Clase1 Estom 2008 I

BIOFISICA UAP CHICLAYO

LA FISICA

Es la ciencia encargada del
estudio de todos los fenómenos
que suceden en la naturaleza, se
puede aplicar a otras ramas del
conocimiento humano.

DR. CARLOS AZAÑERO INOPE
Química Ingeniería Aeronáutica

LA FISICA Y SU RELACION CON LAS CIENCIAS

DE LA VIDA Y DE LA SALUD

Galileo Galilei
(Física Experimental)

Santourius de
Padua

(médico)


Robert Hooke

La célula

Siglo XVII


Fisiologo Galvani

Descubre la relación existente
entre las contracciones de los
músculos de la rana y las
descargas eléctricas.



Físicos Maxwell y Heimoltz

Desarrollan la teoría de la
visión de los tres colores,
confirmada a través de
mediciones de la absorción de
luz por diferentes conos de los
ojos.



El descubrimiento de los rayos X por Röntgen en 1895
marcó cambios trascendentales en la interrelación
entre la física y la medicina


Para entender los aspectos físicos del cuerpo humano
frecuentemente recurrimos a las analogías, pero debemos
tener en cuenta que las analogías nunca son perfectas, la
situación real es más compleja.



La mejor definición sería la que dice que la Biofísica es aquella
disciplina que trata de comprender y explicar la fenomenología
biológica a partir de las leyes y principios generales de la Física.

Biología
Química
INTERDISCIPLINARIA
Matemáticas
Física
BIOFISICA
INTEGRADORA

Conocimiento
Integrado


SISTEMA INTERNACIONAL
DE UNIDADES (SI)



“....nada más
Grande y ni
más sublime
ha salido de
las manos del
hombre que el
sistema métrico decimal”.

Antoine de Lavoisier


MAGNITUD

El término magnitud puede referirse a:

1. la magnitud física, aquella propiedad de los sistemas
físicos susceptible de ser medida;
2. la magnitud matemática, una propiedad matemática
relacionada con el tamaño;
3. la magnitud astronómica, la medida del brillo de una
estrella;
3. la magnitud Richter, la cantidad de energía liberada
durante un terremoto.



fís. Propiedad física que puede medirse, como
la altura, la longitud, la superficie, el peso, etc.:
magnitudes lineales, temporales.



¿ Qué es una cantidad? Es una porción definida de una
magnitud.

¿ A qué llamamos unidad de medida? Es aquella cantidad
elegida como patrón de comparación.

¿ Qué es la medición? Medición es la operación realizada por el
hombre, que consiste en averiguar las veces en que una
unidad está contenida en otra cantidad de su misma especie.



MAGNITUDES
ESCALARES

Son aquellas que quedan
totalmente determinadas
dando un solo número real
y una unidad de medida.
Ejemplos:
- La longitud de un hilo
- la masa de un cuerpo.
- tiempo transcurrido
entre dos sucesos



MAGNITUDES
VECTORIALES

Son aquellas que no se les
puede determinar
completamente mediante un
número real y una unidad de
medida.
Ejemplos:
- Para dar La velocidad de un
auto en un punto del espacio,
además de su intensidad se
debe indicar la dirección del
movimiento y el sentido de
movimiento en esa dirección.
- la aceleración.
- La Fuerza


Sistemas de unidades: A través de la historia de la
humanidad, se han utilizado varios sistemas de unidades,
entre ellos mencionamos los siguientes:

- Sistema inglés
- sistema CGS
- sistema Giorqi o MKS
- sistema terrestre o técnico
- sistema internacional


Definición

Nombre adoptado por la XI Conferencia
General de Pesas y Medidas para un sistema
universal, unificado y coherente de :

Unidades de medida, basado
en el sistema mks (metro -
kilogramo-segundo).



Origen del sistema métrico

El sistema métrico fue
una de las muchas
reformas aparecidas
durante el periodo de la
Revolución
Francesa.



A partir de 1790, la
Asamblea Nacional
Francesa, hizo un
encargo a la Academia
Francesa de Ciencias
para el desarrollo de un
sistema único de
unidades.



La estabilización
internacional del
Sistema Métrico
Decimal comenzó en
1875 mediante el
tratado denominado la
Convención del
Metro.



Consagración del S. I:
En 1960 la 11ª
Conferencia General de
Pesas y Medidas
estableció definitivamente el
S.I., basado en 6 unidades
fundamentales : metro,
kilogramo, segundo, ampere,
Kelvin y candela.

• En 1971 se agregó la séptima unidad fundamental:
el mol.


SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

EL 14 de Octubre de 1960 ( 11ª conferencia general de pesas y medidas)
reunida en París-Francia se da a conocer oficialmente un sistema de
unidades basado en el sistema métrico decimal.

Aceptado por la
mayoría de países del
mundo como SISTEMA
LEGAL DE UNIDADES
DE MEDIDA.
Recomendado por las
Sociedades Científicas.


SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)

-Establece y define el
conjunto de unidades a
utilizar
- Establece las relaciones
entre las unidades.
- Da reglas fijas: Cómo
deben escribirse los
resultados de las
mediciones.



En el ámbito de las Ciencias de la
Salud, la OMS recomienda vivamente
el uso del Sistema Internacional
desde hace algunos años.



En el Sistema de Internacional (SI) de Unidades,
recomendado por la Conferencia Internacional de Pesas
y Medidas de 1960, la unidad longitud es el metro, la
unidad de masa es el kilogramo y la unidad de tiempo es
el segundo.



Las Unidades Básicas y sus Símbolos

MAGNITUD UNIDAD SIMBOLO
Longitud metro m
Masa kilogramo kg
Tiempo segundo s
Temperatura Kelvin K
Cantidad de Materia mol mol
Corriente Eléctrica Ampere A
Intensidad Lumínica Candela Cd



METRO
En 1889 se definió el metro patrón
como la distancia entre dos finas
rayas de una barra de aleación
platino-iridio.
El interés por establecer una definición más precisa e
invariable llevó en 1960 a definir el metro como “1 650
763,73 veces la longitud de onda de la radiación rojo-
naranja del átomo de kriptón 86 (86Kr)”.

Desde 1983 se define como “ la
distancia recorrida por la luz en el vacío
DR. CARLOS AZAÑERO INOPE en 1/299 792 458 segundos”.


KILOGRAMO
En la primera definición de kilogramo
fue considerado como “ la masa de un
litro de agua destilada a la temperatura
de 4ºC”.
En 1889 se definió el kilogramo
patrón como “la masa de un
cilindro de una aleación de
platino e iridio”.

En la actualidad se intenta definir de forma más
rigurosa, expresándola en función de las masas de los
átomos.


SEGUNDO
Su primera definción fue: quot;el segundo es la
1/86 400 parte del día solar medioquot;.
Con el aumento en la precisión de medidas
de tiempo se ha detectado que la Tierra
gira cada vez más despacio, y en
consecuencia se ha optado por definir el
segundo en función de constantes
atómicas.
Desde 1967 se define como quot;la duración de 9 192 631
770 períodos de la radiación correspondiente a la
transición entre los dos niveles hiperfinos del estado
natural del átomo de cesio-133quot;.


AMPÈRE
Para la enseñanza primaria podría
decirse, si acaso, que un amperio es el
doble o el triple de la intensidad de
corriente eléctrica que circula por una
bombilla común.

Actualmente se define como la magnitud
de la corriente que fluye en dos
conductores paralelos, distanciados un
metro entre sí, en el vacío, que produce
una fuerza entre ambos conductores (a
causa de sus campos magnéticos) de
2 x 10 -7 N/m.


KELVÍN
Hasta su definición en el
Sistema Internacional el
kelvin y el grado celsius
tenían el mismo
significado.

Actualmente es la fracción
1/273,16 de la temperatura
termodinámica del punto
triple del agua.


MOL
Antes no existía la unidad de cantidad
de sustancia, sino que 1 mol era una
unidad de masa quot;gramomol, gmol,
kmol, kgmol“.
Ahora se define como la cantidad de sustancia de un
sistema que contiene un número de entidades elementales
igual al número de átomos que hay en 0,012 kg de
carbono-12.
NOTA: Cuando se emplee el
mol, deben especificarse las
unidades elementales, que
pueden ser átomos, moléculas,
iones …


CANDELA
La candela comenzó definiéndose como la
intensidad luminosa en una cierta dirección
de una fuente de platino fundente de 1/60
cm2 de apertura, radiando como cuerpo
negro, en dirección normal a ésta.

En la actualidad es la intensidad
luminosa en una cierta dirección de una
fuente que emite radiación
monocromática de frecuencia 540×1012
Hz y que tiene una intensidad de
radiación en esa dirección de 1/683
W/sr. (watt/steredian)


Unidades derivadas

Unidades derivadas sin nombre especial
MAGNITUD NOMBRE SIMBOLO
superficie metro cuadrado m2
volumen metro cúbico m3
velocidad metro por segundo m/s
metro por segundo
aceleración m/s2
cuadrado


Unidades derivadas con nombre especial
frecuencia hertz Hz
fuerza newton N
potencia watt W
resistencia
ohm Ω
eléctrica

Unidades derivadas sin nombre especial
ángulo plano radian rad
ángulo sólido
esteroradian sr

Ejemplo de construcción de

unidades derivadas

s m kg

m3
m/s
kg·m/s2

Unidades aceptadas que no

pertenecen al S.I.

masa tonelada t

tiempo minuto min

tiempo hora h

temperatura grado celsius °C

volumen litro Lól

Unidades en uso temporal

con el S. I.

energía kilowatthora kWh

superficie hectárea ha

presión bar bar
radioactivida
curie Ci
d
dosis
rad rd
adsorbida

Unidades desaprobadas por el

S. I.

longitud fermi fermi

presión atmósfera atm

energía caloría cal

fuerza Kilogramo-fuerza kgf

Múltiplos y submúltiplos

decimales
múltiplos submúltiplos
Factor Prefijo Símbolo Factor Prefijo Símbolo
1018 exa E 10-1 deci d
109 giga G 10-2 centi c
106 mega M 10-3 mili m
103 kilo k 10-6 micro μ
102 hecto h 10-9 nano n
101 deca da 10-18 atto a


LOS PREFIJOS Y SU ESCRITURA
mega-(M), giga-(G), tera-(T),
etc.

Prefijos se
escriben con
minúscula y el
símbolo es una
Los Prefijos del SI , que mayúscula
indican múltiplos y
submúltiplos se anteponen kilo
directamente al nombre de la
unidad, sin signo de
puntuación entre ellos y la
Prefijos y
unidad. símbolo con
minúscula

DR. CARLOS AZAÑERO INOPE hecto- (h), deca-(d), centi-(c), mili-(m),
micro-(µ), nano-(n), pico-(p), etc

Los Múltiplos y Submúltiplos de las unidades se forman
añadiendo unos determinados prefijos al nombre de la
unidad o a su símbolo.

PREFIJO Factor de Símbolo Ejemplo
Conversión
tera 1012 T 1 Terametro(Tm) = 1 x 1012 m
giga 109 G
mega 106 M
kilo 103 k
hecto 102 h
deca 10 da
deci 10-1 d
centi 10-2 c
mili 10-3 m
micro 10-6 µ
nano 10-9 n
pico CARLOS AZAÑERO INOPE
DR. 10-12 p


• Todo lenguaje contiene reglas para su
escritura que evitan confusiones y
facilitan la comunicación.

• El Sistema Internacional de Unidades
tiene sus propias reglas de escritura que
permiten una comunicación unívoca.

• Cambiar las reglas puede causar
ambigüedades.


En el caso de la unidad de masa, el kg, los prefijos se
añaden al símbolo del gramo (g) o a su nombre, y no al
del kilogramo.

1 mkg : INCORRECTO
1 µkg : INCORRECTO

1 mg : (un miligramo) : CORRECTO
1 µg : (un microgramo) : CORRECTO



Símbolos de las Unidades

Las iniciales de los símbolos de las unidades son letras
mayúsculas cuando derivan de nombre de personas : A, K,
Hz, N, Pa, etc.

Los símbolos de las unidades que no derivan su nombre de
nombres propios se escriben en minúscula : m, kg, s, mol,
cd, etc.



Los símbolos de las unidades se escriben en caracteres
redondos. No se deben poner en cursiva o negrita aunque el
texto que los rodee vaya así escrito.

Los de las unidades no terminan con un punto, ya no que
no son abreviaturas, sino símbolos.

Los símbolos no cambian en el plural y, por ello, no se les
debe añadir una –s al final.



Ejemplos:
- Cinco metros : 5 m , pero no 5 ms (en realidad es cinco
milisegundos)

No se deben mezclar los nombres de unas unidades con los
símbolos de otras; o bien se usan solo símbolos o bien los
nombres completos.

Ejemplos:
- No es correcto escribir: gramos/mi, ni g/mililitro
- Es Correcto : g/ml o gramos/mililitro



Símbolos
Norma Correcto Incorrecto
Se escriben con caracteres romanos kg kg
rectos. Hz Hz
Se usan letras minúscula a s S
excepción de los derivados de
nombres propios. Pa pa
No van seguidos de punto ni toman K K.
s para el plural. m ms
No se debe dejar espacio entre el GHz G Hz
prefijo y la unidad. kW kW
El producto de dos símbolos se N.m Nm
indica por medio de un punto.


Unidades

Norma Correcto Incorrecto
Si el valor se expresa en letras, la
cien metros cien m
unidad también.

Las unidades derivadas de nombres newton Newton
propios se escriben igual que el
nombre propio pero en minúsculas. hertz Hertz

Los nombres de las unidades toman Segundos Segundo
una s en el plural, salvo si terminan
en s, x ó z. hertz hertz


Números
Descripción Correcto Incorrecto
Los números preferiblemente en 345 899,234 345.899,234
grupos de tres a derecha e
izquierda del signo decimal. 6,458 706 6,458706
El signo decimal debe ser una 123,35 123.35
coma sobre la línea. 0,876 ,876
Se utilizan dos o cuatro
caracteres para el año, dos para el 08-30-2000
2000-08-30
mes y dos para el día, en ese 30-08-2000
orden.
Se utiliza el sistema de 24 horas. 20 h 00 8 PM


Otras normas
Correcto Incorrecto
s Seg. o seg
g GR grs grm
cm3 cc cmc c m3

10 m x 20 m x 50 m 10 x 20 x 50 m

... de 10 g a 500 g ... de 10 a 500 g
1,23 nA 0,001 23 mA



UNIDADES DERIVADAS DEL SISTEMA
INTERNACIONAL

MAGNITUD UNIDAD
Superficie m2
Volumen m3
Fuerza Newton (N)
Presión Pascal (Pa)
Energía Joule (J)



5. Ventajas del Sistema
Internacional
ES MAS FACIL
PENSAR

ES MAS FACIL
MEDIR

ES MAS FACIL
ENSEÑAR



Unicidad: existe una y solamente una unidad para cada
cantidad física (ej: el metro para longitud, el kilogramo
para masa, el segundo para tiempo). A partir de estas
unidades, conocidas por fundamentales, se derivan
todas las demás.
Uniformidad: elimina confusiones innecesarias al
utilizar los símbolos.
Relación decimal entre múltiplos y submúltiplos: la
base 10 es apropiada para el manejo de la unidad de
cada cantidad física y el uso de prefijos facilita la
comunicación oral y escrita.
Coherencia: evita interpretaciones erróneas.


NOTACION CIENTÍFICA

Es un modo conciso de representar números —ya sean
enteros ó reales— mediante una técnica llamada coma
flotante aplicada al sistema decimal, es decir, potencias de
diez. Esta notación es utilizada en números demasiado
grandes o demasiado pequeños.os

1 ≤ |M| < 10

M.10n n Є Z+ : si el número es grande

n Є Z-- : si el número es pequeño



100 = 1
101 = 10
102 = 100
103 = 1000
106 = 1 000 000
109 = 1 000 000 000
1020 = 100 000 000 000 000 000 000

Adicionalmente, 10 elevado a una potencia entera negativa -n es
igual a 1/10n o, equivalentemente 0, (n-1 ceros) 1:

10-1 = 1/10 = 0,1
10-3 = 1/1000 = 0,001
10-9 = 1/1 000 000 000 = 0,000 000 001

Por lo tanto un número como 156 234 000 000 000 000 000 000
000 000 puede ser escrito como 1,56234·1029, y un número
pequeño como 0,000 000 000 023 4 puede ser escrito como
2,34·10-11. INOPE
DR. CARLOS AZAÑERO

Ejemplo: Escribir en Notación Científica la siguiente
cantidad 4142618

1. Posicione el punto decimal hasta que deje una sola cifra entera a
la izquierda del punto decimal

4.142618

2. Cuente el numero de dígitos por encima del cual se corrió el
punto decimal hacia la izquierda y ese será el valor de x = 6

106

3. Multiplique el resultado del paso 1 por el paso 2 para escribir la
forma estándar de la notación científica:

= 4.142618 X 10 6



Si queremos realizar la siguiente operación :

(0. 00000000000000000000000663 x 30,000,000,000)
÷ 0.00000009116

Es incomodo trabajar con esas cantidades, por eso es
mucho mas fácil hacer la conversión a notación
científica y la expresión anterior se vera así:

(6.63 x 10¯24 x 3.0 x 1010) ÷ 9.116 x 10¯8


En operaciones de multiplicación con notación científica hay
que seguir las leyes de los exponentes para realizar las
operaciones.

1. Cuando se multiplican dos números se multiplicando los
coeficientes y se suman los exponentes. Por ejemplo:
exponentes

(4.3 x 106 ) (2 x 102 ) = 8.6 x 106+2 = 8.6 x 108
(4.3 x 106 ) ( 2 x 10-2 )= 8.6 x 104

2. Cuando se divide dos números, se dividen los coeficientes
y los exponentes se restan. Por ejemplo:

4.2 x 106 : 2 x 102 = 2.1 x 104
4.2 x 106 : 2 x 10-2 = 2.1 x 108


3. BIOFISICA UAP CHICLAYO se mueve el punto decimal en el coeficiente una
Cuando
posición a la izquierda, tiene que añadir uno al exponente. Por
ejemplo:
42 x 106 = 4.2 x 107
4200 x 106 = 4.2 x 109
42 x 10-6 = 4.2 x 10-5
4. Cuando se mueve el punto decimal en el coeficiente una
posición a la derecha, tiene que restar uno al exponente. Por
ejemplo
0.42 x 106 = 4.2 x 105
0.000043 x 106 = 4.3 x 101
0.42 x 10-6 = 4.2 x 10-7
5. Cuando esta sumando o restando dos números en notación
científica necesita igualar los exponentes de ambas
cantidades y luego puede sumar los coeficientes de tal forma
que ambas estén con los mismos exponentes.
4.2 x 106 + 6.4 x 105 = 4.2 x 106 + 0.64 x 106 = 4.84 x 106
4.2 x 10-6 + 6.4 x 10-5 = 0.42 x 10-5 + 6.4 x 10-5 = 6.82 x 10-5

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