MAGNITUDES Y MEDIDAS.
FUERZA Y ENERGÍA
MAGNITUDES Y MEDIDAS.
FUERZA Y ENERGÍA
Magnitud Física
Una magnitud física es
una propiedad o cualidad medible de un sistema físico, es decir, a la que se
le pueden asignar distintos valores como resultado de
una medición o una relación
de medidas. Las magnitudes físicas se miden usando un patrón
que tenga bien definida esa magnitud, y tomando como unidad la cantidad de esa
propiedad que posea el objeto patrón.
Por ejemplo, se considera que el patrón principal de longitud es el metro
en el Sistema Internacional de Unidades.
Las primeras magnitudes definidas estaban relacionadas con la medición de longitudes, áreas, volúmenes, masas patrón, y la duración de periodos de tiempo.
Las primeras magnitudes definidas estaban relacionadas con la medición de longitudes, áreas, volúmenes, masas patrón, y la duración de periodos de tiempo.
Existen magnitudes básicas y derivadas, y constituyen ejemplos de
magnitudes físicas: la masa, la longitud, el tiempo, la carga eléctrica, la
densidad, la temperatura, la velocidad, la aceleración y la energía. En
términos generales, es toda propiedad de los cuerpos o sistemas que puede ser
medida. De lo dicho se desprende la importancia fundamental del instrumento de
medición en la definición de la magnitud.
La Oficina Internacional de Pesas y Medidas, por medio del Vocabulario Internacional de Metrología (International Vocabulary of Metrology, VIM), define a la magnitud como un atributo de un fenómeno, un cuerpo o sustancia que puede ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente.
La Oficina Internacional de Pesas y Medidas, por medio del Vocabulario Internacional de Metrología (International Vocabulary of Metrology, VIM), define a la magnitud como un atributo de un fenómeno, un cuerpo o sustancia que puede ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente.
A diferencia de las unidades empleadas para expresar su valor, las
magnitudes físicas se expresan en cursiva: así, por ejemplo, la «masa» se
indica con m, y una masa de 3 kilogramos la expresaremos como m = 3 kg.
UNIDAD DE MEDIDA
Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una
determinada magnitud
física, definida y adoptada por
convención o por ley. Cualquier valor de una cantidad física puede expresarse
como un múltiplo de la unidad de medida.
Una unidad de medida toma su valor a partir de un patrón o de una
composición de otras unidades definidas previamente. Las primeras unidades se
conocen como unidades básicas o de base (fundamentales), mientras que las
segundas se llaman unidades derivadas.
Un conjunto de unidades de medida en el que ninguna magnitud tenga más de
una unidad asociada es denominado sistema de unidades.
Todas las unidades denotan cantidades escalares. En el caso de las
magnitudes vectoriales, se interpreta que cada uno de los componentes está
expresado en la unidad indicada.
Fuerza
En física, la fuerza es
una magnitud vectorial que mide la Intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la
cantidad de movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con
los conceptos de esfuerzo o de energía.
Energía
El término energía tiene
diversas acepciones y definiciones, relacionadas con la idea de una capacidad
para obrar, transformar o poner en movimiento.
En física, «energía» se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía, «energía» se refiere a un recurso (incluyendo a su tecnología
asociada) para extraerla, transformarla y darle un uso industrial o económico.
En el Sistema Internacional de
Unidades, la unidad de medida de fuerza es el newton que se representa con el
símbolo: N , nombrada así en reconocimiento a Isaac Newton por su aportación a
la física, especialmente a la mecánica clásica. El newton es una unidad
derivada que se define como la fuerza necesaria para proporcionar una
aceleración de 1 m/s² a un objeto de 1 kg de masa.
LEYES DE NEWTON.
Las leyes
de Newton,
también conocidas como leyes del
movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se
explican la mayor parte de los problemas planteados por la mecánica, en
particular, aquellos relativos al movimiento de los cuerpos.
Revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los
cuerpos en el universo.
Primera ley de Newton o ley de la inercia
La primera ley
del movimiento rebate la idea aristotélica de que un cuerpo solo puede
mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza. Newton expone que: Todo cuerpo persevera en
su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea
obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.
Segunda ley de
Newton o ley de fuerza
La segunda ley
del movimiento de Newton dice:
El cambio de movimiento
es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de
la cual aquella fuerza se imprime.
Tercera ley de Newton o principio de
acción y reacción
La segunda ley
del movimiento de Newton dice:
Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir
que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en
sentido opuesto.
ELASTICIDAD
Y RESISTENCIA DE LOS TEJIDOS HUMANOS.
En física el término elasticidad designa
la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones
reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de
recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.
La elasticidad
es estudiada por la teoría de la elasticidad, que a su vez es parte
de la mecánica de
sólidos deformables. La teoría de
la elasticidad (ETE) como la mecánica de sólidos (MS) deformables describe cómo
un sólido (o fluido totalmente confinado) se mueve y deforma como respuesta a
fuerzas exteriores.
RESISTENCIA Y ESTRUCTURA DE LOS
HUESOS
RESISTENCIA FÍSICA
La resistencia física es una de las
cuatro capacidades físicas básicas, particularmente, aquella que nos permite llevar a cabo una
dedicación o esfuerzo durante el mayor tiempo posible.
Podemos
clasificar los tipos de resistencia según si actúa una parte del cuerpo
(resistencia local) o todo el cuerpo (resistencia general), o por si es
aeróbica o anaeróbica.
Resistencia aeróbica
Es la capacidad que tiene el cuerpo humano de dominar el ritmo de la
respiración, después de sostener un esfuerzo durante el mayor tiempo posible.
Se puede decir entonces, que la resistencia aeróbica se refiere a la habilidad
del aparato respiratorio para suministrar una adecuada provisión de oxígeno a
las células y remover los productos metabólicos de desecho producidos por el
trabajo muscular.
Resistencia anaeróbica
Es el tipo de resistencia que durante un esfuerzo físico de una gran
intensidad, en el que el suministro de oxígeno al tejido muscular sea
suficiente para realizar las reacciones químicas de oxidación que se
necesitarían para cubrir la demanda energética que dicho esfuerzo demanda. Se
consideran anaeróbicos aquellos ejercicios de tal intensidad que no puedan
efectuarse durante más de 3 minutos.
Existen dos tipos de
resistencia anaeróbica:
Resistencia anaeróbica
aláctica
Los esfuerzos son intensos y de muy corta duración (0 - 16 s). La presencia
de oxígeno es prácticamente nula. La utilización de sustratos energéticos (ATP,
PC) no produce sustancias de desecho.
Resistencia anaeróbica
láctica
Esfuerzos poco intensos y de media duración (15s - 2 min.), la utilización
de sustratos energéticos produce sustancias de desecho (ácido láctico) que se
va acumulando y causa de forma rápida conocida como fatiga.
Test Course-Navette
El Test de Course-Navette es una prueba para silenciar la potencia aeróbica
máxima. Consiste en recorrer una distancia de 20 m,repetidamente siguiendo el
ritmo que marca una señal acústica (normalmente una cinta de audio). Dicho
ritmo cada vez es mayor, va más rápido, por lo que hay que ir aumentando
progresivamente la velocidad. En total hay 23 periodos. En los 3 últimos se
tiene que ir a una velocidad aproximada de 18,7 km/h si se quiere completar.
Generalmente para completarla se requiere un gran entrenamiento aeróbico
previo.
CONTRACCIÓN MUSCULAR
La contracción muscular es el
proceso fisiológico en el que los músculos desarrollan tensión y se acortan o
estiran (o bien pueden permanecer de la misma longitud) por razón de un previo estímulo de extensión. Estas contracciones
producen la fuerza motora de casi todos los músculos superiores, por ejemplo,
para desplazar el contenido de la cavidad a la que recubren (músculo liso) o mueven el
organismo a través del medio o para mover otros objetos (músculo estriado).
Las
contracciones involuntarias son controladas por el sistema nervioso central, mientras que el cerebro controla las contracciones voluntarias, y la médula espinal controla los reflejos involuntarios.
CARACTERÍSTICAS, ESTRUCTURA Y FUNCIONES DE LAS
ARTICULACIONES
Una articulación es
la unión entre dos o más huesos, un hueso y cartílago o un hueso y los dientes.
La parte de la anatomía que se encarga del estudio de las
articulaciones es la artrología. Las funciones más importantes de las articulaciones son
de constituir puntos de unión entre los componentes del esqueleto (huesos,
cartílagos y dientes) y facilitar movimientos mecánicos (en el caso de las
articulaciones móviles), proporcionándole elasticidad y plasticidad al cuerpo,
permitir el crecimiento del encéfalo, además de ser lugares de crecimiento (en
el caso de los discos epifisiarios).
Para su estudio las articulaciones pueden clasificarse en
dos enormes clases-
- Por su
estructura (morfológicamente):
Morfológicamente, los diferentes tipos de articulaciones
se clasifican según el tejido que las une en varias categorías: fibrosas, cartilaginosas,
sinoviales o diartrodias.
- Por su función
(fisiológicamente):
Fisiológicamente, el cuerpo humano tiene diversos tipos
de articulaciones, como la sinartrosis (no móvil), anfiartrosis (con movimiento
muy limitado -por ejemplo la columna vertebral-) y diartrosis (mayor amplitud o
complejidad de movimiento).
BIOMECÁNICA DE
LA MARCHA
A marcha es el medio mecánico de locomoción del ser humano. Varios estudios
de la marcha han sido estudiados por numerosos investigadores, sin embargo, hay
limitada información sobre las únicas características del cambio de dirección
durante la marcha.
Al superponer un modelo simplificado sobre el pie real se observa como al
iniciar el movimiento, el eje vertical rota hasta alcanzar un ángulo máximo
(este ángulo depende de la velocidad y otros factores). En ese momento el eje
horizontal inicia su rotación, inclinándose hacia adelante mientras el punto de
rotación común se eleva impulsando todo el pie y la pierna hacia arriba y hacia
delante.
Líquido
El líquido es un estado de agregación de la materia en forma de fluido altamente incompresible lo que significa que su volumen es, bastante aproximado, en un rango grande de presión. Es el único estado con un volumen definido, pero no forma fija. Un
líquido está formado por pequeñas partículas vibrantes de la materia, como los
átomos y las moléculas, unidas por enlaces ínter moleculares. El agua es, con mucho, el líquido más común en la Tierra y el más abundante.
Como un gas, un líquido es capaz de fluir y
tomar la forma de un recipiente. A diferencia de un gas, un líquido no se dispersa para llenar cada espacio de un contenedor, y
mantiene una densidad bastante constante. Una característica distintiva del
estado líquido es la tensión superficial, dando lugar a fenómenos humectantes.
LÍQUIDOS. MECÁNICA
DE LOS FLUIDOS. LEY DE STOKES.
Mecánica de fluidos
La mecánica de fluidos es la rama de la mecánica de medios continuos, rama de la física a su vez, que estudia el movimiento de los fluidos (gases y líquidos) así como las fuerzas que lo provocan. La característica fundamental que define a
los fluidos es su incapacidad para
resistir esfuerzos
cortantes (lo que provoca que
carezcan de forma definida). También estudia las interacciones entre el fluido
y el contorno que lo limita.
Ley de Stokes
La Ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción
experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de las ecuaciones de Navier-Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas
esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas. La ley de Stokes puede
escribirse como:
Donde R es el radio de la esfera, v su velocidad y η la viscosidad del fluido.
Si las partículas están
cayendo verticalmente en un fluido viscoso debido a su propio peso puede
calcularse su velocidad de caída o sedimentación igualando la fuerza de
fricción con el peso aparente de la partícula en el fluido.
V_s =\frac{2}{9}\frac{r^2
g (\rho_p - \rho_f)}{\eta}
donde:
Vs es la velocidad de
caída de las partículas (velocidad límite)
g es la aceleración de la
gravedad,
ρp es la densidad de las
partículas y
ρf es la densidad del
fluido.
η es la viscosidad del
fluido.
ESTÁTICA DE LOS
FLUIDOS O HIDROSTÁTICA. PRINCIPIOS DE PASCAL Y ARQUÍMEDES.
La estática de los fluidos
La estática de fluidos estudia el equilibrio de gases y líquidos. A partir de los conceptos de densidad y de presión se obtiene la ecuación fundamental de la hidrostática, de la cual el principio de Pascal y el de Arquímedes pueden considerarse consecuencias. El hecho de que los gases, a
diferencia de los líquidos, puedan comprimirse hace que el estudio de ambos
tipos de fluidos tengan algunas características diferentes. En la atmósfera se dan los fenómenos de presión y de empuje que pueden ser
estudiados de acuerdo con los principios de la estática de gases.
Se entiende por fluido un estado de la materia en el que la forma de los cuerpos no es constante, sino que se adapta
a la del recipiente que los contiene. La materia fluida puede ser trasvasada de
un recipiente a otro, es decir, tiene la capacidad de fluir. Los líquidos y los
gases corresponden a dos tipos diferentes de fluidos. Los primeros tienen
un volumen constante que no puede mortificarse apreciablemente por compresión.
Se dice por ello que son fluidos incompresibles. Los segundos no tienen un
volumen propio, sino que ocupan el del recipiente que los contiene; son fluidos
compresibles porque, a diferencia de los líquidos, sí pueden ser comprimidos.
Principio de Pascal
En física, el principio de Pascal o ley de Pascal, es una ley enunciada
por el físico y matemático francés Blaise Pascal(1623–1662) que se resume
en la frase: la presión ejercida sobre un fluido poco compresible y en equilibrio dentro de un recipiente de
paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las
direcciones y en todos los puntos del fluido.
Principio de Arquímedes
El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma
que: «Un cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja». Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes.
Viscosidad de la sangre
Viscosidad de la sangre es una medida de la resistencia
al flujo de la sangre, que está siendo deformado por cualquiera de deformación
por esfuerzo cortante o extensional. Blood viscoso puede causar calambres en
las piernas dolorosas o dolor en las piernas causadas por la mala circulación,
una enfermedad llamada claudicación intermitente. Los médicos también pueden
recetar medicamentos para estas condiciones, incluido el accidente
cerebrovascular, la impotencia, la infertilidad masculina, la enfermedad de
Raynaud, y los nervios y problemas de circulación causados por la diabetes.
