clases 4 2011-1

FACULTAD DE FARMACIA Y FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUÍMICABIOQUÍMICA

BIOFÍSICA 2011 – IBIOFÍSICA 2011 – I

Mecánica de fluidos.Mecánica de fluidos. Hidrostática medica.Hidrostática medica. Presión.Presión. Principio de Arquímedes. Principio de Arquímedes. Principio de Pascal.Principio de Pascal.

28/02/2011 1Lic.Carlos Euribe Ku


Mecánica de FluidosMecánica de Fluidos

28/02/2011 Lic.Carlos Euribe Ku 2

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Estática de FluidosEstática de Fluidos


Se ocupa del estudio de las leyes y condiciones que rigen el equilibrio de los fluidos en reposo teniendo en cuenta la acción de las fuerzas a que se hallan sometidos.

FluidoUn fluido es una sustancia o medio continuo que se deforma continuamente en el tiempo ante la aplicación de una tensión tangencial sin importar la magnitud de ésta.


Estática de Fluidos Estática de Fluidos


La presión P del fluido en el nivel donde se encuentra sumergido el cuerpo se define como la razón de la magnitud de la fuerza F normal a la superficie y el área A.

FA P = F / A

UNIDADES DE PRESIÓN S.I.: 1 Pa= 1 N/m2

OTRAS:UNIDAD SIMBOLO EQUIVALENCIASBar 1 bar 1,0 x 105 PaAtmosfera 1 atm 101 325 Pamm de Hg 1 mmHg 133, 28 PaLbf in-2 1 psi 0,068 0 PaKgf cm-2 0,9678 atm 1 atm 760 mmHg 1 psi 6894,75 Pa

UNIDADES DE PRESIÓN S.I.: 1 Pa= 1 N/m2

OTRAS:UNIDAD SIMBOLO EQUIVALENCIASBar 1 bar 1,0 x 105 PaAtmosfera 1 atm 101 325 Pamm de Hg 1 mmHg 133, 28 PaLbf in-2 1 psi 0,068 0 PaKgf cm-2 0,9678 atm 1 atm 760 mmHg 1 psi 6894,75 Pa




DENSIDAD: o masa específica, en un fluido se define por la relación de la masa sobre el volumen que ocupa

V

M

Volumen

Masa

En consecuencia la unidad en el SI de densidad será kg m-3, se utiliza g cm-3. 1 g cm-3 = 1 000 kg m-3

DENSIDAD RELATIVA: se utiliza escalas de densidades relativas a la de alguna substancia específica, la más utilizada es las densidades de los fluidos respecto al agua. Es a dimensional, sin unidades.

PESO ESPECÍFICO: denotado por “γ” se define como el peso por unidad de volumen del fluido.

En consecuencia la unidad en el SI de densidad será N m-3

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PRESIÓN ATMOSFÉRICA: la atmósfera es un fluido de varios kilómetros de altura que rodea a la tierra, que producto de su peso, ejerce presión sobre todos los objetos sumergidos en ella, denominada presión atmosférica.

Pa = ρHg gh = 760mmHg







Variación de la presión con la profundidadRecordando que la presión es la misma en todos los puntos al mismo nivel de un fluido en reposo, considere la primera figura, el elemento de fluido marcado, está en equilibrio sometido a fuerzas externas verticales, debidas a la presión en las secciones (1) y (2), y a su peso W.

F1

F2

Wh

1

2P2 =P1+ρ g h P =Pa+ρ g h

h

P




Manómetro en U de líquido, para presiones relativas de gas

La columna en U contiene un líquido (líquido manométrico), por ejemplo agua, de modo que en la situación de equilibrio, cuando la presión p en el recipiente que contiene un gas es mayor que la atmosférica, la condición de equilibrio indicada en la figura da

h

P = Pa + ρL g h

h

P = Pa - ρL g h




LAS PRESIONES DE LOS FLUIDOS DEL CUERPO HUMANO SIEMPRE SON PRESIONES MANOMÉTRICAS.

NOTA: La presión media de la sangre en el hombre, al ser bombeado por el corazón en la aorta, es de 2 lb/pulg2 (100 mm Hg); esta es la presión manométrica, es lo que excede la presión de la sangre de la presión atmosférica. Esta magnitud es interés fisiológico, porque mantiene activo el sistema circulatorio.

De interés: la presión manométrica real en la aorta varía en cada ciclo cardíaco. La máxima (sistólica) es de unos 120 mm Hg, se da cuando el corazón se contrae, y la presión mínima (diastólica) es de unos 80 mm Hg, se da cuando el corazón se relaja. Por lo tanto la presión manométrica media en la aorta es de unos 100 mm Hg.




PRINCIPIO DE ARQUÍMEDESCuando un cuerpo se sumerge en un fluido, él experimenta una fuerza ascendente, llamada fuerza de empuje, que es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo.En términos matemáticos, si V denota el volumen sumergido, ρL la densidad del líquido y E la magnitud del empuje, entonces:

E = ρLV g.


Estática de FluidosEstática de Fluidos


Principio de Pascal la presión ejercida en cualquier parte de un fluido incompresible y en equilibrio dentro en un recipiente de paredes indeformables, se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.

p1=p2

F2=F1.(S2/S1)

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PROBLEMASPROBLEMAS


1. Del esquema mostrado determinar la presión ejercida por el piso sobre la superficie del cuerpo de 80 kg que se desliza por una pendiente de 20º cuya área de contacto es de 0,30 m2

20º

80 Kg

2. La presión sistólica de un paciente es de 220 mm Hg. Convertir esta presión en: (a) Pascal, (b) libras por pulgada cuadrada y (c) centímetros de agua.

3. La presión manométrica del aire suministrado a un paciente por medio de un respirador es 20 cm agua. Convertir esta presión en (a) newton por metro cuadrado, (b) libras por pulgada cuadrada y (c) torrs.


PROBLEMASPROBLEMAS


4. ¿Cuál es la presión sobre un buzo situado 10m por debajo de la superficie de un lago? Densidad de agua dulce = 1 000 Kg/m3 . Densidad de agua de mar = 1,025x103 Kg/m3

10 m

5. En una persona que se encuentra erguida, los píes están a unos 1,35 m por debajo del corazón. ¿Cuál es la diferencia entre la presión PB de la sangre en una arteria del pie y la presión PA de la sangre en la aorta? Densidad de la sangre = 1,05x103 Kg/m3


PROBLEMASPROBLEMAS


6. Con la expiración máxima una persona que sopla en un lado de un manómetro de agua produce una diferencia de 65 cm entre las alturas de las dos columnas de agua, ¿Cuál es la presión manométrica ejercida por los pulmones de dicha persona?

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