideran estas leyes en la medicina al efectuar cambios realizados en ciertos
trabajos químicos o cambios en los diferentes compuestos de una célula a nivel
microscópico como la ley de la aceleración, estos medidos en las enzimas que
posee un cuerpo para acelerar una reacción.
Primera ley (Inercia)
La primera ley
explica que un cuerpo posee un estado de repaso es decir una velocidad nula o
de cero, este va a ser así al menos que se le aplique una fuerza externa que
modifique dicho estado de reposo, tambien la ley aplica a un cuerpo con una
trayectoria rectilinea uniforme que es alterada por la misma fuerza externa.
Estas relaciones pueden ser consideradas en diferentes puntos de vista. Así,
para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el
pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén
de una estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se
necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento.
Newton toma en
cuenta, así, el que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a
fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva. En consecuencia,
un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme implica que no existe ninguna
fuerza externa neta o, dicho de otra forma, un objeto en movimiento no se
detiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre él. En el caso de los
cuerpos en reposo, se entiende que su velocidad es cero, por lo que si esta
cambia es porque sobre ese cuerpo se ha ejercido una fuerza neta. (anonimo,
biblioteca de investigaciones)
Ejemplo en medicina
Un cuerpo se
mantiene estable o con un movimiento normal al menos que intervenga una fuerza
externa como en el movimiento celular, cuando se realiza la exocitosis el
producto tiene una velocidad normal constante y una enzima aumenta su velocidad
de reacción dentro y fuera de dicha célula.
Segunda ley (fuerza)
La ley de la
fuerza indica que todo movimiento puede ser perturbado por una aceleracion
constante o una que incremente con el pasar del tiempo, ambas magnitudes son
vectoriales y pueden ser medidos en sus distintas unidades. (anonimo,
biblioteca de investigaciones)
Ejemplo en Medicina
La ley de la
aceleración, en el mismo movimiento celular la misma encima incrementa la
velocidad de acción.
Tercera ley (acción-reacción)
Con toda acción
ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de
dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.
Expone que por
cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, este realiza una fuerza de igual
intensidad y dirección, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la
produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas, situadas sobre la misma recta,
siempre se presentan en pares de igual magnitud y opuestas en sentido
realizando una acción de compensación ante la fuerza dada “para igualar ambos
lados”
Tal como
comentamos en al principio de la Segunda ley de Newton las fuerzas son el
resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.
La tercera ley,
también conocida como Principio de acción y reacción nos dice esencialmente que
si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra
acción igual y de sentido contrario.
Es importante
observar que este principio de acción y reacción relaciona dos fuerzas que no
están aplicadas al mismo cuerpo, produciendo en ellos aceleraciones diferentes,
según sean sus masas. Por lo demás, cada una de esas fuerzas obedece por
separado a la segunda ley. Junto con las anteriores leyes, ésta permite
enunciar los principios de conservación del momento lineal y del momento
angular.
Esta ley es algo
que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando
queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La
reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.
Cuando estamos
en una piscina y empujamos a alguien, nosotros también nos movemos en sentido
contrario. Esto se debe a la reacción que la otra persona hace sobre nosotros,
aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros.
Hay que destacar
que, aunque los pares de acción y reacción tenga el mismo valor y sentidos
contrarios, no se anulan entre sí, puesto que actúan sobre cuerpos distintos. (anonimo,
biblioteca de investigaciones)
Ejemplo en Medicina
Una célula
sensitiva tiene la capacidad sensorial del “arco reflejo”, aquí interpreta un
movimiento mecánico (musculo cuadriceps) y lo convierte en un impulso, luego
responde ante él.
V. Contracción muscular
Es un proceso
fisiológico por el cual el músculo se acorta en dimensión y se distiende luego
(a eso se le llama relajación) a travez de un sistema de filamentos de actina y
miosina que son las proteínas que permiten su contracción, en sí el músculo es
una estructura completa hecha de bandas claras y oscuras que trabajan en
conjunto para mover el esqueleto óseo, estas son estímuladas por la
acetilcolina el cual es un neurotransmisor muscular.
Estructura de la sarcómera
La superposición
de los filamentos gruesos y delgados conforma diversas zonas y bandas, dando
origen a las estrías que se observan en la fibra muscular. La porción más
oscura de la sarcómera es la banda A, conformada por filamentos gruesos. La
banda I es un área menos densa y de color más claro que contiene solo
filamentos finos. Un disco Z pasa por el medio de cada banda I. Existe una
angosta zona H que pasa por el centro de cada banda A y que contiene solo
filamentos gruesos. En medio de cada zona H existe una línea M cuyo nombre se
debe a que se encuentra en la parte central de la sarcómera.
Acoplamiento excitación-contracción
El impulso
nervioso generado en la neurona se transmite a lo largo del axón hasta llegar
al bulbo terminal de este, donde abre compuertas de voltaje que permiten la
entrada de calcio. El impulso presiona las vesículas de acetilcolina que
existen en el interior del bulbo contra la membrana presináptica y,
conjuntamente con el calcio que había entrado, provocan la expulsión por
exocitosis del contenido de las vesículas a la hendidura sináptica. La
acetilcolina liberada se une a sus receptores en la membrana postsináptica; los
que son compuertas de ligando que se abren y permiten el paso de iones sodio
que anteriormente se encontraban en la hendidura sináptica.
El paso de estos
iones al interior de la fibra muscular genera una diferencia de potencial que
se conoce; inicialmente con el nombre de Potencial de Placa Motora, y que al
transmitirse por todo el sarcolema se convierte en un Potencial de Acción. Este
Potencial de Acción circula por la membrana de la fibra muscular hasta llegar a
unas invaginaciones conocidas como túbulos T, y que forman parte de una
estructura denominada triada, conformada por un túbulo T y dos cisternas
terminales del retículo sarcoplasmático. En estas cisternas se almacena calcio,
que es liberado al citosol por la acción del impulso eléctrico sobre canales de
compuerta de voltaje, y que se va a unir a la troponina que forma parte del
complejo troponina-tropomiosina, encargado de obstaculizar los sitios de unión
sobre el filamento de actina. Al producirse el complejo troponina-calcio, la tropomiosina
deja libre los sitios de unión para que la cabeza de la miosina se inserte en
ellos y comience así el deslizamiento de dichos filamentos.
(Guyton,
1998) (Grabowsi,
1996) (Gamong,
1999) (Caridad,
2002)
VI. Las articulaciones
Son estructuras
de tejido conectivo que unen a los huesos y les permite un movimiento destacado
sin que haya lesiones al tener que estar los huesos en contacto, estas tambien
proveen de diferentes movimientos dependiendo de su estructura.
Partes de una articulación
Cartílago. Es un
tipo de cobertura presente en los extremos de los huesos (epífasis). Este
tejido es de tipo conectivo y su función es la de evitar o reducir la fricción
provocada por los movimientos. Articulación-rodilla
Cápsula y
membrana sinovial. Es una estructura cartilaginosa que envuelve la membrana
sinovial. Esta membrana posee un líquido pegajoso y sin pigmentación que
protege y lubrica a la articulación. A este líquido se lo conoce como membrana
sinovial.
Ligamentos; son
tejidos de tipo conectivo, elásticos, y firmes, y cuya función es rodear la
articulación, protegerla y limitar sus movimientos.
Tendones. Al
igual que los ligamentos, son un tipo de tejido conectivo. Se ubican a los
lados de la articulación y se unen a los músculos con el fin de controlar los
movimientos.
Bursas. Son
esferas llenas de líquido que tienen como función amortiguar la fricción en una
articulación. Se encuentran en los huesos y en los ligamentos.
Menisco. Se
halla en la rodilla y en algunas otras articulaciones. Posee forma de
medialuna.
Para poder
estudiar las articulaciones, se dividen según su funcionalidad o su movilidad:
Son las más
numerosas e importantes ya que le confieren de un movimiento completo a los
huesos a los que se unen, son llamados tambien sinoviales debido a la
composición de estas.
ü Troclear. Son
similares a una bisagra y permiten realizar movimientos de flexión y extensión.
Por ejemplo, la articulación del codo y los dedos.
ü Artrodias.
Deslizantes o planas, permiten movimientos de desplazamientos. Su superficie es
aplanada.
ü Pivote. Sólo
permiten una rotación lateral y medial. Por ejemplo, articulaciones del cuello.
ü Esféricas.
Tienen libertad de movimiento y su forma es redondeada. Por ejemplo las
articulaciones de la cadera.
ü Encaje recíproco
o “silla de montar”. Deben su nombre a que su estructura se asemeja a una silla
para montar. Por ejemplo, la articulación carpo-metacarpiana del pulgar.
ü Elipsoidales. Se
presentan uniendo 2 huesos irregularmente, es decir, cuando uno de los huesos
es cóncavo y otro convexo.
Son
cartilaginosas y poseen cierta de movilidad. Se dividen en:
·
Anfiartrosis verdaderas.
·
Diartroanfiartrosis.
Articulaciones sin movilidad (sinartrosis). Son de tipo fibrosas y carecen de
movilidad. Se clasifican en:
Sincondrosis.
Sinostosis.
Sinfibrosis.tipos-articulaciones
Lesiones articulares más frecuentes
·
Esguinces.
·
Sinovitis aguda.
·
Luxaciones y subluxaciones. (Anónimo,
TúSintoma)
VII. Biomecánica de la marcha
La biomecánica
es la ciencia que estudia la aplicación de las leyes de la física y la mecánica
al movimiento de los seres vivos. No debe interpretarse basándose en la
anatomía descriptiva, como harían los tratadistas clásicos disecando el pie del
cádaver. El pie del ser humano es un elemento de sostén y traslación y en
consecuencia su configuración real es muy diferente a la que tiene en descarga.
Del aparato locomotor debe pensarse en términos dinámico ya que nos hayamos en
continuo movimiento, incluso en bipedestación estática (balance postural,
inclinaciones laterales para descansar una extremidad sobre la otra). No existe
el reposo absoluto. Es un complejo 3D que nos recuerda a una bóveda y por lo
tanto se habla de “bóveda plantar”. Y consta de varios arcos, tanto en sentido
transverso como en sentido anteroposterior. En el ser humano, forma y función,
anatomía y fisiología, arquitectura y biomecánica van indisolublemente unidas,
una condiciona a la otra y por lo tanto deben estudiarse conjuntamente. Desde
el punto de vista biomecánico el pie es: soporte pieza esencial en el
mantenimiento de la postura vertical y desarrollo de la marcha. Si bien
anatómicamente es considerado el último segmento o segmento terminal del
miembro inferior, biomecánicamente debe ser interpretado como el primer eslabón
en la cadena cinética. El pie del hombre al contrario que la mano sacrifica
todas sus funciones para concentrarse en dos objetivos fundamentales: soportar
el peso del cuerpo y caminar.Recordemos que es una estructura tridimensional
variable, con el objeto de amortiguar el choque contra el suelo y adaptarse a
las irregularidades del terreno y debe considerarse la puerta de entrada de
nuestros estímulos gravitatorios y de nuestro sentido del equilibrio.
La marcha es un
proceso de locomoción en el que nuestro cuerpo estando de pie, se desplaza de
un lugar a otro, siendo su peso soportado de forma alternante por ambos
miembros inferiores.
Mientras el
cuerpo se desplaza sobre la pierna de soporte, la otra pierna se balancea hacia
delante como preparación para el siguiente apoyo. Uno de los pies se encuentra
siempre en el suelo y, en el período de transferencia de peso del cuerpo de la
pierna retrasada a la adelantada, existe un breve intervalo de tiempo durante
el cual ambos pies descansan sobre el suelo.
Biomecánica de la fase de apoyo de la marcha
1. Columna
vertebral y pelvis: Rotación de la pelvis hacia el mismo lado del apoyo y la
columna hacia el lado contrario, Inclinación lateral de la pierna de apoyo.
2. 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. Los músculos que actúan durante la primera parte de la
fase de apoyo son los tres glúteos que se contraen con intensidad moderada,
pero en la parte media disminuyen las contracciones del glúteo mayor y del
medio. En la última parte de esta fase se contraen los abductores.
3. 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.
4. Tobillo y
pie: Los movimientos producidos en este fase son la ligera flexión plantar
seguida de una ligera flexión dorsal. Por ello los músculos que actúan son el
tibial anterior en la primera fase de apoyo, y el extensor largo de los dedos y
del dedo gordo que alcanzan su contracción máxima cerca del momento de la
transición de la fase de impulso y apoyo. Sin embargo, la fuerza relativa de
estos músculos está influenciada por la forma de caminar cada sujeto. (Caridad,
2002)
VIII. Fundamentos de Fluídos
La Mecánica de
Fluidos estudia las leyes del movimiento de los fluidos y sus procesos de
interacción con los cuerpos sólidos La característica fundamental de los
fluidos es la denominada fluidez. Un fluido cambia de forma de manera continua
cuando está sometido a un esfuerzo cortante, por muy pequeño que sea éste, es
decir, un fluido no es capaz de soportar un esfuerzo cortante sin moverse
durante ningún intervalo de tiempo. Unos líquidos se moverán más lentamente que
otros, pero ante un esfuerzo cortante se moverán siempre, esto depende de la
viscosidad del fluído, relacionada con la acción de fuerzas de rozamiento.
Tambien tenemos que un fluído se podrá adaptar al contenido que lo “contiene”
en su interior ya que las moléculas que lo componen son facilmente amoldeables.
(anonimo,
apuntes, 2015)
Dentro de los
fluidos, la principal diferencia entre líquidos y gases estriba en las distintas
compresibilidades de los mismos.
Líquidos. En el
caso de los líquidos, por el contrario, la compresibilidad es muy débil. Ésto
es debido a que las fuerzas atractivas entre las moléculas del líquido vencen
al movimiento térmico de las mismas, colapsando las moléculas y formando el
líquido. Al contrario que en el caso de los gases, que tendían a ocupar todo el
volumen que los contiene, los líquidos tienden a formar una superficie libre.
Descripción de un fluido. Hipótesis del continuo.
Para la
descripción del movimiento de un fluido recurriremos a las leyes generales de
la Mecánica (leyes de Newton, leyes de conservación de la cantidad de
movimiento y de la energía), junto con relaciones específicas condicionadas por
la fluidez.
En la mayor
parte de los cálculos hidráulicos, el interés está realmente centrado en
manifestaciones macroscópicas promedio que resultan de la acción conjunta de
una gran cantidad de moléculas, manifestaciones como la densidad, la presión o
la temperatura. En la práctica es posible hacer una simplificación importante,
suponer que todas estas manifestaciones son el resultado de la acción de una
hipotética distribución continua de materia, a la que denominaremos el
continuo, o el medio continuo, en lugar de estudiar el conglomerado real de las
moléculas discretas, de mucha mayor complejidad. (Anonimo, Fisica en línea, s.f.)
Propiedades de los fluidos
Por ejemplo,
consideremos la acción sobre una superficie de la pared en el caso de un
depósito cerrado que contiene un gas a una cierta presión, en un estado
estacionario. Incluso a baja presión, la gran cantidad de colisiones de
moléculas sobre la superficie da lugar a una fuerza global que en la práctica
puede considerarse independiente del tiempo, comportamiento que será
correctamente simulado por nuestro hipotético medio continuo. Ahora bien, si la
presión fuera tan baja que únicamente quedaran en el tanque unas pocas
moléculas de forma que el recorrido libre medio de las mismas es del orden de
magnitud del elemento considerado, se observará una actividad errática según
las moléculas individuales o los grupos de moléculas bombardean la superficie y
no se podrá hablar de una fuerza constante, sino de una serie de choques
aleatorios contra la superficie. Este comportamiento no podría ser reflejado
por nuestro medio continuo. Lo mismo ocurriría si considerando el gas discreto
real, tomamos una superficie muy pequeña, de forma que su tamaño es del orden
del recorrido libre medio de las moléculas. (anonimo)
Propiedades
Extensivas e Intensivas
En termodinámica
se distingue entre aquellas propiedades cuyo valor depende de la cantidad total
de masa presente, llamadas propiedades extensivas, y aquellas propiedades cuya
medida es independiente de la cantidad total de masa presente que son llamadas
propiedades intensivas.
Principio de viscosidad.- El coeficiente de viscosidad
Es la
resistencia que tiene un fluído para moverse en una superficie oponiendose en
cierta forma a las fuerzas que hacen que el fluido se mueva a lo largo, esto
determina la velocidad del líquido en ciertos aspectos creando coeficientes de
fricción, esta fuerza tambien puede ser comparada a la ley de la reacción y
acción donde un movimiento tiene su cotnraparte oponiendose a él (Frank,
2004)
Gases
Un gas es el estado de la materia en donde las
partículas están completamente esparcidas ya sean en el entorno donde corren
libremente o dentro de un recipiente, aunque esté sellado se seguirán moviendo,
esto es creado debido a fuertes temperaturas que hacen que la velocidad
molecular incremente, estas partículas son elásticas, es decir no ganan ni
pierden energía por lo que son conservadoras
Teoría Cinética de los Gases
El comportamiento de los gases, enunciadas mediante
las leyes anteriormente descriptas, pudo explicarse satisfactoriamente
admitiendo la existencia de las moléculas.
El volumen de un gas: refleja simplemente la
distribución de posiciones de las moléculas que lo componen. Más exactamente,
la variable macroscópica V representa el espacio disponible para el movimiento
de una molécula.
IX. Hidrostática
La estática de fluidos estudia el equilibrio de gases
y líquidos. A partir de los conceptos de densidad y de presión se obtiene la
ecuación fundamental de la hidrostática, de la cual el principio de Pascal y el
de Arquímedes pueden considerarse consecuencias. El hecho de que los gases, a
diferencia de los líquidos, puedan comprimirse hace que el estudio de ambos
tipos de fluidos tenga algunas características diferentes. En la atmósfera se
dan los fenómenos de presión y de empuje que pueden ser estudiados de acuerdo
con los principios de la estática de gases.
(Frank, 2004)
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