BIOFISICA PART 1

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Materia y Energía 
 es sustancia; lo que podemos ver, oler y sentir; tiene masa y ocupa espacio. 
 es lo que mueve la sustancia; es abstracta, no la vemos, no la olemos y no la sentimos; 
solo se transfiere o se transforma. 
El cuerpo está formado por células (fuente de energía compuesta de hidrocarbonados), estas células 
están formadas por moléculas de alimentos con energía potencial que es lo que sostiene la vida. 
De la cual provienen todas las energías es la energía solar, con excepción 
de la energía nuclear y geotérmica. 
 Esta almacenada y lista para utilizarse, 
tiene potencial de efectuar trabajo. Se relaciona con la posición de los 
objetos. 
 Tiene relación con el movimiento del objeto. 
Si la velocidad es constante, la energía cinética es constante. 
 
No se crea ni se destruye, se transforma (primera ley de la termodinámica). Los cambios de energía 
es una propiedad de un sistema que efectúa trabajo. 
Transformaciones: de una forma a otra. 
Transformaciones: de un lugar a otro. 
 significa estacionado o quieto. Se halla inmóvil, carente de movimiento. 
 
 
Objeto en movimiento = 
ENERGIA CINETICA. 
Objeto en una altura = 
ENERGIA POTENCIAL. 
 acción capaz de modificar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo. 
Unidades de fuerza: 
- Newton: Kg x M/S2, sistema MKS. 
- Dina: G x M/S2, sistema MGS. 
KG fuerza: es la fuerza con la que atrae a la tierra el KG patrón; 1 KG fuerza = 9,8N. 
Elementos: 
 
 
 
 
 
1. Una fuerza siempre es aplicada por un objeto material a otro. 
2. Una fuerza se caracteriza por su modulo, su dirección y sentido en que actúa. 
3. Cuando un objeto A ejerce una fuerza sobre un objeto B, el objeto B ejerce una fuerza R sobre 
A. 
4. Si dos o más fuerzas actúan sobre el mismo cuerpo, su efecto es el de una fuerza única. 
- Las fuerzas que actúan en una misma dirección, SE SUMAN (+). 
- Las fuerzas en dirección opuesta, SE RESTAN (-). 
 
Sus direcciones son paralelas en el mismo sentido o sentido contrario. 
 
 
Dos fuerzas son angulares cuando actúan sobre un mismo punto y sus direcciones forman un ángulo. 
 
 
 
 
 
Tipos de fuerza: 
- Fuerza normal. 
- Fuerza equilibrada. 
- Fuerza desequilibrada. 
- Fuerza de roce. 
Fuerza de gravedad: 
Fuerza con que la tierra atrae todos los objetos; 
depende de la masa y la distancia. 
Se calcula con la ley de los cosenos 
Un objeto acelera + ENERGIA CINETICA, se debe al trabajo que efectúa sobre él. 
Un objeto desacelera - ENERGIA CINETICA, trabajo para reducir EC. 
TRABAJO = cambio de energía cinética basado en la fuerza neta. 
T= F x D T= F x D x Cos. Del ángulo. 
ENERGIA: Propiedades de un sistema que le permite efectuar trabajo. 
Unidad de trabajo: 
- Joule = N x M, sist. MKS. 
- Ergio = DYN x CM, sist. CGS. 
- KGR = KGF x M, sist. Técnico. 
Medida cuantitativa de la tendencia de una fuerza a producir rotación alrededor de un punto; la 
contraparte rotacional de la fuerza. 
- Estable: al desviar el cuerpo de su posición de equilibrio, vuelve a ella. 
- Inestable: al desviarlo de su posición de equilibrio, se aleja de ella. 
- Indiferente: al alejarlo de su posición, se mantiene en equilibrio. 
Centro de gravedad: punto por donde pasa la recta de acción de la fuerza peso, cualquiera sea la 
posición del cuerpo. 
 
 
 
- Hay tres clases de palancas, el fulcro define de que tipo es. 
- Ley de palancas: F1 x B1= F2 x B2. 
Velocidad en la que se realiza un trabajo; el trabajo realizado sobre el tiempo empleado para realizar 
el trabajo. 
 
Cinemática 
- ARISTOTELES (384/322 A.C): dividió el movimiento en dos clases principales, natural y 
violento. 
- GALILEO (1564/1642): inercia, tendencia de las cosas a resistir cambios en su movimiento. 
- ISAAC NEWTON (1642/1727): desarrollo las leyes del movimiento. 
- Objeto en reposo, tiende a estar en reposo. 
- Objeto en movimiento, esta en movimiento con rapidez constante (trayectoria rectilínea). 
 
 
 
 
 Newton. 
1. Primera ley: todo objeto continua en su estado de reposo o de movimiento uniforme en línea 
recta, a menos que sea obligado a cambiar ese estado por fuerzas que actúen sobre él. 
INERCIA: propiedad de los objetos de resistir cambios en su movimiento. 
2. Segunda ley: la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que 
actúa sobre él, tiene la dirección de la fuerza neta y es inversamente proporcional a la masa 
del objeto. 
3. Tercera ley: siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo 
objeto ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero. 
- A cada acción siempre se opone una reacción igual. 
Estudia el movimiento 
 
 
 
 
 
 
Abarca tres conceptos: Rapidez, Velocidad y Aceleración. 
Rectilíneo: su trayectoria es una línea recta. 
Uniforme: su velocidad permanece constante. 
Velocidad: recorre espacios iguales en tiempos iguales y su aceleración es nula. 
Rectilíneo: su trayectoria es en línea recta. 
Uniformemente Variado: su velocidad varia constantemente. 
Equilibrio de un estado donde no hay cambios 
No le importa las causas del 
movimiento 
Si le importa las causas del 
movimiento 
Unidades: 
- MKS: M/S. 
- CGS: CM/S 
- La velocidad es directamente proporcional al tiempo. 
- La rapidez varia, +acelerado – retardado. 
Cuerpo con MRUV: 
- La trayectoria que recorre es en línea recta. 
- La velocidad cambia, permaneciendo constante el valor de la aceleración. 
Se produce cuando se lanza un objeto verticalmente hacia arriba o hacia abajo, o simplemente lo 
dejamos caer. 
Varia: 
- Velocidad final. 
- Altura de caída. 
- Tiempo. 
- Gravedad. 
Valor + aceleración autentica. 
Valor - movimiento desacelerado. 
ASCENSO: 
Arrojar hacia arriba con velocidad inicial, disminuye la velocidad hasta detenerse en el punto más 
alto del trayecto. 
Movimiento retardado: aceleración hacia abajo y velocidad hacia arriba. 
DESCENSO: 
Baja por efecto de la gravedad. La segunda parte del movimiento es caída libre. 
- Sistema de referencia que tiene la posición inicial del cuerpo, determinado el nivel de 
referencia. 
Fluidos 
Toda sustancia entre cuyas moléculas hay una fuerza de atracción 
débil. 
Se caracterizan por cambiar de forma y adquirir la forma del 
recipiente que las contiene, no pueden recuperar su forma “original”. 
 
 
Unidades: 
- MKS: M/S2. 
- CGS: CM/S2. 
Dos casos particulares de MRUV, su 
aceleración es constante. 
Termino fluido, 
Abarca líquidos y gases 
 
 se define como la masa por unidad de volumen; describe que tan unido está el fluido, 
es decir el grado internamente. 
- Densidad relativa: es la razón entre su densidad y la densidad del a agua 4°C (1000kg/M3). 
Es adimensional (sin unidades), ya que queda definida como el cociente de dos densidades. 
 
 los gases son fácilmente comprensibles, en cambio los líquidos requieren 
una gran fuerza para poder comprimirlos. 
 
 una molécula dentro de un líquido es atraída en todas direcciones por 
otras moléculas mediante fuerzas cohesivas. La sumatoria de fuerzas es igual a 0. 
- En contacto con algún otro medio (aire, otro líquido, un sólido) se forma una superficie de 
contacto entre el liquido y el otro medio. La suma de estas fuerzas tiene como resultante una 
fuerza neta, perpendicular a la superficie y con sentido hacia el interior del líquido. Esta fuerza 
hacia el interior hace que la superficie de contacto se comporte como una membrana. 
 
 
 
 
 
 
 
 deformación de un fluido a las deformaciones tangenciales. Es una medida de la 
resistencia de un fluido al corte cuando el fluido está en movimiento; se la puede ver como una 
constante de proporcionalidad entre el esfuerzo de corte y el gradiente de velocidad. 
- Variables que la afectan, temperatura y presión. 
- Unidades, pascal/segundos. 
 
- IDEALES (viscosidad nula). 
- NEWTONIANOS(viscosidad constante). 
- NO NEWTONIANOS (viscosidad variable). 
 es la fuerza por unidad de superficie P. la unidad de presión en el SI es el newton por 
metro cuadrado (N/M2), que recibe el nombre de pascal (PA). 
 
 
 
 
 
 estudio de los líquidos en reposo. 
- La presión en un lago u océano aumenta cuando aumenta la profundidad. 
- De forma semejante, la presión de la atmosfera disminuye al aumentar la altitud. 
- + profundidad + presión. 
 
En el caso del agua cuya densidad es constante en todo su volumen, la presión aumenta linealmente 
con la profundidad. 
 
 cuando se sumerge un cuerpo en un fluido, el fluido ejerce una fuerza 
(F) perpendicular a la superficie (S) del cuerpo en cada punto de la superficie. 
- Presión de un fluido sobre un cuerpo. 
- Cualquier punto de la masa liquida soporta la presión (P) que determina el peso de la columna 
liquida que depende de la altura (H), la densidad y la gravedad (G). 
 presión del aire sobre un fluido. 
- Sabemos que el aire es un fluido y por lo tanto ejerce una presión. 
- Es mas alta en el nivel del mar y disminuye a medida que asciende en la atmosfera. 
1 PA = 1 N/M2. 
1ATM = 101,325KPA = 760 MM HG = 760 TORR. 
1 BAR = 10 elevado a 3 MILIBARES = 100KPA. 
- La presión en un cierto punto corresponde a la fuerza (peso) que la columna atmosférica sobre 
ese lugar ejerce por unidad de área, debido a la atracción gravitacional de la tierra. 
 
 
 
 
• : forma de medir la presión de una 
manera precisa, utilizando un tubo de vidrio en 
forma de “U”, donde se deposita una cantidad de 
liquido de densidad conocida. 
Tubo cerrado: la presión del gas es menor que la presión 
atmosférica. 
Tubo abierto: la presión del gas es mayor que la presión 
atmosférica. 
 
 
• instrumento que mide la presión ejercida por la atmosfera. Tubo largo de 
vidrio, cerrado de un extremo y lleno de mercurio. 
• proporciona una media indirecta de la presión arterial; existen 
varios tipos en la actualidad, cada uno de los sistemas posee características propias. 
La presión aplicada a un liquido encerrado dentro de un recipiente se transmite por igual a todos los 
puntos del fluido y a las propias paredes del mismo. 
Los líquidos ejercen presiones sobre las paredes de los recipientes que los contienen y estas 
presiones crecen con la profundidad del líquido. Son independientes de la forma del vaso. 
El fondo del recipiente soporta una fuerza total dada por el peso de la altura, densidad, gravedad y 
superficie. 
Todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta un empuje ascendente igual al 
peso del fluido desplazado. 
- Su peso sea mayor que el empuje que recibe, ira al fondo. 
- El empuje será igual al peso, el cuerpo queda sumergido en el líquido entre dos aguas. 
- El empuje sea mayor que el peso, en libertad el cuerpo tiende a flotar semisumergido y el 
empuje que recibe es igual al peso del cuerpo. 
 
 
La presión ejercida 
por un líquido será 
Presión ejercida sobre un 
cuerpo sumergido 
Presión del líquido + 
presión atmosférica 
hidrodinámica 
 comprende el estudio de los líquidos en movimiento. 
 fluido en el que no existe fricción y no es viscoso, su viscosidad es 0. 
- Fluido incomprensible; densidad constante. 
(no existe tal fluido en la práctica, muchos fluidos 
se aproximan al flujo sin fricción a una distancia 
razonable de los contornos solidos) 
- La velocidad dentro de ellos no es 
uniforme. 
- La velocidad es menor en las zonas 
cercanas a las paredes. 
- Lejos de las paredes el liquido se mueve 
con mayor velocidad. 
 es laminar o estable si cada partícula del fluido sigue una trayectoria uniforme, 
llamada línea de corriente. 
Las líneas de corriente de diferentes partículas nunca se cruzan entre sí. La velocidad del fluido en 
cualquier punto se mantiene constante en el tiempo y es tangente a la línea de corriente. 
 
- Presenta fluctuaciones en su corriente y la trayectoria no es suave ni definida. 
- Se caracteriza por la presencia de turbulencias y remolinos. 
- Las líneas de corriente no son paralelas y el comportamiento es complicado de predecir. 
- Cuando la velocidad del fluido alcanza cierta velocidad (velocidad critica), el fluido pasa de 
laminar a turbulento o no estable. 
 
 
 
 
 es el volumen del liquido que pasa por el área transversal de un conducto o tubería por 
unidad de tiempo. Volumen que circula dividido el tiempo que pasa. 
Supongamos que el fluido es incomprensible, constituye una buena aproximación para la mayoría de 
los fluidos. La densidad es constante a través de todo el fluido. 
- La ecuación de continuidad también sirve si el tubo esta inclinado o si es vertical. 
Hasta 8 ramificaciones. 
 
 
 
 
Energía por unidad de volumen antes = energía por unidad de volumen después. 
 
Esta ley relaciona: la cauda, diferencia de presiones y caudal. 
- La constante de proporcionalidad depende del fluido, a través de la viscosidad y de las 
características del conducto, radio y longitud. 
- La caída de presión en una longitud de un tubo circular de radio es: 
 
 
 
 el termino que relaciona la diferencia de presiones en la 
ecuación con el caudal. 
La resistencia hidrodinámica es mayor cuanto mayor es la viscosidad del fluido y cuanto mas largo y 
estrecho sea el conducto. 
- Cuando la velocidad de flujo de un fluido resulta suficientemente grande, se rompe el flujo 
laminar y se establece turbulencia. 
- La velocidad critica por encima de la cual el flujo a través de un tubo resulta turbulento 
depende de la densidad, la viscosidad del fluido y del radio del tubo. 
- Caracteriza el flujo de un fluido. 
- Es un numero adicional. 
- Se aplica a un fluido de viscosidad y densidad, que corre con rapidez a través de un tubo (o 
pasando un obstáculo) con diámetro donde la velocidad del fluido es media. 
Si Re es inferior a 2000 aproximadamente, Sera flujo laminar 
Si Re sobrepasa los 3000, Sera flujo turbulento. 
Entre 2000 y 3000 el flujo es inestable y puede variar de un tipo de flujo a otro. 
Parte de la fisiología que aplica las leyes de la hidrostática y la hidrodinámica en el estudio de como 
se lleva a cabo la circulación de la sangre en el aparato cardiovascular. 
Aparato cardiovascular: se puede representar mediante un circuito sistema de tuberías con una 
bomba hidráulica de cuatro cámaras llamada corazón. La tubería se encuentra compuesta de venas y 
arterias. 
- La sangre es un fluido real, no newtoniano (viscosidad variable). 
- Pulsátil en las grandes arterias y prácticamente estacionario y laminar en arteriolas y 
capilares. 
Este flujo es susceptible de desarrollo de turbulencias de forma fisiológica en las bifurcaciones y 
patológicamente por efecto de estenosis. 
- El flujo o caudal depende directamente del gradiente o diferencia de presión entre esos dos 
puntos e inversamente de la resistencia. 
La RESISTENCIA depende de las dimensiones del tubo y de la naturaleza del fluido, y mide las fuerzas 
de rozamiento o fricción entre las propias moléculas del fluido y entre éstas y las moléculas de la 
pared del tubo. 
- La sangre no presenta una viscosidad constante. 
- Está formada por células y plasma, las primeras son las responsables principales de la 
viscosidad sanguínea. 
- A altas velocidades, la viscosidad disminuye al situarse las células preferentemente en el eje 
central del vaso. 
 
 
 
 
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