Hidrostatica - Fisica Medica

8/17/2019 Hidrostatica - Fisica Medica

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SEMINARI

O 7

HIDROSTATICA

MEDICA I

PRINCIPIO DE PASCAL PRINCIPIO DEARQUIMEDES

INTRODUCCIÓN

La Hidrostática se encarga de estudiar os !uidos en re"oso # as !uer$as #"resiones %ue o a!ectan& E'isten cient()cos %ue "antean %ue no es cierto %uee'istan os cuatro estados !unda*entaes de a *ateria s+ido, (%uido, gaseoso #"as*ático& S+o e'isten -uidos # .stos son /ariaciones de estado de os -uidos&Por o tanto, en e uni/erso no e'isten s+idos sino un constante interca*0io de

*o.cuas entre as sustancias %ue acercan sus su"er!icies&1i/i*os in*ersos en e !ondo de una gran ca"a de !uido La at*+s!era #nuestro "aneta está cu0ierto en sus 23 "artes "or otro -uido E Agua& Laenerg(a "ro/eniente de so genera ca*0ios en estos !uidos, "roduci.ndose o%ue deno*ina*os ci*a # as( "or e4e*"o, e cico de agua, %ue deter*ina a"resencia de u/ias necesarias "ara a /ida& E acto de res"irar es e resutadode as "ro"iedades de os !uidos

En e interior de "aneta ta*0i.n e'isten -uidos %ue en ocasiones sedes"a$an durante eru"ciones /ocánicas, as( *is*o, as di/ersas !or*acionesgeográ!icas de"enden de a e'istencia # "re/aencia de estas corrientes de!uidos&

En nuestro organis*o ta*0i.n encontra*os a "resencia de !uidos E aguaconstitu#endo e

567 de "eso cor"ora de aduto 8/ar(a seg9n se'o # edad:, os gases"resentes en e a"arato res"iratorio, a ni/e intestina, senos "aranasaes # os-uidos cor"oraes 8L(%uido ce!aorra%u(deo, "e riin!a, etc : a*ados cooides0io+gicos& En genera, nuestro organis*o se encuentra en estado cooida o"as*ático&


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CONCEPTOS BÁSICOS

HIDROST;TICAE origen de esta "aa0ra "ro/iene de dos /oces griegas & Una *is*a !uer$a "odrá "roducir di!erentes "resiones, de"endiendode área so0re a cua act9a&


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Si e área !uese *u# "e%ue?a "odr(a*os o0tener grandes "resi ones,incuso con !uer$as "e%ue?as& Por esa ra$+n, os ca/os tienen "unta& Por o*is*o, as agu4as de "unta ro*a no son tan 9ties "ara coser co*o as %uetienen"unta )na # si =an /isto aguna "e(cua a*0ientada en una geogra!(a connie/e, =a0rán o0ser/ado %ue os $a"atos "ara nie/e "arecen ra%uetas de tenis o%ue si ag9n descuidado /ia4ero de4a sus es%u(es # desea ca*inar en a nie/e,

s90ita*ente se encuentra, co*o


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%uien dice con a nie/e en e cueo&

La Unidad en e siste*a internaciona "ara a "resi+n es e Pasca 8Pa: # se

de!ine co*o N*F

Si reorgani$a*os a !+r*ua inicia # =aa*os a !uer$a en !unci+n de a"resi+n, esto ser(aG

F = Px A

Nosotros con/i/i*os d(a a d(a con as !uer$as # "resiones generadas "oros !uidos # es "or eso %ue usua*ente no nos "ercata*os de eas&

PRESIÓN HIDROSTÁTICA

Es a "resi+n e4ercida "or un !uido en re"oso& Es a "resi+n %ue e'iste en e

interior de agua, actuando !uer$as "er"endicuares a a su"er)cie"resionada&

Se "uede deter*inar a PRESION %ue e4erce este -uido, =aando su"eso& Pero de0ido a %ue e "eso de un !uido de"ende de su densidad,"odre*os =aaro de a siguiente *aneraG

P = h x dx g

P es PRESIÓN= es LA ALTURA DE LA CANTIDAD DE >LUIDO d es LA DENSIDAD DEL >LUIDOg es LA ACELERACIÓN DE LA @RA1EDAD

Esto signi!ica %ue a "resi+n %ue e4erce un !uido de"ende de*anera directa de a densidad # de a atura %ue tenga& Es decir =a0rá *a#or"resi+n si e !uido es *ás denso # si e "unto es *ás "ro!undo&Esta !+r*ua se cu*"e "ara os !uidos (%uidos a e'ce"ci+n de os gases&

POR QUJ

Por%ue es un !uido co*"resi0e, # su densidad no es constante, es decir, a*a#or "ro!undidad en una cou*na de gas, a densidad será *a#or #a %ue e gasse encontrará *ás co*"ri*ido # /ice/ersa&

Los L(%uidos "oseen una densidad constante # "or o tanto a "resi+n %uee4ercerá en e !ondo será a *is*a en cada "unto, sin i*"ortar a !or*a dereci"iente %ue o contiene&


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PROPIEDADES DE LOS>LUIDOS

K& Un !uido en re"oso no "uede e4ercer una !uer$a "araea a una su"er!icie"or a !ata de rigide$, "or o tanto, un !uido no "osee coe)ciente dero$a*iento estático o de !ricci+n& Cuando está en *o/i*iento s( o =ace&E (%uido sino/ia u0rica as su"er!icies +seas entre as articuaciones #durante e *o/i*iento "resenta un coe!iciente de ro$a*iento de 6,6K siendo*u# i*"ortante #a %ue reduce e ro$a*iento de as !uer$as de contacto&

F& LE DEPASCALEn ausencia de a gra/edad # sin considerar e "eso de !uido, a "resi+n en un-uido en re"oso, es a *is*a en todas "artes& Cuando se e4erce una "resi+nso0re un (%uido .sta se trans*ite con igua intensidad # en todasdirecciones& Esto es e PRINCIPIO DE PASCAL&


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Si se a"ica una "resi+n o !uer$a co*o se o0ser/a en e diagra*a, eca*0io en a "resi+n se trans*itirá de *anera e%uitati/a a todas as "artes de!uido&

E "ri*ero en darse cuenta # descri0ir co*o se tras*ite a "resi+n en os!uidos, !ue e gran cient(!ico # !i+so!o !ranc.s as Pasca, entre osa?osK566&

APLICACIONESB La "rensa =idráuicaB Los !renos =idráuicosB E ee/ador =idráuico

MAQUINAS HIDRAULICAS

Si e "rinci"io de Pasca esta0ece %ue a "resi+n a"icada a un !uido se

tras*ite igua*ente "or todo e !uido, es "osi0e tras*itir !uer$a utii$ando-uidos en /e$ de cuer"os r(gidos co*o o =ace*os con as "aancas&

E !uido en una *á%uina =idráuica, genera*ente es un ti"o de aceite%ue se cooca 0a4o "resi+n, *ediante un "e%ue?o ciindro %ue se conecta con unciindro de *a#or diá*etro&

La "resi+n es a *is*a 8P>'A:, "ero de0ido a *a#or diá*etro desegundo ciindro, a !uer$a tota /a a ser *a#or, "or ende, e ciindro *enorde0erá /ia4ar&

Donde se necesiten grandes !uer$as, estas *á%uinas "ueden "roducira,co*o "or e4e*"o, en e siste*a de !renos de nuestros auto*+/ies o en asa*adas gatas %ue sir/en "ara e/antaros& E *is*o "rinci"io, "ero utii$andogas, ad%uirirá e ad4eti/o neu*ático # esto o "ode*os "erci0ir a escuc=ar esonido caracter(stico de os !renos utii$ados "or os ca*iones %ue tienen unsiste*a neu*ático # no =idráuico

He a%u( otro interesante e'"eri*ento %ue deseo reaicen #

"osterior*ente co*enten&

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B La "resi+n en un -uido es a *is*a "ara todos os "untos de igua"ro!undidad # a di!erencia de "resi+n entre dos "untos A # a di!erentesaturas está deter*inado "orG

Pi Ps d & g & =

PRINCIPIO DE ARQUIMEDES&

Recuerden a !a*osa =istoria entre Hier+n re# de Siracusa 8Sigo III AC: #Ar%u(*edes& Hier+n entreg+ una cantidad de oro a un 4o#ero "ara ea0orar unacorona, "ero sos"ec=a0a de un enga?o& Encarg+ a Ar%u(*edes"ara deter*inar si a corona esta0a =ec=a de oro "uro o =a0(a sido aduterada,o0/ia*ente, no de0er(a da?arse a corona& A0sorto en a "reocu"aci+n"ara soucionar e "ro0e*a to*+ un 0a?o # "ara suerte de ., a tina esta0a

ago ena # *ientras se su*erg(a descu0ri+ a souci+n a enig*a& Cuentaa e#enda %ue sai+ desnudo de as caes de Siracusa gritando Eurea %uesigni)ca o =a. o o encontr.&

E "rinci"io de Ar%u(*edes es un "rinci"io de Hidrostática # consiste en%ue as cosas "esan *enos cuando se su*ergen en e agua #a %ue "asande una $ona de *enor densidad a otra de *a#or densidad& Cuando su*ergi*osun o04eto en un !uido co*o e agua, e o04eto "resiona e agua # ta*0i.n eagua e4erce "resi+n so0re e o04eto, o %ue causa e ca*0io de "eso deo04eto su*ergido& Se "odr(a de!inir de a siguiente *aneraG LA PRDIDA

DEL PESO DE UN OETO SUMER@IDO EN UN >LUIDO ES I@UAL AL PESO DEL>LUIDO DESPLAADO&

En ocasiones e "rinci"io de Ar%u(*edes se de!ine en t.r*inos dea !uer$a %ue e -uido e4erce en e o04eto su*ergido, a esto se deno*inaa !uer$a de e*"u4e 8>E: # .sta es igua a "eso de !uido des"a$ado oa a /ariaci+n de "eso de o04eto su*ergido& Haando cua%uiera de estasdos cantidades deter*inare*os a !uer$a de e*"u4e 8>E:& Sie*"re se de0e

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considerar a a !uer$a de e*"u4e con una direcci+n contraria a a gra/edad,de0ido a %ue as "artes in!eriores de un o04eto su!ren *a#or "resi+n %ue as"artes su"eriores en e !uido&

En Medicina e "rinci"io de Ar%u(*edes se usa *uc=o en !isiotera"ia, os"acientes %ue =an su!rido !racturas o esiones "arecidas e*"ie$an a!ortaecer sus *9scuos # a au*entar su !uer$a reai$ando e4erciciossu*ergidos en tinas #a %ue de .sta *anera sus cuer"os "esarán *enos&

1ARIACION DE LA PRESION CON LAPRO>UNDIDAD

En e es%ue*a anai$ado, si a"ica*os e "rinci"io dePasca, "ode*os darnos cuenta %ue en e "unto e'istirá una *a#or "resi+n,de0ido a %ue se encuentra a una *a#or "ro!undidad& SI cacua*os adi!erencia entre as !uer$as o0tendre*os a !uer$a de e*"u4e 8>E:

As( tendre*os

%ueG

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EMPUE DENSIDAD

E'iste una reaci+n directa entre "resi+n # !uer$a # entre densidad # "resi+n > P'A 8A *a#or "resi+n, *a#or !uer$a:P d & g& = 8A *a#or densidad, *a#or "resi+n:

En concusi+n cuanto *ás denso sea un !uido, =a0rá *a#or "resi+n en . #e4ercerá una *a#or !uer$a de e*"u4e&

APLICACIÓNPor %u. -ota*os *ás !áci*ente en e agua de *ar %ue en a "iscinaJ

Por%ue e agua de *ar 8d K6F g*2

: es *ás densa %ue e agua de a

"iscina 8d K666 g*2

:# "or o tanto a !uer$a de e*"u4e %ue e4erce e agua de *ar es *a#or&Una 0oa de =ierro se =unde !áci*ente en e agua "ero no en e *ercurio&Por %u.J

En cuá de os dos !uidos e'iste *a#or !uer$a de e*"u4eJCOMPORTAMIENTO DE UN SÓLIDO EN UN LVQUIDO&

Los s+idos a su*ergirse en un (%uido son e*"u4ados =acia arri0a, aesta !uer$a /ertica se a*a EMPUEPueden darse tres situacionesG

K& Si e "eso de o04eto es *a#or a a >E , e o04eto se =unde& Entonces e /ou*endes"a$ado es igua a /ou*en de o04eto # a densidad de o04eto es *a#or a adensidad de (%uido&

F& Si e "eso de o04eto es *enor a a >E, e o04eto !ota& Entonces e /ou*endes"a$ado e igua a /ou*en de o04eto %ue se encuentra de0a4o de asu"er!icie de (%uido # a densidad de o04eto es *enor a a de (%uido&

2& Si e "eso de o04eto es igua a a >E, es decir están en e%uii0rio, e o04eto%ueda sus"endido dentro de (%uido& Esto es conocido co*o e EMPUENEUTRO& A%u( a densidad de o04eto es igua a a densidad de (%uido&

>UERAS DE COHESION ADHESION&

Las !uer$as de co=esi+n son a%ueas %ue se esta0ecen entre as"art(cuas de una sustancia, *ientras %ue as !uer$as ad=esi+n ocurrenentre as "art(cuas de dos sustancias di!erentes& En os !uidos as !uer$asco=esi/as son *u# d.0ies&

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Muc=as /eces "regunta*os a nuestros au*nos si sa0en "or %u.e agua *o4a # reci0i*os res"uestas *u# "ecuiares& Lo cierto es %ue estoe ocurre a as !uer$as de ad=esi+n& E agua nunca *o4ará a una su"er)cie cona %ue no se "ueda ad=erir, "or e4e*"oG a un "a"e encerado o a os"ásticos i*"er*ea0es, "ero si cooca*os agunas gotas de agua en "a"e"eri+dico /ere*os c+*o sus *o.cuas se ad=ieren "ronta*ente&

,

1ISCOCIDAD&

Ta*0i.n es una caracter(stica de os !uidos # se "uede de!inir co*o aresistencia a !uir, e'isten *uc=os e4e*"os co*o a *ie, os aceites "ara*otores de auto*+/i # a *ea$a&

Estos !uidos se caracteri$an "or tener *a#ores !uer$as co=esi/as #

un !u4o *u# ento, se "uede e'"icar c+*o %ue as "art(cuas tienen*uc=a di)cutad "ara se"ararse unas de otras # "or o tanto, cuando0a4a a te*"eratura, a /iscosidad au*enta

E /idrio "uede considerarse co*o un !uido con a *ás ata/iscosidad, tanta %ue no e "er*ite -uir& Por otro ado, a sustancia %ue tiene a*enor /iscosidad deter*inada "or e =o*0re es e =eio (%uido a %ue se econsidera un su"er!uido& La sangre tiene un rango de /iscosidad constanteen una "ersona nor*a #a %ue a te*"eratura en e cuer"o =u*ano se *antieneconstante&

EL PRINCIPIO DE ERNOULLI

De0ido de %ue aca0a*os de =a0ar de as sangre # .sta es un!uido en *o/i*iento, "er*(tan*e "ro"oner un conce"to de =idrodiná*ica&Danie ernoui !ue un !(sico *ate*ático sui$o %ue /i/i+ en e sigo W1III # !ue e%ue utii$+ "or "ri*era /e$ e t.r*ino =idrodiná*ica&

Su contri0uci+n consisti+ en descri0ir "or /e$ "ri*era e e!ecto %uee4erce a /eocidad so0re a "resi+n en un !uido en *o/i*iento& O0ser/e ediagra*a

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Seg9n e diagra*aG Por %u. a "resi+n dis*inu#e cuando a/eocidad de -uido se incre*enta # "or %u. au*enta cuando a /eocidad sereduceJ Este ca"(tuo se tratará en detae en e se*inario de Hidrodiná*ica&

TENSION SUPER>ICIAL

Si ena*os co*"eta*ente un /aso con agua # o0ser/a*osdetenida*ente, /ere*os %ue a su"er!icie de agua se cur/aX # %ue a agregaragua enta*ente # uego gota a gota, .sta no se cae de /aso con !aciidad&Este !en+*eno o "ode*os e'"icar con a tensi+n su"er!icia&

E (*ite entre e agua # e aire es o %ue deno*ina*os a inter!ase&A ni/e *oecuar o0ser/a*os %ue a causa de as atracciones inter*oecuares8>uer$as de co=esi+n:, as *o.cuas en a su"er)cie son atra(das =acia einterior de (%uido, deter*inando %ue e (%uido tienda a *ini*i$ar susu"er!icie& Este !en+*eno de atracci+n de *o.cuas su"er)ciaes =acia einterior de (%uido, ocurre enta*ente # "or eo "ode*os decir %ue e'isten*ás *o.cuas de ado de (%uido %ue de ado de aire # "or o tanto asde ado de (%uido e4ercen *a#or !uer$a de co=esi+n # ega*os a aconcusi+n de %ue no e'isten su"er!icies #a %ue /ere*os *o.cuas de aguasaiendo =acia e aire # /ice/ersa&

Estas !uer$as de co=esi+n e4ercida en *a#or intensidad # en *a#or

cantidad so0re as *o.cuas de a su"er!icie es o %ue a*a*os tensi+nsu"er!icia& De esta !or*a resuta sencio entender e "or%ue as gotas # engenera a su"er!icie de os (%uidos ado"tan a !or*a con/e'a&

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La tensi+n su"er)cia NUNCA au*enta "ero s( "uede dis*inuir "oracci+n de agentes sur!actantes o tensioacti/os&


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AGENTE SURFACTANTE OTENSIOACTIVO

Es toda sustancia ca"a$ de reducir o ro*"er a tensi+n su"er!icia,

"ueden ser saes co*o e coruro de sodio, os ("idos # as ácidosgrasos& Los 4a0ones # as "rote(nas desnaturai$adas son os *e4oressur!actantes&

En e cuer"o =u*ano encontra*os agentes sur!actantestaes co*o as en$i*as acri*aes, as en$i*as sai/aes, e 4ugo0iiar # e sur!actante "u*onar&

A ni/e "u*onar, a secreci+n *ucosa %ue recu0re os F66 *F

desu"er!icie a/eoar tiene una tensi+n su"er!icia de 6 dinc*,re%uiriendo de una gran "resi+n "ara ro*"er as !uer$as de co=esi+n# e'"andir un a/.oo& Co*o se estudiará *ás adeante, esur!actante "u*onar "roducido "or os Neu*ocitos ti"o II, reducedrástica*ente a tensi+n su"er!icia # "or o tanto se re%uiere de *enor"resi+n "ara e'"andir un a/.oo&

CAPILARIDAD

Es e ascenso de un !uido a o argo deun tu0o o ca"iar&

ELVACIO

La noci+n de %ue e aire e4erce "resi+n, es usua*ente *ás !ácide entender %ue e conce"to de /ac(o, #a %ue e /ac(o es nada &Pat+n # Arist+tees *ani!esta0an %ue e /ac(o no e'iste # erai*"osi0e, #a %ue a naturae$a a0orrece e /ac(o& Ta /e$ "or esoes %ue este conce"to es a *enudo di!(ci de ace"tar& Por a ."oca de@aieo, se e*"e$+ a acarar a situaci+n a cerca de /ac(o # se ten(a anoci+n de %ue a *ateria /ia4a =acia os es"acios /ac(os de0ido a su *a#or"resi+n&

Uno de os "ri*eros /ac(os en ser reconocidos !ue e a*ado/ac(o Torricei ogrado "or E/angeista Torricei 8asistente # sucesor de@aieo en >orencia: durante su e'"eri*entaci+n acerca de a "resi+nat*os!.rica&

A Torricei se e acredita a in/enci+n de "ri*er 0ar+*etroa*ado ta*0i.n tu0o de

Torricei&


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De *anera sencia .ste ti"o de 0ar+*etro consiste en un tu0o dea"ro'i*ada*ente un *etro de ongitud, eno de *ercurio %ue secooca de *anera in/ertida dentro de un reci"iente %ue ta*0i.ncontiene *ercurio& E "eso de *ercurio %ue es K2,5 *ás denso %ue eagua, causa %ue e *ercurio descienda desde e tu0o =acia e reci"iente,

"ero no consigue e/acuarse tota*ente, de0ido a %ue a "resi+nat*os!.rica %ue e4erce e aire so0re a su"er!icie de reci"iente, setras*ite 8"or e "rinci"io de Pasca: a todo e !uido # ogra detener edescenso de a cou*na de *ercurio& Co*o e descenso es "arcia, en a"arte su"erior de tu0o, %ueda un /ac(o&

En concusi+n /ac(o es ausencia de *ateria, ausencia de*o.cuas de aire # "or o tanto no =a# "resi+n& En reaidad noe'iste e /ac(o a0souto, sie*"re %uedará ago de *ateria, agunas*o.cuas&

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