O universo e sua composição fundamental.pptx
- 1. O universo e sua composição fundamental GOVERNO DO ESTADO DE MATO GROSSO SECRETARIA DE ESTADO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO CAMPUS UNIVERSITÁRIO EUGÊNIO CARLOS STIELER DE TANGARÁ DA SERRA Profª: Msc.: Paula Pinheiro de Carvalho E-mail: [email protected]
- 2. O universo e sua composição fundamental Conceito Biofísica 2 É uma ciência interdisciplinar que aplica as teorias, a metodologia, conhecimentos e tecnologias da matemática, química e física para resolver questões de Biologia; É uma área de conhecimento cujo objetivo é o estudo de fenômenos físico-biológicos que envolvem organismos vivos e comportamentos resultantes dos vários processos da vida.
- 3. O universo e sua composição fundamental De que matéria são feitos os seres vivos? Como os seres vivos utilizam energia? E quais formas de energia? Por que partes da matéria se atraem ou se repelem? Por que fenômenos levam um determinado tempo para acontecer? Como os seres interagem (no tempo e espaço) entre si no universo natural? Biofísica 3
- 4. O universo e sua composição fundamental É o estudo da matéria, energia, espaço e tempo nos sistemas biológicos; Esses componentes fundamentais do universo podem ser qualificados e quantificados, sendo denominados de Grandezas Físicas; Biofísica 4 Busca enxergar o ser vivo como um corpo, que ocupando lugar no espaço, e transformando energia, existe num meio ambiente o qual interage com este ser. • Matéria: pode ser reconhecida pelos objetos, pelos corpos; • Energia: pelo calor, pela luz, pelo som, pelo trabalho físico; • Espaço: pode ser reconhecido pelas áreas, volume e distâncias; • Tempo: reconhece-se pela sucessão dos dias e das noites; pela espera dos acontecimentos e pela duração da vida.
- 5. 5 Biofísica O universo e sua composição fundamental: GRANDEZA FÍSICA É tudo aquilo que pode ser medido e associado um valor numérico e a uma unidade; Sistema Internacional de Unidades; Ex: tempo, comprimento, velocidade, aceleração, força, energia, trabalho, temperatura e pressão;
- 6. 6 Biofísica O universo e sua composição fundamental: GRANDEZA FÍSICA É tudo aquilo que pode ser medido e associado um valor numérico e a uma unidade; Estão relacionadas aos ritmos biológicos circadianos; Ex: Determinar os ritmos da termo regulação, ritmos no sistema respiratório e ritmos no sistema cardiovascular a partir de unidade de medidas.
- 7. 7 Biofísica O universo e sua composição fundamental: Ritmos da termo regulação: Verificamos a partir da temperatura corpórea; Determinada em graus centígrado (37,5ºC); O indivíduo a temperatura corpórea Processos metabólicos reduzidos; Temperatura corpórea Desnaturação das proteínas. Exemplos onde a grandeza física está associada ao processo metabólico do corpo humano.
- 8. 8 Biofísica O universo e sua composição fundamental: Ritmos no sistema respiratório; Verificado a partir da quantidade da respiração por minuto (Rpm); Quantas vezes o tórax se movimenta; Eupneia: Adulto em repouso: 12 a 16 Rpm Dispneia: é a respiração difícil, trabalhosa ou curta. É sintoma comum de várias doenças pulmonares e cardíacas; pode ser súbita ou lenta e gradativa.
- 9. 9 Biofísica O universo e sua composição fundamental: Ritmos no sistema cardiovascular. Dentro do S.C. temos a pressão arterial sanguínea; Determinada pela força que o sangue exerce nas paredes das artérias; Essa força é que vai determinar a quantidade da pressão arterial de uma pessoa.
- 10. 10 Biofísica O universo e sua composição fundamental: Sistema Internacional de Unidades (SI)
- 11. 11 Biofísica O universo e sua composição fundamental: Sistema Internacional de Unidades (SI)
- 12. 12 Biofísica O universo e sua composição fundamental: GRANDEZAS FUNDAMENTAIS São compostos de MATÉRIA (massa); Utilizam e produzem ENERGIA; Ocupam lugar no espaço próprio (VOLUME); Vivem na dimensão TEMPO; • Na vida comum, o tempo pode ser avaliado por qualquer fenômeno periódico como os batimentos cardíacos ou as estações do ano.
- 13. 13 Biofísica O universo e sua composição fundamental: GRANDEZAS DERIVADAS Na biologia, a depender do sistema ou fenômeno estudado, utiliza-se unidades derivadas ou fracionadas. Tamanho dos micro-organismos;
- 14. 14 Biofísica O universo e sua composição fundamental: MATÉRIA Matéria (M): representada pela massa, são os objetos, corpos. MASSA: É a medida da quantidade de matéria de um ser vivo. Sob ação da gravidade a massa exerce uma força que é o peso (kg); Estados físicos da matéria: sólido, liquido ou gasoso. Ex: papel, madeira, ar, água, pedra. Indicador do estado de saúde do indivíduo.
- 15. 15 Biofísica De que é feito o átomo? Núcleo= denso, carga +; contém prótons e nêutrons e várias subpartículas; contém a maior massa do átomo; Órbita: mais leve, carregados negativamente, contém elétrons, ocupam o espaço ao redor do núcleo. “ Qualquer um que pretenda entender a vida, precisa entender primeiramente os átomos e as moléculas”.
- 16. Massa x Peso Sob ação da gravidade a massa exerce uma força, que é o peso. O peso é a força de atração gravitacional que o planeta exerce sobre o objeto. Não confunda massa com peso!! Peso é força Fg= m x g m= massa (g) g= aceleração gravidade 16
- 17. 17 Biofísica COMPRIMENTO, ÁREA E VOLUME: superfície corporal é medida pela área (L2); A relação massa/volume= densidade que é a quantidade de matéria existente na unidade de volume de um corpo. A área está relacionada com diversos fenômenos e fatores fisiológicos, como o metabolismo, à perda de plasma em casos de queimaduras, a desidratação, superfície de contato, homeostase, pressão interna etc. O universo e sua composição fundamental: ESPAÇO
- 18. 18 Biofísica O universo e sua composição fundamental: ESPAÇO Pode-se trabalhar 1 dimensão (linear); Pode-se trabalhar duas dimensões (Área) ou 3 dimensões (volume); 10 m m= metro- m2 ou m cm= centímetro- cm2 ou cm3 volume: m3, cm3, litro (L) ou mililitro (mL)
- 19. 19 Biofísica O universo e sua composição fundamental: ESPAÇO Área de superfície de trocas gasosas
- 20. Densidade (grandeza derivada) Densidade (d): relaciona a massa de um objeto e o volume ocupado por ele. d= m/v Biofísica 20 Unidade: kg/m3 g/cm3
- 21. Densidade (grandeza derivada) Densitometria óssea Exame para diagnóstico de osteoporose ou doenças que afetam os ossos; • O exame de imagem permite identificar precocemente a diminuição da massa óssea do corpo, determinando o risco de faturas; • O aparelho emite doses baixas de radiação ionizantes que interagem com tecidos moles (músculos, gorduras), duros ( ósseo). Biofísica 21
- 22. 22 Biofísica O universo e sua composição fundamental: TEMPO Tempo (T): duração do fenômeno Sucessão do dia e noite, duração de minutos, segundos, milissegundos, um ciclo de vida, estágio de desenvolvimento.
- 23. Ritmo Biológico Algumas funções fisiológicas variam ao longo do tempo de maneira previsível= ritmo biológico ou circadiano; Ex: pressão sanguínea, temperatura do corpo, processos metabólicos, ritmos no sistema respiratório, cardiovascular, termo regulação. Biofísica 23
- 24. 24 Biofísica GRANDEZAS DERIVADAS Velocidade (V) Os seres vivos, suas partes, seus componentes (Sangue), estão sempre em movimento (mudança de posição no espaço); Esse movimento é medido pela velocidade (espaço percorrido em determinada unidade de tempo);
- 25. 25 Biofísica GRANDEZAS DERIVADAS Velocidade (V): relaciona a mudança de posição de um objeto num dado espaço num dado tempo. V= Espaço (L) m/s Tempo (T) km/h A velocidade dos impulsos nervosos, da corrente sanguínea, dos deslocamentos musculares Unidade: m/s
- 26. Velocidade da hemácia no vaso sanguíneo T= 2s Qual é a velocidade da hemácia em cm/s e m/s V= Espaço (L) m/s Tempo (T) km/h Biofísica 26 V= 10 = 5 cm/s 2 Ou V= 0,05m/s
- 27. Velocidade de propagação do sistema nervoso Velocidade de propagação do impulso nervoso de um neurônio mielinizado pode atingir velocidades de até 200m/s (720km/h) Biofísica 27
- 28. Grandezas derivadas Aceleração: relaciona a mudança de velocidade em um intervalo de tempo. V= Espaço (L) Tempo (T) a= Δ V ΔT m/s2 m/s Biofísica 28
- 29. Aceleração da hemácia no vaso sanguíneo Aceleração: relaciona a mudança de velocidade em um intervalo de tempo. Aceleração do ar nas vias aéreas, do sangue na ejeção cardíaca. 3 cm 6 cm 9 cm 1s 1s 1s T1 T2 T3 Biofísica 29
- 30. Força: Produto da massa x aceleração. Medida em Newtons (N); Moléculas interagem entre si por meio de forças de atração e repulsão Força de contração muscular, força gravitacional Biofísica O universo e sua composição fundamental: ENERGIA GRANDEZAS DERIVADAS 30
- 31. Ao redor da terra atua um campo gravitacional que atrai todos os objetos para o centro da terra por meio da Força gravitacional g= 9,81 m/s2 Biofísica O universo e sua composição fundamental: ENERGIA GRANDEZAS DERIVADAS 31
- 32. Trabalho: Força exercida por um objeto relacionada ao seu deslocamento (distância percorrida); Se o trabalho de uma força for paralela e de mesmo sentido do deslocamento. O trabalho é calculado por: t = F x d Joule Biofísica O universo e sua composição fundamental: ENERGIA GRANDEZAS DERIVADAS 32
- 33. 33 Biofísica O universo e sua composição fundamental: ENERGIA FORÇA E TRABALHO: Energia= Força(f) x Distância (d) percorrida pela força. São grandezas que possuem equivalência dimensional: Trabalho pode produzir energia; Energia pode produzir trabalho; Ex: Contração muscular (Energia elétrica dos músculos), a síntese de proteínas (Energia química dos alimentos). GRANDEZAS DERIVADAS E= f.d
- 34. 34 Biofísica O universo e sua composição fundamental: ENERGIA FORÇA E TRABALHO: Energia= Força(f) x Distância (d) percorrida pela força. Trabalho ou energia são medidos pelo Joule; 1J é obtido quando a força de 1N se desloca 1m; Levantar um objeto de 100g (0,1kg) a 1 metro de altura é realizar trabalho de 1J; Se a massa for de 1kg é realizar trabalho de 10J. GRANDEZAS DERIVADAS E= f.d
- 35. 35 Biofísica O universo e sua composição fundamental: ENERGIA Trabalho da força peso: Todos os corpos nas proximidades da superfície da Terra, sofrem a atuação de uma força devido ao campo gravitacional terrestre; Quando um corpo é abandonado de uma determinada altura, ele sofre um deslocamento provocado por esta força, chamada de força peso; A força peso é calculada por P = m.g Trabalho da força peso: T = m . g . h
- 36. 36 Biofísica O universo e sua composição fundamental: ENERGIA EX: Um corpo de um cadáver de massa igual a 65 kg é jogado do alto de um prédio a uma altura de 12 m. Considerando o valor da aceleração da gravidade local igual a 9,8 m/s2, determine o trabalho produzido pela força peso no deslocamento do corpo até o chão. T = m . g . h
- 37. Potência: Capacidade de realizar (ou produzir energia) em função do tempo; Se a massa for levantada em 1s, a potência será de 1watt; 1watt corresponde a levantar massa de 0,1 kg a 1metro de altura em 1s. W = trabalho Joule/s ou Watt tempo Biofísica O universo e sua composição fundamental: ENERGIA GRANDEZAS DERIVADAS 37
- 38. 38 Biofísica O universo e sua composição fundamental: PRESSÃO: A pressão é definida como uma força agindo numa área delimitada. A pressão osmótica é a força exercida pelas moléculas da solução nas paredes celulares, a pressão sanguínea é a força que o sangue exerce sobre as paredes dos vasos. GRANDEZAS DERIVADAS P= F/A
- 39. 39 Biofísica O universo e sua composição fundamental: Ex: Uma determinada força de módulo F= 800N é aplicada normalmente a uma superfície dos vasos sanguíneos, cujas medidas são: 10 cm de largura e 20 cm de comprimento. Calcule o valor da pressão exercida sobre toda a superfície. P= F/A p= 800N 10cm x 20cm p= 800N 200cm2 p= 4N.cm2
- 40. 40 Biofísica O universo e sua composição fundamental: p= 800N 10cm x 20cm p= 800N 200cm2 p= 4N/cm2 Mas, no sistema internacional de unidades (S.I): p= 800N 0,1m x 0,2m p= 800N 0,02 m2 p= 40000N/m2 = 4.104 Pa O pascal, símbolo Pa, é a unidade padrão de pressão e de tensão no Sistema Internacional de Unidades. Equivale à força de 1N sendo aplicada uniformemente sobre uma superfície de 1m2. Portanto: 1Pa= 1N/m2
- 41. Pressão Arterial Quando impulsionado pelo coração o sangue exerce uma pressão contra as paredes das artérias= pressão arterial Pressão máxima e mínima Ex: 120 x 80 mmHg 12/8 Biofísica 41
- 42. 42 Biofísica O universo e sua composição fundamental: VISCOSIDADE: Atrito interno visível no escoamento de um líquido. Ex: A viscosidade do sangue humano, a 37ºC, varia entre 0,21 a 0,32 x 10 poise. A viscosidade é a força que deve ser feita durante certo tempo, para deslocar uma área unitária de um fluido. Escoamento de líquidos, como na circulação sanguínea, na lubrificação de articulações e na preparação de fluidos para uso biológico. GRANDEZAS DERIVADAS Temperatura viscosidade n= Força x Tempo área
- 43. 43 Biofísica O universo e sua composição fundamental: TEMPERATURA: É medida da intensidade da energia térmica (ET) e calor é a quantidade de ET. A temperatura é a concentração térmica por volume de matéria. Importância da temperatura x viscosidade: Indivíduo que entra em estado de choque devido a acidente, a temperatura do corpo cai e aumenta a viscosidade do sangue= queda do fluxo sanguíneo; Solução: Manter o paciente aquecido!
- 44. 44 Biofísica O universo e sua composição fundamental: TENSÃO SUPERFICIAL: É a força que deve ser feita para a penetração de objetos em uma superfície líquida. Representada pela letra grega sigma (σ); É a força dividida pela distância ou o trabalho dividido pela área de penetração. GRANDEZAS DERIVADAS n= Força x Tempo área
- 45. 45 Biofísica O universo e sua composição fundamental: FREQUÊNCIA: Fenômenos biológicos repetitivos em função do tempo. Unidade de medida é o Hertz (um evento por segundo); F= 1 bpm T Ex: Podemos medir a frequência cardíaca, os ciclos respiratórios, ondas cerebrais, movimentos peristálticos. GRANDEZAS DERIVADAS
- 46. 46 Biofísica O universo e sua composição fundamental: É uma grandeza que é determinada apenas por um valor numérico chamado de módulo. Por exemplo: A temperatura, tempo, área, volume, são também grandezas escalares. GRANDEZA ESCALAR A temperatura da sala de aula é de 23ºC
- 47. 47 Biofísica O universo e sua composição fundamental: É uma grandeza que, além do módulo, é determinada por uma direção e um sentido. Ex: Nesse caso, o movimento do carro é tratado como uma grandeza vetorial, com módulo direção e sentido. Tudo que está relacionado a movimento é vetorial. Ex: Deslocamento, velocidade, aceleração, força. etc GRANDEZA VETORIAL Um carro se MOVE na direção horizontal, da esquerda para a direita e a 100km/h
- 48. 48 Biofísica Exercícios 1) Um indivíduo levanta um objeto de 5kg a 1,20m de altura em 1,3s. Na repetição do teste, ele consegue tempo de 0,92 s. Calcular o trabalho realizado e a potência demonstrada em cada caso. 2) Um atleta suporta sua massa corporal 70kg suspenso em uma barra. Qual é a força que ele faz?
- 49. 49 Biofísica Exercícios 3) Uma hemácia marcada com radioisótopo se desloca entre dois pontos de um vaso sanguíneo. A distância entre os pontos é 0,2m e o tempo gasto foi de 0,01 s. Calcule a velocidade da corrente sanguínea na S.I. 4) Uma hemácia é acelerada pela contração ventricular. No primeiro 0,1 s, ela percorre 10mm, no segundo 20mm e no terceiro, 30mm. Calcular a aceleração em cm/s e m/s. 5) Para empurrar massa de sangue de 100g com aceleração de 0,012 m/s, quanto de força é necessário?
- 50. 50 Biofísica Exercícios 6) Um atleta (70kg) salta sobre um obstáculo 1,20m de altura. Qual foi o trabalho físico realizado? 7) Distinguir massa e peso. 8) Um coração pulsa 6480000 vezes em 24 horas. Calcular sua frequência. 9) Uma substância radioativa emite 3000 pulsos por minuto. Qual a frequência em eventos/segundo. 10) Qual é a diferença entre grandeza escalar e grandeza vetorial? Cite exemplos dentre as grandezas estudadas.