Física e Biofísica - Unidade III

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Física e biofísica
unidade III
FLUÍDOS
• As moléculas estão sujeitas a diversas forças: as atrações intermoleculares, o peso e a vibração devido à energia térmica, que representaremos como sendo uma função da temperatura.
• as moléculas do estado sólido estão compactadas. Isso acontece porque a força desagregante, resultante da vibração das moléculas, é menor que as forças de agregação. Se aumentarmos a temperatura do sistema, a vibração das moléculas aumenta, até o ponto de se equilibrar com as forças de agregação.
• As moléculas são formadas por átomos. Se dois átomos estão ligados entre si por uma ligação iônica, um átomo se tornou positivo e o outro se tornou negativo e o par passa a ter um polo positivo e outro negativo
Pressão hidrostática e o Princípio de Pascal
• A área de aplicação tem uma influência enorme na aplicação de uma força. Por exemplo: uma modelo profissional pesa, aproximadamente, 45 kg e se ela pisar de maneira errada, pondo metade do seu peso sobre um salto agulha, o esforço no solo é o equivalente ao peso de 80 elefantes de 4 toneladas, considerando a pata do elefante com 60 cm de diâmetro! Isso é o efeito da pressão exercida.
• Os fluidos tomam a forma do recipiente onde se encontram e exercem pressão sobre as paredes desse recipiente e, como as moléculas do fluido possuem mobilidade umas em relação às outras, qualquer esforço dentro do fluido resulta numa rearranjo das moléculas e a distribuição desse esforço por todo fluido. Esse é o Princípio de Pascal
• Se o fluido estiver parado, há uma homogeneidade na distribuição da pressão e essa pressão é chamada pressão hidrostática.
Teorema de Stevin e os vasos comunicantes
· Os volumes são diferentes e, portanto, os pesos dos frascos são diferentes, mas a pressão exercida pelo líquido no fundo dos frascos é a mesma. Esse fato é conhecido como paradoxo hidrostático a pressão exercida por um fluido é proporcional, somente, à coluna de fluido, a pressão no fundo dos frascos é proporcional à altura H e não ao formato do frasco.
· O Princípio dos Vasos Comunicantes ocorre no caso da pressão se distribui de maneira uniforme num fluido e a pressão só depende da coluna de líquido, então a altura do líquido em diferentes vasos que se comunicam tende a se igualar.
• Esses três princípios têm grande aplicação nas áreas biológicas e da saúde. As veias e artérias do sistema sanguíneo, por exemplo, formam uma grande rede de vasos comunicantes. Quando uma pessoa está em pé, a pressão do sangue na região das pernas é maior que a pressão do sangue na cabeça (Princípio de Stevin). Se a pessoa sofrer uma queda súbita de pressão, o primeiro órgão que vai sentir essa queda de pressão será o cérebro e, ao desmaiar, a pessoa cairá ao chão e as pressões serão igualadas (Princípio de Pascal). Se a pessoa sofrer um ferimento que gere uma hemorragia que não seja interrompida, perderá todo o sangue devido ao Princípio dos Vasos Comunicantes.
PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES
Quando um corpo é imerso num fluido, ele recebe uma reação contrária, equivalente ao peso do fluido deslocado. Essa reação é chamada de empuxo. Se o peso é maior que o empuxo, o corpo afunda. Se o peso for menor que o empuxo, o corpo flutua.
EX: Peixes ósseos utilizam o Princípio de Arquimedes para controlar a profundidade que desejam atingir. Esses peixes possuem um órgão chamado bexiga natatória, que tem a capacidade de se inflar. Ao inflar a bexiga natatória, o peixe altera seu volume e, portanto, o volume de líquido deslocado pelo seu corpo e, dessa forma, aumenta o empuxo sobre seu corpo. O peixe sobe. Se o peixe esvaziar a bexiga natatória, desloca menos água e seu empuxo diminui e o peixe afunda.
• Quando o fluido está em movimento, é necessário estabelecer as fronteiras do estudo, as superfícies de controle. A junção das superfícies de controle forma um volume de controle. Vazão é a quantidade de fluido que passa por uma superfície de controle em função do tempo. Se a densidade do fluido não se altera, é chamado incompressível, e quando se altera ao longo do escoamento, é chamado compressível. Se todas as condições do escoamento não se alteram ao longo do tempo, o escoamento está em regime permanente. Caso contrário, o escoamento está e em regime transiente.