Unidad 1
LA BIOFÍSICA
La
biofísica es una ciencia reduccionista porque establece que
todos los fenómenos observados en la naturaleza tienen una explicación
científica predecible. No es
una rama de la física, sino de la biología ya que explica los fenómenos
biológicos aplicando los principios fundamentales de la naturaleza, se estructura empleando
conocimientos y métodos de la Física complementados con los pertenecientes a
otras ciencias como la Físico-química, la Fisiología y la Bioquímica; por ello
resulta difícil hacer una distinción exacta entre la Biofísica y otras ciencias
biomédicas, lo único que podría diferenciarla de ellas es el hecho de que
trabaja con sistemas biológicos complejos.
RAMAS DE LA BIOFÍSICA
Las ramas de la
biofísica son las siguientes:
Biomecánica: Estudia la mecánica del movimiento en los seres
vivientes; por ejemplo, la locomoción, el vuelo, la natación, el equilibrio
anatómico, la mecánica de los fluidos corporales, la fabricación de prótesis
móviles, etc.
Bioelectricidad: Estudia los procesos electromagnéticos y
electroquímicos que ocurren en los organismos vivientes por ejemplo, la transmisión de los impulsos neuroeléctricos, el intercambio
iónico a través de las biomembranas, la generación biológica de electricidad
(anguilas, rayas, etc.), la aplicación de la electrónica en biomedicina, etc.
Bioenergética (termodinámica biológica): Se dedica al estudio de las transformaciones de la
energía que ocurren en los sistemas vivientes; por ejemplo, la captura de
energía por los biosistemas, la transferencia de energía desde y hacia el
entorno del biosistema, el almacenamiento de energia en la célula, etc.
Bioacústica: Investiga y aplica la transmisión, captación y
emisión de ondas sonoras por los biosistemas.
Biofotónica: Estudia las interacciones de los biosistemas con
los fotones; por ejemplo, la visión, la fotosíntesis, etc.
Radiobiología: Estudia los efectos biológicos de la radiación
ionizante y la no ionizante y sus aplicaciones en las técnicas biológicas de
campo y de laboratorio.
LA FORMACIÓN DEL UNIVERSO
Se puede comprender mejor la formación del
universo hablando de la teoría del Big Bang o como en ocasiones se la conoce, la
teoría de la Gran Explosión. Esta teoría señala que el origen del universo
habría ocurrido aproximadamente entre hace unos 13 y 15 mil millones de años,
cuando una gran explosión generó la expansión de materia y energía dando lugar,
en última instancia, a la formación de galaxias.
EL ORIGEN DE LA VIDA
Existen 5
principales teorías del origen de la vida que han planteado los científicos:
-
La teoría de
los respiradores o de ventilación de aguas profundas, comúnmente se conoce como
la teoría de fuente hidrotermal y sugiere que la vida pordria haber comenzado a partir de aberturas submarinas o respiradores
hidrotermales debajo del mar, desprendiendo moléculas ricas en hidrógeno que
fueron clave para el surgimiento
de la vida en la Tierra.
-
La teoría
glacial sugiere que hace unos 3700 millones de
años atrás, la Tierra entera estaba cubierta de hielo, ya que la superficie de
los océanos se habían congelado a consecuencia de la luminosidad del Sol,
prácticamente un tercio menor de lo que es ahora. Esa amplia capa de hielo,
seguramente de varios cientos de metros de espesor, sirvió para proteger a los
más frágiles compuestos orgánicos de la luz ultravioleta, así como también de
cualquier otra amenaza exterior. Ese resguardo, oscuro y frío, también habría
ayudado a que las moléculas resistieran más y tuvieran más posibilidades de
desarrollar reacciones eficaces importantes para la aparición
de la vida.
-
La teoría
de la panspermia es una de las más interesantes acerca
del origen de la vida en nuestro planeta. De
hecho, esta teoría propone que la
vida no se originó en la Tierra, sino en cualquier otra
parte del vasto universo. Se sabe que desde Marte, enormes fragmentos de roca
llegaron a la Tierra en varias oportunidades y los científicos han sugerido que
desde allí podrían haber llegado varias formas de vida.
CREACIONISMO
Es una
teoría, inspirada en dogmas religiosos, que afirma que el mundo y los
seres vivos han sido creados de la nada por la libre voluntad de
un ser inteligente por un propósito divino.
LA CIENCIA: MÉTODO CIENTÍFICO
Es
una serie ordenada de procedimientos de que hace uso la investigación científica
para observar la extensión de nuestros conocimientos. Podemos concebir el
método científico como una estructura, un armazón formado por reglas y principios
coherentemente concatenados.El método científico es quizás uno de los más útil
o adecuado, capaz de proporcionarnos respuesta a nuestras interrogantes.
Respuestas que no se obtienen de inmediato de forma verdadera, pura y completa,
sin antes haber pasado por el error. Los pasos para realizar
el método científico son:
Observación:Consiste
en la recopilación de hechos acerca de un problema o fenómeno natural que
despierta nuestra curiosidad.
Hipótesis:Es la
explicación que nos damos ante el hecho observado. Las hipótesis no deben ser tomadas nunca como verdaderas, debido a
que un mismo hecho observado puede explicarse mediante numerosas hipótesis.
Experimentación:Consiste
en la verificación o comprobación de la hipótesis.
Teoría:Es una hipótesis en cual se han relacionado una gran cantidad de hechos acerca del mismo fenómeno que nos intriga. Algunos autores consideran que la teoría no es otra cosa más que una hipótesis en la cual se consideran mayor número de hechos y en la cual la explicación que nos hemos forjado tiene mayor probabilidad de ser comprobada positivamente.
Teoría:Es una hipótesis en cual se han relacionado una gran cantidad de hechos acerca del mismo fenómeno que nos intriga. Algunos autores consideran que la teoría no es otra cosa más que una hipótesis en la cual se consideran mayor número de hechos y en la cual la explicación que nos hemos forjado tiene mayor probabilidad de ser comprobada positivamente.
Ley:Consiste
en un conjunto de hechos derivados de observaciones y experimentos debidamente
reunidos, clasificados e interpretados que se consideran demostrados.
ESTRUCTURA DE LA MATERIA
La materia
consiste de partículas extremadamente pequeñas agrupadas juntas para formar
el átomo. Hay unas
90 ocurrencias naturales de estas agrupaciones de partículas llamadas
elementos.Estos elementos fueron agrupados en la tabla periódica de los elementos en
secuencia de acuerdo a sus números atómicos y peso atómico.
Estructura del átomo
El centro del átomo se llama núcleo y está principalmente formado por las partículas llamadas Protones y Neutrones, los que constituyen la mayoría de la masa del átomo. Orbitando alrededor de los núcleos están pequeñas partículas llamadas electrones. Estos electrones tienen una masa muchas veces más pequeña que el Protón y el Neutrón. Hay otras partículas sub-atómicas estudiadas por los físicos atómicos, pero estas tres son suficientes para nuestro propósito.
Número y peso atómico
Los elementos se identifican por su número y
masa atómicos. Normalmente, un átomo tiene igual número de protones en su
núcleo que de electrones girando alrededor de él. El número de protones del
núcleo constituye el número atómico del elemento. De manera
simplificada la masa atómica de un elemento es numéricamente igual al
total de partículas mayores (protones y neutrones) en el núcleo.
Carga
eléctrica
Los protones y electrones ejercen fuerzas mutuas entre ellos, más o
menos como si existiera una fuerza gravitacional entre ellos, por lo que se ha
supuesto que las masas de estas partículas son portadoras de cierta carga
eléctrica y que la fuerza de interacción entre ellas es entonces una fuerza
eléctrica. las que han sido
convencionalmente denominadas positiva (+) para el protón y negativa (-) para
el electrón.
NIVELES
DE ORGANIZACIÓN DE LA MATERIA
Nivel subatómico. los átomos están compuestos por partículas
más pequeñas, que son protones neutrones y electrones
Nivel atómico. Los ladrillos fundamentales de la
materia son los átomos, cuya clasificación completa figuran en la Tabla Periódica de
los elementos. Se conocen 118 hasta ahora y se sabe que todo lo que existe está
hecho a partir de combinaciones de estos átomos.
Nivel molecular. Los átomos se juntan unos con otros,
Así se forman las moléculas, que pueden ser tan simples como dos átomos
idénticos (O2, la molécula de oxígeno) o varios átomos distintos (C6H12O6,
la molécula de glucosa).
Nivel celular. Una célula es la unidad mínima de la vida:
todos los seres vivientes se componen de al menos un.
Nivel tisular o de tejido. Las células se agrupan entre sí, de acuerdo
a sus funciones y necesidades dentro de un sistema complejo que es el
organismo: tejido vascular, tejido nervioso, etc.
Nivel de órganos: están compuestos de tejidos. Así, el corazón
de tejido cardíaco, el hígado de tejido hepático, etc.
Nivel de sistema o aparato. Los distintos órganos y tejidos del
cuerpo cooperan, se ayudan mutuamente, llevan a cabo funciones específicas
fundamentales para el organismo
Nivel de organismo. El total de los órganos, tejidos y
células de un ser vivo lo componen, y lo definen como un individuo.
Nivel poblacional. Los organismos de características
semejantes tienden a juntarse para reproducirse, cuidarse y compartir el
modo de vida, en pequeños grupos o colonias.
Nivel de especie. Si juntáramos todas las poblaciones
existentes de organismos de un mismo tipo (que comparten características
físicas y genéticas), tendríamos el total de esa especie en el planeta.
Nivel de ecosistema. Las poblaciones y especies no viven aparte
de las demás, sino que se interconectan con ellas mediante cadenas tróficas
(alimentarias) en las que hay productores,
herbívoros, depredadores carnívoros y finalmente descomponedores.
Nivel de biósfera. Se llama así al conjunto ordenado de la
totalidad de los seres vivos, la materia inerte y el medio físico en que se
encuentran y con el que se relacionan de distinta manera
CLASIFICACIÓN DE LOS COMPUESTOS QUÍMICOS
Compuesto en química es la unión de uno o más
elementos de la tabla periódica.
Pueden ser ORGANICOS E INORGANICOS
Se dividen en tres grandes ramas que son:
BINARIOS TERCIARIOS Y CUATERNARIOS
Compuestos binarios; aquellos que tienen dos electrones.
Óxidos; se le denomina así a los compuestos que se forman
al combinarse oxígeno con los elementos. Sabiendo que los elementos se
clasifican en metales y no metales, hay tres clases de óxidos metálicos o
básicos y oxácidos.
Peróxidos; En los peróxidos, el oxígeno funciona con valencia 1.
Por lo tanto se forma con un metal y en oxígeno.
Anhídridos; se forman gracias a la combinación de los no metales
con el oxígeno.
Base; o también llamados hidróxidos se caracterizan por tener en
solución acuosa el radical hidroxilo. Por lo tanto los hidróxidos se forman con
un metal y un (OH)-1.
Ácido; son compuestos que se forman con un hidrógeno y un no metal.
Sal; son compuestos que se forman gracias a la unión de un metal con un no
metal.
Compuestos terciarios; aquellos que tienen tres electrones, en los cuales destacan orto,
meta, piro.
•
HIDROXIDOS:
se forma con un metal el anion hidroxido
•
OXACIDOS:
hidrogeno en estado de oxidacion, oxigeno -2 y un elemento que actuara en
estado de oxidacion positivo
•
OXISALES
Compuestos cuaternarios; tienen cuatro electrones, en esta rama
entran los radicales.
•
SALES ACIDAS
•
SALES
BASICAS: Son compuestos que poseen algún grupo OH en su estructura.
TABLA PERIODICA
La tabla periódica de los
elementos es una disposición de los elementos químicos en forma de tabla,
ordenados por su número atómico, por su configuración de electrones y sus
propiedades químicas
ESTADOS DE LA MATERIA
Los sólidos: En los sólidos, las partículas están unidas por fuerzas
de atracción muy grandes, por lo que se mantienen fijas en su lugar; solo
vibran unas al lado de otras.
Propiedades:
-
Tienen forma
y volumen constantes.
- Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.
- No se pueden comprimir, pues no es posible reducir su volumen presionándolos.
- Se dilatan: aumentan su volumen cuando se calientan, y se contraen: disminuyen su volumen cuando se enfrían.
- Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.
- No se pueden comprimir, pues no es posible reducir su volumen presionándolos.
- Se dilatan: aumentan su volumen cuando se calientan, y se contraen: disminuyen su volumen cuando se enfrían.
Los líquidos: las partículas están unidas, pero las fuerzas de atracción son más débiles que en los sólidos, de modo que las partículas se mueven y chocan entre sí, vibrando y deslizándose unas sobre otras.
Propiedades:
- No tienen forma fija pero sí volumen.
- La variabilidad de forma y el presentar
unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.
- Los líquidos adoptan la forma del
recipiente que los contiene.
- Fluyen o se escurren con
mucha facilidad si no están contenidos en un recipiente; por eso, al igual que
a los gases, se los denomina fluidos.
- Se dilatan y contraen como los sólidos
- Se dilatan y contraen como los sólidos
Los gases:
En los gases, las fuerzas de atracción son
casi inexistentes, por lo que las partículas están muy separadas unas de otras
y se mueven rápidamente y en cualquier dirección, trasladándose incluso a
largas distancias.
Propiedades:
-No tienen forma ni volumen fijos.
- En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.
- El gas adopta el tamaño y la forma del lugar que ocupa.
- Ocupa todo el espacio dentro del recipiente que lo contiene.
- Se pueden comprimir con facilidad, reduciendo su volumen.
- Se difunden y tienden a mezclarse con otras sustancias gaseosas, líquidas e, incluso, sólidas.
- Se dilatan y contraen como los sólidos y líquidos.
- En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.
- El gas adopta el tamaño y la forma del lugar que ocupa.
- Ocupa todo el espacio dentro del recipiente que lo contiene.
- Se pueden comprimir con facilidad, reduciendo su volumen.
- Se difunden y tienden a mezclarse con otras sustancias gaseosas, líquidas e, incluso, sólidas.
- Se dilatan y contraen como los sólidos y líquidos.
Plasma: Existe un cuarto estado de la materia llamado plasma,
que se forman bajo temperaturas y presiones extremadamente altas, haciendo que
los impactos entre los electrones sean muy violentos, separándose del núcleo y
dejando sólo átomos dispersos.
El plasma, es así, una mezcla de núcleos
positivos y electrones libres, que tiene la capacidad de conducir electricidad.
Un ejemplo de plasma presente en nuestro universo es el sol.
Un ejemplo de plasma presente en nuestro universo es el sol.
TENSION
SUPERFICIAL
La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido.
La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares en los líquidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad. Como efecto tiene la elevación o depresión de la superficie de un líquido en la zona de contacto con un sólido.
Adhesion
La adhesión es la propiedad de la materia por la cual se unen dos superficies de sustancias iguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas intermoleculares.
La adhesión es la propiedad de la materia por la cual se unen dos superficies de sustancias iguales o diferentes cuando entran en contacto, y se mantienen juntas por fuerzas intermoleculares.
Cinco
mecanismos han sido propuestos para explicar por qué un material se adhiere a
otro:
- Adhesión mecánica: Los materiales adhesivos rellenan los
huecos o poros de las superficies manteniendo las superficies unidas por
enclavamiento.
- Adhesión química: Dos materiales pueden formar un
compuesto al unirse. Las uniones más fuertes se producen entre átomos
donde hay permutación (enlace iónico) o se comparten electrones (enlace
covalente).
- Adhesión dispersiva: En la adhesión dispersiva, dos
materiales se mantienen unidos por las fuerzas de van der Waals: la
atracción entre dos moléculas, cada una de las cuales tiene regiones de
carga positiva y negativa.
- Adhesión electrostática: Algunos materiales conductores dejan
pasar electrones formando una diferencia de potencial al unirse. Esto da
como resultado una estructura similar a un condensador y crea una fuerza
electrostática atractiva entre materiales.
- Adhesión difusiva: Algunos materiales pueden unirse en la interfase por difusión. Esto puede ocurrir cuando las moléculas de ambos materiales son móviles y solubles el uno en el otro.
COHESION
Es la
atracción entre moléculas
que mantiene unidas
las partículas de
una sustancia. La cohesión es la fuerza de
atracción entre partículas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, mientras que
la adhesión es la interacción entre las superficies de distintos cuerpos.
ACCION CAPILAR
La acción
capilar es importante
para mover el
agua (y todas
las cosas que
están disueltas en ella). Se
define como el movimiento del agua dentro de los espacios de un material
poroso, debido a las fuerzas de adhesión y a la tensión de la
superficie.La acción capilar
ocurre porque el
agua es pegajosa,
en tanto que
las moléculas del
agua se pegan
unas a otras
y a otras
substancias como el vidrio, la ropa, tejidos orgánico y la tierra
Capilar Sanguíneo
La acción
capilar ocurre cuando la adhesión a las paredes es más fuerte que las fuerzas
cohesivas entre las moléculas del líquido. La altura a la que la acción
capilar, llevará al agua en un tubo circular uniforme, está limitada por la
tensión superficial.
DIFUSIÓN SIMPLE
Se define como el
proceso por el cual se produce un flujo neto de moléculas que pasa a través de
una membrana permeable sin que
exista un aporte
externo de energía.
Este proceso, que
en última instancia se encuentra
determinado por una diferencia de concentración entre los dos medios separados
por la membrana; no requiere de
un aporte de
energía debido a
que su principal
fuerza impulsora es el aumento de la entropía total del sistema.
En este proceso el desplazamiento
de las moléculas se produce siguiendo
el gradiente de
concentración, las
moléculas atraviesan la membrana
desde el medio donde se encuentran en mayor concentración, hacia el
medio donde se
encuentran en menor concentración.
Difusión facilitada
Atraviesan la
membrana sustancias que requieren la mediación de proteínas de membrana que las
reconocen específicamente y permiten su paso sin que lleguen a tomar contacto
directo con los lípidos hidrofóbicos. Se puede transportar un soluto específico
desde el interior de la célula al exterior o viceversa, pero el movimiento neto
es siempre desde una región de mayor concentración de soluto a una de menor
concentración. Las proteínas de canal y las proteínas transportadoras facilitan
la difusión por diferentes mecanismos.
- Las
proteínas implicadas en la difusión mediada son largas cadenas
polipeptídicas y pueden ser de dos clases, proteínas transportadoras y
proteínas de canal.
- La
difusión mediada por permeasas implica la unión específica de la sustancia
a la proteína en una cara de la membrana.
- La
difusión mediada por proteínas de canal éstas no se unen a la sustancia.
Permiten principalmente el paso de iones a mucha mayor velocidad que las
permeasas.
La apertura y
cierre de estos canales puede estar regulada de varias formas:
- Regulación
por unión con ligandos, sustancias como mensajeros químicos extracelulares
(hormonas y neurotransmisores), o intracelulares (iones, nucleótidos).
- Regulación
por cambios de voltaje, es decir, al modificarse la diferencia de
potencial que normalmente existe en la membrana, que recibe el nombre de
potencial de membrana. Un cambio de polaridad en un punto de la membrana
modifica la estructura del canal y se abre.
- Regulación
mecánica, como consecuencia de una estimulación mecánica directa sobre la
membrana.
ÓSMOSIS
La ósmosis
es un fenómeno
físico relacionado con
el comportamiento de un sólido
como soluto de una solución ante una membrana semipermeable para el
solvente pero no
para los solutos. Tal
comportamiento entraña una difusión simple a través de la membrana, sin “gasto
de energía”. La ósmosis del agua es un fenómeno biológico importante para el
metabolismo celular de los seres vivos.
Diálisis
Es el pasaje
de agua más soluto de un lugar de mayor concentración a un lugar de menor
concentración. Es el proceso de separar las moléculas en una solución por la
diferencia en sus índices de difusión a través de una membrana semipermeable.
- Soluciones Isotónicas. - Isotónica, es un estado de equilibrio
osmótico entre dos soluciones separadas por una membrana, o entre un
organismo y su medio ambiente. El medio o solución isotónica es aquél en
el cual la concentración de soluto está en igual equilibrio fuera y dentro
de una célula.
- Solución Hipertónica. - es aquella que tiene mayor concentración
de soluto en el medio externo, por lo que una célula en dicha solución
pierde agua (H2O) debido a la diferencia de presión, es decir, a la
presión osmótica, llegando incluso a morir por deshidratación. La salida
del agua de la célula continúa hasta que la presión osmótica del medio
externo y de la célula sean iguales. Fenómenos similares ocurren al
conservar alimentos en salmueras o jarabes concentrados de azúcar.
- Solución Hipotónica. - Solución que contiene una
concentración de soluto más baja que otra solución, por lo cual ejerce una
presión osmótica menor que ésta, como en el caso de la solución salina
hipotónica, que contiene menos sal que el líquido intracelular o
extracelular. En una solución hipotónica, las células se expanden.
ABSORCIÓN
El término
absorción indica la acción de absorber. No obstante, se emplea
principalmente para referirse a la retención de una sustancia por las
moléculas que posee otra bien sea en estado líquido o gaseoso.
Tipos de adsorción
Los tipos de
adsorción según la atracción entre soluto y adsorbente son:4
- Adsorción por intercambio: Ocurre cuando los iones de la sustancia
se concentran en una superficie como resultado de la atracción
electrostática en los lugares cargados de la superficie (p. ej. en las
cercanías de un electrodo cargado).
- Adsorción física o fisisorción: Se debe a las fuerzas de Van der Waals, y
la molécula adsorbida no está fija en un lugar específico de la
superficie; por ello es libre de trasladarse en la interfase.
- Adsorción química o quimiosorción: Ocurre cuando el adsorbato forma enlaces
fuertes en los centros activos del adsorbente.
PRESION HIDROSTATICA
Se describe
como presión al acto y resultado de comprimir, estrujar o apretar; a la
coacción que se puede ejercer sobre un sujeto o conjunto; o la magnitud física
que permite expresar el poder o fuerza que se ejerce sobre un elemento o
cuerpo en una cierta unidad de superficie. La hidrostática, por su parte, es
la rama de la mecánica que se especializa en el equilibrio de los fluidos. El
término también se utiliza como adjetivo para referirse a lo que pertenece o
está vinculado a dicha área de la mecánica.
La presión
hidrostática, por lo tanto, da cuenta de la presión o fuerza que el peso de un
fluido en reposo puede llegar a provocar. Se trata de la presión que
experimenta un elemento por el sólo hecho de estar sumergido en un líquido. El
fluido genera presión sobre el fondo, los laterales del recipiente y sobre la
superficie del objeto introducido en él. Dicha presión hidrostática, con el
fluido en estado de reposo, provoca una fuerza perpendicular a las paredes del
envase o a la superficie del objeto.
MAGNITUDES Y MEDIDAS
Magnitud
Llamamos magnitud a toda entidad que somos
capaces de medir. Donde medir quiere decir establecer una relación entre la
entidad-magnitud con otra entidad de igual naturaleza que tomamos
arbitrariamente como unidad. No todos los atributos de un objeto son
magnitudes.
Todas las unidad que asignamos a las
magnitudes tienen que cumplir los siguientes criterios:
1- Ser invariable: Las unidades son las
mismas en cualquier lugar o con cualquier condición.
2- Tener fácil contrastabilidad: Se puede
comparar con cualquier cantidad de la magnitud que estamos midiendo.
3- Tener un carácter internacional: Debe ser
un código que se entienda internacionalmente, para facilitar la transmisión de
los datos.
Medidas
La Medida es el resultado
de medir, es decir, de comparar la cantidad de magnitud que queremos medir
con la unidad de esa magnitud. Este resultado se expresará mediante un número
seguido de la unidad que hemos utilizado por ejemplo: 4m, 200 Km , 5 Kg
...
Unidad
Es una cantidad que se adopta como patrón
para comparar con ella cantidades de la misma especie. Ejemplo: Cuando decimos
que un objeto mide dos metros, estamos indicando que es dos veces mayor que la
unidad tomada como patrón, en este caso el metro.
Sistema Internacional de unidades:
Para resolver el problema que suponía la
utilización de unidades diferentes en distintos lugares del mundo, en la XI
Conferencia General de Pesos y Medidas (París, 1960) se estableció el Sistema
Internacional de Unidades (SI). Para ello, se actuó de la siguiente forma:
·
En primer
lugar, se eligieron las magnitudes fundamentales y la unidad correspondiente a
cada magnitud fundamental. Una magnitud fundamental es aquella que se
define por sí misma y es independiente de las demás (masa, tiempo, longitud,
etc.).
·
En segundo
lugar, se definieron las magnitudes derivadas y la unidad correspondiente a
cada magnitud derivada. Una magnitud derivada es aquella que se
obtiene mediante expresiones matemáticas a partir de las magnitudes
fundamentales (densidad, superficie, velocidad).
En el cuadro siguiente puedes ver
las magnitudes fundamentales del sistema internacional de medidas, la
unidad de cada una de ellas y la abreviatura que se emplea para representarla:
Magnitud fundamental
|
Unidad
|
Abreviatura
|
Longitud
|
metro
|
m
|
Masa
|
kilogramo
|
kg
|
Tiempo
|
segundo
|
s
|
Temperatura
|
kelvin
|
K
|
Intensidad de corriente
|
amperio
|
A
|
Intensidad luminosa
|
candela
|
cd
|
Cantidad de sustancia
|
mol
|
mol
|
·
En la siguiente
tabla aparecen algunas magnitudes derivadas junto a sus unidades:
Magnitud
|
Unidad
|
Abreviatura
|
Expresión SI
|
Superficie
|
metro cuadrado
|
m2
|
m2
|
Volumen
|
metro cúbico
|
m3
|
m3
|
Velocidad
|
metro por segundo
|
m/s
|
m/s
|
Fuerza
|
newton
|
N
|
Kg·m/s2
|
Energía, trabajo
|
julio
|
J
|
Kg·m2/s2
|
Densidad
|
kilogramo/metro cúbico
|
Kg/m3
|
Kg/m3
|
Fuerza y Energia
Fuerza
“ Fuerza es todo agente capaz de
modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales.”
“Energía...capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.”
“Energía...capacidad para obrar, transformar o poner en movimiento.”
Vemos en la definición que la fuerza esta
relacionada con el movimiento y el cambio. La fuerza es la causa del cambio,
energía la capacidad de cambiar. Una es potencial, la otra es energía en
acción. La materia cambia por la acción de fuerza, que es una manifestación de
la energía. Materia y energía pueden transformase mutuamente.
Energia
En física, «energía» se define como la
capacidad para realizar un trabajo.
En física clásica, la ley universal de
conservación de la energía —que es el fundamento del primer principio de la
termodinámica—, indica que la energía ligada a un sistema aislado permanece
constante en el tiempo.
Elasticidad
y resistencia de los tejidos humanos
La elasticidad es una propiedad que también
se encuentra en muchos órganos, tejidos y músculos de los organismos, teniendo
esto relación con la capacidad de crecer y volverse elásticos de acuerdo a
diferentes situaciones. Un ejemplo claro de órgano elástico es la del estómago,
que puede aumentar varias veces su tamaño original para luego volver a su
estado de reposo luego de haberse realizado el proceso de alimentación.
Los nervios, encargados de transmitir señales
eléctricas, los músculos, y los vasos sanguíneos con su alto contenido en
electrolitos y agua son buenos conductores. Los huesos, los tendones y la grasa
tienen una gran resistencia y tienden a calentarse y coagularse antes que
transmitir la corriente.
Alrededor de 85% de
la masa muscular esquelética del ser humano está compuesta por fibras musculares
propiamente dichas.
Fibras colágenas. Son las más abundantes. Están formadas
por la proteína colágeno. Brindan rigidez y resistencia al tejido. El colágeno es la proteína
más abundante del organismo humano, representando el 30% del total. Se
encuentran en la gran mayoría de los tejidos conectivos, sobre todo en el
hueso, el cartílago, los tendones y los ligamentos. Son flexibles y
resistentes.
Fibras elásticas. Son más pequeñas que las de colágeno,
se ramifican y vuelven a reunirse libremente unas con otras. Están constituidas
por la proteína (colágeno) y elastina.
Materia y Energía
La materia
es todo lo que tiene una masa y ocupa un espacio. La masa es la medida de
la cantidad de materia que posee un cuerpo. La fuerza necesaria para acelerar
un cuerpo aumenta con la masa de éste (segunda ley de Newton).
La energía es
la capacidad para realizar un trabajo o transferir calor; la energía a su vez
se presenta como energía calórica, energía mecánica, energía química, energía
eléctrica y energía radiante; estos tipos de energía pueden ser además potencial
o cinética. La
energía potencial es la que posee una sustancia debido a su posición espacial o
composición química y la energía cinética es la que posee una sustancia debido
a su movimiento.
La primera Ley de la termodinámica o
Ley de la conservación de la energía, enuncia que la energía es indestructible,
ya que no se pierde, sino que se transforma.
La segunda Ley de la termodinámica indica
la dirección en que se llevan a cabo las transformaciones energéticas. El flujo
espontáneo de calor siempre es unidireccional, desde los cuerpos de temperatura
más alta a aquellos de temperatura más baja. En esta Ley aparece el concepto
de entropía.
La tercera Ley de la termodinámica afirma
que es imposible alcanzar una temperatura igual al cero absoluto mediante un
número finito de procesos físicos, ya que a medida que el sistema se acerca al
cero absoluto, el intercambio calórico es cada vez menor hasta llegar a ser
casi nulo.
La
termodinámica estudia y clasifica las interacciones entre diversos sistemas,
lo que determina la existencia de sistemas termodinámicos. Un sistema
termodinámico tiene múltiples maneras de intercambiar energía con el medio.
Una de ellas puede ser mediante una transferencia neta de calor, en el que se
tienen en cuenta las deformaciones del entorno donde se encuentra confinado
el sistema. El equilibrio termodinámico se logra mediante el equilibrio
físico, químico y térmico.
|
Los
nutrientes incorporados al organismo mediante la nutrición,
pasan a la célula y participan como materia prima en los procesos del
metabolismo celular. En aquellos procesos
catabólicos en los que ocurre degradación
oxidativa de sustancias, como la respiración
aerobia, se libera energía metabólica, parte de la
cual se transforma en calor, se eliminan sustancias de desecho y aumenta la
entropía.
|
No hay comentarios:
Publicar un comentario