UNIDAD III
Viscosidad sanguínea y perfiles de
flujo.
Continuidad.
LEY DE STOKES,
Ley
de POISEVILLE.
PRINCIPIO DE PASCAL
PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES,
Hemodinámica.
Presión en el sistema
circulatorio.
Presión sanguínea.
Mecánica circulatoria.
Leyes de la velocidad y de la
presión.
Volumen minuto circulatorio y
circulación sistémica, Pulmonar y Fetal.
Formas químicas en
que se transporta el CO2.
Membrana respiratoria.
Elementos básicos de la física nuclear.
Constitución del átomo y modelos
atómicos.
Radiación y Radiobiología.
Orígenes de las radiaciones ionizantes.
Radioactividad.
Los rayos X.
Estructura
y generación del tubo de Coolidge.
Adsorción de la radiación X (ley de
Owen) conceptos de Radiopacidad y
Radiolucides.
OBJETIVO: Analiza e interpreta la Biofísica de la circulación Sanguínea y la Biofísica de la Respiración. Analiza e interpreta Los potenciales eléctricos de
membrana en las neuronas, músculos y demás tejidos. Biofísica de la Audición, (Sonido), Biofísica de la Visión (La Luz), Biofísica de la Radiaciones (Energía
Nuclear). Utilidad médica.
Viscosidad Sanguínea
La densidad es una medida de cuánto material se encuentra comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen.
La viscosidad de la sangre es un indicador clave para el tratamiento de ciertas enfermedades. En la práctica clínica se determina mediante viscosímetros. Un estudio por ordenador de la microrreología de la sangre ha permitido predecir el valor teórico de esta viscosidad y permitirá entender la fluidodinámica no newtoniana de la sangre como una suspensión de glóbulos rojos (eritrocitos o hematíes). Las simulaciones han tenido en cuenta dos tipos de glóbulos rojos y la dinámica molecular de ciertas biomoléculas del plasma sanguíneo (como los fibrinógenos). Una vez demostrada la viabilidad del concepto, los autores del estudio pretenden analizar cómo afectan diferentes enfermedades a la microrreología de la sangre, como la malaria, el SIDA y la diabetes mellitus. También pretenden estudiar cómo afectan medicamentos anticoagulantes, como el famoso Sintrom, a la reología sanguínea, y como afecta ésta a la absorción y distribución de fármacos y medicamentos inyectados por vía sanguínea.
La viscosidad (η) se define como la propiedad de los fluidos, principalmente de los líquidos, de oponer resistencia al desplazamiento tangencial de capas de moléculas.
Los fluidos newtonianos u homogéneos son los que muestran una viscosidad constante, como el agua, o las soluciones de electrolitos; por el contrario, los fluidos no newtonianos, o heterogéneos, presentan una viscosidad variable, es el caso de la sangre que se modifica dependiendo de las dimensiones del tubo y del tipo de flujo. Cuando la velocidad de la sangre se incrementa la viscosidad disminuye.
La viscosidad depende de:
- Hematocrito
- La velocidad del flujo
- La agregación de los eritrocitos
- La deformabilidad de los eritrocitos
- El radio del vaso
Perfiles de flujo
La sangre normal contiene una gran concentración de glóbulos rojos – con un radio de hematocrito
- El perfil de velocidades en los tubos no es parabólica como en la circulación tipo Poiseuille;
- La deformación de los eritrocitos en la sangre ocurre a un grado que no es atribuible al esfuerzo individual;
- Los caminos de las partículas que se mostraban erráticos se desplazan en dirección normal con la circulación.
El flujo del fluido es irregular y no se establece un perfil de velocidad estable, esto se debe al término convectivo, que es untérmino no lineal de la velocidad, el cual influye en los fenómenos de turbulencia en estos sistemas.
Fluidos reales e ideales. La dinámica de los llamados fluidos ideales, que tienen las siguientes propiedades:
1. Carecen de viscosidad.
La viscosidad es una propiedad de los fluidos reales. Se refiere a la fricción interna del fluido, que disipa como calor parte de la energía del fluido en movimiento. En los fluidos ideales no existe roce entre sus moléculas, ni disipación de energía en forma de calor.
La viscosidad es una propiedad de los fluidos reales. Se refiere a la fricción interna del fluido, que disipa como calor parte de la energía del fluido en movimiento. En los fluidos ideales no existe roce entre sus moléculas, ni disipación de energía en forma de calor.
2. Son incompresibles.
La densidad del fluido permanece constante independientemente de la presión a la cual se encuentre sometido.
La densidad del fluido permanece constante independientemente de la presión a la cual se encuentre sometido.
Los fluidos reales se alejan en mayor o menor medida de este comportamiento. Los líquidos son virtualmente incompresibles, pero su viscosidad es relativamente elevada. Los gases tienen menor viscosidad, pero son muy compresibles:
1. El flujo es estacionario.
El flujo en un sistema es estacionario cuando la velocidad de las partículas es constante en cualquier sección particular del sistema que se considere. La velocidad puede, no obstante, ser diferente en las diversas secciones.
El flujo en un sistema es estacionario cuando la velocidad de las partículas es constante en cualquier sección particular del sistema que se considere. La velocidad puede, no obstante, ser diferente en las diversas secciones.
2. El flujo es no rotacional.
Esto significa que la velocidad de las partículas que fluyen es siempre paralela al eje del tubo y carece de componentes radiales (que generan turbulencia en fluidos viscosos).
Esto significa que la velocidad de las partículas que fluyen es siempre paralela al eje del tubo y carece de componentes radiales (que generan turbulencia en fluidos viscosos).
Continuidad
La conservación de la masa de fluido a través de dos secciones (sean éstas A1 y A2) de un conducto (tubería) o tubo de corriente establece que: la masa que entra es igual a la masa que sale.
Que se cumple cuando entre dos secciones de la conducción no se acumula masa, es decir, siempre que el fluido sea incompresible y por lo tanto su densidad sea constante. Esta condición la satisfacen todos los líquidos y, particularmente, el agua.
En general la geometría del conducto es conocida, por lo que el problema se reduce a estimar la velocidad media del fluido en una sección dada.
Los Fluido
Es un conjunto de partículas que se mantienen unidas
entre sí por fuerzas cohesivas débiles y las paredes de un recipiente; el
término engloba a los líquidos y los gases.
Los fluidos, como todos los materiales, tienen propiedades físicas que permiten caracterizar y cuantificar su comportamiento así como distinguirlos de otros.
Los líquidos pueden fluir, ya que sus partículas, al
tener libertad y no ocupar posiciones fijas, pueden desplazarse por los huecos
que aparecen entre ellas, permitiendo el movimiento de toda la masa
líquida. La forma de los líquidos es variable (adoptan la forma que
tiene el recipiente) porque, por encima de la temperatura de fusión, las
partículas no pueden mantener las posiciones fijas que tienen en estado sólido
y se mueven desordenadamente.
Los fluidos corporales se dividen en dos categorías:
excretados y secretados. Dentro de esas categorías encontramos los siguientes:
• Excretados:
sudor, la leche materna, cerumen, heces, quimo, bilis, vómito, humor acuoso,
sebo.
• Secretados: sangre
o plasma, semen, saliva, eyaculación de la mujer, suero u orina.
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. La mecánica de fluidos es fundamental en
campos tan diversos como la aeronáutica, la ingeniería química, la medicina,
etc.
La mecánica de fluidos
La mecánica de Fluidos estudia las leyes del
movimiento de los fluidos y sus procesos de interacción con los cuerpos
sólidos. Es una mezcla de teoría y experimento que proviene por un lado de los
trabajos iniciales de los ingenieros hidráulicos, de carácter fundamentalmente
empírico, y por el otro del trabajo básicamente matemáticos, que abordaban el
problema desde un enfoque analítico.
También es considerada la rama de la mecánica de
medios continuos, rama de la física a su vez, que estudia el movimiento de los
fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que lo provocan. La
característica fundamental que define a los fluidos es su incapacidad para
resistir esfuerzos cortantes (lo que provoca que carezcan de forma definida).
Estática de los fluidos o Hidrostática
La hidrostática tiene como objetivo estudiar los
líquidos en reposo. Generalmente varios de sus principios también se aplican a
los gases.
El término de fluido se aplica a líquidos y gases
porque ambos tienen propiedades comunes. No obstante conviene recordar que un
gas puede comprimirse con facilidad, mientras un líquido es prácticamente
incompresible.
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.
La Ley de Stokes
Se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes.
La ley de Stokes es importante para la compresión del movimiento de microorganismos en un fluido, así como los procesos de sedimentación debido a la gravedad de pequeñas partículas y organismos en medios acuáticos. También es usado para determinar el porcentaje de granulometría muy fina de un suelo mediante el ensayo de sedimentación.
ejemplo: La ley de Stokes es el principio usado en los viscosímetros de bola en caída libre, en los cuales el fluido está estacionario en un tubo vertical de vidrio y una esfera, de tamaño y densidad conocidas, desciende a través del liquido. Si la bola ha sido seleccionada correctamente alcanzará la velocidad terminal, la cual puede ser medida por el tiempo que pasa entre dos marcas de un tubo.
ejemplo: La ley de Stokes es el principio usado en los viscosímetros de bola en caída libre, en los cuales el fluido está estacionario en un tubo vertical de vidrio y una esfera, de tamaño y densidad conocidas, desciende a través del liquido. Si la bola ha sido seleccionada correctamente alcanzará la velocidad terminal, la cual puede ser medida por el tiempo que pasa entre dos marcas de un tubo.
En flujos laminares que se desarrollan en tubos cilíndricos, se pueden deducir las relaciones entre la intensidad del flujo, el gradiente de presión y la resistencia o fuerzas de fricción que actúan sobre las capas de envoltura. La Ley de Poiseuille (o de Hagen-Poiseuille) es una ecuación hemodinámica fundamental en la que se establece:
La ecuación de Poiseuille está formulada para flujos laminares de fluidos homogéneos con viscosidad constante, sin embargo, en los vasos sanguíneos estas condiciones no siempre se cumplen; si la velocidad del flujo es alta o si el gradiente de presión es elevado, se pueden generar remolinos o turbulencias que modifican el patrón del flujo. Al producirse turbulencias se necesitarán gradientes de presión mayores para mantener el mismo flujo.
La ecuación de Bernoulli desarrollada antes fue formulada para fluidos ideales (no viscosos e incompresibles). En los fluidos reales, compresibles o incompresibles, que circulan por un conducto, la viscosidad causa una pérdida de energía mecánica que depende del caudal, el coeficiente de viscosidad, el régimen de flujo y la geometría del conducto.
La ley de Poiseuille permite calcular relacionar la pérdida energética con el caudal, el coeficiente y las dimensiones de un tubo cilíndrico de paredes rígidas, en condiciones de flujo laminar.
La ley de Poiseuille permite calcular relacionar la pérdida energética con el caudal, el coeficiente y las dimensiones de un tubo cilíndrico de paredes rígidas, en condiciones de flujo laminar.
El principio de Arquímedes
Es un principio físico que afirma que: «Un cuerpo
total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de
abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta
fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes, y se
mide en newtons (en el SI). El principio de Arquímedes se formula así:
Para comprender mejor el principio de Arquímedes afirma que todo cuerpo sólido sumergido total o parcialmente en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba con una fuerza igual al peso del volumen de fluido desalojado.
El principio de Pascal
El principio de Pascal es una ley enunciada por el
físico y matemático francés Blaise Pascal (1623–1662) afirma que la
presión aplicada sobre un fluido no compresible contenido en un
recipiente indeformable se transmite con igual intensidad en todas las
direcciones y a todas partes del recipiente.
http://www.educaplus.org/game/principio-de-pascal
http://www.educaplus.org/game/principio-de-pascal
La
Hemodinámica
La hemodinámica es aquella parte de la cardiología que se encarga del estudio anatómico y funcional del corazón mediante la introducción de catéteres finos a través de las arterias y venas de la ingle o
Es aquella parte de la biofísica que se
encarga del estudio de la dinámica de la sangre en el interior de las
estructuras sanguíneas como arterias, venas, vénulas, arteriolas y capilares
así como también la mecánica del corazón propiamente dicha mediante la
introducción de catéteres finos a través de las arterias de la ingle o del
brazo.
Un fluido se desplaza en el interior de un tubo
cuando la presión en el inicio es superior a la existente al final del tubo,
moviéndose desde una zona de mayor presión a una de menor presión. El flujo o
caudal depende directamente del gradiente o diferencia de presión entre esos
dos puntos e inversamente de la resistencia, en una relación similar a la de
Ohm para los circuitos eléctricos.
Q (flujo o caudal) = ∆ P (P1 - P2) / R (resistencia)
Presión en el sistema circulatorio
Es la presión ejercida por la sangre circulante
sobre las paredes de los vasos sanguíneos, y constituye uno de los principales
signos vitales.
El volumen ventricular alcanza su valor mínimo al
final de la sístole, y dicho valor se mantiene sin cambios durante la
relajación isovolumétrica, corresponde al segmento vertical entre el
cierre de la válvula sigmoidea aórtica y la apertura de la válvula mitral (AV).
Cuando la válvula mitral se abre, el ventrículo
todavía se está relajando activamente, con lo cual su presión continúa en
descenso aun cuando su volumen comienza a aumentar. La tasa de descenso de la
presión es también influenciada por factores pasivos, como la energía elástica
almacenada durante la contracción, la viscosidad tisular y la geometría de la
cámara. Esta fase corresponde al lleno ventricular rápido.
Cuando se inicia la contracción ventricular y se
cierra la válvula mitral, la presión ventricular aumenta rápidamente mientras
que el volumen ventricular se mantiene constante; esto corresponde al período
isovolumétrico sistólico (PIVS). La tasa media de aumento de la presión durante
el PIVS es de aproximadamente 700 mmHg/s en condiciones normales (como se
indica más abajo, la tasa máxima de desarrollo de presión es considerablemente
mayor).
La presión ventricular creciente llega a superar la
presión arterial diastólica o mínima. Cuando ocurre esto, se abre la válvula
sigmoidea y comienza la eyección. El volumen ventricular comienza a disminuir,
pero la presión sigue aumentando hasta un valor apenas superior a la presión
aórtica sistólica (máxima). Luego la presión y el volumen ventriculares
decrecen conjuntamente durante el resto del período expulsivo.
Concluida la eyección, se cierra la válvula
sigmoidea y el ventrículo se relaja isovolumétricamente (PIVD) hasta que su
presión cae por debajo de la auricular, con lo cual nuevamente se abre la
válvula mitral.
Presión
sanguínea
La presión arterial (presión sanguínea en
las arterias) puede registrarse fácilmente, sin esfuerzo y de manera indolora,
lo que supone una ventaja tanto para los pacientes como para los médicos. La
presión sanguínea se mide en mmHg (milímetros de mercurio). Los valores de
presión arterial normales en los adultos se sitúan aproximadamente en 120/80
mmHg, a partir de 140/90 mmHg se habla de hipertensión arterial. La primera
cifra se denomina “valor sistólico”; la segunda es el “valor diastólico”.
Tensión
arterial y flujo sanguíneo
La tensión arterial o presión sanguínea es esencial
para que la sangre pueda circular por los vasos sanguíneos y cumpla su función
de llevar a todos los tejidos del organismo el oxígeno y los nutrientes que
necesitan para mantener correctamente su actividad. Se puede definir como la
fuerza que la sangre ejerce sobre las paredes de las arterias, que es más alta
(presión sistólica) cuando el corazón la bombea hacia las arterias y más baja
(presión diastólica) entre un latido y otro del músculo cardiaco.
Tipos
de tensión arterial
Atendiendo a los valores de la tensión arterial (el
primero es la tensión sistólica o alta y el segundo la diastólica o baja), ésta
se clasifica del siguiente modo:
• Normal: los
valores que determinan la normalidad pueden oscilar entre 90/60 y 130/90 mm de
mercurio.
• Hipotensión
o tensión baja: cuando se produce una caída de 20 mm de mercurio sobre
los valores que se tienen habitualmente.
• Hipertensión
o tensión alta: si se superan los 140/90 mm de mercurio.
• Prehipertensión: en
una clasificación recientemente incorporada y que está determinada cuando el
valor de la tensión arterial se encuentra entre 130/80 y 140/90 mm de mercurio.
El flujo sanguíneo es la cantidad de sangre que
atraviesa la sección de un punto dado de la circulación en un período
determinado. Normalmente se expresa en mililitros por minuto o litros por
minuto, se abrevia Q.
Flujo laminar
En condiciones normales la sangre fluye de manera
laminar en los vasos arteriales y venosos. Una excepción son las raíces de la
aorta y de la arteria pulmonar. En ellas normalmente se supera el número de
Reynolds durante la sístole, lo cual origina un breve período de flujo
turbulento durante la fase de eyección. En condiciones anormales, como
estenosis de las válvulas cardíacas o aneurismas, es frecuente que se generen
las condiciones apropiadas para que aparezca turbulencia, la cual suele
manifestarse clínicamente en forma de soplos.
Flujo
turbulento.
En determinadas condiciones el flujo puede presentar
remolinos, se dice que es turbulento. En esta forma de flujo el perfil de
velocidades se aplana y la relación lineal entre el gradiente de presión y el
flujo se pierde porque debido a los remolinos se pierde presión.
En la circulación sanguínea en regiones con
curvaturas pronunciadas, en regiones estrechadas o en bifurcaciones, con
valores por encima de 400, aparecen remolinos locales en las capas limítrofes
de la corriente. Cuando se llega a 2000-2400 el flujo es totalmente turbulento.
Aunque la aparición de turbulencias no es deseable por el riesgo que tienen de
2 producir coágulos sanguíneos, se pueden utilizar como procedimientos
diagnósticos, ya que mientras el flujo laminar es silencioso, el turbulento
genera ruidos audibles a través de un estetoscopio.
Flujo estacionario
La ley de Poiseuille está formulada para condiciones en las que la velocidad media de avance del fluido permanece constante. Este presupuesto ciertamente no se cumple en el árbol arterial, en el cual el flujo es pulsátil. En cada ciclo cardíaco la sangre sufre aceleraciones y deceleraciones que involucran fenómenos inerciales no previstos en la ecuación de Poiseuille. Esto introduce un error que oscila entre 10 y 20 % en los cálculos basados de caudal basados en la presión media.
Mecánica circulatoria
En cada contracción, se producen numerosos ciclos de
unión de la miosina a la actina, seguidos de un desplazamiento de los
filamentos finos debido a un cambio conformacional del ángulo que forma la
cabeza de miosina con el eje del filamento grueso. Este fenómeno, llamado
“golpe de potencia” (power stroke) es el responsable del desarrollo de fuerza
contráctil.
Las sucesivas y alternadas contracciones y
relajaciones permiten que el corazón funcione como una bomba, impulsando la
sangre desde las venas hacia las arterias. Este patrón mecánico se denomina
ciclo cardíaco, y consta de dos fases principales: la diástole o fase de
relajación; y la sístole o fase de contracción.
Para que las fibras cardíacas inicien el proceso
mecánico de la contracción es necesario que la información eléctrica localizada
a nivel de la membrana se introduzca al citoplasma celular, que es el lugar
donde se encuentra la maquinaria contráctil; por ello, el primer fenómeno que
han de estudiarse es el tránsito de esta información, denominado acoplamiento
excitacióncontracción.
El aparato circulatorio puede constituir uno de los
ejemplos más claros y más asombrosos de sistemas de flujo por tuberías que se
puede encontrar ya sea hecho por la naturaleza o por el hombre. Esta mecánica
depende de dos factores:
1. La
diferencia de presión entre los dos extremos del vaso que es la fuerza que
empuja la sangre por el mismo.
2. La
dificultad de la circulación a través del vaso que se conoce
como resistencia vascular.
La contracción de las aurículas hace pasar la sangre
a los ventrículos a través de las válvulas auriculo-ventriculares. Mediante la
sístole ventricular aumenta la presión interventricular lo que causa la
coaptación de las válvulas auriculo-ventriculares e impiden que la sangre se
devuelva a las aurículas y que, por lo tanto, salga por las arterias, ya sea a
los pulmones o al resto del cuerpo. Después de la contracción el tejido
muscular cardíaco se relaja y se da paso a la diástole, auricular y
ventricular.
Esta contracción produce un aumento de la presión en
la cavidad cardiaca auricular, con la consiguiente eyección del volumen
sanguíneo contenido en ella.
Pulso
Es la pulsación provocada por la expansión de sus arterias
como consecuencia de la circulación de sangre bombeada por el corazón. Se
obtiene por lo general en partes del cuerpo donde las arterias se encuentran
más próximas a la piel, como en las muñecas o el cuello e incluso en la sien.
Medición del pulso
El pulso se mide manualmente con los dedos índice y
medio; el pulso no se debe tomar con el dedo pulgar, ya que éste tiene pulso
propio que puede interferir con la detección del pulso del paciente. Cuando se
palpa la arteria carótida, la femoral o la braquial se tiene que ser muy
cuidadoso, ya que no hay una superficie sólida como tal para poder detectarlo.
La facilidad para palpar el pulso viene determinada
por la presión sanguínea del paciente. Si su presión sistólica está por debajo
de 90 mmHg el pulso radial no será palpable. Por debajo de 80 mmHg no lo será
el braquial.
Por debajo de 60 mmHg el pulso carótido no será
palpable. Dado que la presión sistólica raramente cae tan bajo, la falta de
pulso carótido suele indicar la muerte. (Martínez et al. 2015)
Ley de la velocidad
A medida que las arterias se alejan y se van
dividiendo, aumenta la superficie de sección del sistema vascular. En otras
palabras, al dividirse una arteria en dos ramas, la suma de la superficie de
sección de éstas es mayor que la superficie de sección de la arteria
madre. De este modo, a medida que se aleja la sangre del corazón, va ocupando
un lecho cada vez mayor, y tiene su amplitud máxima al nivel de los capilares.
Podría representarse al sistema vascular por dos
conos truncados que se miran por la base. Es fácil darse cuenta que, como en
los ríos, la velocidad de la corriente será menor cuanto mayor sea la amplitud
del lecho vascular. De allí que la velocidad de la sangre disminuye a medida
que se aleja del corazón, llega a un mínimo en los capilares y aumenta otra vez
progresivamente en las venas.
Ley de la presión
La sangre circula en el sistema vascular debido a
diferencias de presión. La periódica descarga de sangre por parte del corazón y
la resistencia opuesta al curso de la sangre por el pequeño calibre de las
arteriolas, crean en el sistema vascular una presión que es máxima en la aorta,
cae bruscamente al nivel de las arteriolas y capilares y sigue, luego, cayendo
paulatinamente al nivel de las venas para ser mínima al nivel de las
aurículas.
Se define gasto cardíaco o volumen minuto como la
cantidad de sangre bombeada cada minuto por cada ventrículo. De esta forma el
flujo que circula por el circuito mayor o menor corresponde a lo proyectado por
el sistema de bombeo. Se calcula mediante el producto del volumen sistólico,
(volumen impulsado en cada latido cardíaco) por la frecuencia cardiaca (número
de latidos o ciclos cardíacos por minuto). Para un individuo adulto medio, el
gasto cardíaco se encuentra entre 5-6 litros/min, aunque puede variar dependiendo,
por ejemplo, de la actividad que se esté realizando.
Sistema respiratorio: intercambio de gases
Es necesario, en primer lugar, distinguir
entre respiración y ventilación:
- Respiración: se
refiere al metabolismo aerobio que requiere oxígeno y se lleva a cabo en
las mitocondrias para producir agua y energía mediante la cadena de transporte electrónico. En el ciclo de Krebs se produce dióxido de carbono (CO2), sin embargo, en la cadena de transporte electrónico es necesario el oxígeno. Así pues, es necesario liberar el CO2 que se acumula en los tejidos debido a su toxicidad. En general, se suele utilizar la palabra respiración para hablar del intercambio de gases, aunque es una forma errónea ya que el intercambio gaseoso no es lo mismo que la respiración mitocondrial.
- Ventilación: La ventilación es lo que vulgarmente se entiende por respiración: es la inhalación de una mezcla de gases y la expulsión de dióxido de carbono, siendo el aparato respiratorio el encargado de este proceso. https://www.msdmanuals.com/es-ec/hogar/trastornos-del-pulm%C3%B3n-y-las-v%C3%ADas-respiratorias/biolog%C3%ADa-de-los-pulmones-y-de-las-v%C3%ADas-respiratorias/intercambio-de-ox%C3%ADgeno-y-di%C3%B3xido-de-carbono
Generalidades sobre el sistema respiratorio
El sistema respiratorio o aparato
respiratorio se encarga de capturar oxígeno y eliminar el dióxido de
carbono que procede del metabolismo celular. Dentro del aparato respiratorio
existen diferentes partes que dependen del animal o grupo animal que se esté
estudiando, no es lo mismo el sistema respiratorio de un gasterópodo que el del
ser humano.
En el caso del ser humano, el sistema respiratorio
está compuesto de bronquios, fosas nasales, pulmones y el diafragma que juega
un papel importante en la ventilación. Durante la inhalación el
diafragma se contrae de manera que la cavidad torácica se amplía y se hace más
grande, de este modo se crea un vacío que succiona el aire hacia los pulmones.
Cuando se produce la exhalación, el diafragma se relaja y el aire se expulsa
cargado de CO2 de los pulmones a través de las fosas nasales.
En este artículo se explica fundamentalmente el
sistema respiratorio basado en pulmones. Para ver los sistemas
respiratorios de diferentes grupos de animales puedes encontrarlos en los
diferentes artículos que hay a tu disposición en este sitio web, aunque más
abajo en este artículo se explica el funcionamiento general de la bioquímica
del intercambio gaseoso.
En estos artículos puedes encontrar el sistema
respiratorio de: moluscos, de tiburones, rayas y quimeras
En este vídeo puedes ver una aproximación al
intercambio de gases que posteriormente se desarrollará con mayor profundidad
en este artículo:
Pigmentos respiratorios
Hemoglobina (Hb)
La hemoglobina consta de dos partes diferentes: la
globina y cuatro grupos hemo.
La globina es una proteína con
estructura cuaternaria, formada por cuatro monómeros que conforman un tetrámero
formado por dos cadenas peptídicas alfa y dos beta, aunque el ser humano es
capaz de producir hemoglobina con cuatro cadenas peptídicas diferentes: alfa,
beta, gamma y delta.
Cada grupo hemo está compuesto por
dos componentes: porfirina y el grupo ferroso. La porfirina consta
de un anillo de cuatro unidades que se repiten y que poseen un átomo de
nitrógeno en un extremo llamado pirrol. La unión del ión ferroso con
protoporfirina se realiza por enlaces coordinados donde los átomos de nitrógeno
sustituyen los enlaces del ión ferroso con el agua.
Cada hemoglobina transporta cuatro moléculas de
oxígeno, por tanto a mayor concentración de hemoglobina mayor capacidad del
pigmento para transportar oxígeno.
Otros pigmentos respiratorios
- Hemoglobina
fetal
- Mioglobina:
se da en el músculo, consta de un sólo monómero y un sólo grupo hemo.
- Hemocianina:
se da en los moluscos y artrópodos. El ión metálico es cobre y la sangre
es azulada.
- Hemoeritrina:
se da en análidos y braquiópodos.
- Clorocanocina:
anélidos.
pH
La hemoglobina puede unir iones H+ donde une el
oxígeno, así cuando el pH es muy bajo y por tanto la concentración de H+ es
alta, el oxígeno es desplazado, modificándose también la afinidad de la
hemoglobina. Esto es lo que se llama efecto Bohr. De este modo, el
pH vuelve a subir, esto se produce en vertebrados: al oxigenarse la hemoglobina
aumenta la acidez.
E
Dióxido de carbono
Se transporta en la hemoglobina y disuelto en el
plasma en forma de bicarbonato, de manera que existe mayor cantidad de CO2 en
forma de bicarbonato que molecular, una proporción de 20:1.
La reacción que provoca la generación de bicarbonato
se da en el plasma de forma natural y muy lentamente, y en el eritrocito
(glóbulo rojo) se produce mediante la enzima anhidrasa carbónica que
El dióxido de carbono interfiere en el
transporte de oxígeno. La producción de bicarbonato genera iones H+, que
disminuyen el pH, facilitando que la hemoglobina desprenda el oxígeno, del
mismo modo, la elevada concentración de dióxido de carbono en los tejidos
favorece que la hemoglobina libere las moléculas de oxígeno.
El dióxido de carbono, a veces, reaccionacon el NH2
de las proteínas produciendo enlaces carbamínicos y viajando con ellas.
Cuando la sangre está oxigenada, los protones de la
hemoglobina salen para que pueda unirse al oxígeno molecular (O2) con lo que
baja el pH exterior. Así se modifca el equilibrio entre el dióxido de carbono y
el ión bicarbonato, con lo que se genera CO2.
Cuando la sangre está desoxigenada, sale oxígeno de
la hemoglobina, y como ésta sin oxígeno es básica, retiene los protones y hace
de amortiguador para evitar que los protones salgan de ella y acidifiquen el
medio exterior, generándose ión bicarbonato dentro del eritrocito. Este es el
efecto Haldane.
Difusión de los gases en el aparato respiratorio
En los tejidos
En los tejidos, la difusión de gases se produce en
función de lo señalado anteriormente. Es una difusión pasiva.
La presión parcial de oxígeno en los tejidos es
menor que la presión parcial de dióxido de carbono, la hemoglobina está cargada
de oxígeno. Así, reacciona con el dióxido de carbono y el agua, desplazando al
oxígeno y saliendo éste al tejido (efecto Haldane).
De este modo , el pH es más ácido por el aumento de
protones debido a que el aumento de CO2 en el eritrocito provoca que se genere
mucho bicarbonato e iones.
El paso de CO2 a bicarbonato se produce rápidamente
en el eritrocito, con lo cual el pH ácido se genera dentro del eritrocito y el
bicarbonato está fuera. La salida del bicarbonato se produce por el desplazamiento
del cloruro.
En los pulmones
En el pulmón la presión parcial de oxígeno es más
elevada, el pH es básico y hay pocos protones en el exterior. Igualmente se
produce una difusión pasiva.
Debido a la diferencia de presión parcial, el
bicarbonato sale de la hemoglobina y por el aumento de la cantidad de
bicarbonato en el pulmón, la la reacción se desplaza a la izquierda, por lo que
el bicarbonato se rehidrata generando CO2 que se expulsa al epitelio
respiratorio.
Al salir el bicarbonato el oxígeno se une a la
hemoglobina.
En la pared de los vasos del pulmón existe una
cantidad determinada de anhidrasa carbónica que ayuda a que el equilibrio se
alcance más rápido, por esta razón el bicarboanto pasa rápidamente a CO2 que es
liberado.
Efecto de agentes tóxicos: monóxido de carbono,
nitratos y cloratos
Monóxido de carbono
La afinidad de la hemoglobina por el monóxido de
carbono es cien veces mayor que la del oxígeno, por lo tanto el monóxido de
carbono desplaza fácilmente al oxígen de la hemoglobina, formando
carboxihemoglobina casi de manera irreversible, y se produce hipoxia a nivel
del tejido porque no entra oxígeno en el cuerpo.
Nitratos y cloratos
El hierro de la hemoglobina está cargado
positivamente, Fe+2, porque el Fe+3 no puede transportar oxígeno en la
hemoglobina.
Los nitratos y cloratos provocan que la hemoglobina
reductasa reduzca el Fe+2 a Fe+3, con lo que la hemoglobina pierde la capacidad
de transportar oxígeno. Cuando la hemoglobina contiene Fe+3, se llama metahemoglobina
(MeHb)
Phttps://www.studocu.com/es/document/universidad-de-alicante/fisiologia/resumenes/resumen-fisiologia-sistema-respiratorio-generalidades-del-sistema-respiratorio/171539/view
SISTEMAS BIOFÍSICOS
BIOELÉCTRICOS.
El Sistema
Cuántico Bioeléctrico es una nueva herramienta que analiza este fenómeno. La
energía y la baja frecuencia magnética del cuerpo humano se captan al sostener
el sensor, y a continuación el equipo las amplifica y las analiza mediante el
microprocesador que incorpora. Los datos se comparan con el espectro cuántico
de resonancia magnética estándar de enfermedades y de nutrición, así como con
otros indicadores incorporados en el equipo para diagnosticar si las formas de
las ondas presentan irregularidades a través del uso de la aproximación de
Fourier. De esta manera se puede realizar el análisis y diagnóstico del estado
de salud y obtener los principales problemas del paciente, también como
distintas propuestas estándares de curación o prevención, basándose en el
resultado del análisis de la forma de la onda.
Electrodiagnóstico
El
electrodiagnóstico es una rama de la medicina que puede aportar datos clínicos
duros útiles para el diagnóstico de diversos padecimientos que afectan a los
sistemas nerviosos central y periférico
El
Electrodiagnóstico es un modelo de intervención fisioterápica que permite una
evaluación cualitativa de la placa neuromotora. Se observará la durabilidad
contráctil, localización del punto motor más allá de la anatomofisiología
neurológica.
El rol de la
electricidad con relación al sistema nervioso surgió de la observación de los
efectos de la aplicación de la misma al organismo y eventualmente, del
descubrimiento que tanto músculos, así como nervios podían ser fuentes de esta
energía. Este descubrimiento fue la base del diagnóstico eléctrico o
electrodiagnóstico.
El
electrodiagnóstico incluye: Electroencefalografía, electromiografía,
potenciales provocados por estimulaciones sensoriales (espinales y cerebrales),
registro de potenciales de acción de un nervio-conducción nerviosa y
electrorretinograma. Todos ellos tienen alguna relación con los escritos de
Galvani en 1791.1 Richard Caton en 1875, fue el primero en descubrir el EEG y
detectar el cambio en el potencial provocado por estimulación visual y su
aplicación a la localización cortical. El electrodiagnóstico se ha
diversificado y ampliado enormemente, gracias a los equipos computarizados que
utilizan conversión analógica-digital.
La electroterapia
Es una
disciplina pseudocientífica que se engloba dentro de la medicina física y
rehabilitación y se define como el arte y la ciencia del tratamiento de
lesiones y enfermedades por medio de la electricidad.
La
electroterapia es la parte de la fisioterapia que, mediante una serie de
estímulos físicos producidos por una corriente eléctrica, consigue desencadenar
una respuesta fisiológica, la cual se va a traducir en un efecto terapéutico.
Se engloba
dentro de este término todas aquellas actuaciones en las cuales, de una forma u
otra, se utiliza una corriente eléctrica en el cuerpo humano con fines
terapéuticos. https://www.deustosalud.com/blog/rehabilitacion-quiromasaje/electroterapia-sus-funciones-rehabilitacion
Tipos de
corriente.
Baja frecuencia: van desde la galvánica pura o continua hasta
corrientes con frecuencias de 800 Hz. Como formas de corriente de baja
frecuencia tenemos: galvánica pura o continua, galvánica interrumpida o
rectangular, farádica rectangular, galvano-farádica progresiva y moduladas.
Con este tipo de
corrientes se busca sustituir estímulos fisiológicos naturales por un estímulo
artificial que se consigue a partir de un equipo generador. Por ejemplo, se
puede estimular un músculo paralizado. La corriente va a producir la
contracción del músculo al crear una diferencia de potencial entre la membrana
y el interior de la fibra nerviosa excitada. También tiene un efecto
analgésico, antiespasmódico, hiperemiánte y térmico.
Media
frecuencia: Abarca
frecuencias entre 801 y 20.000 Hz y son las denominadas corrientes
interferenciales. Con este tipo de corrientes se consigue una baja sensación de
corriente, una gran dosificación y es aplicable a todo tipo de lesiones, ya
que, dependiendo de la frecuencia aplicada, conseguiremos un efecto
excito-motor.
Indicada en
procesos de atrofia muscular por inmovilización, degeneración parcial del
sistema neuromuscular, estimulación, en caso de anquilosis, contracturas,
tonificación, y en casos de problemas de circulación periférica.
Alta frecuencia: Engloba frecuencias que van desde los 20.001 a los 5
MHz, entre ellas encontramos la diatermia, que va a tener unos efectos
hiperemiante, analgésicos, antinflamatorios y antiespasmódicos. La onda
corta, que dependiendo de su forma de aplicación tendrá un efecto térmico
o no, va a tener un efecto analgésico, relajante muscular, estimula la
circulación sanguínea, favorece la cicatrización de las heridas,
antinflamatoria, profiláctica en postoperatorios. También está indicada para esguinces,
roturas musculares, contusiones, fracturas, osteomielitis, bursitis, sinusitis,
prostatitis y estimulante de la circulación periférica, ciática...etc.
EFECTOS DE LA
ELECTRICIDAD SOBRE EL CUERPO HUMANO
Cuando alguna parte o partes del cuerpo humano
entran en contacto con dos puntos u objetos entre los que existe una diferencia
de potencial (voltaje), se establece el paso de una corriente eléctrica a
través del cuerpo que puede producir efectos muy diversos, desde un leve
cosquilleo hasta la muerte, pasando por contracciones musculares, dificultades
o paro respiratorio, caídas, quemaduras, fibrilación ventricular y paro
cardíaco. Esto se conoce como choque eléctrico.
El choque eléctrico puede producirse al tocar
elementos sometidos a tensión, como cables o barras metálicas desnudas
(contacto directo), u objetos, normalmente inofensivos, cuya tensión se debe a
fallos y defectos de aislamiento (contacto indirecto). https://losmundosdebrana.com/2014/11/25/efectos-de-la-corriente-electrica-en-el-cuerpo-humano-ii-la-edad-de-la-gran-potencia/
La utilidad de la Bomba de Na y K en la
generación de impulso nervioso y su parecido con la electricidad y sus
variantes.
La bomba de
sodio y potasio es una proteína presente en todas las membranas plasmáticas de
las células, cuyo objetivo es eliminar sodio de la célula e introducir potasio
en el citoplasma. Ese intercambio permite mantener, a través de la membrana,
las diferentes concentraciones entre ambos cationes. La proteína transmembrana
“bombea” tres cationes de sodio expulsándolos fuera de la célula y lo propio
hace con dos cationes de potasio al interior de ella. De esa forma se genera un
potencial eléctrico negativo intracelular.
La bomba de
sodio y potasio cumple un rol muy importante en la producción y transmisión de
los impulsos nerviosos y en la contracción de las fibras musculares.
En base no es
más que la transmisión del mensaje (que es un impulso nervioso de carácter
eléctrico) que es conducido a través del cuerpo celular a lo largo del axón
hasta el botón sináptico para liberar alguna sustancia transmisora.
La neurona tiene un medio interno y un medio externo, tanto
fuera como dentro tiene iones positivos y negativos, aunque cada medio suele
tener una mayor concentración de iones, así el medio interno tiende a ser
negativo y el medio externo a positivo. De tal forma que el medio externo de la
neurona lo constituyen fundamentalmente Sodio (Na+) y Cloro (cl-) y en el medio
interno potasio (K+) y Aniones (A-).
Repolarización
de membrana
Las membranas de las neuronas tienen canales iónicos
regulados por voltaje (por el potencial eléctrico). Los estímulos abren los
canales de Na+ regulados por voltaje. La apertura de estos canales es muy
rápida; cuando se abren, el Na+ ingresa a la célula en forma masiva. A medida
que ingresa el Na+, el interior celular se hace cada vez más positivo. Esta
inversión del potencial de reposo recibe el nombre de despolarización o
potencial de acción.
Durante el
potencial de acción hay una primera fase en la que se produce el ingreso de Na+
y una segunda fase en la cual el ingreso de Na+ se detiene y ocurre la salida
de K+, haciendo que la membrana se repolarice. Entonces, cuando se alcanza
nuevamente el potencial de reposo, las concentraciones iónicas quedan
invertidas, con el K+ fuera de la célula y el Na+ en el interior.
El potencial de
la membrana retorna al valor de reposo. La recuperación del potencial de reposo
negativo recibe el nombre de repolarización. Los canales de K+ se cierran
cuando la repolarización se completa
La bomba de Na+
y K+ restablece los gradientes iniciales, introduciendo nuevamente el K+ y
extrayendo el Na+ de la célula. El 70% del ATP de una neurona es consumido en
el trabajo de la bomba de Na+ y K+. http://fcmbiofisica2.blogspot.com/2017/02/unidad-3-la-utilidad-de-la-bomba-de-na.html
La audición y biofísica de la percepción auditiva.
La audición constituye
los procesos psico-fisiológicos que proporcionan al ser humano la capacidad de
oír.
La
audición es la percepción de las ondas sonoras que se propagan por el
espacio, en primer lugar, por nuestras orejas, que las transmiten por los
conductos auditivos externos hasta que chocan con el tímpano, haciéndolo
vibrar. Estas vibraciones generan movimientos oscilantes en la cadena de
huesecillos del oído medio (martillo, yunque y estribo), los que son
conducidos hasta el perilinfa del caracol. Aquí las ondas mueven los cilios de
las células nerviosas del órgano de Corti que, a su vez, estimulan
las terminaciones nerviosas del nervio auditivo. O sea, en el órgano de Corti
las vibraciones se transforman en impulsos nerviosos, los que son conducidos,
finalmente, a la corteza cerebral, en donde se interpretan como sensaciones
auditivas. Como también se puede mandar al cerebro para dar la señal de los
sonidos que generan las ondas sonoras.
Sonido
En física, es cualquier fenómeno que
involucre la propagación en forma de ondas elásticas (sean audibles o
no), generalmente a través de un fluido (u otro medio elástico) que esté
generando el movimiento vibratorio de un cuerpo.
El sonido humanamente audible consiste en ondas
sonoras que se producen cuando las oscilaciones de la presión
del aire, son convertidas en ondas mecánicas en el oído humano y percibidas por
el cerebroUna de las principales características que ha de tener el sonido, para ser audible por el ser humano, es que su frecuencia se mantenga entre los 20 y 20 000 Herzios.1 Otra de las características que posee el sonido es la amplitud que se relaciona psicológicamente con la sonoridad.
Onda
sonora
lEs
una onda longitudinal que transmite lo que se asocia con sonido.
Si se propaga en un medio elástico y continuo genera una variación
local de presión o densidad, que se transmite en forma
de onda esférica periódica ocuasiperiódica. Mecánicamente las ondas
sonoras son un tipo de onda elástica
La velocidad
del sonido.
Es la dinámica de propagación de las ondas sonoras. En la atmósfera terrestre es de 343 m/s (a 20 °C de temperatura, con 50 % de humedad y a nivel del mar). La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se trasmite. Dado que la velocidad del sonido varía según el medio.
Es la dinámica de propagación de las ondas sonoras. En la atmósfera terrestre es de 343 m/s (a 20 °C de temperatura, con 50 % de humedad y a nivel del mar). La velocidad del sonido varía en función del medio en el que se trasmite. Dado que la velocidad del sonido varía según el medio.
La velocidad o
dinámica de propagación de la onda sonora depende de las características del
medio en el que se realiza dicha propagación y no de las características de la
onda o de la fuerza que la genera. En el aire, el sonido
tiene una velocidad de 331,5 m/s cuando: la temperatura es de 0 °C,
la presión atmosférica es de 1 atm (nivel del mar) y se presenta una
humedad relativa del aire de 0 % (aire seco). Aunque depende muy poco de
la presión del aire. La velocidad del sonido depende del tipo de material. Cuando
el sonido se desplaza en los sólidos tiene mayor velocidad que en los líquidos,
y en los líquidos es más veloz que en los gases. Esto se debe a que las
partículas en los sólidos están más cercanas. https://www.nerditos.com/velocidad-del-sonido/
La voz humana
La voz humana se produce por la vibración
de las cuerdas vocales, lo cual genera una onda sonora que es combinación
de varias frecuencias y sus correspondientes armónicos. La cavidad
buco-nasal sirve para crear ondas cuasiestacionarias por lo que
ciertas frecuencias denominadas formantes. Cada segmento de sonido del
habla viene caracterizado por un cierto espectro de frecuencias o
distribución de la energía sonora en las diferentes frecuencias. El oído humano
es capaz de identificar diferentes formantes de dicho sonido y percibir cada
sonido con formantes diferentes como cualitativamente diferentes, eso es lo que
permite por ejemplo distinguir dos vocales. Típicamente el primer formante, el
de frecuencia más baja está relacionado con la abertura de la vocal que en
última instancia está relacionada con la frecuencia de las ondas estacionarias
que vibran verticalmente en la cavidad. El segundo formante está relacionado
con la vibración en la dirección horizontal y está relacionado con si la vocal
es anterior, central o posterior.
La voz masculina tiene un tono fundamental de entre
100 y 200 Hz, mientras que la voz femenina es más aguda, típicamente está
entre 150 y 300 Hz. Las voces infantiles son aún más agudas. Sin el
filtrado por resonancia que produce la cavidad buco nasal nuestras emisiones
sonoras no tendrían la claridad necesaria para ser audibles. Ese proceso de
filtrado es precisamente lo que permite generar los diversos formantes de
cada unidad segmental del habla. http://www.ehu.eus/acustica/espanol/musica/vohues/vohues.html
Un audímetro
Es un aparato que se conecta a
algunos televisores y mide la audiencia de manera
permanente y automática; sus datos se utilizan para generar datos estadísticos.
Los audímetros originales para televisión tan sólo
eran capaces de medir el número de hogares que se conectaban a un canal de
televisión, lo cual ha sido superado con el «audímetro individual», capaz de
contar el número de espectadores. Este modelo posee un mando a distancia en el
que cada miembro de la familia tiene asignado un número, el cual pulsa cuando
va a ver la televisión, de manera que el audímetro conoce en cada momento los
miembros de la familia que están ante el televisor. Los botones sobrantes del
mando pueden ser utilizados por visitas que no tengan asignado ningún otro. https://www.marketingdirecto.com/diccionario-marketing-publicidad-comunicacion-nuevas-tecnologias/audimetro-2
La luz y el
espectro electromagnético
La luz es la
parte de la radiación electromagnética que puede ser percibida por
el ojo humano. En física, el término luz se usa en un sentido más
amplio e incluye todo el campo de la radiación conocido como espectro
electromagnético, mientras que la expresión luz visible señala
específicamente la radiación en el espectro visible.
Espectro
electromagnético
Es la distribución energética del conjunto de
las ondas electromagnéticas. Referido a un objeto se
denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a
la radiación electromagnética que emite (espectro de emisión) o
absorbe (espectro de absorción) una sustancia. Dicha radiación sirve para
identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. Los
espectros se pueden observar mediante espectroscopios que, además de
permitir ver el espectro, permiten realizar medidas sobre el mismo, como son
la longitud de onda, la frecuencia y la intensidad de la
radiación.
El espectro electromagnético se extiende desde la
radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y
los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz
visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de
mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el límite
para la longitud de onda más pequeña posible es la longitud de
Planck mientras que el límite máximo sería el tamaño del
Universo (véase Cosmología física) aunque formalmente el espectro
electromagnético es infinito y continuo.
La naturaleza de
la luz ha sido
estudiada desde hace muchos años por científicos tan notables como Newton y Max
Plank. Para los astrónomos conocer la radiación electromagnética es un elemento
clave debido a que toda la información que obtenemos de las estrellas nos llega
a través del estudio de la radiación que recibimos de ellas. Como se ha dicho
antes la naturaleza de la luz ha sido interpretada de diversas maneras: 1.
Compuesta por corpúsculos que viajaban por el espacio en línea recta (teoría
corpuscular - Newton - 1670) 2. Ondas similares a las del sonido que requerían
un medio para transportarse (el eter) (teoría Ondulatoria - Huygens - 1678,
Young, Fresnel) 3. Ondas electromagnéticas al encontrar sus características
similares a las ondas de radio (teoría electromagnética - Maxwell - 1860) 4.
Como paquetes de energía llamados cuantos (Plank). Finalmente Broglie en 1924
unifica la teoría electromagnética y la de los cuantos (que provienen de la
ondulatoria y corpuscular) demostrando la doble naturaleza de la luz.
El color
Es la impresión producida por un tono
de luz en los órganos visuales, o más exactamente, es
una percepción visual que se genera en el cerebro de los
humanos y otros animales al interpretar las señales nerviosas que le
envían los fotorreceptores en la retina del ojo, que a
su vez interpretan y distinguen las distintas longitudes de onda que
captan de la parte visible del espectro electromagnético.
Todo cuerpo iluminado absorbe una parte de
las ondas electromagnéticas y refleja las restantes. Las ondas
reflejadas son captadas por el ojo e interpretadas en el cerebro como
distintos colores según las longitudes de ondas correspondientes.
El ojo humano sólo percibe las longitudes
de onda cuando la iluminación es abundante. Con poca luz se ve
en blanco y negro. En la superposición de colores luz
(denominada "síntesis aditiva de color") el color
blanco resulta de la superposición de todos los colores, mientras que el
negro es la ausencia de luz.
Cualidades de la
luz Sistema visual humano.
La percepción visual es la interpretación
o discriminación de los estímulos externos visuales relacionados con el
conocimiento previo y el estado emocional del individuo.
La percepción visual es un proceso activo con el
cual el cerebro puede transformar la información lumínica captada por
el ojo en una recreación de la realidad externa.
Así, el estímulo pertenece al mundo
exterior y produce un primer efecto en la cadena del conocimiento; al igual que
el frío, el calor, lo duro, lo gelatinoso, lo rojo, lo blanco es de orden
cualitativo. Por otro lado, es toda energía física, mecánica, térmica, química
o electromagnética que provoca la activación de un receptor sensorial.
Ésta percepción pertenece al mundo individual interior, al proceso de
interpretación del ser humano y al conocimiento de las cosas.
La física
nuclear.
Es una rama de
la física que estudia las propiedades y el comportamiento de
los núcleos atómicos. En un contexto más amplio, se define la física
nuclear y de partículas como la rama de la física que estudia la
estructura fundamental de la materia y las interacciones entre
las partículas subatómicas. Asimismo, la física nuclear es conocida
mayoritariamente por la sociedad, por el aprovechamiento de la energía
nuclear en centrales nucleares y en el desarrollo de armas
nucleares, tanto de fisión nuclear como de fusión nuclear.
Es una pequeña región central del átomo donde se
encuentran distribuidos los neutrones y protones, partículas fundamentales del
núcleo, que reciben el nombre de nucleones. La estabilidad del núcleo no
puede explicarse por su acción eléctrica. Es más, la repulsión existente entre
los protones produciría su desintegración.
La energía de enlace nuclear,
se define como la energía necesaria para separar los nucleones de un núcleo, o
bien como la energía que se libera cuando se unen los nucleones para formar el
núcleo.
El origen de la energía de ligadura o de enlace
nuclear reside en la desaparición de una parte de la masa de los nucleones que
se combinan para formar el núcleo. Esta diferencia de masa recibe el nombre de
defecto másico, y se transforma en energía cuyo cálculo se puede realizar por
la ecuación de Einstein, E=m.c2
Constitución del
Atomo y Modelos Atómicos:
La descripción
básica de la constitución atómica, reconoce la existencia de partículas con
carga eléctrica negativa, llamados electrones, los cuales giran en diversas
órbitas (niveles de energía) alrededor de un núcleo central con carga eléctrica
positiva. El átomo en su conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas
es eléctricamente neutro.
El núcleo lo
componen los protones con carga eléctrica positiva, y los neutrones que no
poseen carga eléctrica. El tamaño de los núcleos atómicos para los diversos
elementos están comprendidos entre una cienmilésima y una diezmilésima del
tamaño del átomo.
La cantidad de
protones y de electrones presentes en cada átomo es la misma. Esta cantidad
recibe el nombre de número atómico, y se designa por la letra "Z". A
la cantidad total de protones más neutrones presentes en un núcleo atómico se
le llama número másico y se designa por la letra "A". Si designamos
por "X" a un elemento químico cualquiera, su número atómico y másico
se representa por la siguiente simbología: ZXA.Por
ejemplo, para el Hidrogeno tenemos: 1H1.
Si bien, todas
las características anteriores de la constitución atómica hoy en día son
bastante conocidas y aceptadas, a través de la historia han surgido diversos
módelos que han intentado dar respuesta sobre la estructura del átomo. Algunos
de tales modelos son los siguientes:
El Modelo
de Thomson.
El Modelo
de Rutherford.
Basado en los
resultados de su trabajo que demostró la existencia del núcleo atómico,
Rutherford sostiene que casi la totalidad de la masa del átomo se concentra en
un núcleo central muy diminuto de carga eléctrica positiva. Los electrones
giran alrededor del núcleo describiendo órbitas circulares.
El modelo de
Rutherford tuvo que ser abandonado, pues el movimiento de los electrones
suponía una pérdida continua de energía, por lo tanto, el electrón terminaría
describiendo órbitas en espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin
embargo, este modelo sirvió de base para el modelo propuesto por su discípulo
Neils Bohr, marcando el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo que a
Rutherford se le conoce como el padre de la era nuclear. https://www.ecured.cu/Teor%C3%ADa_at%C3%B3mica_de_Rutherford
El
Modelo de Bohr.
El modelo atomico de niels bohr , describe la estructura de los átomos , especialmente la del hidrógeno , propuesta en (1913) por el físico danés Niels Bohr . El modelo del átomo de Bohr , es una desviación radical de las descripciones clásicas anteriores, fue el primero que incorporó la teoría cuántica y fue el predecesor de los modelos puramente cuánticos
El físico danés
Niels Bohr ( Premio Nobel de Física 1922), postula que los electrones giran a
grandes velocidades alrededor del núcleo atómico. Los electrones se disponen en
diversas órbitas circulares, las cuales determinan diferentes niveles de
energía. El electrón puede acceder a un nivel de energía superior, para lo cual
necesita "absorber" energía. Para volver a su nivel de energía
original es necesario que el electrón emita la energía absorbida ( por ejemplo
en forma de radiación). Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo,
ha servido de base a la moderna física nuclear.
Radiaciones:
La radiación. Es una forma de energía que proviene de diversas fuentes, algunas creadas por el hombre como las máquinas de rayos X, y otras naturales como el Sol y el espacio exterior y de algunos materiales radioactivos como el uranio en la tierra.
La radiación. Es una forma de energía que proviene de diversas fuentes, algunas creadas por el hombre como las máquinas de rayos X, y otras naturales como el Sol y el espacio exterior y de algunos materiales radioactivos como el uranio en la tierra.
Radiaciones
Ionizantes.
Son radiaciones
con la energía necesaria para arrancar electrones de los átomos.
Cuando un átomo queda con un exceso de carga eléctrica, ya sea positiva o
negativa, se dice que se ha convertido en un ión (positivo o negativo).
Son radiaciones
ionizantes los rayos X, las radiaciones alfa, beta, gamma y la emisión de
neutrones.
La radiación cósmica (proveniente del Sol y del espacio interestelar ) también es un tipo de radiación ionizante, pues está compuesta por radiaciones electromagnéticas y por partículas con gran cantidad de energía. Es así como, los llamados rayos cósmicos blandos, se componen principalmente de rayos gamma, electrones o positrones, y la radiación cósmica primaria ( que llega a las capas más altas de la atmósfera ) se compone fundamentalmente de protones. Cuando la radiación cósmica interactúa con la atmósfera de la Tierra, se forman en ella átomos radiactivos (como el Tritio y el Carbono-14) y se producen partículas alfa, neutrones o protones.
La radiación cósmica (proveniente del Sol y del espacio interestelar ) también es un tipo de radiación ionizante, pues está compuesta por radiaciones electromagnéticas y por partículas con gran cantidad de energía. Es así como, los llamados rayos cósmicos blandos, se componen principalmente de rayos gamma, electrones o positrones, y la radiación cósmica primaria ( que llega a las capas más altas de la atmósfera ) se compone fundamentalmente de protones. Cuando la radiación cósmica interactúa con la atmósfera de la Tierra, se forman en ella átomos radiactivos (como el Tritio y el Carbono-14) y se producen partículas alfa, neutrones o protones.
Las radiaciones
ionizantes pueden provocar reacciones y cambios químicos con el material con el
cual interaccionan. Por ejemplo, son capaces de romper los enlaces químicos de
las moléculas o generar cambios genéticos en células reproductoras.
Radiaciones
No Ionizantes.
La radiactividad o radioactividad
Es un fenómeno
físico por el cual los núcleos de algunos elementos químicos,
llamados radiactivos, emiten radiaciones que tienen la propiedad de
impresionar placas radiográficas, ionizar gases,
La radiactividad puede ser:
· Natural: manifestada
por los isótopos que se encuentran en la naturaleza.
· Artificial o inducida:
manifestada por los radioisótopos producidos en transformaciones
artificiales.
Rayos X
Los rayos X son un tipo de radiación llamada ondas electromagnéticas. Las imágenes de rayos X muestran el interior de su cuerpo en diferentes tonos de blanco y negro. Esto es debido a que diferentes tejidos absorben diferentes cantidades de radiación.
Designa a
una radiación electromagnética, invisible para el ojo humano, capaz de
atravesar cuerpos opacos y de imprimir las películas fotográficas. Los
actuales sistemas digitales permiten la obtención y visualización de la imagen
radiográfica directamente en una computadora (ordenador) sin necesidad de
imprimirla. La longitud de onda está entre 10 a 0,01nanómetros,
correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 30000 PHz (de 50 a
5000 veces la frecuencia de la luz visible).https://medlineplus.gov/spanish/xrays.html
Tubo de Coolidge
En 1913 William
Coolidge inventó el
tubo Coolidge, también conocido como «tubo de cátodo
caliente», un tubo de rayos X con una mejora
de cátodo para su uso en rayos X las máquinas que permitían
más intensa visualización de la anatomía y destrucción de tumores. El tubo
Coolidge, también utiliza un filamento de wolframio, fue un desarrollo
importante en la especialidad médica, entonces naciente de la radiología,
fue el precursor de casi todos los tubos de rayos X médicos todavía están en
uso, aunque su desarrollo además se prolongó hasta mediados de la década de
1940. Inventó el primer tubo de rayos X de ánodo giratorio. https://www.coursehero.com/file/29115370/ESTRUCTURA-Y-GENERACI%C3%93N-DEL-TUBO-DE-COOLIDGEdocx/
Ley de Owen
Sir
Owen Willans Richardson Físico británico formado en la Universidad de
Cambridge. Fue profesor de la Universidad de Princeton, Estados Unidos, y
director del King´s College de Londres en 1914. En cualquier metal, existen uno
o dos electrones por átomo que son libres de moverse de un átomo a otro. A esto
se le llama "mar de electrones".Su velocidad,
más que ser uniforme, se modela por una distribución estadística, y
ocasionalmente un electrón tendrá la velocidad suficiente para escapar del
metal, sin ser atraído de regreso. La cantidad mínima de energía necesaria para
que un electrón escape de la superficie se llama función de trabajo. Esta
función de trabajo es característica del material y para la mayoría de los
metales es del orden de varios electronvoltios. Las corrientes
termoiónicas pueden incrementarse o decrementarse disminuyendo la función de
trabajo. Esta característica, que es muy deseable, puede lograrse aplicando al
alambre varios recubrimientos de óxido.Owen Willans Richardson fue
un físico británico, ganador del Premio Nobel de
Física en 1928 por sus estudios sobre los fenómenos termoiónicos
y, especialmente, por el descubrimiento de la ley que lleva su nombre. https://www.ecured.cu/Owen_Willans_Richardson
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