Clase estatica

BIOFISICABIOFISICA

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SALTAFAC. DE CS AGRARIAS Y VETERINARIAS

AÑO 2008

Plantel Docente:•M.V. Viviana Aguilar Moreno•Brom. María del Pilar Cornejo•Farm. Pablo F. Corregidor

BIOFISICABIOFISICA

PARTES DE LA ASIGNATURA:PARTES DE LA ASIGNATURA:I.I. Introducción y Conceptos Físicos Introducción y Conceptos Físicos

preliminares.preliminares.

II.II. Bioenergética y Materia Fluida.Bioenergética y Materia Fluida.

III.III. Biofísica de las soluciones.Biofísica de las soluciones.

IV.IV. Biofísica de Tejidos y Órganos.Biofísica de Tejidos y Órganos.

V.V. Radiobiología.Radiobiología.

22Farm. Pablo F. CorregidorFarm. Pablo F. Corregidor

BIOFISICABIOFISICA

Modalidad:Modalidad: REGULARIDAD:REGULARIDAD:

5 parciales. (Aprobación: 60%)5 parciales. (Aprobación: 60%) 1 parcial extraordinario.1 parcial extraordinario. Práctica de problemas.Práctica de problemas. Práctica de laboratorio.Práctica de laboratorio. Seminarios.Seminarios.

APROBACIÓN:APROBACIÓN: Examen final. (aprobación: 4)Examen final. (aprobación: 4)


UNIDAD 1UNIDAD 1CONCEPTOS CONCEPTOS

INTRODUCTORIOS Y INTRODUCTORIOS Y BIOMECANICA I: ESTATICABIOMECANICA I: ESTATICA

Farm. Pablo F. CorregidorFarm. Pablo F. Corregidor

BIOFISICABIOFISICA

Definición: Definición: Formalmente podríamos salir del paso Formalmente podríamos salir del paso

diciendo por ejemplo: diciendo por ejemplo: "es la disciplina que "es la disciplina que trata de explicar los procesos fundamentales trata de explicar los procesos fundamentales de la vida en base a leyes físicas".de la vida en base a leyes físicas".


DefiniciónDefinición Mas honesto sería hacer como Aaron Katchalsky, ex Mas honesto sería hacer como Aaron Katchalsky, ex

presidente de la Sociedad Internacional de Biofísica presidente de la Sociedad Internacional de Biofísica (IUPAB): En su discurso inaugural del III Congreso (IUPAB): En su discurso inaugural del III Congreso Internacional de Biofísica (Cambridge,1968) confesó Internacional de Biofísica (Cambridge,1968) confesó que que con la biofísica le pasaba como con su mujer: la con la biofísica le pasaba como con su mujer: la conocía profundamente, podía contar su historia y conocía profundamente, podía contar su historia y diferenciarla a simple vista de todas las demás diferenciarla a simple vista de todas las demás mujeres... pero no aplicarle una definición.mujeres... pero no aplicarle una definición.

BIOFISICABIOFISICA


BIOFISICABIOFISICA

Es una vigorosa disciplina que cubre Es una vigorosa disciplina que cubre áreas extensas del conocimiento que van áreas extensas del conocimiento que van desde los aspectos físicos en la desde los aspectos físicos en la descripción molecular de los procesos descripción molecular de los procesos biológicos, al análisis de la organización biológicos, al análisis de la organización de los seres vivos, pasando por la de los seres vivos, pasando por la descripción rigurosa de los fenómenos descripción rigurosa de los fenómenos fisicoquímicos que ocurren a nivel de las fisicoquímicos que ocurren a nivel de las células y tejidos, especialmente en el caso células y tejidos, especialmente en el caso de las membranas biológicas.de las membranas biológicas.


BIOFISICABIOFISICA

En los albores de la ciencia, al médico se En los albores de la ciencia, al médico se lo llamaba lo llamaba FísicoFísico ya que se ocupaba de ya que se ocupaba de explicar la naturaleza de las cosas.explicar la naturaleza de las cosas.

Con los avances asociados al nacimiento Con los avances asociados al nacimiento de la Ciencia Moderna, aparecen dos de la Ciencia Moderna, aparecen dos escuelas, la escuelas, la IatrofísicaIatrofísica y y IatroquímicaIatroquímica, , escuelas contrapuestas en el siglo XVII escuelas contrapuestas en el siglo XVII para explicar los fenómenos biológicos y para explicar los fenómenos biológicos y más concretamente la enfermedad.más concretamente la enfermedad.


BIOFISICABIOFISICA

Ambas corrientes de pensamiento acaban fundiéndose y Ambas corrientes de pensamiento acaban fundiéndose y las disciplinas Biológicas y Médicas se centran en el las disciplinas Biológicas y Médicas se centran en el análisis de la Estructura y Función de los seres vivos (en análisis de la Estructura y Función de los seres vivos (en condiciones normales y patológicas) dando lugar a las condiciones normales y patológicas) dando lugar a las disciplinas asociadas a la Morfología y a la Fisiología en disciplinas asociadas a la Morfología y a la Fisiología en el siglo XIX. el siglo XIX.

Su campo de acción se potencia con la Su campo de acción se potencia con la complementariedad de la complementariedad de la BiofísicaBiofísica, , BioquímicaBioquímica, , BiologíaBiología Celular y MolecularCelular y Molecular en el siglo XX. Se van asociando en el siglo XX. Se van asociando también a disciplinas de contenido puramente biológico también a disciplinas de contenido puramente biológico como la como la GenéticaGenética, , Biología del DesarrolloBiología del Desarrollo y y EcologíaEcología..


Magnitudes Magnitudes Fundamentales y Fundamentales y

DerivadasDerivadas

MEDICIÓNMEDICIÓN Es la operación que permite expresar una Es la operación que permite expresar una

propiedad o atributo físico en forma numérica.propiedad o atributo físico en forma numérica.

MAGNITUDESMAGNITUDES Aquella propiedad o aspecto observable que se Aquella propiedad o aspecto observable que se

puede medir, es decir que podemos atribuirle un puede medir, es decir que podemos atribuirle un valor numérico.valor numérico. Ej: Ej:

La longitud, masa, tiempo, volumen, fuerza, La longitud, masa, tiempo, volumen, fuerza, velocidad, cantidad de materia, etc.velocidad, cantidad de materia, etc.


NO SON MAGNITUDES:NO SON MAGNITUDES:

La La bellezabelleza, sin embargo, no es una , sin embargo, no es una magnitud, entre otras razones porque no magnitud, entre otras razones porque no es posible elaborar una escala y mucho es posible elaborar una escala y mucho menos un aparato que permita determinar menos un aparato que permita determinar cuántas veces una persona o un objeto es cuántas veces una persona o un objeto es más bello que otro.más bello que otro.

La La sinceridadsinceridad o la o la amabilidadamabilidad tampoco lo tampoco lo son. Se trata de aspectos cualitativos son. Se trata de aspectos cualitativos porque indican cualidad y no cantidad.porque indican cualidad y no cantidad.

Farm. Pablo F. CorregidorFarm. Pablo F. Corregidor 1212

MAGNITUDESMAGNITUDES Pueden ser:Pueden ser:

FundamentalesFundamentales.. Derivadas.Derivadas.

M. Fundamentales:M. Fundamentales: Longitud.Longitud. Masa.Masa. Tiempo.Tiempo. Intensidad de corriente eléctrica.Intensidad de corriente eléctrica. Temperatura absoluta.Temperatura absoluta. Intensidad luminosa.Intensidad luminosa. Cantidad de materia.Cantidad de materia.


Magnitudes FundamentalesMagnitudes Fundamentales

Consideramos magnitudesConsideramos magnitudes fundamentales fundamentales aquellas que aquellas que no dependen no dependen de ninguna otra de ninguna otra magnitud y que, en principio se pueden magnitud y que, en principio se pueden determinar mediante una medida directa.determinar mediante una medida directa.

Magnitudes DerivadasMagnitudes Derivadas Aquellas que se derivan de las fundamentales y Aquellas que se derivan de las fundamentales y

se pueden determinar a partir de ellas utilizando se pueden determinar a partir de ellas utilizando las expresiones adecuadas.las expresiones adecuadas.


Magnitudes DerivadasMagnitudes Derivadas

Volúmen.Volúmen. Densidad.Densidad. Presión.Presión. Velocidad.Velocidad. Aceleración.Aceleración. Energía.Energía. Fuerza.Fuerza.


SISTEMAS DE UNIDADESSISTEMAS DE UNIDADES Cuando se ha definido el conjunto de magnitudes Cuando se ha definido el conjunto de magnitudes

fundamentales y sus unidades correspondientes, se fundamentales y sus unidades correspondientes, se dispone entonces de un dispone entonces de un sistema de unidades.sistema de unidades.

Así, ahora una medida queda expresada por Así, ahora una medida queda expresada por una parte numérica una parte numérica una parte literal (una letra) que indica la unidad una parte literal (una letra) que indica la unidad

correspondiente.correspondiente. Ej: 2,45 m; 3 h; 30 kg de carne magra, etc.Ej: 2,45 m; 3 h; 30 kg de carne magra, etc. Algunos sistemas de unidades son:Algunos sistemas de unidades son:

Sistema Internacional. (el que usaremos)Sistema Internacional. (el que usaremos) M.K.S.M.K.S. C.G.S.C.G.S.


UNIDADES FUNDAMENTALESUNIDADES FUNDAMENTALES

UNIDADESUNIDADES NOMBRENOMBRE SIMBOLOSIMBOLO

LongitudLongitud metrometro mm

MasaMasa kilogramokilogramo kgkg

TiempoTiempo segundosegundo ss

Corriente elect.Corriente elect. ampereampere AA

TemperaturaTemperatura kelvinkelvin KKCantidad de sustanciaCantidad de sustancia molmol molmolIntensidad luminosaIntensidad luminosa candelacandela cdcd


UNIDADES DERIVADASUNIDADES DERIVADAS

VELOCIDAD: m/segVELOCIDAD: m/seg ACELERACIÓN: m/segACELERACIÓN: m/seg22

FUERZA: (N)= kg.m/segFUERZA: (N)= kg.m/seg22

PRESIÓN: N/mPRESIÓN: N/m22

SUPERFICIE: mSUPERFICIE: m22

VOLUMEN: mVOLUMEN: m33


Magnitudes Escalares y Magnitudes Escalares y VectorialesVectoriales


MAGNITUDES ESCALARESMAGNITUDES ESCALARES

SON AQUELLAS QUE QUEDAN SON AQUELLAS QUE QUEDAN DEFINIDAS CON UN DEFINIDAS CON UN NÚMERONÚMERO Y SUS Y SUS UNIDADESUNIDADES RESPECTIVASRESPECTIVAS..

Ej:Ej: LONGITUD: 10 Km.LONGITUD: 10 Km. MASA: 2,35 gMASA: 2,35 g TIEMPO: 231 sTIEMPO: 231 s


Magnitudes VectorialesMagnitudes Vectoriales

SON AQUELLAS QUE PARA QUEDAR SON AQUELLAS QUE PARA QUEDAR PERFECTAMENTE DEFINIDAS, SE PERFECTAMENTE DEFINIDAS, SE NECESITAN OTROS NECESITAN OTROS ELEMENTOSELEMENTOS QUE QUE VEREMOS A CONTINUACIÓN…VEREMOS A CONTINUACIÓN…

Son magnitudes vectoriales:Son magnitudes vectoriales: Fuerza.Fuerza. Velocidad.Velocidad. Aceleración.Aceleración. Posición.Posición.


VECTORES Y FUERZASVECTORES Y FUERZAS

ELEMENTOS DE UN VECTORELEMENTOS DE UN VECTOR

INTENSIDADINTENSIDAD DIRECCIÓN DIRECCIÓN SENTIDOSENTIDO PUNTO DE PUNTO DE

APLICACIÓNAPLICACIÓN


FUERZAFUERZA

DEFINICIÓNDEFINICIÓN: TODO : TODO AQUELLO CAPAZ AQUELLO CAPAZ DE MODIFICAR EL DE MODIFICAR EL ESTADO DE ESTADO DE REPOSO O REPOSO O MOVIMIENTO DE UN MOVIMIENTO DE UN CUERPO O DE CUERPO O DE PROVOCAR SU PROVOCAR SU DEFORMACIÓN.DEFORMACIÓN.


INTENSIDADINTENSIDAD

La intensidad de una fuerza es la longitud La intensidad de una fuerza es la longitud del segmento que la representa.del segmento que la representa.

Es proporcional a la magnitud del vector:Es proporcional a la magnitud del vector:

Ej: si un móvil se mueve a una VEj: si un móvil se mueve a una V11=10 m/seg =10 m/seg y otro a Vy otro a V22= 20m/seg el primero debe = 20m/seg el primero debe tener la mitad de la longitud del segundo.tener la mitad de la longitud del segundo.

Que 2 fuerzas tengan la misma intensidad Que 2 fuerzas tengan la misma intensidad no significa que sean iguales ya que no significa que sean iguales ya que pueden diferir en otros elementos.pueden diferir en otros elementos.


INTENSIDAD O MODULOINTENSIDAD O MODULO

Fuerzas de igual intensidad pero direcciones o sentidos

diferentes.

Fuerzas de la misma dirección y sentido, pero diferentes

intensidades


DIRECCIÓNDIRECCIÓN

La dirección de una La dirección de una fuerza es la recta fuerza es la recta sobre la que esta sobre la que esta dibujada o cualquiera dibujada o cualquiera de sus paralelas.de sus paralelas.

Las 3 fuerzas son iguales al tener la misma intensidad, sentido y dirección.


SENTIDO Y PUNTO DE SENTIDO Y PUNTO DE APLICACIÓNAPLICACIÓN

El sentido de una El sentido de una fuerza es el indicado fuerza es el indicado por la flecha.por la flecha.

El punto de aplicación El punto de aplicación es el punto sobre el es el punto sobre el cuál se aplica la cuál se aplica la fuerza. Coincide con fuerza. Coincide con el origen del vector.el origen del vector.

Fuerzas de sentidos contrarios.


BIOMECANICA IBIOMECANICA IESTATICAESTATICA

CONDICIONES DE CONDICIONES DE EQUILIBRIOEQUILIBRIO

Fuerza Resultante (R)Fuerza Resultante (R)

Si sobre un cuerpo Si sobre un cuerpo actúan varias fuerzas, actúan varias fuerzas, ellas se pueden ellas se pueden reemplazar por una reemplazar por una sola equivalente a sola equivalente a todas (Fuerza todas (Fuerza Resultante).Resultante).

R= F1+F2+F3+…R= F1+F2+F3+…

R=∑ FR=∑ Fii


Si el valor de la Si el valor de la Fuerza Resultante es Fuerza Resultante es cero, no hay una cero, no hay una fuerza neta actuando fuerza neta actuando ya que todas las ya que todas las presentes se anulan.presentes se anulan.

En tal caso, decimos En tal caso, decimos que el cuerpo puede que el cuerpo puede estar en equilibrio.estar en equilibrio.


F1

F2

F1

En este caso, F1 y F2 se anulan, no así P. Por lo tanto, el cuerpo no se encuentra en equilibrio y tiende a desplazarse hacia

1° Condición de Equilibrio1° Condición de Equilibrio La suma de todas las fuerzas aplicadas a un La suma de todas las fuerzas aplicadas a un

cuerpo es cero (se anulan entre ellas).cuerpo es cero (se anulan entre ellas).

∑ ∑ FFii = 0 = 0

Esta es la primera condición necesaria para que Esta es la primera condición necesaria para que un cuerpo se encuentre en equilibrio.un cuerpo se encuentre en equilibrio.

O lo mismo:O lo mismo:

∑ ∑ FFxx = 0 y ∑ F = 0 y ∑ Fyy = 0 = 0

Que corresponde a las condiciones de equilibrio Que corresponde a las condiciones de equilibrio para que no haya movimiento en la dirección para que no haya movimiento en la dirección xx ni en ni en yy. (Cuando las fuerzas son concurrentes). (Cuando las fuerzas son concurrentes)


Si en el ejemplo, F1=F2, la Si en el ejemplo, F1=F2, la 1° condición de equilibrio 1° condición de equilibrio es:es:

F2 – F1=0F2 – F1=0 Sin embargo, vemos que el Sin embargo, vemos que el

cuerpo no está en cuerpo no está en equilibrio, sino que tiende a equilibrio, sino que tiende a girar en sentido horario. girar en sentido horario. Para este tipo de sistemas Para este tipo de sistemas (Fuerzas no concurrentes), (Fuerzas no concurrentes), no basta con la 1° condición no basta con la 1° condición de equilibrio.de equilibrio.


MOMENTO DE UNA FUERZAMOMENTO DE UNA FUERZA

Vamos a definir el Momento (Vamos a definir el Momento (MM) de una ) de una Fuerza (Fuerza (FF) con respecto a un punto ) con respecto a un punto aa como:como:

MMaa = F.d = F.d┴┴

Donde Donde dd┴┴ es la distancia perpendicular de es la distancia perpendicular de

la recta de acción de la Fuerza al punto la recta de acción de la Fuerza al punto aa..


MOMENTO DE UNA FUERZAMOMENTO DE UNA FUERZA

Otra manera puede Otra manera puede ser descomponiendo ser descomponiendo la F en sus la F en sus componentes Fcomponentes Fxx y F y Fyy

y calcular los y calcular los momentos de estas momentos de estas dos.dos.

Mx=FMx=Fxx.d.dxx=F.cos =F.cos

My=FMy=Fyy.d.dyy=F.sen =F.sen


Vemos que el momento de Fx es cero ya que la línea de acción de la recta pasa por el punto A.

2° Condición de Equilibrio2° Condición de Equilibrio

Para garantizar que un cuerpo se Para garantizar que un cuerpo se encuentra en equilibrio estático, debemos encuentra en equilibrio estático, debemos plantear además de la 1° condición de plantear además de la 1° condición de equilibrio, una 2° condición:equilibrio, una 2° condición:

La suma de los momentos con respecto a La suma de los momentos con respecto a un punto cualquiera debe ser cero.un punto cualquiera debe ser cero.

oo = 0 = 0


PALANCASPALANCAS


PALANCASPALANCAS

Las palancas son Maquinas Las palancas son Maquinas simples formadas por:simples formadas por: Una barra rígidaUna barra rígida Un Un punto de apoyopunto de apoyo F. F. Una Una fuerza ejercida fuerza ejercida P o P o

Potencia (contrapeso).Potencia (contrapeso). Una Una cargacarga o resistencia R. o resistencia R. Las distancias de los Las distancias de los

puntos de aplicación de la puntos de aplicación de la carga carga BRBR y la potencia y la potencia BPBP al punto de apoyo, se al punto de apoyo, se conocen como BRAZO.conocen como BRAZO.


La finalidad de una palanca es conseguir mover una carga grande a partir de una fuerza o potencia muy pequeña.

En todas las palancas En todas las palancas se cumple:se cumple:

P.a = R.bP.a = R.b Existen 3 tipos de Existen 3 tipos de

palancas:palancas: De 1er grado.De 1er grado. De 2do grado.De 2do grado. De 3er grado.De 3er grado.


Palanca de 1er gradoPalanca de 1er grado

El punto de apoyo se El punto de apoyo se encuentra entre P y R.encuentra entre P y R.

Normalmente a > o igual Normalmente a > o igual que b.que b.

La fuerza que se aplica es La fuerza que se aplica es menor o igual que la carga.menor o igual que la carga.

Se usan para aumentar la Se usan para aumentar la fuerza que se ejerce (P)fuerza que se ejerce (P)


Ejemplos: palancas de 1er grado.Ejemplos: palancas de 1er grado.


Palanca de 2do gradoPalanca de 2do grado

El punto de apoyo se El punto de apoyo se sitúa en un extremo y la sitúa en un extremo y la Fuerza aplicada en el Fuerza aplicada en el extremo contrario.extremo contrario.

Al igual que las de 1er Al igual que las de 1er grado, la fuerza que se grado, la fuerza que se aplica es menor que la aplica es menor que la carga.carga.


Ejemplos: palanca de 2do gradoEjemplos: palanca de 2do grado


Palanca de 3er gradoPalanca de 3er grado

El punto de apoyo se El punto de apoyo se ubica en un extremo y ubica en un extremo y la Fuerza aplicada la Fuerza aplicada está próxima a el.está próxima a el.

La fuerza aplicada F La fuerza aplicada F debe ser mayor que debe ser mayor que la resistencia R.la resistencia R.


Sirven para aumentar la distancia recorrida de la fuerza F, para que la Resistencia recorra una distancia mayor.

Ejemplos: Palanca de 3er gradoEjemplos: Palanca de 3er grado


De lo estudiado antes, podemos concluir que De lo estudiado antes, podemos concluir que las PALANCAS:las PALANCAS:

Modifican la intensidad de una fuerza. Modifican la intensidad de una fuerza. En En este caso podemos vencer grandes resistencias este caso podemos vencer grandes resistencias aplicando pequeñas potencias.aplicando pequeñas potencias.

Modifican la amplitud y el sentido de un Modifican la amplitud y el sentido de un movimientomovimiento. . De esta forma podemos conseguir De esta forma podemos conseguir grandes desplazamientos de la resistencia con grandes desplazamientos de la resistencia con pequeños desplazamientos de la potenciapequeños desplazamientos de la potencia


PRACTICAPRACTICA

Cifras significativas.Cifras significativas. Métodos gráficos: poligonal y Métodos gráficos: poligonal y

paralelogramo.paralelogramo. Componentes x e y de un vector.Componentes x e y de un vector. Resolución de sistemas de fuerzas.Resolución de sistemas de fuerzas. Aplicaciones de la 1° y 2° condición de Aplicaciones de la 1° y 2° condición de

equilibrio.equilibrio.


FINFIN

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