BIOFÍSICA AULA 1

A Biofísica é a ciência que estuda os sistemas vivos do ponto de vista físico e físico-químico, incluindo a natureza molecular dos sistemas biológicos, os processos dinâmicos de transporte e transformação da matéria biológica, as transformações de energia, a sinalização e a comunicação celular; além da organização dos processos biológicos tanto no nível fisiológico de cada indivíduo, como nas relações entre os indivíduos, as espécies e o meio ambiente.

FLUIDO

O termo fluido abrange tanto líquidos como gases, que são substâncias que não possuem forma definida, como os sólidos, podendo adquirir a dos recipientes que os contêm. Quando submetidas a forças apropriadas, essas substancias fluem, isto é, uma camada desliza em relação a outra.

Do ponto de vista da mecânica, toda matéria encontra-se em somente dois estados (fluidos e sólidos). A diferença entre esses dois estados está na reação de cada um deles quando aplicado uma tensão de cisalhamento (tensão gerado por forças aplicados em sentidos iguais ou opostos, em direções semelhantes, mas com intensidade diferente no material analisado).

FLUIDOS são substâncias capazes de escoar e cujo o volume toma a forma de seu recipiente. Se deformam continuamente quando submetidas a uma tenção de cisalhamento não importando o quão pequena possa ser essa tensão.

Os fluidos podem ser divididos em:Líquidos:a) Incompressíveisb) Assumem a forma dos recipientes que os contémc) Apresentam um volume próprio (constante)d) Podem apresentar uma superfície livreGases e vapores:e) Compressíveisf) Apresentam forças de atração intermoleculares

desprezíveisg) Não apresentam nem um formato próprio e nem um

volume próprioh) Ocupam todo o volume do recipiente que os contém

FLUIDOS NÃO VISCOSOSViscosidade É a medida da resistência interna

ou fricção interna de uma substância ao fluxo quando submetida a uma tensão. Quanto mais viscosa a massa, mais difícil de escoar e maior o seu coeficiente de viscosidade.

Fluidos não viscosos ou perfeitos, são definidos como sendo substâncias com densidade constante em todos os pontos do espaço em todos os instantes de tempo (incompressíveis). Não possui tensão de cisalhamento quando em contacto com qualquer superfície, e que apresenta um grau de viscosidade pequena podendo ser desprezada.

PRINCÍPIO DE ARQUIMEDESArquimedes foi físico e matemático grego,

que segundo a lenda descobriu enquanto tomava banho, que um corpo fica mais leve quando esta imerso na água devido a uma força verticalmente para cima que o líquido exerce sobre esse corpo chamado de empuxo.

Princípio todo corpo imerso em um fluido sofre ação de uma força(empuxo) verticalmente para cima, cuja intensidade é igual ao peso do fluido deslocado pelo corpo.

Vf = volume do fluido deslocadoMf= massa do fluido deslocadodf= densidade do fluidog= aceleração da gravidade

Empuxo é a força exercida pelo líquido sobre o corpo. Portanto, num corpo que se encontra imerso em um líquido agem duas forças:

P (peso)- interação com o campo gravitacional terrestre.

E (empuxo)- interação com o líquido.

E=df.Vf.g

Seja Vf o volume de fluido deslocado pelo corpo. Então a massa do fluido deslocado é dada por:

mf = dfVf A intensidade do empuxo é igual à do peso

dessa massa deslocada:E = mfg = dfVfg

Para corpos totalmente imersos, o volume de fluido deslocado é igual ao próprio volume do corpo. Neste caso, a intensidade do peso do corpo e do empuxo são dadas por:

P = dcVcg e E = dfVcg

Quando o corpo está totalmente imerso no líquido, podemos ter as seguintes condições:

1. Se ele permanecer parado no ponto onde foi colocado, a intensidade da força do empuxo é igual á intensidade da força do peso.

2. Se ele afundar, a intensidade da força do empuxe é menor do que a intensidade do peso.

3. Se ele for levado para a superfície, a intensidade da força do empuxo é maior do que a intensidade da força do peso.

E=P

E<P

E>P

EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE

O volume de fluido que entra no tubo num determinado intervalo de tempo, tem que ser igual ao volume que sai no mesmo intervalo de tempo. Desde que o tubo não tenha outros furos por onde entra ou sai fluidos.

Q1=Q2=A1.V1=A2.V2

Se a área de um tubo diminui (A1>A2) então a velocidade do fluido em 2 tem que ser maior do que em 1 para que se transporte a mesma massa num dado intervalo de tempo.

Pela equação da continuidade podemos afirmar que a velocidade de escoamento é inversamente proporcional à área da seção transversal.

Exemplo: quando regamos o jardim com uma mangueira se pretendemos aumentar a velocidade da saída da água tapamos parcialmente a saída da mangueira, com isso reduzimos a área e aumentamos a velocidade da água.

EQUAÇÃO DE BERNOULLI

Daniel Bernoulli foi um físico matemático suíço que descreveu o comportamento de um fluido que se move ao longo de um tubo ou conduto. Segundo ele um fluido não viscoso quando circula num conduto fechado possui uma energia constante ao longo do seu percurso.

A energia do fluido em qualquer momento apresenta três componentes:

1. Cinética: é a energia devido a velocidade do fluido 2. Potencia gravitacional: é a energia devido à altitude do

fluido.3. Energia do fluxo: é a energia do fluido devido à sua

pressão

QUANDO MAIOR A DIFERENÇA DE ALTURA MAIOR SERÁ A PRESSÃO

Quando a altura for igual nos 2 pontos a variação na velocidade leva a variação da pressão, ou seja se um aumenta o outro diminui mas não são inversamente proporcionais.

Se a velocidade aumenta a energia cinética aumenta e para manter a energia mecânica a pressão diminui.

Ex: se deixarmos a porta e a janela de uma sala aberta a porta se fecha porque aumentamos a velocidade do ar dentro da sala levando a uma diminuição interna da pressão aumentando a pressão do lado de fora por isso a porta se fecha.