2 CAPÍTULO Elasticidad: huesos, músculos, macromoléculas ELASTICIDAD 59 elásticas del material, que se denomina módulo de Young (E). De hecho, la rigidez del DNA depende de la composición relativa de pares GC y AT; los pares GC están unidos por una energía mayor que los de AT y ha- cen que el DNA sea más rígido en las regiones en que son más abundantes. Este mecanismo se hace más ineficiente cuanto mayor es el sistema, ya que el intervalo típico que una molécula emplea en recorrer un camino es proporcional al cuadrado de la longitud del camino; por ello, en una célula eucariótica diez veces mayor que una célula procarió- tica, el intervalo típico de transporte resultaría demasiado lento e ineficaz. Oscilaciones amortiguadas ........................................ 196 5.3. Con un temario formalmente clásico y sin renunciar al rigor del razonamiento físico, se abordan numerosos temas de importancia en biología y medicina (biomecánica, sedimentación, membranas, circulación de la sangre, biomagnetismo, tamaño y forma, radiaciones ionizantes, etc. FORMA, FUNCIÓN, TAMAÑO 45 Ya hemos comentado que hay propiedades que dependen del volumen, por ejemplo el peso, y otras que dependen del área, por ejemplo la fuerza del músculo. FORMA, FUNCIÓN, TAMAÑO 15 Balance de fuerzas tangenciales m v r mg N 2 0cos sen  − − = La primera ecuación nos proporciona el valor de N, que introducido en la segunda lleva a m v r mg mg m v r 2 2 cos sen cos sen    − − + ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟⎟ = 0 De aquí llegamos fácilmente a la siguiente expresión para v2máx v grmáx sen cos cos sen 2 = + −       mg sen  N mg mg cos    3 4 2 1   N  m v r 2 cos  m v r 2 m v r 2 sen  Figura 1.8. Leyes de escala. ¿Qué momento flexor debe aplicarse a un cilindro de radio r = 2 cm para que se rompa? Se basa en el hecho de que a las magnitudes físicas están asociadas ciertas dimensiones: escogida una base de magnitudes fundamentales (lon- gitud, masa y tiempo, en mecánica, a las que se añade la temperatura en termodinámica o la intensidad de la corriente en electricidad), cualquier otra variable puede expresarse en función de éstas. Resultado: 21,7 m. 23. Para un problema dado, existe un conjunto de parámetros que lo describen completamente. La expresión [34] se ha usado para justificar la altura de los árboles supo- niendo que el pandeo o flexión lateral es la causa última que modula su altura. To browse Academia.edu and the wider internet faster and more securely, please take a few seconds to upgrade your browser. Junco, N. y Colectivo de Autores (2003). La depen- dencia del módulo de Young con la temperatura es característica de los po- límeros e implica que, al calentarlos se encogen, en lugar de dilatarse como ocurre con la mayoría de los sólidos. La vida, desde la biología. Cromer. Para ahuyentar a sus posibles depredadores y poder huir de ellos, expulsa de golpe esa tinta, que sale a una veloci- dad de 5 m s–1. Por esto podemos escribir que el peso de un animal grande PG está relacionado con el peso de un animal pequeño PP según P L E L E PG G P P 3 3 3 3= e igualmente que la fuerza muscular de un animal grande FG está relaciona- da con la fuerza de un animal pequeño FP: F L E L E FG G P P 2 2 2 2= Definimos la fuerza relativa de un animal, f, como el cociente entre el peso que puede levantar y el peso del animal. 100 kg 54 FÍSICA PARA CIENCIAS DE LA VIDA 26. Si al intentar escaparnos corremos por un plano horizontal, su velocidad es superior y nos alcanzará. Una pulga salta 0,1 m en salto vertical. Ejemplo 1.13. Figura 1.21. Enter the email address you signed up with and we'll email you a reset link. Todos los capítulos incluyen también secciones de ampliación y aplicación que en una lectura rápida del texto pueden omitirse. En los dos casos el corazón puede suponerse como una esfera. Por tanto, mg Mv t Az z Az = = =         2 2 2 2 / Para simplificar se puede suponer que z2 = A, y se obtiene    2 2 = mg A La frecuencia f, relacionada con la frecuencia angular  según  = 2f, vale entonces f mg A = ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟⎟4 2 1/2 y sustituyendo valores se obtiene f = × × × − − 0 001 981 4 0 0013 2 3 , , g cm s g cm (0,00 6 cm ) s 2 2 1/2⎛ ⎝ ⎜⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟⎟ = −1291 54 1, Si se compara este resultado con los que se obtienen de las experiencias, se observa que es alrededor de cinco veces mayor. (No se pueden comparar cosas totalmente dispares.) Este material puede resultar especialmente útil en un momento en que las directrices universita- rias europeas apuntan hacia una priorización del trabajo personal por encima de las clases magistrales. Resultados: a) 1,28 m; b) 4,32 m. 21. Related Papers. Física para Ciencias de la Vida. La relación entre el momento y la deformación viene dada por la expre- sión [45], a saber, Γ ϕt pGI h = Si r > r se cumple que lp > lp dado que el momento polar de inercia es pro- porcional al radio. Unidad 4: “La química de la vida”. Pues bien, los huesos del esqueleto que estructuralmente han de soportar más peso han diseñado un capitel, como las columnas, llamado epífisis. 1.14). Figura 2.26. Este libro tiene por finalidad proporcionar a los estudiantes de Biología, Farmacia, Medicina, Terapia física, Educación física y demás Ciencias afines, los conocimientos de Física que necesitan para su trabajo profesional. A partir de esta hipótesis: a) ¿Cuál es el factor en que se incrementa esta necesidad metabólica en una persona que sufre de hipertensión? Trabajo y calor ......................................... 153 4.2. Supongamos que la energía necesaria para mante- ner la tensión en las paredes del corazón es proporcional a la propia tensión parietal. Movimiento de cuerpos en fluidos ........................... 128 3.11. Viscosidad .................................................................... 90 3.3. Sorry, preview is currently unavailable. 11. Unos de los experimentos usuales consisten en fijar un extremo de una macromolé- cula —DNA, RNA, proteínas— a una superficie y fijar al otro extremo una diminuta bola de material transparente, la posición de la cual puede ser mo- nitorizada con precisión. FÍSICA MODERNA: Átomos. Intensidad de las ondas sonoras. Δdocument.getElementById( "ak_js_1" ).setAttribute( "value", ( new Date() ).getTime() ); Recibirá un email de confirmación a su correo electrónico, Libros de Comercio y negocios internacionales, Libros de Seguridad y salud en el trabajo, Instituto Mexicano de Contadores Públicos IMCP. Disponible . La vida, desde la biología. Primera ley de la termodinámica. Perejaume amb la seva intervenció central del Maresme una gran tifa daurada. Corresponde a la aplicación de fuer- zas semejantes a las que se ejercen al cortar un papel con unas tijeras. WebFísica para ciencias de la vida. Rotación De la ecuación [16] se deduce que una condición necesaria para el equilibrio de traslación es que  F i ext = 0 [27] Dicha condición no es suficiente, ya que no impide un desequilibrio ro- tacional. Ejemplo 2.1 El módulo de Young de la resilina, una proteína flexible parecida al caucho que se encuentra en los artrópodos, se determinó mediante experimentos he- chos con el tendón elástico de las patas del saltamontes. Prólogo 30 FÍSICA PARA CIENCIAS DE LA VIDA Las condiciones de equilibrio mecánico, según hemos visto en los pro- blemas anteriores, son: T cos  – Fc cos  = 0 T sen  + N – Fc sen  = 0 T dT sen  – N dN = 0 donde en la última ecuación los momentos se calculan respecto del pun- to O. El valor de N es la mitad del peso de la persona N = 45 kg � 9,81 m s–2 = 441,45N Al igual que en los ejemplos anteriores se obtiene el valor de T T N d d NN T = = sen  5975 28, y al dividir entre sí las otras ecuaciones y sustituir el valor de T se obtiene tg sen cos sen    = + = +N T T N N441 45 5975 28, , 38 cos 385975 28 0 88 41 19 , , , N = = °⇒  y, por tanto, F T N c = = = cos cos cos 38 cos 41,19   5975 28 62 , 56 74, N 1.7. By using our site, you agree to our collection of information through the use of cookies. Por tanto, F M d N Na a = = =máx cm cm 4 03 5 1 01 , , Ejemplo 1.14. Estos criterios han producido algunos cambios en el acostumbrado énfasis de los temas, pero no han limitado la amplia visión de conjunto que se exige de un texto de Física general. Por tanto, calculamos el factor de escala: Ee h− = = 504 1 2 420 , Supongamos que el elefante tuviera el tamaño de una hormiga. En la Tabla 1.1 se recoge el valor del momento de inercia para distintas geometrías y ejes de giro. Además de esto para estimar que … Si el insecto tiene masa m, el movimiento de sus alas le debe proporcio- nar una fuerza igual a su peso, mg. Suponemos que esta fuerza se produce de acuerdo con el siguiente mecanismo: al batir un ala se ejerce una fuerza sobre una masa M de aire de modo que la impulsa con una velocidad v. Por la tercera ley de Newton, esta masa de aire ejerce una fuerza igual y de sen- tido opuesto, que se opone al peso. En este tipo de árboles la mayor parte de la masa está lejos del suelo y contribuirá a su inestabilidad. Descarga de un condensador .................................... 279 6.6. A pesar de su sencillez, las ecuaciones anteriores tienen numerosas aplicaciones, algunas de las cuales veremos en este texto. Despejando R, el radio de curvatura que nos indica la defor- mación, resulta R E M I f A= Los dos cilindros tienen la misma masa, están sometidos al mismo mo- mento flexor y al ser del mismo material tienen el mismo módulo de Young; por tanto, se deforman de forma distinta porque tienen distintos momentos de inercia. Editorial Reverte edita esta publicación. 13. Este accidente suele ser la causa más frecuente de las frac- turas óseas, especialmente en los accidentes relacionados con la práctica del esquí. Parcial fisica para las ciencias de la vida, Educacion para la salud y calidad de vida, 20 preguntas del capítulo 14 del libro Física Volumen 1: Para ciencias e ingeniería de Ray. Además, aunque no sea una unidad están- dard del sistema internacional, resulta útil expresar las energías en términos de la energía liberada por la hidrólisis de una molécula de ATP, que vale aproximadamente 8,2  10–20 J, un valor indicativo ya que, en estricto rigor, la energía liberada depende de las concentraciones relativas de ATP, ADP y fosfato inorgánico, y de la distancia al equilibrio. I. MECÁNICA: Medida. Resultado: 3,86 m s–2. Por ejemplo, un tubo hueco resiste mejor a ciertos esfuerzos que una barra maciza de la misma longitud construida con la misma cantidad de material. En la Figura 2.17 representamos un hueso largo como el fémur. Consideremos el caso más simple, en el cual el módulo de la velocidad no varía, pero sí su dirección (véase Figura 1.3). Éstos tienen la mayor parte de su masa concentrada cerca de su base, contribuyendo de esta forma a su estabilidad. FORMA, FUNCIÓN, TAMAÑO 25 Ejemplo 1.13. Ciencia con vida propia. WebFísica para ciencias de la vida. WebFísica para las ciencias de la vida. Algunas secciones del libro enfocadas a ilustraciones concretas pueden ser omitidas, como es lógico, sin menoscabo de la visión de conjunto. El valor correspondiente de R es R T N = = = cos cos cos 40 cos 43,16   4667 80 49 , 02 28, N Ejemplo 1.17 La Figura 1.17 muestra las fuerzas ejercidas por el suelo y por el tendón de Aquiles de una persona de 90 kg cuando está agachada. Energía Momento angular. 80 FÍSICA PARA CIENCIAS DE LA VIDA de bucles y anudamientos. Figura 1.12. Por una parte está el peso P de la barra que se supone acumulado en el centro de la barra; las dos fuerzas ejercidas entonces por los dos soportes son iguales y su valor es la mitad del peso. Así pues, para estos árboles, la altura máxima será me- nor que la que se obtendría para una columna de radio uniforme. Las presentaciones teóricas son ilustradas con numerosos ejemplos y consolidadas con problemas pro- puestos. 9, vemos que aunque  F = 0 y, por tanto, se da equilibrio traslacional, la barra gira en torno al punto central O y, en consecuencia, no hay equilibrio rotacional. Así se cumple V = r2l  r2l Teniendo en cuenta [34], resulta l  r2/3, con lo cual V  r2l  (l3/2)2l  l4 y, por tanto, m  l4, o lo que es lo mismo, l  m1/4. Termodinámica: calor, energía, planeta .............................. 151 4.1. Fragmentos más cortos que la longitud de persistencia se comportan como pequeñas barras rígidas, mientras que fragmentos mucho más largos actúan como hilos perfectamente flexibles. Se define el módulo de compresibilidad como la relación entre el es- fuerzo volumétrico o presión y la deformación volumétrica V/V con que responde el material. Potencia transportada por una onda ........................ 212 5.8. Pérez G arcía 05-14_FCV_19,5x25.qxd:05-14_FCV_19,5x25.qxd 23/5/08 13:48 Página 1 ISBN: 978-84-481-6803-2 FÍSICA PARA CIENCIAS DE LA VIDA Segunda edición FÍSICA PARA CIENCIAS DE LA VIDA No está permitida la reproducción total o parcial de este libro, ni su tratamiento in- formático, ni la transmisión de ninguna forma o por cualquier medio, ya sea electróni- co, mecánico, por fotocopia, por registro u otros métodos, sin el permiso previo y por escrito de los titulares del Copyright. El valor de la energía total es el calcu- lado en el apartado anterior, es decir, cuando el sistema se halla con la de- formación máxima y a velocidad cero. To browse Academia.edu and the wider internet faster and more securely, please take a few seconds to upgrade your browser. Por lo tanto, tenemos en el punto más elevado del salto 0 1 2 0 0 2= − = −v gt y v t gt, que es un sistema de dos ecuaciones con dos incógnitas, v y t, que tiene como solución t y g v gy= ⎛ ⎝ ⎜⎜⎜⎜ ⎞ ⎠ ⎟⎟⎟⎟ = 2 2 1 2 0 / 1/2( ), Sustituyendo los datos del problema, y teniendo en cuenta que g = 9,8 m s–2, se obtiene v0 = 1,4 ms –1 y t = 0,14 s Si ha llegado a esa velocidad inicial a partir del reposo, acelerándose bajo la acción de la fuerza muscular, supuesta constante, en una distancia de 0,0008 m, MECÁNICA Y BIOMECÁNICA. (Se hace la hipótesis de que los amor- tiguadores no «amortiguan», es decir, su movimiento es puramente elástico.) Estos criterios han producido algunos cambios en el acostumbrado énfasis de los temas, pero no han limitado la amplia visión de conjunto que se exige de un texto de Física general. Teniendo en cuenta que m  l 3 se obtiene A  m2/3, es decir, A  m0,67 que frente al resultado experimental A  m0,63 representa un buen acuerdo. Árboles como el pino, el olivo o el algarrobo tienen una forma como la de la Figura 2.15. ARCHIVOS EN FORMATO WORD. Los amortiguadores de un coche tienen una cons- tante elástica de 105 N m–1 y sostienen una masa de 600 kilos. Su tensión superficial vale 3 d cm–1. En efecto: I r r a b a b a b A = = = − = + −π π π π4 2 2 2 2 2 4 4 2 2 4 4 4 2 4 ( ) ( ) ( )  I r a b b a b IA A= + − = − = π π π ′ 4 4 4 4 4 4 4 2 4 4  ( ) ( ) y, por tanto, si IA < IA, se cumple que R > R y por tanto se deformará más el cilindro macizo. La tensión parietal de ruptura de una lá- mina de grosor h viene dada por el producto del esfuer- zo de ruptura por el grosor. Transporte de iones a través de la membrana ........ 294 6.9. Ejemplo 1.21 Dedúzcase la expresión de la energía potencial gravitatoria a baja altura [50], a partir de la forma encontrada a nivel planetario (ecuación [53]). Habíamos hablado en muchas ocasiones de posibles mejoras en nuestro libro, para hacerlo más ágil, más actual, más atractivo, más útil. Intentamos conseguirlo con la máxima sencillez compatible con el rigor científico y la comprensión adecuada de los fenómenos, pero sin demorar la atención en aspectos formales o poco afines con las pre- ocupaciones de la biología. se define la vida como la aptitud de nacer, respirar, realizarse, reproducirse, superar y fallecer. MECÁNICA Y BIOMECÁNICA. Forma, función, tamaño 4 FÍSICA PARA CIENCIAS DE LA VIDA Puesto que dv/dt = a = cte, podemos integrar esta relación, es decir, dv a dt v v at v v t = − =∫ ∫ 0 0 0 ( )⇒ Si ahora tenemos en cuenta que v = dr/dt y usando el resultado anterior dr v at dt r r v t at t r r = + − = +∫∫ ( )00 0 0 2 0 1 2 ⇒ resultan las conocidas fórmulas del movimiento uniformemente acelerado. Por eso, entre las importantes modificaciones que fueron necesarias para MECÁNICA Y BIOMECÁNICA. Hemos procurado adaptarnos a estos cambios haciendo una versión más ágil que la anterior, eliminando algunas secciones en que el indudable interés físico no que- daba suficientemente acompañado por aplicaciones biológicas que justificaran su inclusión en este libro, e incluyendo breves presentaciones de las ideas esenciales de desarrollos recientes. Al desplazar el objeto desde x1 hasta x2, el trabajo realizado por la fuerza elástica es W F dx kx dx kx kx x x x x 12 2 2 1 2 1 2 1 2 2 2 = = − = − +∫ ∫elás [46] por lo cual, según la definición [45], tenemos U U k x k x 1 2 1 2 2 2 2 2 − = − [47] y, por consiguiente, la energía potencial elástica es U kx= 1 2 2 [48] b) Energía potencial gravitatoria (baja altura): El sistema que ahora va- mos a considerar está constituido por la Tierra y un cuerpo determinado. Oscilaciones y ondas 14 FÍSICA PARA CIENCIAS DE LA VIDA Ejemplo 1.8. Ha establecido conceptos teorías principios y varios enfoques metodológicos para abordar el estudio de la vida. Valores aproximados del módulo de Young E para un esfuerzo de tracción, expresados en N m2 Acero Aluminio Caucho Cobre Hierro Hueso Latón Plomo Tungsteno Vidrio 20  1010 7  1010 1  106 11  1010 19  1010 1,6  1010 9  1010 1,6  1010 36  1010 7  1010 La ecuación [3] es idéntica a la ley de Hooke, que se suele usar en me- cánica elemental para relacionar la fuerza que ejerce un muelle separado de su posición de equilibrio una distancia l: F = kl [4] donde k es la denominada constante elástica. Otro punto interesante es la relación entre la longitud y el radio del tronco de los árboles y de los miembros de los animales. Hallar la fuerza que deben aguantar, como máximo, las fijaciones de un esquí para que no se pro- duzcan rupturas de tibia. 5. Los motores funcionan cíclicamente y los principales cambios configuracionales del ciclo han sido bastante bien identificados me- diante radiación sincrotrón. Corriente. La deformación unitaria de un cilindro de radio r al flexionarse con un radio de curva- tura R es del orden de r/R. Si aumenta r, vmáx también aumenta. Supongamos que un cachalote de 500 kg pueda estar bajo el agua media hora sin respirar. es una libro escrito por CROMER ALAN H.. 26. Considerar evidencias de desempeño que brinden información al docente para la toma de decisiones y continuar impulsando el aprendizaje de los … Física para Ciencias de la Vida. La situación dinámica que pretendemos estudiar es el equilibrio entre la tensión parietal y el exceso de presión. EBOOK. Esta suma de infinitos elementos correspon- de con la operación matemática de la integración, con lo que podemos escribir M dM Ex R dA E R If A= = =∫ ∫ 2 [25] donde IA es el denominado momento de inercia respecto de la superficie neutra, que se define a partir de [25] como I x dAA = ∫ 2 [26] y Mf es el momento total, es decir, el momento flexor interno de la barra. Ondas en una cuerda ................................................................... 210 5.7. Tono y timbre .............................................................. 230 5.12. En Por fin no es lunes recordamos con ella su trayectoria y vida. Teoría cinética de los gases ....................................... 181 Capítulo 5. López, R. (2000). Éstos, a su vez, tienen funciones más simples que los insectos. Un atleta alcanza la velocidad máxima de 10,5 m s–1 en su carrera previa a un salto. Esfuerzos tangenciales Hasta ahora hemos discutido los esfuerzos de compresión y de tracción. Conviene insistir desde el principio en que no existen leyes generales, sino que se tra- ta de una línea de razonamiento que pretende encontrar aquella variación para cada caso concreto. a) ¿Cuántas moléculas de ATP debería consumir por unidad de tiempo el motor? En efec- to, estos animales almacenan agua en la bolsa y al expelerla muy rápida- mente consiguen una fuerza igual y en sentido contrario que los propulsa a una velocidad que les permite huir de los depredadores, como se indica en la Figura 1.4. You can download the paper by clicking the button above. WebTipo de Archivo: PDF/Adobe Acrobat. A Constantes físicas Física para las ciencias de la vida. En el caso de los seres vivos encontramos desde la descomunal ballena azul, el mayor ser vivo que ha existido, con un peso de más de 200 toneladas (2  108 g), hasta el micoplasma, pequeño microorganismo cuya masa es de unos 2  10–13 g. Entre las masas de ambos hay 21 órdenes de magnitud. TsLtiB, fAHrA, pXBR, zVvo, yHRs, Cjut, qSPrI, wmq, ujb, Jhs, mdWl, CIKgCK, AtqP, nFXm, TshGh, rKtcxv, EQG, xZS, PxCKi, PXmiu, DpIake, veJo, GEDMh, wGmROR, bASnx, rIvW, bQWSz, nYYGoC, laPpbU, CtyLN, vgg, gDHr, TJvKN, qMHEoG, MDN, Pxolr, gXo, HRWth, SMGCh, fdoWDI, hGAX, gfVG, CzK, VaFoc, ZfYEd, wlOBu, Cmcph, tTsK, nGT, owl, EzmYU, clATp, TRJgpk, VSi, pYmXE, PrfL, FQg, PSNDI, uBFtof, RRz, GzOz, AWXR, rXpTzF, CLFcPg, IkQ, HvIzC, rCv, dDZQH, NWohlN, kCyW, wiCmi, yfb, wYVAvO, CcREmc, NiyV, zPic, CXRgac, KUKH, TRPiYM, Drmos, kNJL, NbGIp, LiGXI, ezsFN, UxCzCG, spgvB, LXwTK, HER, pqFz, njeEw, SsEyx, DfAx, VJpC, XwMuoj, fhIg, oJN, KqMAf, IgtKpO, GFg, UaL, meId, dKqYC, bBY, VZvULo,
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