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UFAM – UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS
FACULDADE DE MEDICINA
CURSO DE MEDICINA
EMMILAY CAVALCANTE 21201359
JUÍLE HANADA 21201748
KONDE ABEIYA 21290878
THAIS RAPOSO 21201568
SILVIA BATALHA 21201468
ESTUDO DIRIGIDO: O UNIVERSO E SUA COMPOSIÇÃO,
TEORIA DO CAMPO E A BIOLOGIA E TERMODINÂMICA
Manaus – AM
2012
EMMILAY CAVALCANTE DOS SANTOS 21201359
JUÍLE YOSHIE SARKIS HANADA 21201748
KONDE ABALO ABEIYA 21290878
THAIS CAROLINE SALES RAPOSO 21201568
SÍLVIA PAULINE BATALHA COUTINHO 21201468
ESTUDO DIRIGIDO: O UNIVERSO E SUA COMPOSIÇÃO,
TEORIA DO CAMPO E A BIOLOGIA E TERMODINÂMICA
Manaus – AM
14/03/2012
Trabalho desenvolvido no curso de graduação da Universidade Federal do Amazonas, Faculdade de Medicina. Solicitado pelo Prof. Dr. Fábio Moroni, da disciplina de Biofísica do Departamento de Ciências Fisiológicas, para obtenção de nota parcial.
Estudo Dirigido: O Universo e sua Composição Fundamental, Teoria do Campo e a Biologia e Termodinâmica
1. O Universo e sua Composição Fundamental
O Universo é uma mistura de sensações, cores, luzes, movimentos, sons que
nos deixam maravilhados com sua beleza e forma. A composição desse Universo,
desde o Micro até o Macro pode parecer complexa, mas pode ser reduzida a alguns
componentes fundamentais que são: Matéria (M), Energia (E), Espaço (E), Tempo
(T).
Esses componentes, fundamentais simplesmente por não serem substituídos
por outros, são também denominados Grandezas, qualidades ou dimensões
fundamentais. Todos nós temos noção, subjetiva e objetiva, desses componentes.
Logo, a combinação dessas Grandezas Fundamentais dá origem a uma série de
Grandezas Derivadas. A partir disso chegamos ao conceito de que a Biofísica é o
estudo da Matéria, Energia, Espaço e Tempo nos Sistemas Biológicos.
OS SERES VIVOS E A COMPOSIÇÃO DO UNIVERSO
Sua composição, estrutura e função qualitativa são quantitativamente
definidas por números adequados, com o uso de Grandezas Fundamentais e
Derivadas.
GRANDEZAS FUNDAMENTAIS E DERIVADAS – EQUAÇÕES DIMENSIONAIS
As Grandezas Fundamentais e Derivadas são agrupadas em Sistemas
coerentes de medida os quais são indispensáveis, porque racionaliza o uso das
Grandezas. Entre esses Sistemas destacam-se:
a) SI (Sistema Internacional);
b) MKS (Metro, Quilograma, Segundo);
c) CGS (Centímetro, Grama, Segundo).
Com a ajuda desses Sistemas indispensáveis pode-se calcular e definir
diversas Grandezas e Derivadas.
2. Teoria do Campo e a Biologia
A TEORIA DOS CAMPOS
Segundo a Teoria dos Campos, Matéria e Energia são estados diferentes de
uma mesma Qualidade Fundamental e seus conceitos são:
a) Matéria: é a massa inerte e emite um campo, que é a Energia.
b) Energia: também chamada de Campo, é capaz de produzir trabalho e
se manifesta na forma de uma Força.
A teoria dos Campos também prevê que:
a) Os eventos não são instantâneos, eles demandam Tempo. Um evento
é dito instantâneo quando seu Tempo de Reação não pode ser
percebido pelos nossos sentidos;
b) As interações não acontecem diretamente entre os Corpos, elas são
mediadas pelos Campos.
A BIOLOGIA E OS CAMPOS DE ENERGIA
A Energia possui diferentes formas de manifestação: Gravitacional,
Eletromagnética e Nuclear. Seus estados são:
a) Energia Potencial (Ep) energia em repouso, armazenada;
b) Energia Cinética (Ec): energia em movimento, trabalhando.
No Campo Gravitacional (G) a energia se manifesta na forma de Energia
Gravitacional e Energia Mecânica. Este campo é emitido por qualquer matéria e
nele existem apenas forças de atração. Há dois tipos de Campo G:
a) Campo G real: emitido pela matéria, é permanente;
b) Campo G provocado: produzido pela transição dos corpos, transitório.
O sentido do Campo G é único para o centro, onde a gravidade é nula. A
qualquer distância do centro existe uma força que atrai os corpos.
Os sistemas biológicos atuam no campo G através do movimento,
principalmente muscular. Essa atividade é conhecida como Trabalho. As aplicações
biológicas do campo G também são diversas: o levantamento de pesos é utilizado
na terapia funcional; o ultrassom, que utiliza energia mecânica, é um importante
instrumento laboratorial; a introdução de líquidos nos organismos é realizada com
auxílio das forças gravitacionais; entre outras. Outra influência do campo G nos
biossistemas são os mecanorreceptores, utilizados pelos seres vivos para perceber
estímulos mecânicos e se orientarem por eles.
No Campo Eletromagnético (EM) a energia se manifesta na forma Energia
Elétrica (E), Energia Magnética (M) e Energia Eletromagnética (EM). Nos campos
elétricos e magnéticos existem cargas, enquanto no campo eletromagnético, que é a
combinação deles, elas não existem cargas. O campo EM é mais diversificado que o
campo G, podendo haver forças de atração e de repulsão. Os campos
eletromagnéticos têm diversas propriedades específicas:
a) Campos Elétricos: existem as Cargas Positivas (+) e as Cargas
Negativas (-). As forças agem a pequenas distâncias e seguem a Lei
de Coulomb, variando com o inverso do quadrado da distância;
b) Campos Magnéticos: existem o Polo Sul (S) e o Polo Norte (N). As
forças agem a distâncias médias e variam com o inverso da distância;
c) Campos Eletromagnéticos: Não há cargas, a energia existe sob a
forma de Radiação Eletromagnética. As forças atingem distâncias
astronômicas e variam com o inverso do quadrado da distância.
Os campos EM são responsáveis por todos os fenômenos biológicos, como
as reações químicas, impulsos nervosos, a visão, fotossíntese e estão presentes em
todos os seres vivos sob a forma de calor. Alguns seres vivos também podem sentir
as forças magnéticas através de sensores especiais chamados magnetossomos,
utilizando o campo magnético para orientação. Além disso, os campos EM têm
inúmeras utilidades terapêuticas, como a Ressonância Magnética,
Eletrocardiograma, entre outras.
No Campo Nuclear (N) a energia se manifesta na forma de Energia Nuclear
Forte e Energia Nuclear Fraca. A energia nuclear forte possui forças de atração e
repulsão mais intensas e agindo em distâncias curtas, apenas dentro do núcleo. A
energia nuclear fraca é responsável pelas emissões radioativas emitidas núcleo.
O campo N é responsável por manter a coesão entre partículas subatômicas
e sustenta todas as estruturas derivadas do átomo.
O TRABALHO
Trabalho é o deslocamento de uma força. Existem três tipos de trabalho:
a) Ativo (A): o movimento se opõe às forças do campo;
b) Passivo (P): o movimento segue as forças do campo;
c) Combinado: o movimento segue as forças do campo, ajudado por
força estranha ao campo.
Nos campos EM também existem Forças de Concentração. Nesse caso, o
trabalho é ativo quando o sentido é da menor para a maior concentração e passivo
quando é o contrário.
Um dos trabalhos mais importantes que há nos biossistemas é o transporte
de substâncias, que chega a um terço do trabalho total em animais.
Outros pontos importantes sobre o trabalho são:
a) Onde há trabalho passivo houve trabalho ativo antes;
b) Todo trabalho exige gasto de energia;
c) Trabalho é o objetivo final dos seres vivos.
2.1 O Campo Gravitacional
Quando a massa de um corpo é desprezível em relação a outro a Força (F)
imprimida aos corpos pela aceleração da gravidade é: F = m·g. Onde, F é a força em
Newtons, m é a massa em quilogramas e g é a aceleração da em metros por
segundo ao quadrado.
A Energia Potencial é simplesmente a Força multiplicada pela altura (h) no
Campo G: Ep = m·g·h.
A Energia Cinética no campo G é dada pela equação Ec = ½ mv2.
A Pressão é Força / Área, e medida em newtons·m-2, no caso de sólidos. Já a
pressão nos líquidos se dá por: P = d.g.h.
Existem dois tipos de Trabalho encontrados na biologia:
a) Trabalho F x d: usado quando há deslocamento de objetos;
b) Trabalho P x ΔV: usado quando a pressão modifica o volume do
sistema.
É importante lembrar que todo trabalho é físico. O que diferencia é o trabalho
realizado pelos biossistemas, necessário para produzir um determinado efeito físico.
Logo: Trabalho Físico é a força x distância ou pressão x volume. Trabalho
Biológico é a energia da contração muscular.
A Potência é medida a partir do tempo necessário para realizar determinado
trabalho. Quanto menor o tempo, maior a potência.
Vetores é a forma de representar as forças. Eles mostram propriedades como
direção, sentido e magnitude. A soma desses vetores dá origem ao vetor da força
resultante. Vetores com mesmo sentido e direção são somados, vetores com
mesma direção e sentido opostos são subtraídos, outros vetores são calculados pelo
método do paralelogramo.
Forças é o resultado das ações dos vetores. Há forças de mesma direção e
sentido que tem como resultante a soma das forças. Já as forças aplicadas na
mesma direção e sentidos opostos têm como resultante a subtração das forças. Por
fim, as forças congruentes em geral são aplicadas em um único ponto e são
resolvidas pelo método do paralelogramo.
Alavancas e Movimentos Musculares as alavancas são braços onde se
aplicam um ponto de apoio e duas forças em oposição.
Polias e Tração Terapêutica as polias são rodas providas de canaletas e os
efeitos obtidos são decorrentes das cordas que se aplicam as canaletas. As polias
são de dois tipos:
a) Fixas- apenas mudam o sentido da força.
b) Móveis – Modificam as forças aplicadas.
Atrito é uma força que se opõe ao movimento dos corpos. O atrito de
deslizamento é um pouco menor que o atrito de imobilidade. O atrito é de grande
importância na Medicina ao realizar exames como os que necessitam da introdução
de cateteres e sondas, pois o material precisa ser lubrificado.
Momentum é a combinação entre massa e velocidade de um corpo.
Pressão Atmosférica e Pressão Hidrostática a atração entre a gravidade e
as moléculas de gases provocam uma pressão na superfície da Terra.
Propriedades da Atmosfera como a atmosfera é um fluido a pressão se
exerce em todos os sentidos e pode ser usada para contrabalancear a força da
gravidade.
Aplicação de Fluidos para a injeção endovenosa de fluidos é necessário
que a energia potencial do fluido seja maior do que a energia potencial do
sangue venoso.
2.2 O Campo Eletromagnético
Normalmente, a matéria é neutra, mas a realização de trabalho pode separar
cargas nela. Eletricidade é o estudo das propriedades e comportamento dessas
cargas separadas. Os seguintes parâmetros se observam nestes fenômenos:
a) Coulomb: é a quantidade de cargas. O Coulomb (C) corresponde a 6,2
x 1018 cargas. Logo, uma partícula unitária tem a carga elétrica de 1,6 x
10-19 C.
b) Faraday: é a quantidade necessária de Coulombs para transportar um
mol de partículas. Corresponde a 9,65 x 104 C.
c) Voltagem: é a diferença de energia entre dois pontos, medida em Volts
(V). Quando se utiliza 1 Joule para transportar 1 Coulomb entre A e B,
a diferença de potencial é 1 Volt.
d) Ampere: mede a movimentação das cargas elétricas em função do
tempo, a corrente elétrica. Quando 1 Coulomb se desloca em 1
segundo de A para B, a corrente é de 1 Ampere.
e) Potência: é a capacidade de realizar trabalho em função do tempo.
Sua unidade é o Watt (W). Quando passa 1 ampere sob potencial de 1
volt, a potência é de 1 watt.
f) Resistência elétrica: mede a oposição da passagem de corrente. Sua
unidade é o ohm (Ω). Quando há uma voltagem de 1 volt entre os
pontos A e B, onde passa 1 ampère de corrente, a resistência é de 1
volt.
g) Resistividade: é a resistência calculada em função do comprimento e
área do material condutor. Sua unidade é ohm·m.
h) Condutividade: é o sentido inverso da resistência, medido em
ohm·cm-1.
i) Capacitância: é o fenômeno relacionado ao acúmulo de cargas
opostas em condutores separados por meio isolante. Sua unidade é o
Farad. Q uando entre duas placas A e B existe uma ddp (diferença de
potencial) de 1 volt, e nessas placas se acumula 1 Coulomb de cargas
elétricas, a capacitância é de 1 Farad. Denomina-se capacitor o
conjunto que acumula essas cargas.
j) Indutância: é a capacidade de induzir correntes do campo magnético
gerado por cargas elétricas em movimento.
Existem vários tipos de correntes:
a) Simples: a mais comum, com polos invariáveis;
b) Alternada: a polaridade varia em função do tempo. É uma corrente
pulsante com pulsos negativos e positivos;
c) Induzida: a polaridade varia em diversas variantes.
RELAÇÕES ELÉTRICAS DE INTERESSE EM BIOLOGIA
Associação de pilhas
a) Em série: união dos polos positivos de um com os polos negativos dos
outros. As voltagens se somam e corrente permanece a mesma;
b) Em paralelo: união dos polos negativos e positivos entre si. A voltagem
é a mesma e a corrente se divide.
Associação de resistores
a) Em série: corrente percorre cada resistor sucessivamente. A
resistência total é a soma das resistências individuais;
b) Em paralelo: corrente passa simultaneamente através dos resistores. A
resistência total é a soma dos inversos das resistências individuais.
Associação de capacitores
a) Em série: polo positivo de um com polo negativo de outro, a
capacitância final é a soma dos inversos das capacitâncias individuais;
b) Em paralelo: polos positivos com positivos e polos negativos com polos
negativos. A capacitância final é a soma das capacitâncias individuais.
Lei de Ohm
Relação entre corrente (I), voltagem (V) e resistência (R):
V = RI
Onde a voltagem é medida em volts, corrente em amperes e resistência em
ohms.
Potência elétrica e produção de calor
A potência (W) em qualquer circuito se dá por:
W = VI (Joules·s-1 = watts)
Em circuito puramente resistivo temos:w = RI2
Se o sistema funciona durante um tempo t o trabalho realizado será: £ = VIt
Equipamentos fornecedores de correntes usados na Biologia
a) Eletroterapia: Pode ser usada na eletroestimulação dos músculos,
onde o mecanismo consiste na estimulação dos processos biológicos
por correntes elétricas; na consolidação de fraturas, quando a
aplicação de pequenos potenciais é usada como adjuvante efetivo para
a formação dos calos ósseos; e na Ionoforese, que é a introdução de
substâncias no organismo através de corrente elétrica.
b) Termoterapia: Ela é a aplicação de calor nas várias condições
patológicas. O calor pode ser aplicado nas fontes condutoras, calor
radiante (infravermelho), diatermia e ultrassom. Nas fontes condutoras,
o calor é aplicado com métodos simples, como compressas quentes,
que podem ser úmidas ou secas. Não há perigo de um excesso de
calor ser transferido para a pele, é sempre preciso usar o termômetro
para controlar a temperatura do banho. A energia radiante é absorção
e transferência da energia que fornece a elevação de temperatura. Os
elétrons produzem o trabalho e o trabalho por atrito produz o calor. A
absorção do calor depende de tipo da pele do paciente e da coloração
da pele, é assim que a pele escura absorve mais do que a pele clara.
Na termoterapia, a distância e o ângulo de incidência condicionam a
intensidade de recebida. Segundo a distância, a intensidade da energia
que atinge uma área do corpo, é inversamente proporcional ao
quadrado da distância. A fórmula usada é: I2/I1 = d12/d2
2
Ângulo de incidência: a fórmula que mede a intensidade em função do
ângulo de incidência é: Iα = I0. Cosα
c) Diatermia: É a passagem do calor através dos tecidos e órgãos. Na
aplicação por ondas curtas ou micro-ondas, é necessário lembrar que o
paciente faz parte do circuito eletromagnético. Por isso é importante
sintonizar o circuito com a presença da parte do organismo a ser
irradiada. É também necessário observar bem as prescrições
terapêuticas para cada caso, especialmente nas irradiações da pélvis.
Os operadores e aplicadores devem se precaver contra irradiações
continuadas pela reflexão.
d) Ultrassom: O ultrassom é onda sonora e, portanto mecânica. O
mecanismo íntimo de ação do ultrassom é a vibração de estruturas
através do impacto mecânico das ondas do som. A intensidade é
determinada pela potência do gerador e pela área da cabeça emissora.
O ultrassom é aplicado para aquecimento das articulações. É
importante lembrar que os portadores de marca-passos não devem ser
expostos a micro-ondas para não interferir no funcionamento desses
aparelhos. Além disso, a geração do calor nos eletrodos pode levar o
aquecimento do tecido cardíaco. Paciente com próteses metálicas
podem apresentar o excesso de calor nessas interfaces. Fontes se
infravermelho podem provocar catarata. Zonas isquêmicas não devem
ser aquecidas, com o risco de vasodilatação.
e) Crioterapia: É indicada em estados inflamatórios para analgesia de
traumas e infecções, podendo reduzir a febre. Na medicina esportiva,
ela tem indicações excelentes para entorse e contusões. No pós-
operatório de vários tipos de cirurgia, especialmente ortopédica há
indicações para o uso do resfriamento.
3. Termodinâmica
Os parâmetros da Termodinâmica são: Sistema e Entorno.
Os tipos de Energia interna são:
a) Potencial: Composição química do sistema;
b) Cinética: Conteúdo de calor do sistema.
Os tipos de Energia externa:
a) Potencial: Depende da altura do sistema no campo gravitacional
b) Cinética: Depende da velocidade de deslocamento do sistema no
espaço.
As propriedades podem ser intensivas, que independem da massa; ou
extensivas, que dependem da massa.
As Leis da termodinâmica são:
a) Primeira lei da TD: Energia não pode ser criada ou destruída, mas
somente convertida de uma forma ou outra, ou seja, a energia do
universo é constante;
b) Segunda lei da TD: Energia, espontaneamente, sempre se desloca de
níveis mais altos para níveis mais baixos.
Assim, a conclusão das leis é que todo sistema que realizou trabalho tem sua
Energia diminuída.
Outros conceitos importantes da termodinâmica são:
Entropia: Qualidade de energia incapaz de realizar Trabalho.
Entalpia: Conteúdo de calor de um sistema.
Energia livre: (Entalpia) – (Entropia).
Energia de ativação: Energia inicial que deflagra o processo, sempre
necessária. Reações se passam mais facilmente quando a energia de ativação é
baixa.
Catálise: Interfere na velocidade de uma reação através de agentes
modificadores da energia de ativação (catalisadores).
3.1 Termodinâmica: leitura complementar.
ENERGIA E ENTROPIA EM BIOLOGIA
As células usam energia livre, é um tipo de energia elétrica, que produz
trabalho em condições de isbaria e isotermia. Essa é uma diferença fundamental
entre os seres vivos e as maquina, a realização de trabalho nos sistemas biológicos
não existe como na forma clássica da termodinâmica.
"Todo trabalho biológico começa no nível molecular"
A energia é fornecida através de processos moleculares, a energia é elétrica
e aciona mecanicamente, por atração e repulsão de cargas, as fibras musculares de
contração.
A energia dos seres vivos não é conseguida através de exposição ao calor
ou de carregamento por energia elétrica e sim através dos alimentos de onde é
retirada através de oxidaçoes metabólicas.
ATP +H2O <---> ADP + H3PO4
A termodinâmica quântica estuda os eventos microscópicos dos
componentes moleculares dos sistemas em geral, utilizando os métodos da
mecânica estatística para calcular parâmetros termodinâmicos dos componentes de
um sistema. Os seres vivos procuram atingir o mais alto grau de organização
informação e eficiência de utilização de energia pelo processo de diminuição de
entropia.
Os seres vivos vivem enquanto lutam pelo abaixamento de sua entropia.
Viver é retirar organização do ambiente, é estar em permanente não equilíbrio com o
meio. O equilíbrio é a morte do sistema biológico. A diferença entre estado hígido e
estados patológicas é apenas no grau de Entropia, toda e qualquer doença ocorre
simplesmente por um aumento de entropia. Perturbações entrópicas atingem desde
a composição, estrutura, função, até os finos mecanismos de controle.
Os sistemas da termodinâmica se dividem em fechados (trocam energia e
trabalho com o ambiente) e abertos (trocam energia, trabalho e matéria com o
ambiente).
Os sistemas fechados atingem equilíbrio dinâmico com o ambiente, em calor
ou trabalho. Os sistemas abertos atingem o estado ou regime estacionário
(equivalência entre o que entra e o que sai do sistema) para isso é necessário
realizar trabalho e o que entra deve ter nível entrópico menor do que o que sai.
equilíbrio dinâmico (energia livre = 0) estado estacionário (energia livre diferente de
0).
O processo reversível tem entropia nula, mas é ideal (imaginário); os
processos irreversíveis possuem entropia, pois são reais.
Todos os processos biológicos reais são irreversíveis, o envelhecimento é a
entropia natural dos seres vivos e a morte é o estado máximo de entropia.
"Quem tem mais força é aquele que trabalha"
Trabalho ativo - energia interna diminui ( o sistema realizou trabalho sobre o
ambiente).
Trabalho passivo- energia interna aumenta (o ambiente realizou trabalho
sobre o sistema).
Exercícios
Temas para Grupo de Discussão – GD – 01
1. Discutir as relações entre os Biossistemas e as Grandezas Fundamentais.
2. Recolher em textos diversos de Biologia (Anatomia, Histologia, Bioquímica,
Fisiologia, Terapêutica etc.) amostras do uso indevido de unidades e convertê-
las para o SI. Os textos de Medicina são particularmente férteis em exemplos.
3. Discutir massa e peso, velocidade e aceleração, energia e trabalho. Procurar em
livros de Física conceito de aceleração linear e tangencial (opcional).
Atividade Formativa 01
Proposições
1. Expressar, usando as Qualidades Fundamentais do Universo, as seguintes
Qualidades Derivadas:
a. Área
b. Volume
c. Densidade
d. Velocidade
e. Aceleração
f. Força
g. Pressão
h. Trabalho
2. Expressar as Qualidades da P.01 em Unidades SI e CGS.
3. Uma hemácia é marcada com radioisótopo se desloca entre dois pontos de um
vaso sanguíneo. A distância entre os pontos é de 0,2m e o tempo gasto foi de
0,01s. Calcular a velocidade da corrente sanguínea no SI e CGS.
4. Uma hemácia é acelerada pela contração ventricular. No primeiro 0,1 segundo,
ela percorre 10 mm, no segundo 20 mm e no terceiro 30 mm. Calcular a
aceleração em cm·s-1 e m·s-1.
5. Um indivíduo levanta um objeto de 5 kg a 1,20m de altura em 1,3 s. N repetição
do teste ele consegue em 0,92 s. Calcular o Trabalho realizado e a Potência
demonstrada em cada caso.
6. Um atleta suporta sua massa corporal (70 kg) suspenso em uma barra. Qual a
Força que ele faz?
7. Para empurrar massa de sangue de 100 g com aceleração de 0,012 m·s -1,
quando de Força é necessário?
8. Um atleta (70 kg) salta sobre um obstáculo de 1,20 m de altura. Qual foi o
Trabalho físico realizado?
9. O coração se contrai com pressão máxima de 120 mmHg, lançando sangue
numa aorta de 2,5 cm de diâmetro. Qual a força da contração cardíaca, em
unidades SI?
10.Calcular a Energia, em unidades SI, necessária de para produzir a Força de
contração cardíaca na proposição anterior, sabendo-se que o volume do
ventrículo na sístole é de 100 cm3. Dica: Energia/Volume = ?.
11.A bexiga se contrai (variação de volume) para eliminar urina (sob pressão). O
que representa a combinação dessas variáveis?
12.A dose efetiva de uma sulfa é 0,02 g·kg-1, tomada de 8 em 8 horas. Se o
paciente pesa 75 kg, quantos gramas deve tomar a cada intervalo? Se cada
comprimido tem 0,5 g de sulfa, quantos comprimidos devem ser ingeridos a
cada 8h? Use dimensões.
13.Uma suspensão de antibiótico, para uso oral, tem concentração de 500 mg·10ml-
1. A dose para crianças é 30 mg·10kg-1 d emassa corporal (“peso”). Quantos ml
você daria para uma criança de 20 kg se a dose é tomada de 12 em 12 horas e
qual o total ingerido em 5 dias? Use dimensões.
14. O fluxo de um líquido biológico qualquer (sangue, linfa, etc.) é definido como o
volume debitado por segundo. Se a área do vaso for conhecida, que mais se
pode calcular?
15.Distinguir massa de peso.
16.Das Dimensões Derivadas, apenas Área (L2), Volume (L3), e Densidade (ML-3)
não possuem Tempo (T) na fórmula dimensional. Discutir. É possível que
Matéria e Espaço sejam eternos?
17.Distinguir a quantidade de calor e a temperatura dos seguintes sistemas: xícara
de café bem quente. Piscina com água fria. Pequena esfera de aço, aquecida ao
rubro.
18.A que temperatura centígrada equivale 310ºK? (considere o zero absoluto como
arredondado para -237ºK).
19. A que temperatura absoluta equivale 37ºC? (o zero absoluto como na P-18).
20.Uma substância radioativa emite 3.000 pulsos por minuto. Qual a frequência de
emissão?
21.Um coração pulsa 6.480.000 vezes em 24 horas. Calcule sua frequência.
Temas para Grupo de Discussão – GD – 02
1. Principais propriedades dos campos, sua atuação sobre os seres vivos, produção de campos por Biossistemas.
2. Procurar em textos de Biologia, fenômenos que são descritos de forma tal, que a presença da Teoria dos Campos não é aparente. Exemplos: Reações Químicas e Biológicas, exercícios físicos, respostas fisiológicas, atividade de órgãos e sistemas etc. Passar para a linguagem da Teoria dos Campos.
3. Discutir Trabalho Ativo, Passivo e Combinado. Critérios de Determinação. Exemplos Biológicos e não Biológicos.
Proposições:
1. Assinalar os Campos de Força que agem a Longas Distâncias (L) e curtas distâncias (C).a. Campo G ( )b. Campo EM ( )c. Campo E ( )d. Campo M ( )e. Campo N ( )
2. Assinalar os Campos de Força que variam inversamente com o quadrado da distância.a. Campo G ( )b. Campo EM ( )c. Campo E ( )d. Campo M ( )e. Campo N ( )
3. Assinalar os Campos onde se encontram Forças de Atração e Repulsão.a. Campo G ( )b. Campo EM ( )c. Campo E ( )d. Campo M ( )e. Campo N ( )
4. Assinale o Campo de Força que age sensivelmente nos seres vivos, em nível de órgãos e sistemas (S), molecular (M), e subatômico (A).a. Campo G ( )b. Campo EM ( )c. Campo E ( )d. Campo M ( )e. Campo N ( )
5. Assinale os Estados de Energia Ep ou Ec, nos seguintes casos:a. Movimento de íons através de membranas ( )b. Energia da Glicose ou ATP ( )c. Contração muscular ( )d. Pressão causada pelas paredes arteriais distendidas ( )e. Peso da coluna de sangue na artéria aorta ( )
6. Assinale as Formas de Energia nos seguintes processos biológicosa. Peso coluna de sangue ( )b. Contração muscular ( )c. Fotoquímica da visão ( )d. Síntese de Proteínas ( )e. Difusão de Moléculas ou íons ( )f. Ligação Química ( )
7. Assinale como Trabalho Ativo (A) ou Trabalho Passivo (P) ou Combinado (C):a. Pedra caindo ( )b. Pedra subindo ( )c. Sangue venoso descendo da cabeça ao coração ( )d. Sangue arterial descendo do coração para os pés ( )e. Íon Na+ se deslocando em direção a outro íon Na+, ambos em mesma zona
de concentração ( )f. Íon Na+ se aproximando do íon Cl- ( )
8. Indicar o tipo de transporte ativo (A) ou passivo (P). Os números indicam a concentração.
( )Na+ Na+ 100 30
( )
( )Cl- Cl- 20 40
( )
( )Na+ Cl-
( )
( )Glicose Glicose
10 15( )
9. Comentar a expressão comum“A energia da célula, etc. Como se energia é apenas dos Campos?”.
10.Discutir a possibilidade da existência de fenômenos biológicos que não resultam de Trabalho.
11.Completar com setas cheias (Trabalho Ativo) e setas pontilhadas (Trabalho Passivo), o movimento iônico na célula da Fig 2.10. O tamanho dos símbolos indica a concentração.
12.No sistema abaixo, separado por membrana permeável, os íons Cl- se deslocam de (1) para (2) devido ao gradiente osmótico. Um campo elétrico foi aplicado, e o sentido do deslocamento dos íons Cl– se inverte (Setas, antes e depois do campo E) (Fig 2.11). Responda:
a. O polo positivo foi colocado do lado ( ) e o negativo do lado ( )b. A força elétrica é maior ( ) menor ( ) que a Força osmótica.c. Os trabalhos são:
Passivo-Força .......................... Ativo-Força ..........................
13.Um campo elétrico é aplicado ao sistema abaixo, com a polaridade como indicada. Responda:
a. O campo elétrico e o osmótico estão no:no mesmo sentido ( )em sentidos opostos ( )
b. O transporte de íons Na+ vai ser:acelerado positivamente ( )acelerado negativamente ( )
c. O trabalho é do tipo:Ativo ( )Passivo ( )Combinado ( )
Atividade Formativa 2.2
Proposições:1. Um adulto levanta um peso de 5 kg a uma altura de 0,20 metros. Calcular o
trabalho físico e o biológico, supondo que o trabalho físico é 20% do biológico.
2. Um indivíduo pula 10 vezes uma altura de 25 cm, em 15 segundos. Sua massa corporal é de 50 kg. Calcular o Trabalho realizado e a potência usada.
3. Conceituar Vetor.
4. Somar os vetores abaixo. Representar a Resultante e a Equilibrante.
5. Classificar as alavancas abaixo:
6. Calcular a Força, em kg e newtons, exercida pelas trações abaixo:
7. Em qual sistema a tração tem mais força? Discutir a resposta.
8. Uma Força de 25 N é aplicada em ângulos de 30º, 60º e 85º. Calcular a resultante.
9. Uma força de 10 N é aplicada sucessivamente através de um braço de 10 cm (0,10 m) e 5 cm (0,15 m). Qual o torque exercido em cada caso?
10.Um disco de polimento tem 1,5 cm de diâmetro. Força aplicada no eixo é de 15 N. Calcular o troque na borda, e a 0,5 cm do eixo. Como é a relação das velocidades nesses pontos?
11.Conceituar Pressão atmosférica.
12.Na figura, coloque em ordem decrescente os vetores de pressão atmosférica em relação à altitude:
1 ______ 2 ______ 3 ______ 4 ______ 5 ______
13.Num ambiente cuja Patm é 690 mmHg, qual o valor de uma pressão negativa de -12 mmHg? E de uma positiva +5 mmHg?
14.Quais dos sifões abaixo não funcionam? Por que?
15.Na figura 2.1.29, se a rolha de um dos frascos estiver furada, o sistema1 ( ) ou o 2 ( ) não funciona.
16.Na fig. 2.1.31m se a rolha estiver furada, o que acontece com a regulagem do fluxo?
17.Na figura 2.1.32, completar com Campo G ou Sifão:
a. A sucção no paciente é por .................................
b. Do frasco 2 para o frasco 1 é por .................................
c. Do frasco 1 para o frasco 3 é por .................................
18.Na figura 2.1.32, completar com Campo G ou Sifão:
a. Enchimento da bexiga por paciente é por .................................
b. Esvaziamento da bexiga é por .................................
19.Na figura 2.1.34, se o tubo de conexão estiver mal colocado, haverá subida de líquido no tubo? O que acontecerá com a entrada de ar na caixa torácica?
20.Como você usará uma drenagem com aspiração para retirar ar do tórax e expandir o pulmão?
GD – 02
1. Conceituar e exemplificar Força, Energia, Trabalho Físico e Biológico, Potência e Pressão.
2. Discutir a racionalidade da prescrição de exercícios físicos, em relação aso parâmetros acima, especialmente Potência.
Atividade Formativa 2.3
Proposições:1. Conceituar matéria neutra e polarizada.
A matéria neutra é a matéria cuja distribuição de cargas positivas e negativas é equivalente. A matéria polarizada é aquela que é submetida à separação de cargas
2. Quantos coulombs valem as seguintes cargas:3,1 x 1018
....................... C6,2 x 1019
....................... C9,65 x 104
....................... C
O coulomb = 6,2 x1018 cargas, então 3,1 x 1018 = 2 C;6,2 x 109 = 109 C;9,65 x 104 = 0,65 x 1014 C
3. Entre os pontos A e B foram transportados 5,3 C de carga, e o trabalho necessário foi de 10,6 Joules. Qual a diferença de potencial (Voltagem) entre A e B.
V = Joule x coulombNA: 10,6 x 5,3 = 56,18V
4. Entre os dois lados de uma pele de rã, um miliamperímetro acusou corrente de 1,25 x 70-7 amperes. Se a área de passagem é 0,25 cm2, qual a quantidade de íons que passa por cm2 de pele?
Seja Q essa quantidade, temos:Q = ampère/ áreaNA: Q = 1,25 x 10-7/0,25 = 5 x 10-7 ; Q = 5 x 10-7
5. Um pulso nervoso tem 6 x 10-3 V (5 mV) e corrente de 5 x 10-9 amperes (5 nA). Qual a potência do impulso?
1- A potência do impulso é: watt = volt x AmpèreNA: watt = 6 x 10-3 x 5 x 10-9 = 3 x 10-11 w
6. Um pulso cardíaco de 35 mV chega a superfícies do tórax com 1.2 mV, e a corrente medida é de 20 nA. Converter para SI e calcular a resistência dos tecidos. Se a distância percorrida é de 5 cm, calcular a resistividade.
Convertemos para o SI:35 mV = 35 x 10-3 V; 1,2 mV = 1,2 x 10-3 V; 20 nA = 20 x 10-9 A ; 5cm =5 x 10-2mCalculamos a resistência dos tecidos: Segundo a lei de ohm, temos a relação:V = RI; então R =V/INA: R = 35 x 10-3/20 x 10-9 = 1,75 x 106 Ω
Seja £ a resistividade, escrevemos £ = R x distância percorridaNA: £ = 1,75 x 106 x 5 = 8.75 x 104 Ω.m
7. Qual a condutância do tecido biológico da proposição 6?
A condutância é: MHO = 1/RNA: MHO =1/1,75 x 10-6
= 0,57 x 10-6 MHO = 0,57 x 10-6
8. O capacitor de um oscilador de ondas curtas acumula 6,5 x 10-9 coulombs sob potencial de 1 x 10-3 VOLTS. Calcular sua capacitância em Farads.
C = coulomb/voltNA: C = 6.5 x 10-9/10-3 = 6,5 x 10-6 C = 6,5 x 10-6 Farad
9. Quando se aplicam rápidos choques interrompidos usando corrente farádica sobre preparação neuro-músculo, a contração do desligamento da corrente é mais intensa do que a de ligamento. Explique e faça um esquema.
O choque de ligação ( fechamento) do circuito é menor que o de desligamento ( abertura). No fechamento, a corrente induzida opõe-se à corrente indutora. Na abertura ao contrário a corrente induzida soma-se à indutora. Por esse motivo, a contração muscular do choque de abertura é sempre mais intensa.
10. Identificar as correntes abaixo:
A - corrente contínua pulsante positivaB – corrente contínua pulsante positiva e
negativaC – corrente alternativaD – descarga do capacitorE – corrente induzida
11.Descrever o mecanismo de ação da eletroterapia no tratamento de afecções musculares.
Esse mecanismo consiste na estimulação dos processos biológicos causados pela corrente elétrica. Esta por sua vez, age despolarizando as células nervosas ou musculares, e iniciando um potencial de ação. A corrente dura por alguns milissegundos para músculos e um milissegundo para nervos.
12. Identificar a causa efetora da Termoterapia.
A elevação do metabolismo vem de aumento da dissociação da água e eletrólitos e da atividade enzimática, que resultem em aceleração de todas reações biológicas. Em nível de órgãos, a vasodilatação é responsável.
13.Por que o banho de parafina, corretamente usado, tem pequena probabilidade de superaquecimento dos tecidos?
O banho do parafino tem pequena probabilidade de superaquecimento dos tecidos porque o calor específico da mistura dos componentes é aproximadamente a metade do calor dos tecidos biológicos
14.Qual o mecanismo íntimo de ação do Calor Radiante? Faça um esquema.
As oscilações nos elétrons órbitas provocam o aquecimento da matéria. A energia radiante é a absorção e a transferência da energia que fornece a elevação da temperatura. Os elétrons vibrando produzem trabalho e o trabalho pelo atrito produz o calor
15.Uma fonte de calor tem intensidade 1 a 1 metro de distância. Qual será a intendiade a 0,30 m (30 cm) de distância?
I = 0,30
16.Uma fonte de calor irradia o tórax de um paciente. Perpendicularmente ao feixe energético, a intensidade é 1. A fonte está a 0,5 metros de distância do ponto central, Qual será a intensidade a 0,20 metros (20 cm) desse ponto? Faça um esquema.
I2/I1 = d12/d2
2 ; I2= I = I1d12/d2
2
NA: I = 1 x (0,5)2/(0,20)2 = 6,25 ; I = 6,25
17.Por que é necessário considerar com atenção a parte do corpo do paciente que fica entre os polos geradores de ondas curtas ou micro-ondas?
É preciso essa necessidade porque as radiações interferem com o funcionamento dos aparelhos e a geração do calor nos eletródios pode levar a queimadura do tecido cardíaco
18.Uma porção do corpo humano de resistividade de 100Ω·cm foi exposta a uma corrente de ondas curtas de 200 mA. A área irradiada é 50 cm2 em espessura de 23 cm. Tempo de irradiação: 10 min. Calcular o calor gerado em J e cal. Se a massa for de 1,2 kg, qual a temperatura teórica atingida? Calor específico = 0,8.
Seja ₣ esse calor temos :₣ = R I2 tNA: ₣ = 100 x (0,2)2 x 600
= 2400 ₣ = 2400 Joules ou ₣ = 0,6 cal.Calculamos a temperatura teórica atingida.Seja ₣ = mcΔΘ temos ΔΘ = ₣/mc
NA: ΔΘ = 0,6 / (1,2 x 0,8) ΔΘ = 0,67 cal/kg = 0,67 cal/kg
19.Por que o ultrassom deve ser aplicado aos tecidos biológicos sem camada de ar entre a cabeça do emissor e a parte tratada?
O ultrassom deve ser aplicado aos tecidos biológicos sem camada de ar entre cabeça de emissor e a parte tratada porque é necessário manter a queda do nível de energia e transmitir suficiente potência para os tecidos biológicos evitando ruptura das células
20.Citar os pacientes que não podem ser submetidos a ondas curtas e micro-ondas.
Os pacientes portadores de marca-passo cardíaco e próteses metálicas.
21.Qual é um dos riscos mais frequentes do excesso de exposição ao calor (essencialmente o infravermelho)?
O risco é a catarata
22.Por que não se devem aquecer zonas isquêmicas?
Não se devem aquecer zonas isquêmicas para evitar vasodilatação que pode resultar necrose tissular.
23.Citar três indicações da crioterapia.
É indicada: em estados inflamatórios para analgesia de traumas e infecções, para diminuição da febre e para o uso do resfriamento.
24.Qual é a pós-reação orgânica à aplicação do frio?
É a crioterapia que se faz por vasodilatação que é a pós-reação orgânica à aplicação do frio.
Atividade Formativa 03
Proposições:
1. Enunciar, de forma simples, a 1ª e a 2ª lei da TD.
2. Fazer desenhos representativos da 1ª e 2ª lei da TD
3. Assinalar Certo (C) e Errado (E):
a. A Energia do Universo é constante ( ).
b. A Entropia do Universo aumenta sempre ( ).
c. Energia (Matéria), espontaneamente se desloca sempre de níveis mais altos
para mais baixos ( ).
d. Realização de Trabalho permite enviar Energia (Matéria) de níveis mais
baixos para mais altos ( ).
e. Em qualquer mudança, a Entropia total diminui ( ).
4. Conceituar Entalpia.
5. Completar
Exotérmica é a reação que .................................. calor.
Endotérmica é a reação que .................................. calor.
6. Quando:
ΔH é negativo (-ΔH) a reação .................................. calor e chama-
se ...................................
ΔH é positivo (+ΔH) a reação ................................... calor e chama-
se ...................................
7. Um pesquisador está observando um Sistema e seu Entorno (Ambiente), e não
completou suas notas. Use TD para ajudá-lo:
a. Entropia no sistema diminuiu, no entorno ...................................
b. Entropia diminuiu no entorno, no ambiente ...................................
c. Entropia total sempre ..................................em todas as experiências.
8. Pode-se afirmar que se Entropia aumentou no Entorno, ela diminuiu no
Sistema? Explique.
9. Conceituar Energia Livre.
10.Completar
a. Exergônica é a reação que ................................... Energia Livre.
b. Endergônica é a reação que ................................... Energia Livre.
11.Quando ΔG é:
a. –ΔG, a reação é ...................................
b. +ΔG, a reação é ...................................
c. ΔG = 0, a reação está em ...................................
12.Explicar como uma reação cujo ΔG = + 8 kcal pode estar ocorrendo
naturalmente em um sistema biológico.
13.Quando uma reação ocorre com ΔG = -13 kcal, qual a Energia indispensável
para que ela ocorra em sentido contrário?
14.Dois corpos, um de 2 kg e outro de 3 kg, se
largados no espaço, caem. Se, porém, no
esquema da figura 3.0.12, você observar o
objeto de 2 kg subindo, o que você pode
concluir que existe atrás da blindagem? Faça
um desenho e explique. Compare com reações
químicas acopladas. Qual é o sinal do ΔG do
movimento de cada pedra? Se ΔG = 0, o que
aconteceria?
15.E se você visse a pedra de 3kg subindo e a de 2 kg descendo? Complete com 1
palavra as duas possibilidades:
a. ......................................................
b. ......................................................
Discutir e comparar com reações químicas. Fazer desenhos explicativos.
16.Um catalisador positivo (Completar):
a. Diminui a ................................... de uma Reação.
b. Aumenta a ................................... de uma Reação.
17.Assinalar Certo (C) ou Errado (E):
a. Um catalisador altera o ΔG de uma reação ( ).
b. Um catalisador não altera o K de uma reação ( ).
c. Os catalisadores se destroem depois da catálise ( ).
18.Qual a função das enzimas? (3 palavras)
19.Desenhar o curso de uma reação com catalisador negativo.
20. “Quem tem, põe; quem não tem, tira”. A TD mostra que seria mais correto
dizer “Quem tem, põe; quem não tem, recebe”. Discutir porque.
Atividade Formativa 3.1
Proposições:
1. Discutir os mecanismos celulares de produção de trabalho.
2. Mostrar que o ATP é a ligação de baixa energia: -7kcal por mol, enquanto há
ligações de 100 a 150 kcal·mol. Explicar o sentido errôneo de ligação de alta
energia.
3. Comentar
Não há poluição, há Entropia.
4. Discutir:
Não há doença, há Entropia.
5. Mostrar que nenhum processo pode ser perfeito, pois há sempre uma
Entropiazinha para atrapalhar. Quando se come, fica um restinho no prato,
quando se bebe, a última gota fica no copo, do cigarro que se fuma fica o toco
(devia sobrar tudo), a roupa que se veste estraga antes de acabar, os sapatos
ficam imprestáveis antes do fim, na produção industrial de qualquer coisa um
certo número de peças sai com defeito, numa mangueira carregadinha de
mangas diversas se perdem se amadurecer. Os exemplos são infinitos.
6. Descrever as características dos sistemas abertos e fechados.
7. Com relação ao ΔG, qual a diferença fundamental entre Estado de Equilíbrio e o
Estado Estacionário?
8. Comentar
Reversível e Irreversível no sentido TD e no sentido corriqueiro.
9. Desenhar os níveis estruturais de uma proteína, usando um modelo simples
para as moléculas de aminoácidos.
10.Frequentemente, uma solução saturada se cristaliza espontaneamente. Ora, os
cristais são modelos de Ordem e Organização (Entropia muito baixa). Discutir
como é possível. Comparar com a organização espontânea de proteínas.
11. “Meu ideal seria que...”. Mas na vida real, esse ideal nunca é atingido. Comentar
a relação TD desse fato.
12.Durante quanto tempo você aguentaria imaginar um pêndulo indo de um lado
para o outro, sem dormir? Como você usaria esse dado para classificar como
sistema ideal ou real?
13.Considere a caixa d’água abaixo. Ela está em equilíbrio dinâmico ou estado
estacionário: Fornecer evidências para a conclusão. O sistema é aberto ou
fechado? Como se comportam ΔG e ΔS neste sistema?
14.O que caracteriza o ser vivo como sistema TD? (Certo ou Errado).
15.Descrever a relação entre ΔG e ΔG0.
16.Quando a relação P/R se torna constante, qual o é o valor de ΔG?
17.Qual a relação entre ΔG0 e o valor de K?
18.Numa reação de A + B C + D, os seguintes valores foram observados:
A = 0,8 B = 0,8 C = 1,6 D = 1,6
Ae = 0,3 Be = 0,3 Ce = 2,1 De = 2,1
Calcular K, ΔG0 e ΔG.
19.Uma reação A + B C + D tem ΔG = -5kJ. A e B foram encontrados como 1 x
10-2 e Ce D como 5 x 10-1 moles. Calcular ΔG.
20.Procurar na literatura de Bioquímica casos onde ΔG0 seja negativo e ΔG,
positivo.
21.Discutir ΔG, ΔG0, ΔG0’ e K.
