miércoles, 1 de marzo de 2017

UNIDAD I

MAGNITUDES Y MEDIDAS

Los científicos pueden usar diferentes métodos para calcular con exactitud la cantidad de una sustancia o una fuerza o ya sea una cantidad de materia con la estimación de ciertas particularidades que posee el cuerpo a medir.
“Medir es comparar la magnitud física que se desea cuentificar con una cantidad patrón que se denomina unidad, el resultado de una medicion indica el numero de veces que la unidad esta contenida en la magnitud que se mide” (cepeda, 2013)
No todas las caracteristicas o simplemente entidades en un cuerpo o elemento pueden ser medidos bajo una estricta ley de medición ya que no son cuantificables de por sí (alegria, tristeza, amor etc), aquellos que si pueden ser medidos se denominan magnitudes fisicas.
Clasificación:
Mag. Fundamentales: Estas son independientes de otros tipos de medidas, indican un patron o seguimiento de la medición de un cuerpo o entidad: Masa, temperatura, longitud
Mag. Derivadas: estas magnitudes como su nombre lo dice dependen de otras medidas para poder efectuarse ya que a través de procedimientos matemáticas se logran medirlas. Por ejemplo: la velocidad que se expresa en factor de tiempo o el volumen de un cuerpo que se deriva al elevar al cubo una unidad de longitud, lo mismo ocurren con las medidas de superficie que elevan la longitud al cuadrado. (cepeda, 2013)
 “Para poder establecer relaciones entre las magnitudes y algunas relaciones matemáticas es necesario transformarlas en números” (Laura, 2007)

Sistema Internacional de Medidas
A principios la medición podría haberse basado en el cuerpo humano, como medir la longitud de la cabeza de una persona, esto se vio mejorando en todas las personas y por último las mediciones se compartían de ciudad en ciudad o incluso otros países, pero había un problema, existía una notable diversidad en las mediciones con respecto a la manera en como se exponían, es cuando la Academia de ciencias de Francia decidió hacer un cuadro que contenía distintas medidas de longitud
 Algunas de las medidas más usadas.
Longitud
Esta unidad permite medir el largo, ancho y alto de las cosas, es decir, es una medida dada para las dimensiones de los objetos, esta unidad está representada con el metro que vendría ser su unidad funcional y establece relaciones con otras medidas como las de superficie o metros cúbicos que son usadas para medir la cantidad de líquido contenida en un recipiente. (cepeda, 2013) En medicina se usa para medir el tamaño de los órganos del cuerpo humano representados por el metro, así le permite al usuario saber las medidas correctas de un órgano específico y diferenciarlos de un órgano enfermo ya que suelen incrementar de tamaño o disminuir en caso de fluidos. Con el largo y el ancho se puede determinar el área de una figura. 
Figure 2: Se muestra las diferentes mediciones de cuerpos microscópicos usados en biología
Fuente: http://www.quimicaviva.qb.fcen.uba.ar/contratapa/aprendiendo/capitulo5.htm
Masa
Una de las unidades que mas se usa en química es la masa, en terminos de definición la masa es la cantidad de materia que puede tener un cuerpo discriminando la gravedad u otras entidades, esto es inesecífico ante la materia ya que pueden ser medidas de igual forma para el estado sólido, líquido, gaseoso o plasma, la cantidad es la que puede variar entre un objeto a otro, como por ejemplo la masa de una célula normal que es muy distinta a la de una célula cancerígena, toda esta medida es representada en Newtons (N). Sin embargo el Peso es similar a la masa pero en este caso no se está discriminando la gravedad ya que se calcula o define como la masa para la gravedad, así estableciendose un peso determinar para un objeto que es distinto si está en la Tierra o el espacio exterior que no posee gravedad. (cepeda, 2013)
Tiempo
El Tiempo es una magnitud física fundamental, se denomina tiempo a un lapso dentro de una línea que transcurre sin detenerse, este lapso mide cuanto ha pasado de un punto a otro y permite controlar en sí la cantidad de trayectoria temporal que se necesita para llegar de un punto a otro en relacion al movimiento. La unidad de tiempo seleccionada es el segundo, éste último se define como la 86.400 ava parte del día solar medio.
Tambien puede denominarse al tiempo como algo relacionado con el espacio según la teoría de relatividad de Einstein en donde nos dice que el espacio no tiene tres dimensiones y el tiempo no es una entidad separada a esta, ambos son buenos amigos que se relacionan mutuamente constituyendo un arqueotipo cuatridimensional. (Capra, 2006)
La unidad de tiempo tiene múltiplos y sub-múltiplos, tales como un día equivale a 24 horas, la hora equivale a 60 minutos, el minuto equivale a 60 segundos, cuando queremos medir el tiempo transcurrido en un año se tiene que una semana equivale a 7 días, el mes equivale a 4 o 5 semanas y a su vez de 28, 29, 30 o 31 días, y el año equivale a 12 meses.
En coneptos de la mecánica la fuerza vendría a ser definida como empuje o esfuerzo, nosotros ejercemos una fuerza para modificar, sostener o trasladar un obeto de un lado a otro usando nuestra fuerza muscular o con la ayuda de aparatos mecánicos, esto bajo un regimen de esfuerzo y trabajo.
“En física, fuerza es toda causa capaz de modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo” (Perez J. , 2007)
Según la definición que hace la física de este concepto, la fuerza es el resultado de la masa de algo por su aceleración (F= masa x aceleración) y que dependiendo de la perspectiva y de los resultados se dividen en tres tipos de fuerzas:
Eléctrica(se realiza con una fuente de energía que se mueve a una velocidad determinada dentro de un campo magnético, transformando la energía en electricidad);
Mecánica (se produce en un objeto determinado y se ejerce una fuerza bajo una intensidad el cual cambia el estado del objeto);
Magnética (dada por polos opuestos que generan atracción magnética como por ejemplos los imanes).
Para que esta interacción se realice es necesario que exista un agente (entidad que realice la fuerza) y un receptor (un cuerpo que la reciba). Es necesario aclarar que esta acción tendrá resultados diversos si existen más de un agente o varios receptores y si difiere la distancia entre los diferentes elementos.
“El efecto que produzca la fuerza sobre un cuerpo puede ser: modificación en el estado del movimiento (una pelota viene rodando en una dirección y alguien la patea en sentido contrario), en su velocidad (alguien empuja una hamaca hacia atrás para que al lanzarla aumente su velocidad) o en la forma del receptor (la masa de pizza al ser amasada cambia su forma)” (Perez J. , 2012)

Energía

Se define como la propia capacidad para tiene un cuerpo para ejercer un trabajo, generalmente se puede representar como unidades de trabajo (Kilojoules o Joules). Todo sistema homeostático del cuerpo humano desde la más mínima síntesis proteíca hasta la máxima cantidad de recilado celular necesita de combustible para que logre su finalidad, este combustible es la energía que producen ciertos alimentos al ser digeridos en el cuerpo humano o sacado de la gran reserva energética que poseemos en el interior, sin embargo existen sistemas que no necesitan energía y que se dejan llevar por un gradiente de concentración natural que reemplaza al combustible. La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza. (Cruz, 2014)
Tambien gracias a la energía el sistema natural puede trabajar con normalidad, este combustible se manifiesta en la naturaleza de muchas maneras ya sea la energía solar que pueden ser asimiladas por las plantas para hacer sus respectivas funciones o la energía electrica que usa el ser humano para proveer de funcionamiento a toda una ciudad. La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo. La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica. (Cruz, 2014)

Energía potencial (energía almacenada)

Tambien denominada energía almecenada en los enlaces químicos que por lo tanto incluye energía química y permite mantener unidas a las partículas de una moléculas mediante enlaces (iónicos, fosfodiester, diester etc), tambien incluye una energía almacenada en un cuerpo relacionado con su posición (altura)

Energía cinética (energía en acción)

Denominada energía en movimiento, puede darse como forma de luz (fotones), de calor (movimiento de moléculas que incrementan su velocidad cuando incrementa el calor) y el movimiento mecánico de objetos grandes. Relacionada con la energía potencial con el siguiente ejemplo: un hombre que mantiene una flecha tendida hacia atrás en un arco el cual acumula energia potencial hasta que la suelta y se rompe esta energía para volverse cinética pura ejerciendo velocidad. (Cruz, 2014)
Leyes de la termodinámica
En los seres vivos la conservación de su energía va a estar gobernadas por las tres leyes, aquí se usa el termino sistema para referirse a los cuerpos ya estén vivos o no, estas se subdiviven en:
Sistema cerrado: puede compartir energía pero la masa está restringida con el medio externo.
Sistema abierto: comparte energía con el medio que lo rodea al igual que la masa  realizando el sistema de equilibrio de la ley termodinámica.
Sistema asilado: no existe ninguna clase de intercambio con el medio externo.



Primera ley
Es llamado como el principio de la conservación de la energía que “establece que la energía del universo permanece constante”, es decir que la energía al igual que la materia no se crea ni se destruye más se transforma en otros tipos de energía a partir de un proceso, es por eso que los organismos no pueden crear su propia energía para subsistir sino que deben capturarla del medio externo para luego usarla en sus diferentes procesos. (Cruz, 2014)


En el ser humano la acción de la digestión transforma mecanicamente y quimicamente las diferentes comidas del día en energía que luego podrá usar para los procesos químicas, un porcentaje de esta energía será usada como almacenamiento (grasas) en los músculos para usarse como reservorio en caso de alguna emergencia

.Segunda ley
“La entropia en el universo aumenta”, los sistemas tienden a un estado de equilirio, lo que indica que cuando una energía se transforma en otra no lo hace totalmente ya que hay una pequeña porción que se transforma en calor, esto indica que aquella energía va a perderse en el ambiente en forma de calor por lo tanto la cantidad de energía usable para realizar un trabajo disminuye en el universo, esto no significa que la energía se va a destruir sino que disminuye tan solo la energía utilizable mas no la energía en sí como entidad ya que la parte inservible queda reducida en calor. A este nivel de desorden en el universo se le denomina entropía y rige la manera desequilibrada de la energía. (Cruz, 2014)
El cuerpo está equipado con un sistema que permite liberar el calor que se acumula en el cuerpo cuando este se encuentra a una temperatura no deseada, a travez de este mecanismo la energía química usada para mantenernos activos se transforma pero en menor cantidad usable ya que libera calor y este sale al medio externo en la sudoración, todo esto regulado por el hipotálamo.




 Según su origen
puede ser:
Energía química:
Puede definirse como la energía que es usada en una célula que requiere gran cantidad de aporte energético continuamente, esta energía puede impulsar una reacción metabólica como en la fotosíntesis donde la energía solar se transforma en energía química y esta sirve para crear oxígeno en los cloroplastos, la energía química se libera del mitocondrias almacenada en la glucosa. (Audersick, 2013)
Energía nuclear:
Es aquella que puede ser liberada sin ninguna interrupción de manera natural o artificial como resultado de una reacción de tipo nuclear, se puede obtener bajo dos procesos denominados fusión y fisión nuclear. Se denomina tambien como el proceso en el cual la masa de una partícula se transforma en energía.
Como ejemplo podriamos tener a la gran bomba atómica que sería un dispositiv que obtiene una gran cantidad de energia de reacciones de tipo nuclear y esta provoca una reaccion en cadena descontrolada. (cepeda, 2013)
Fusión Nuclear
La Fusión nuclear es cuando se obtiene un núcleo complejo a partir de dos átomos ligeros cambiando la estructura atómica. Esta reacción de fusión nuclear libera o absorbe una gran cantidad de energía a temperaturas extremadamentes altas. Esta gran cantidad de energía permite a la materia entrar en estado de plasma ya que pierde su composición que antes poseía.


Fuente: http://culturacientifica.com/2015/01/30/que-100-anos-no-es-nada-o-por-que-aun-no-tenemos-una-central-nuclear-de-fusion/
Fisión Nuclear
Es el proceso de desintegracion dado a un nucleo inestable para producir nucleos menos pesados y que sean más estables liberando así mucha energía en el proceso. Se logra esta separacion mediante la aquibrillacion con otras particulas generalmente neutrones ya acelerados que les confiere una energía cinética necesaria para chocar con el nucleo inestable y que así se forme una ruptura de este mismo. (cepeda, 2013)
Energía eléctrica:
Es un tipo de energía que se obtiene cuando se ha frotado un cuerpo de otro con naturaleza distinta quedando uno positivo (pierde electrones) y otro con carga negativa (gana electrones), esto quiere decir que estos dos cuerpos se van a arrebatar electrones constantemente, a esto se le denomina electricidad estática porque queda contenida en el cuerpo. Cuando se rompen este equilibrio de la carga neutra que posee todo cuerpo por frotamiento quedan expuestas las cargas positivas y negativas. (Barone, 2004)
Existen en el medio materiales conductores de electricidad tales como el cobre, aluminio, hierro entre otros, el cuerpo humano es un gran conductor electrico andante gracias a las cualidades que poseen las células de contener en su composición un 80% de agua aparte de ciertas áreas como el tejido que poseen cargas neutras. Existen tambien elementos no conductores que no permiten el paso de la electricidad como el plastico, el vidrio, loza, madera, caucho, porcelona etc. (Barone, 2004)

Señales electricas de las células nerviosas

La membrana celular tiende a ser definida como un condensador electrico porque comprende capas externas e internas que llevan cargas iónicas, una negativa y otra positivas pero llevan un aislante natural eletrico que vendría a ser la capa de lípidos. (FitzGerald, 2012)
La naturaleza de una membrana en reposo de una neurona se genera por las diferencias en la cantidad de Sodio y Potasio esparcidas dentro y fuera de la célula, esto es de tal manera que en la membrana en reposo no conduce impulsos aún y están valorados bajo la estricta escala de -70 mV. (FitzGerald, 2012)
Una respuesta a una estimulación estaría dada por el potencial de acción pero ¿Cómo es este mecanismo?, las neuronas suelen interactuar a travéz de sinapsis quimicas donde la llegada de potenciales de acción o espigas a estructuras denominadas botones sinapticos provoca la liberacion de un neurotransmisor. Esta sustancia cruza la hendidura sináptica y activa los receptores de una célula blanco y llamada tambien Diana, como consecuencia se altera el nivel de polarización de estas celulas, los receptores que se activan aumentan el potencial de membrana más allá del valor de reposo (-70mV), mediante un proceso llamado Hiperpolarización, ahora los transmisores que se han exitado reducen su potencial de membrana a través de un proceso llamado despolarización. (FitzGerald, 2012)
La forma en como llega el potencial de acción poseerá a sí mismo una fase ascendente de la despolarización que supera el cero para transformarse despues en una fase de sobreexitación con un valor de +35mV, luego una fase descendente termina en una breve posdespolarización en la que el potencial de membrana llegaría al inicial -75mV. Esto determina entonces una ley del todo o nada en la cual si el estímulo no es lo suficientemente fuerte como para llegar o atravesar el Umbral entonces no sucederá ninguna respuesta, esto no significa que si llega a superar el limite del Umbral vaya a ser más fuerte o rápido ya que este sistema funciona más como un iterruptor de prendido y apagado que enciende la luz. (FitzGerald, 2012)

Energía mecánica:
Es la Suma de energía potencial y cinética, la primera asociada con un cuerpo que posee altura o no se mueve y la segunda es en movimiento, el cuerpo en cinética estará relacionada con la velocidad con la que se mueve y el peso que posee, otra forma de ejercer energía potencial estaría dado por algo “eslático” que conserva su energia al estirarse. (Perez J. , 2007)
Ejmplo de energía mecánica
Cuando nosotros comemos nuestra parte consciente en la corteza cerebral le envía una serie de instrucciones a los músculos masticadores para poder ejercer la acción de la ingestión alimenticia, cada músculo ejerce su acción en la mandibula la cual se cierra y abre coordinadamente para triturar los alimentos con la ayuda de los molares e insicivos, los colmillos se usan para desgarrar la carne e intervienen otros sistemas como el sistema salival-glandular que ayudan a la primera degradación alimentaria en la boca. Luego este bolo alimenticio cae por el esófago y es llevado al estómago donde se producen otros movimientos mecánicos no controlados como la peristalsis y tambien interviene el movimiento y energía química. (Tortora, 1992)


Elasticidad y resistencia de los tejidos humanos



Tejido epitelial

Se puede hallar de dos formas, como hojas continuas  que cubren al cuerpo en su superficie externa denominado epitelio propiamente dicho y como cubierta en glandulas invaginadas de celulas epiteliales. Este tipo de tejido realiza funciones como la proteccion de estructuras blandas, el transporte celular, la secrecion de hormonas y enzimas y por último la absorción de alimentos. La microscopia puede revelar unas zonas donde cada célula está en contacto con otra, esto define la resistencia celular de este tejido ya que posee las barreras terminales, que no son otra cosa que complejos de union que pueden ser ocluyentes (forma una barrera impermeable), de fijación (pueden preservar la adherencia entre celulas) y por supuesto comunicantes (que le permiten el paso de uniones entre células formando verdaderos canales comunicantes.
Un gran ejemplo de resistencia y estabilidad celular estaría señalado por los Desmosomas que son máculas adherentes marcados como puntos de soldadura que unen dos células lateralmente, estas pueden ser separadas por Quelante de Calcio lo que marcaria el fin de la capacidad de resistencia de esta placa. (Gartner, 2007)

Tejido conectivo o Conjuntivo

Es una capa intermedia entre el tejido epitelial y el muscular o nervioso, se compone de células y matriz extracelular integrada por la sustancia base y que tambien posee fibras. Tiene como funciones proporcionar el soporte estructural al cuerpo (su resistencia mayor al epitelio como por ejemplo el tejido Óseo), servir como un medio de intercambio, regulación térmica, defiende al cuerpo a través del tejido linfoide y crea depositos de grasas a travéz del tejido graso.
Posee una Matriz extracelular que contiene fibras y sustancia base las cuales pueden resistir la comprensión y el estiramiento, sus fibras son de colágena y elasticas, la primera no tiene elasticidad pero posee una gran fuerza de tensión, las fibras elasticas poseen elastina y miofibrillas lo que le permite que no se rompan al momento de un estiramiento. Este tejido tambien posee células fijas y móviles como los fibroblastos, celulas adiposas, pericitos, macrófagos, linfoide, basófilos, neutrófilos entre otras. (Gartner, 2007)
Se clasifica como un tejido conjuntivo embrionario, uno propio que se subdivide en laxo o areolar y uno conjuntivo denso, el primero se integra con una disposicion laxa de fibras incluidas en una sustancia base como de gel. El tejido conjuntivo denso tiene más fibras, se divide en uno regular e irregular dependiendo de la posicion de sus fibras dentro de su composiciones y dependiendo de las sustancias la regular se clasifica a su vez en colagenoso y elástico.
Existen tejidos especializados que poseen elasticidad propia como el cartílago. El cartílago poseen celulas denominados condrocitos que derivan de los condroblastos rodeados por matriz, este tejido no es vascularizado, dentro de su clasificion existen subtejidos más elásticos que otros, El cartilago hialino es el más abundante y le provee de una movilidad a los organos que contienen como la parte cartilaginosa de la nariz ya que esta posee colagena tipo 2. El cartilago elastico posee fibras elasticas como el pabellón de la oreja, la colágena tipo 2 la proporciona mucho más flexibilidad. El último cartilago es el fibrocartílago que contiene colágena tipo 1, se encuentran en los discos intervertebrales y el sinfisis púbica. (Gartner, 2007)
El hueso es otro tipo de tejido especializado cuya matriz está dura y calcificada, su resistencia es notable debido a su rigidez, los cuales son perfectas para la protección de las partes blandas, está recubierto por una superficie externa (periostio) y una interna donde están las celulas osteoprogenitoras que se diferencian en osteoblastos para la secrecion de nueva matriz. Su dureza tambien está dada por el componente inorgánico que son cristales de hidroxiapatita de calcio que lo componen el calcio y el fosforo. El componente orgánico está bien representado por la colágena tipo 1. Las células serán las osteoprogenitoras, los osteoblastos, los osteocitos, los osteoclastos y las de recubrimiento ósea que no serán otras que los osteoblastos no diferenciados. (Gartner, 2007)

Tejido muscular

Es un tejido blando formado por células contractiles, estas células al tener una naturaleza no rigida puede hacer que un animal se mueva con libertad (existieno ciertos límites que lesionarian al músculo), los organismos pueden usar este tejido para la locomoción, contracción, bombeo y otras movimientos de impulso. Las células son algo alargadas y determinan una clasificion importante en este tejido. El músculo estriado posee bandas transversales claras y oscuras alternadas el cual se subdivide en uno equelético que se relaciona con los huesos y es voluntario y uno cardiaco involuntario exclusivo para el corazón.  El músculo liso en cambio se localiza en las paredes de las visceras y los vasos sanguíneos y es de naturaleza involuntaria. (Gartner, 2007)

Tejido nervioso

Es un tejido organizado compuesto por neuronas y neuroglías, desde su punto de vista anatómico está organizado en un sistema nervioso central que encierra al encéfalo y la médula espinal, un sistema nervioso periférico que encierra a los pares craneales y nervios raquídeos. En terminos funcionales el SNP se divide en un componente sensorial o aferente y uno motor o eferente. El motor se subdivide en uno somático para musculos esqueléticos y uno autónomo para musculos lisos y cardiacos. (Gartner, 2007)
En el SNC los diferentes tejidos le confieren una resistencia propia a todo el sistema, de externo a interno tenemos a las meninges como son la duramadre (capa densa que es un tejido conjuntivo denso colagenoso), la aracnoides (capa trabeculada, avascular que tiene colágena y algunas fibras elásticas) y por último una piamadre que está en relacion con el encéfalo interno. En la corteza cerebral la sustancia gris esta rodeada de giros o circunvoluciones y surcos, en la corteza cerebelosa que contiene menos capas de la cerebral y posee otras funciones. El tejido nervioso posee una semiconservación, es decir, no pueden proliferar (mitosis) pero si regenerar partes celulares como los axones dañados en cierta forma. (Gartner, 2007)

Leyes de Newton

Las leyes de Newton son un conjunto de reglamentos basados en los movimientos de un cuerpo, es decir de la dinámica en uno o más cuerpos y la interacción que estos realizan ya sea que estén en reposo o en aceleración contínua, esto ha sido de mucha utilidad en varios campos de la física como en la mecánica establecida en el movimiento de un carro por una pendiente o el movimiento de una estrella el cual lo rodean los planetas estudiados en la astronomía.
Tambien se consideran estas leyes en la medicina al efectuar cambios realizados en ciertos trabajos químicos o cambios en los diferentes compuestos de una célula a nivel microscópico como la ley de la aceleración, estos medidos en las enzimas que posee un cuerpo para acelerar una reacción. (Perez J. , 2007)

Primera ley (Inercia)

La primera ley explica que un cuerpo posee un estado de repaso es decir una velocidad nula o de cero, este va a ser así al menos que se le aplique una fuerza externa que modifique dicho estado de reposo, tambien la ley aplica a un cuerpo con una trayectoria rectilinea uniforme que es alterada por la misma fuerza externa. Estas relaciones pueden ser consideradas en diferentes puntos de vista. Así, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento. (Perez J. , 2007)
Newton toma en cuenta, así, el que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva. En consecuencia, un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme implica que no existe ninguna fuerza externa neta o, dicho de otra forma, un objeto en movimiento no se detiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre él. En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que su velocidad es cero, por lo que si esta cambia es porque sobre ese cuerpo se ha ejercido una fuerza neta.
Ejemplo en medicina
Un cuerpo se mantiene estable o con un movimiento normal al menos que intervenga una fuerza externa como en el movimiento celular, cuando se realiza la exocitosis el producto tiene una velocidad normal constante y una enzima aumenta su velocidad de reacción dentro y fuera de dicha célula.


Segunda ley (fuerza)

La ley de la fuerza indica que todo movimiento puede ser perturbado por una aceleración constante o una que incremente con el pasar del tiempo, ambas magnitudes son vectoriales y pueden ser medidos en sus distintas unidades. (Perez J. , 2007)
Ejemplo en Medicina
La ley de la aceleración, en el mismo movimiento celular la misma encima incrementa la velocidad de acción.

Tercera ley (acción-reacción)

Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto. Expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, este realiza una fuerza de igual intensidad y dirección, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas, situadas sobre la misma recta, siempre se presentan en pares de igual magnitud y opuestas en sentido realizando una acción de compensación ante la fuerza dada “para igualar ambos lados” (Perez J. , 2007)
Tal como comentamos en al principio de la Segunda ley de Newton las fuerzas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros. La tercera ley, también conocida como Principio de acción y reacción nos dice esencialmente que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario. (Perez J. , 2007)
Es importante observar que este principio de acción y reacción relaciona dos fuerzas que no están aplicadas al mismo cuerpo, produciendo en ellos aceleraciones diferentes, según sean sus masas. Por lo demás, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley. Junto con las anteriores leyes, ésta permite enunciar los principios de conservación del momento lineal y del momento angular. (Perez J. , 2007)
Esta ley es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba. Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros también nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reacción que la otra persona hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros. (Perez J. , 2007)
Ejemplo en Medicina
Una célula sensitiva tiene la capacidad sensorial del “arco reflejo”, aquí interpreta un movimiento mecánico (musculo cuadriceps) y lo convierte en un impulso, luego responde ante él.

Contracción muscular

Para entender el mecanismo de contracción primero hay que saber los diferentes componentes de una fibra muscular esquelética. Los túbulos T son componentes primordiales que intervienen en la contracción, estos túbulos transversales se mezclan con las miofibrillas y se situan  en el plano de unión de las bandas A y I, con este sistema de bandas se relaciona el retículo sarcoplásmico que forma un conjunto alrededor de cada miofibrilla y posee cisternas terminales. El retículo sarcoplásmico regula la contracción muscular produciendo relajacion y contraccion regulados por calcio en el sarcoplasma (citoplasma muscular), esto es gracias a que los tubulos T emiten una onda que desencadena la acción. (Gartner, 2007)
Las miofibrillas estan compuestos por miofilamentos gruesos y delgados interpuestos unas despues de otras, los delgados son originarios del disco Z, los gruesos tambien forman agrupaciones paralelas, juntas e intercaladas con las fibras delgadas. Durante la contracción no se acortan las dimensiones de los filamentos cortos y largos pero si se acercan los discos Z. La contracción a nivel neuronal se relacion con la ley del todo o nada, esto reduce la longitud de la fibra muscular, aquí se efectuará la ley del filamento deslizante de Huxley que indicará que los filamentos delgados se deslizan más allá de los gruesos.  (Gartner, 2007)
Como conclusión y bajo el proceso secuencial del proceso se ve dada de la siguiente manera:
1*    Se transmite el impulso que se genera en el sarcolema y va hacia el interior de la fibra tomando como rutas los túbulos T y se propaga por las cisternas
2*      La cisterna libera sus iones de calcio los cuales sus canales son regulados por voltaje.
3*      Se hidroliza el ATP
4*     Se libera el fosfato inorgánico que además de generar una fuerte unión entre la actina y la miosina tipo 2 ocasiona otras alteraciones
5*      Se libera los enlaces entre actina y miosina.
Las fuentes de energía para la contracción muscular estan dadas por sistemas complejos tales como el fosfógeno de energía, la glucólisis y el sistema de energía aeróbico. El neurotransmisor acetilcolina proporciona la fuente principal para la contracción. Los husos musculares pueden monitorear de forma continua la longitud y sus cambios en el tejido muscular, o sea que cuando se estira el musculo experimenta un reflejo de estiramiento, el tejido muscular cardiaco tambien posee un sistema contractil de forma espontánea. (Gartner, 2007)

Estructura de la sarcómera

La superposición de los filamentos gruesos y delgados conforma diversas zonas y bandas, dando origen a las estrías que se observan en la fibra muscular. La porción más oscura de la sarcómera es la banda A, conformada por filamentos gruesos. La banda I es un área menos densa y de color más claro que contiene solo filamentos finos. Un disco Z pasa por el medio de cada banda I. Existe una angosta zona H que pasa por el centro de cada banda A y que contiene solo filamentos gruesos. En medio de cada zona H existe una línea M cuyo nombre se debe a que se encuentra en la parte central de la sarcómera. (Gartner, 2007)


El impulso nervioso generado en la neurona se transmite a lo largo del axón hasta llegar al bulbo terminal de este, donde abre compuertas de voltaje que permiten la entrada de calcio. El impulso presiona las vesículas de acetilcolina que existen en el interior del bulbo contra la membrana presináptica y, conjuntamente con el calcio que había entrado, provocan la expulsión por exocitosis del contenido de las vesículas a la hendidura sináptica. La acetilcolina liberada se une a sus receptores en la membrana postsináptica; los que son compuertas de ligando que se abren y permiten el paso de iones sodio que anteriormente se encontraban en la hendidura sináptica.
El paso de estos iones al interior de la fibra muscular genera una diferencia de potencial que se conoce; inicialmente con el nombre de Potencial de Placa Motora, y que al transmitirse por todo el sarcolema se convierte en un Potencial de Acción. Este Potencial de Acción circula por la membrana de la fibra muscular hasta llegar a unas invaginaciones conocidas como túbulos T, y que forman parte de una estructura denominada triada, conformada por un túbulo T y dos cisternas terminales del retículo sarcoplasmático. En estas cisternas se almacena calcio, que es liberado al citosol por la acción del impulso eléctrico sobre canales de compuerta de voltaje, y que se va a unir a la troponina que forma parte del complejo troponina-tropomiosina, encargado de obstaculizar los sitios de unión sobre el filamento de actina. Al producirse el complejo troponina-calcio, la tropomiosina deja libre los sitios de unión para que la cabeza de la miosina se inserte en ellos y comience así el deslizamiento de dichos filamentos. (Guyton, 1998)







Las articulaciones

Son puntos de union entre los huesos y cartilagos o incluso dientes, para clasificarlos se dan dependiendo de su estructura o función. La clasificion estructural es basado en dos postulados: el primero es acerca de la presencia o ausencia de una cavidad sinovial y la segunda es el tipo de tejido conectivo que las une. (Tortora, 1992)
Articulaciones fibrosas
Carecen de una cavidad sinovial,  los huesos que se articulan pueden unirse a través de tejido fibroso, esto le permite un ligero movimiento pero no uno completo, en esta categoría tenemos a las suturas (estas se hallan entre los huesos planos del cráneo a manera de dientes que se vuelven óseas en el adulto, si esta persiste toma el nombre de sutura metópica), las sindesmosis que contiene tejido conectivo fibroso que está organizado como una haz (ligamento) o lámina plana y por último las gónfosis que son exclusivas de una art dentoalveolar donde una estructura en forma de cono puede encajar perfectamente dentro de una cavidad. (Tortora, 1992)
Articulaciones cartilaginosas
Otro tipo que no presenta una cavidad sinovial, aquí los huesos tienen una unión bastante estrechas por tejido hialino o fibrocartilago como la sincondrosis (hialino) que se haya en la placa epifisiaría de un hueso en crecimiento o en la primera costilla unida al hueso esternón que suele osificarse en la vida adulta. Otro tipo es la sínfisis que conecta huesos a través de un disco de fibrocartilago. (Tortora, 1992)
Articulaciones sinoviales
Posee una cavida sinovial entre los huesos que articula lo que le confiere un movimiento rotatorio completo, tambien posee un cartilago articular que reduce la fricción cuando estos huesos se mueven reduciendo el desgaste y absorve los golpes a manera de almohadilla, en cambio en su porción interna de la capsula articular contiene tejido conectivo areolar con fibras elásticas. Muchas articulaciones sinoviales contienen ligamentos accesorios o llamados meniscos que están por fuera de la capsula articular, en la rodilla hay una sistema especial de almohadillas de fibrocartílago entre las superficies articulares. (Tortora, 1992)

Partes de una articulación

Cartílago. Es un tipo de cobertura presente en los extremos de los huesos (epífisis). Este tejido es de tipo conectivo y su función es la de evitar o reducir la fricción provocada por los movimientos.articulacion-rodilla (Tortora, 1992)
Cápsula y membrana sinovial. Es una estructura cartilaginosa que envuelve la membrana sinovial. Esta membrana posee un líquido pegajoso y sin pigmentación que protege y lubrica a la articulación. A este líquido se lo conoce como membrana sinovial.
Ligamentos; son tejidos de tipo conectivo, elásticos, y firmes, y cuya función es rodear la articulación, protegerla y limitar sus movimientos.
Tendones. Al igual que los ligamentos, son un tipo de tejido conectivo. Se ubican a los lados de la articulación y se unen a los músculos con el fin de controlar los movimientos.
Bursas. Son esferas llenas de líquido que tienen como función amortiguar la fricción en una articulación. Se encuentran en los huesos y en los ligamentos.
Menisco. Se halla en la rodilla y en algunas otras articulaciones. Posee forma de medialuna.


Figure 23: Partes de una articulación sinovial especialmente descrito en la rodilla
Para poder estudiar las articulaciones, se dividen según su funcionalidad o su movilidad:
Articulaciones móviles (diartrosis). Son las más numerosas e importantes ya que le confieren de un movimiento completo a los huesos a los que se unen, son llamados tambien sinoviales debido a la composición de estas.
Troclear. Son similares a una bisagra y permiten realizar movimientos de flexión y extensión. Por ejemplo, la articulación del codo y los dedos.
Artrodias. Deslizantes o planas, permiten movimientos de desplazamientos. Su superficie es aplanada.
Pivote. Sólo permiten una rotación lateral y medial. Por ejemplo, articulaciones del cuello.
Esféricas. Tienen libertad de movimiento y su forma es redondeada. Por ejemplo las articulaciones de la cadera.
Encaje recíproco o “silla de montar”. Deben su nombre a que su estructura se asemeja a una silla para montar. Por ejemplo, la articulación carpo-metacarpiana del pulgar.
Elipsoidales. Se presentan uniendo 2 huesos irregularmente, es decir, cuando uno de los huesos es cóncavo y otro convexo.
Articulaciones con movilidad limitada (anfiartrosis). Son cartilaginosas y poseen cierta de movilidad. Se dividen en:
Anfiartrosis verdaderas.
Diartroanfiartrosis.
Articulaciones sin movilidad (sinartrosis). Son de tipo fibrosas y carecen de movilidad. Se clasifican en:
Sincondrosis.
Sinostosis.
Sinfibrosis.tipos-articulaciones

Lesiones articulares más frecuentes

Esguinces.
Sinovitis aguda.
Luxaciones y subluxaciones.

Biomecánica de la marcha

La biomecánica es la ciencia que estudia la aplicación de las leyes de la física y la mecánica al movimiento de los seres vivos. No debe interpretarse basándose en la anatomía descriptiva, como harían los tratadistas clásicos disecando el pie del cádaver. El pie del ser humano es un elemento de sostén y traslación y en consecuencia su configuración real es muy diferente a la que tiene en descarga. Del aparato locomotor debe pensarse en términos dinámico ya que nos hayamos en continuo movimiento, incluso en bipedestación estática (balance postural, inclinaciones laterales para descansar una extremidad sobre la otra). No existe el reposo absoluto. Es un complejo 3D que nos recuerda a una bóveda y por lo tanto se habla de “bóveda plantar”. Y consta de varios arcos, tanto en sentido transverso como en sentido anteroposterior. En el ser humano, forma y función, anatomía y fisiología, arquitectura y biomecánica van indisolublemente unidas, una condiciona a la otra y por lo tanto deben estudiarse conjuntamente. Desde el punto de vista biomecánico el pie es: soporte pieza esencial en el mantenimiento de la postura vertical y desarrollo de la marcha. Si bien anatómicamente es considerado el último segmento o segmento terminal del miembro inferior, biomecánicamente debe ser interpretado como el primer eslabón en la cadena cinética. El pie del hombre al contrario que la mano sacrifica todas sus funciones para concentrarse en dos objetivos fundamentales: soportar el peso del cuerpo y caminar.Recordemos que es una estructura tridimensional variable, con el objeto de amortiguar el choque contra el suelo y adaptarse a las irregularidades del terreno y debe considerarse la puerta de entrada de nuestros estímulos gravitatorios y de nuestro sentido del equilibrio. (Caridad, 2002)
La marcha es un proceso de locomoción en el que nuestro cuerpo estando de pie, se desplaza de un lugar a otro, siendo su peso soportado de forma alternante por ambos miembros inferiores.
Mientras el cuerpo se desplaza sobre la pierna de soporte, la otra pierna se balancea hacia delante como preparación para el siguiente apoyo. Uno de los pies se encuentra siempre en el suelo y, en el período de transferencia de peso del cuerpo de la pierna retrasada a la adelantada, existe un breve intervalo de tiempo durante el cual ambos pies descansan sobre el suelo. (Caridad, 2002)

Biomecánica de la fase de apoyo de la marcha

1. Columna vertebral y pelvis: Rotación de la pelvis hacia el mismo lado del apoyo y la columna hacia el lado contrario, Inclinación lateral de la pierna de apoyo.
2. Cadera: Los movimientos que se producen son la reducción de la rotación externa, después de una inclinación interna, impide la aducción del muslo y descenso de la pelvis hacia el lado contrario. Los músculos que actúan durante la primera parte de la fase de apoyo son los tres glúteos que se contraen con intensidad moderada, pero en la parte media disminuyen las contracciones del glúteo mayor y del medio. En la última parte de esta fase se contraen los abductores. (Caridad, 2002)
3. Rodilla: Los movimientos que se producen son ligera flexión durante el contacto, que continúa hacia la fase media, seguida por la extensión hasta que el talón despega cuando se flexiona la rodilla para comenzar con el impulso.
4. Tobillo y pie: Los movimientos producidos en este fase son la ligera flexión plantar seguida de una ligera flexión dorsal. Por ello los músculos que actúan son el tibial anterior en la primera fase de apoyo, y el extensor largo de los dedos y del dedo gordo que alcanzan su contracción máxima cerca del momento de la transición de la fase de impulso y apoyo. Sin embargo, la fuerza relativa de estos músculos está influenciada por la forma de caminar cada sujeto. (Caridad, 2002)

Fundamentos de Fluídos

La Mecánica de Fluidos estudia las leyes del movimiento de los fluidos y sus procesos de interacción con los cuerpos sólidos La característica fundamental de los fluidos es la denominada fluidez. Un fluido cambia de forma de manera continua cuando está sometido a un esfuerzo cortante, por muy pequeño que sea éste, es decir, un fluido no es capaz de soportar un esfuerzo cortante sin moverse durante ningún intervalo de tiempo. Unos líquidos se moverán más lentamente que otros, pero ante un esfuerzo cortante se moverán siempre, esto depende de la viscosidad del fluído, relacionada con la acción de fuerzas de rozamiento. Tambien tenemos que un fluído se podrá adaptar al contenido que lo “contiene” en su interior ya que las moléculas que lo componen son facilmente amoldeables. (Frank, 2004)


Dentro de los fluidos, la principal diferencia entre líquidos y gases estriba en las distintas compresibilidades de los mismos.
Líquidos. En el caso de los líquidos, por el contrario, la compresibilidad es muy débil. Ésto es debido a que las fuerzas atractivas entre las moléculas del líquido vencen al movimiento térmico de las mismas, colapsando las moléculas y formando el líquido. Al contrario que en el caso de los gases, que tendían a ocupar todo el volumen que los contiene, los líquidos tienden a formar una superficie libre.

Descripción de un fluido. Hipótesis del continuo.

Para la descripción del movimiento de un fluido recurriremos a las leyes generales de la Mecánica (leyes de Newton, leyes de conservación de la cantidad de movimiento y de la energía), junto con relaciones específicas condicionadas por la fluidez.


En la mayor parte de los cálculos hidráulicos, el interés está realmente centrado en manifestaciones macroscópicas promedio que resultan de la acción conjunta de una gran cantidad de moléculas, manifestaciones como la densidad, la presión o la temperatura. En la práctica es posible hacer una simplificación importante, suponer que todas estas manifestaciones son el resultado de la acción de una hipotética distribución continua de materia, a la que denominaremos el continuo, o el medio continuo, en lugar de estudiar el conglomerado real de las moléculas discretas, de mucha mayor complejidad. (Frank, 2004)

Propiedades de los fluidos

Por ejemplo, consideremos la acción sobre una superficie de la pared en el caso de un depósito cerrado que contiene un gas a una cierta presión, en un estado estacionario. Incluso a baja presión, la gran cantidad de colisiones de moléculas sobre la superficie da lugar a una fuerza global que en la práctica puede considerarse independiente del tiempo, comportamiento que será correctamente simulado por nuestro hipotético medio continuo. Ahora bien, si la presión fuera tan baja que únicamente quedaran en el tanque unas pocas moléculas de forma que el recorrido libre medio de las mismas es del orden de magnitud del elemento considerado, se observará una actividad errática según las moléculas individuales o los grupos de moléculas bombardean la superficie y no se podrá hablar de una fuerza constante, sino de una serie de choques aleatorios contra la superficie. Este comportamiento no podría ser reflejado por nuestro medio continuo. Lo mismo ocurriría si considerando el gas discreto real, tomamos una superficie muy pequeña, de forma que su tamaño es del orden del recorrido libre medio de las moléculas. (Frank, 2004)
Propiedades Extensivas e Intensivas
En termodinámica se distingue entre aquellas propiedades cuyo valor depende de la cantidad total de masa presente, llamadas propiedades extensivas, y aquellas propiedades cuya medida es independiente de la cantidad total de masa presente que son llamadas propiedades intensivas.

Principio de viscosidad.- El coeficiente de viscosidad

Es la resistencia que tiene un fluído para moverse en una superficie oponiendose en cierta forma a las fuerzas que hacen que el fluido se mueva a lo largo, esto determina la velocidad del líquido en ciertos aspectos creando coeficientes de fricción, esta fuerza tambien puede ser comparada a la ley de la reacción y acción donde un movimiento tiene su cotnraparte oponiendose a él (Frank, 2004)
Gases
Un gas es el estado de la materia en donde las partículas están completamente esparcidas ya sean en el entorno donde corren libremente o dentro de un recipiente, aunque esté sellado se seguirán moviendo, esto es creado debido a fuertes temperaturas que hacen que la velocidad molecular incremente, estas partículas son elásticas, es decir no ganan ni pierden energía por lo que son conservadoras
Teoría Cinética de los Gases
El comportamiento de los gases, enunciadas mediante las leyes anteriormente descriptas, pudo explicarse satisfactoriamente admitiendo la existencia de las moléculas.
El volumen de un gas: refleja simplemente la distribución de posiciones de las moléculas que lo componen. Más exactamente, la variable macroscópica V representa el espacio disponible para el movimiento de una molécula. (Frank, 2004)

Hidrostática

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 tenga 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.
(Frank, 2004)









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