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BIOFSICA - FISIOTERAPIA AULA 07 - BIOFSICA DOS FLUIDOS NOS SISTEMAS BIOLGICOS

BIOFSICAAULA 07 BIOFSICA DOS FLUIDOS EM SISTEMAS BIOLGICOS

1MACAP2014

Profo. Cleuton Braga Landre

INTRODUO

O que pode fluir (escoar)

O que no tem forma definida

Fluido: uma substncia que no suportam tenses de cisalhamento

O que FLUIDO?

FLUIDO UM NOME COMUM PARA LQUIDOS E GASES, NA MAIORIA DOS CASOS, ELES PODEM SER TRATADOS DA MESMA FORMA.

INTRODUO

O que FLUIDO?

So substncias que se deformam continuamente quando submetidas a uma fora de

cisalhamento (tangencial).

So substncias que, quando em repouso, no oferecem resistncia a uma fora de

cisalhamento.

Partculas fracamente ligadas (fora de atrao pequena)

Certo grau de liberdade de movimento

Sem formato prprio

Deformao sem desintegrao da massa (escoamento)

CLASSIFICAO DOS FLUIDOS

Compressibilidade

A) compressvel: sua densidade pode

ser alterada (gases)

B) incompressvel: sua densidade

constante (lquidos)

Atrito interno (viscosidade)

A) viscoso: h atrito interno

B) no-viscoso: atrito interno insignificante

(MOURO; ABRAMOV 2012.)

Fluido ideal : incompressvel e no viscoso


Incompressibilidade

Volume definido

Superfcie livre

LIQUIDOS GASES

Compressibilidade

Sem volume definido

Expanso indefinida

CLASSIFICAO DOS FLUIDOS

Esttica dos fluidos Dinmica dos fluidos

Massa especfica ()

Densidade relativa (d)

Volume especfico (s)

Peso especfico ()

Presso (P)

Princpio de Pascal

Princpio de Arquimedes

Viscosidade ( ou )

Equao de Bernoulli

Equao de Poiseuille

Nmero de Reynolds

Biofsica da circulao

e da respirao

PROPRIEDADES FSICAS DOS FLUIDOS

(CAMBRAIA; PACHECO, 2009. MOURO; ABRAMOV 2012.)

INRCIA ACELERAO

A presso um agente fsico capaz de romper a inrcia de um fluido.

A movimentao dos fluidos ocorre em circuitos.

Circuitos fechados Circuitos abertos

Sistemas circulatrio e excretrio

Sistemas respiratrio

FLUIDODINMICA

Circulao pulmonar(pequena circulao)

Circulao sistmica(grande circulao)

SISTEMA FECHADO


A) Fluxo constante

a quantidade de lquido que atravessa a seo transversal do tubo por unidade de tempo.

Fluxo (F) = velocidade (LT-1) x rea (L2)

Princpios da fluidodinmica nos seres vivos

Princpios da fluidodinmica nos seres vivos

Fluxo e velocidade

So grandezas diferentes: fluxo volume por unidade

de tempo, enquanto velocidade a distncia percorrida

por unidade de tempo"

B) Regime estacionrio

PRINCPIOS DA FLUIDODINMICA NOS SERES VIVOS

Manuteno do fluxo: volume que sai igual ao que

entra. Ex. a pequena e a grande circulao.

A quantidade de sangue movimentada a cada

impulso do corao a mesma, na grande e na

pequena circulao.

O volume de sangue ejetado do corao a cada

sstole cerca de 165 ml.

Volume sanguneo de 5L:

na pequena circulao ou pulmonar (3,5 L)

na grande circulao ou sistmica (1,25 L)

C) Conservao da energia Princpio de Bernoulli


Expressa que num fluido ideal (sem viscosidade nem atrito) em regime de circulao

por um conduto fechado, a energia que possui o fluido permanece constante ao longo

de seu percurso.

ET = EP + EC + ED + EGOnde: ET = energia totalEP = energia potencialEC = energia cinticaED = energia dissipada (atrito)EG = energia gravitacional

EC

EP

EG

ED




A energia mecnica composta pela energia potencial e pela energia cintica; nos

fluidos, este princpio tambm se aplica. Dizemos que um corpo tem energia potencial

quando, em virtude de sua posio, ele tem possibilidade de entrar em movimento. A

energia potencial um tipo de energia latente, ou seja, uma energia armazenada e

pronta para produzir um movimento. No caso dos fluidos, o agente capaz de colocar um

fluido em movimento a presso, logo:

Nos fluidos, a energia potencial representada pela presso.



A presso em um fluido uma forma de energia potencial (Ep), pois ela tem a

habilidade de executar trabalho til. Num fluido em movimento h energia cintica (Ec)

devido ao movimento.

Se o fluido est fluindo pelo tubo sem atrito, a velocidade aumenta na seo estreita e o aumento na energia

cintica (Ec) do fluido obtida a partir de uma reduo da energia potencial da presso no tubo. Quando a

velocidade reduzida novamente, no lado distante da restrio, a energia cintica convertida em energia

potencial e a presso aumenta novamente, como indicado nos manmetros.

No podemos esquecer:

1) Fluxo constante.

2) Primeira lei da termodinmica.

Velocidade do sangue em cada setor da circulao inversamente

proporcional s reas da seo transversa de cada setor

1 problema: Se a rea diminui, a velocidade teria que aumentar para manter

o fluxo constante. Mas se a velocidade nos capilares e bronquolos fosse alta,

como ocorreriam as trocas sanguneas e gasosas ?


Princpio de Pascal: a presso de um fluido se distribui igualmente em todos os pontos

do seu continente

Fonte: Disponvel em . Acesso em 31/07/2013.

PRINCPIO DE PASCAL


Assim, a velocidade do fluido em cada setor da

circulao torna-se inversamente proporcional s reas

da seo transversa de cada setor!

64% nas veias

13% nas artrias

7% nas arterolas e capilares

7% no corao

9% nos vasos pulmonares

Distribuio do sangue pelo sistema circulatrio!

Fonte: GUYTON, HALL (1999).

Vaso rea (cm2)

Aorta 2,5

Pequenas artrias 20

Arterolas 40

Capilares 2500

Vnulas 250

Pequenas veias 80

Veias 8,0


rea da seo transversa dos vasos

sanguneos

Parmetros circulatrios da aorta,

capilares e veia cava.

Aorta Capilares Cava

Dimetro 2,0 cm 8 m 2,4 cm

Nmero 1 (um) 2 bilhes 1 (um)

rea 3,0 cm2 2 200 cm2 4,5 cm2

Velocidade 28 cm.s-1 0,04 cm.s-1 19 cm.s-1

Fluxo 84 mL.s-1 88 mL.s-1 86 mL.s-1

Fonte: HENEINE, 2002.

A Ecintica no pode diminuir no regime estacionrio Epotencial

pode ser convertida em energia cintica menor presso ao

longo dos vaso.


Escoamento de fluidos

Equao de Poiseuille

F = fluxo do fluido

P = variao da presso

r = raio do tubo

= viscosidade do fluido

L = comprimento do tubo

F = P r4 / 8 L

A Lei de Poiseulle estabelece que o fluxo atravs um

determinado tubo depende da diferena de presso de uma

extremidade outra (Pa - Pb) , do comprimento (L) do tubo,

do raio (R) do tubo, e da viscosidade()


Alteraes no dimetro do vaso podem alterar a presso sem necessariamente aumentar o volume

A presso nos lquidos pode mudar sem uma alterao no volume?

()

100 mmHg 100 mmHg

QUANDO H GRADIENTES DE PRESSES EQUIVALENTES NO H FLUXO

FLUXO

P1 P2 = P1 P2

P MAIS ALTA FLUXO P MAIS BAIXA


. ?

FLUXO

100 mmHg 75 mmHg

FLUXO

40 mmHg 15mmHg

O fluxo depende do P, e no da P absoluta.


Os fluxos do fluido sanguneo no corpo humano se classificam em

dois: laminar e turbulento, quanto ao aspecto de sua fluidez.

Fluxo laminar: compara-se a corrente de um rio tranqilo, e o tipo

de fluxo mais comum em nosso sistema sanguneo.

Fluxo Turbulento: seguindo a mesma analogia, compara-se a um rio

ruidoso, com fortes correntezas e de guas turbulentas.

FLUXO SANGUNEO


Osborne Reynolds estudou essa propriedade em 1883, determinando que a VELOCIDADE

CRTICA proporcional viscosidade do fluido e inversamente proporcional densidade do

fluido e o raio R do tubo: VC = K/R. Onde K chamado n de Reynolds.

Ao reduzirmos o raio de um vaso, a velocidade do fluxo de sangue

aumenta.

Quando essa velocidade suficiente para mudar de Laminar para

Turbulento, ela denomina-se VELOCIDADE CRTICA.

NMERO DE REYNOLDS

Estenose

(estreitamento)

Aneurisma

(dilatao)

ANOMALIAS DO FLUXO

a razo entre a componente normal de uma fora e a rea em que ela atua.

Sistema Internacional: N.m-2

1 Pascal (Pa) = 1 N.m-2

1 atm = 1,01 x 105 Pa

1 atm = 760 mm HgA

FP

Outras unidades de presso!

1 bar = 105 N.m-2 = 106 dinas.cm-2

1 atm = 1,013 bars = 1,013 x 106 dinas.cm-2

1 mm Hg = 1,36 cm H2O = 133,3 N.m-2

Presso

Ento, podemos dizer que a presso arterial a fora

que o sangue faz na parede dos vasos sanguneos!

Presso sistlica (contrao ou sstole)

Presso diastlica (relaxamento ou distole)

Presso


Sistlica(mm HG)

Diastlica(mm HG)

tima < 120 < 80

Normal < 130 < 85

Limtrofe 130 - 139 85 - 90

Hipertenso estgio 1 140 - 159 90 - 99

Hipertenso estgio 2 160 - 179 100 - 109

Hipertenso estgio 3 180 110

Hipertenso sistlica isolada 140 < 90

Fonte: BRASIL (2006)

Classificao da presso arterial (>18 anos)

Presso

A presso varia em funo dos diferentes tipos de

vasos sanguneos!

Fonte: GUYTON; HALL (1999)

Presso

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Por que ficamos tontos quando estamos deitados ou

agachados e, de repente, levantamos?

Presso atmosfrica (Patm)

Presso hidrosttica (PH)

h1h2

P = Patm + PH

PH = g h

Presso

h1

h2

h2 > h1, logo P2 > P1

Hipotenso postural


A tendncia do sistema circulatrio de se opor ao fluxo sanguneo denominada resistncia

ao fluxo. Um aumento na resistncia de um vaso sanguneo resulta em reduo do fluxo por ele.

Podemos expressar esta relao da seguinte forma:

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FATORES QUE AFETAM A RESISTNCIA

COMPRIMENTO

DO VASO (L)

VISCOSIDADE

DO SANGUE ()RAIO DO VASO

RESISTNCIA (R)

Quando um vaso possui metade do raio de um outro e quando todos os fatores so iguais, o

vaso menor apresentar resistncia dezesseis vezes (24) maior que o vaso maior

EM OUTRAS PALAVRAS

RESISTNCIA (R)

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CONTATOS

facebook.com/cleuton.bragalandre @cleutonlandre

[email protected](96) 8122-0910

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