Hidroestática y física de fluidos aplicada a la fisiología: presión, flujo y audición
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Teoría fundamental de la hidroestática
Presión hidroestática: la presión ejercida por un fluido en reposo sobre cualquier superficie que se encuentre inmersa en él.
Principio de Pascal
Principio de Pascal: la presión aplicada en un fluido encerrado es transmitida sin disminución alguna a todos los puntos del fluido y a las paredes del recipiente que lo contiene (ejemplo: jeringa).
Principio de Arquímedes
Principio de Arquímedes: un cuerpo sumergido total o parcialmente en un fluido es impulsado hacia arriba por una fuerza igual en magnitud al peso del volumen del fluido que desaloja (ejemplo: barco).
Fuerza de empuje o de flotación
Fuerza de empuje o de flotación: si un cuerpo se introduce en un fluido, está sujeto a dos fuerzas verticales: el peso del cuerpo y la fuerza de empuje.
Diferencia entre fluidos ideales y reales
La distinción entre fluidos ideales y reales radica en que los fluidos reales poseen cierta viscosidad, es decir, un rozamiento interior que origina tensiones tangenciales entre los filetes fluidos.
Tipos de flujo
Tipos de flujos sanguíneos
- Flujo laminar: las trayectorias del fluido son paralelas y ordenadas.
- Flujo turbulento: el fluido se mueve formando remolinos y trayectorias irregulares.
Gases
Ley de los gases ideales
Un gas ideal se caracteriza por tres variables de estado: presión, volumen y temperatura.
Aplicaciones
- Ley de Boyle-Mariotte: aplicaciones en la administración de soluciones intravenosas.
- Ley de Gay-Lussac: aplicaciones en recipientes a presión (ejemplo: olla a presión).
- Ley de Charles: explicación de corrientes de aire por convección térmica.
Leyes que regulan la circulación de la sangre
Entre las leyes relevantes para la circulación se encuentran la ley del caudal, la ley de la velocidad y la ley de presiones (ley de Poiseuille).
Respiración
Mecánica de la respiración
Dentro de la mecánica de la respiración intervienen diversas fuerzas y propiedades:
- Presiones: durante la inspiración la caja torácica aumenta de volumen; si la presión intrapulmonar baja por debajo de la presión atmosférica, se produce el efecto de succión.
- Elasticidad pulmonar: factores como el tamaño y la situación patológica influyen en la elasticidad de los pulmones.
- Elasticidad de la caja torácica.
- Acción pulmonar: inspiración y espiración.
- Papel del surfactante: disminuye la tensión superficial de los alvéolos.
Sonido
Cualidades del sonido
- Tono o altura
- Duración
- Timbre
- Intensidad
Factores modificantes de la intensidad
- Frecuencia: influye en la percepción y en el tono del sonido.
- Amplitud: a mayor amplitud, mayor intensidad sonora.
- Distancia: a mayor distancia, el sonido se percibe más débil.
- Características del medio: el medio de propagación afecta la velocidad y atenuación del sonido.
Física del oído humano
Oído medio
El oído medio acopla la baja impedancia del sonido en el aire con la alta impedancia del líquido (perilinfa). Amplifica la presión sobre el oído interno mediante dos tipos de mecanismos:
- Efecto palanca
- Variación de superficie
Además, protege contra ruidos muy intensos mediante dos mecanismos de protección mecánica.
Metabolismo y gasto energético
Metabolismo basal
Metabolismo basal: cantidad de energía que utiliza un organismo en condiciones de reposo físico y mental para el mantenimiento de sus funciones vitales.
Gasto energético total
Gasto energético total: se calcula utilizando factores que multiplican parámetros como peso, talla y sexo, sumándoles el metabolismo basal.