seminarios de fisica obst2011

5/7/2018 Seminarios de Fisica Obst2011 - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD DE CHILE PROGRAMA DISCIPLINARIOFACULTAD DE MEDICINA DE FISIOLOGIA Y BIOFISICA

UNIDAD DE APRENDIZAJE DE FISICA

CARRERA DE OBSTETRICIA Y

PUERICULTURA

Profesores Participantes:

Luis González Q.Jorge Hidalgo T.

Héctor Vega C.José Luis Liberona L.

-2011-



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SEMINARIO DE FLUIDOS I

Materias :

Presión unidades de medición

Principio de Pascal Principio de Arquímedes, empuje.

Logros esperados:

Discute el concepto de presión y sus unidades.

Analiza la relación entre presión y profundidad en un fluido

Aplica el principio de Pascal y discute su utilidad

Determina el empuje que sufre un cuerpo dentro de un fluido y su aparente cambio de peso.

1- Durante una inhalación normal la presión manométrica en los pulmones es de

- 7 cm de H2O

a) Conviértala a Pascal.

b) ” a mm de Hg

c) a atmósfera

2.- Una cama de agua tiene 2,5 m de largo, 2 m de ancho y 40 cm de alto

a) Determine su peso

b) Calcule la presión que la cama ejerce sobre el piso

c) Calcule presión que la cama ejercería si estuviese apoyada de costado

3.- Compare las presiones medidas en los puntos A; B; C; D de la figura.

Fundamente su respuesta

4- Un buzo se sumerge 10 m en el mar. Si la densidad del agua de mar es de 1.008 kg/m3,

determine la presión manométrica y la presión total o absoluta.

5.- Una persona cuyo peso es de 60 Kg fuerza (588 N), se sumerge en el mar, si su peso

medido disminuye en un 10%. Determine el empuje que sufre la persona.

¿Cuántas veces es mayor el empuje de un cuerpo cuando se sumerge en

Hg (densidad 13.600 Kg/ m3) que cuando se sumerge en agua (1.000 Kg / m

3).



3

6.- Determine qué porcentaje del volumen total del iceberg se encuentra sumergido

agua salada =1020 Kg/m3 hielo = 917 Kg/m

3

(Haga un diagrama de todas las fuerzas aplicadas al iceberg. Recuerde que el iceberg

está en reposo, es decir, la suma vectorial de todas las fuerzas es cero.)

7- Una persona sopla a un lado de un manómetro de agua y con la espiración

máxima produce una diferencia de 65 cm de (hA – hO) entre las alturas de las dos

columnas de agua como lo muestra la figura.

a) ¿Cuál es la presión manométrica en mm Hg ejercida por los pulmones de la

persona? Use g = 9,8m/s2

b) Si la presión atmosférica en ese lugar es de 72 cm Hg cual será la presión total?



4

A N E X O

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SEMINARIO DE FLUIDOS II

Materias

Principio de continuidad Teorema de Bernoulli

Flujo sanguíneo (Gasto), presión, resistencia

Ecuación de Pouiseille – Hagen

Trabajo cardíaco.

Número de Reynold.

Logros esperados:

Analiza y aplica el principio de continuidad

Analiza y aplica el teorema de Bernoulli.

Analiza las unidades en que se mide la presión en los sistemas biológicos.

Analiza y discute los principios físicos que rigen a los líquidos en movimiento y los

aplica al flujo sanguíneo.

Analiza la Ecuación de Pouiseille – Hagen

Discute la ley de conservación de la energía aplicada al de flujo sanguíneo.

El sistema cardiovascular consta de una bomba, el corazón, y un sistema de vasos de distintas

características de elasticidad, fuerza contráctil y resistencia al flujo sanguíneo: arterias,

arteriolas, capilares, vénulas y venas.

Los principios que gobiernan el flujo sanguíneo en el sistema cardiovascular son los mismos

principios básicos de la física que rigen los líquidos en movimiento. Los conceptos de flujo,

presión, resistencia y capacitancia se aplican al flujo sanguíneo hacia y desde el corazón y

dentro de los vasos sanguíneos. Sin embargo, los vasos no son tubos rígidos y la sangre no es

un líquido perfecto, está formada por una parte líquida y por células sanguíneas, esto hace

que su comportamiento a veces se desvíe de los principios físicos que rigen a los líquidos en

movimiento.

No

de Reynolds = 2 r v / =densidad r = radio; v =velocidad media; = viscosidad

Principio de Bernoulli

P1 V1 + ½ mv12 + mgh1 = constante V = volume v= velocidad

P1 V1 + ½ mv12

+ mgh1 = P 2 V2 + ½ mv22

+ mgh2 donde m = V



6

P1 V +½ V v12 + V gh1 = P 2 V + ½ V v2

2 + V g h2 dividido por V

P1 + ½ v12 + gh1 = P 2 + ½ v2

2 + g h2

Gasto: el volumen de líquido que pasa por un área determinada por unidad de tiempo

m3

/ segundo

Gasto cardíaco : volumen de sangre expulsado por el ventrículo /minuto

Volumen expulsado ~ 70 ml de un individuo de 70 Kg

Frecuencia cardiaca : Número de latidos /minuto . En reposo 75 latidos por minutos

G: 5250 ml / minuto

Capacitancia es el volumen sanguíneo contenido en un vaso a una determinada presión C :V/ P

El gasto en un vaso es directamente proporcional a la diferencia de presión existente entre los

extremos del vaso e inversamente proporcional a la resistencia al flujo.

( 1) G = P/ R P = P2 –P1 R = resistencia

Ecuación de Pouiseille – Hagen (2) R= 8l r4

: viscosidad

r: radio del vaso

l: largo del vaso

Reemplazando (2) en (1) G : P(1/ x r4 /l x /8)

1.- Un joven normal tiene una presión arterial de 128 / 75 mm de Hg.

a) Explique por qué la presión está dada en medida de longitud.

b) ¿Qué presión tiene el joven en unidades internacionales de presión (Pa) y en atmósfera

c) ¿Cuál es su presión arterial en mm de Hg y en Pascal?

2.- Explique ¿por qué el radio de un vaso sanguíneo es tan determinante en el flujo?

3.- La velocidad de la sangre que circula por una arteria es de 0,18 m/s ; si en una zona el

lumen de la arteria aumenta en un 10% ¿Cuál será la velocidad de la sangre al pasar por

esa sección transversal

4.- Un hombre sufre un accidente vascular cerebral causado por la oclusión parcial de la arteria

carótida interna izquierda. Una evaluación de la arteria mediante imagen de resonancia

magnética (IRM) muestra una reducción del 75% de su radio. Si el flujo era de 400m l/ min

antes de la oclusión

a) ¿En cuanto aumentó su resistencia al flujo?

b) ¿Cuál fue el incremento de presión sufrida debido a la disminución del lumen arterial?



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5.- Explique ¿qué es el número de Reynolds y que información nos proporciona respecto a un

determinado flujo? Discuta sobre el tema

6.- En cada sístole ventricular izquierdo, el corazón de una persona joven, expulsa alrededor

de 70 ml de sangre Si suponemos que en reposo esto lo realiza 75 veces por minuto y el

radio medio de la aorta es de 1 cm. ( sangre = 1003 Kg/m3)

a) Determine (Q) el gasto cardiaco durante el reposo

b) ¿cuál es la velocidad media del flujo de la aorta?

c) Si durante un ejercicio la frecuencia aumenta a 150 pulsaciones por

minuto sin que aumente el volumen expulsivo ¿cuál será el gasto cardiaco?

d) Si en una zona el diámetro disminuye a 0,8 cm determine la velocidad

del flujo de sangre en esta zona.

7.- Un paciente llega al hospital con una angina inestable que es un dolor al pecho de origen

coronario. La arteria coronaria tiene un diámetro interno de 5 mm, la coronariografia

muestra un estrechamiento de un 50% del diámetro interno. Si Va = 0,1 m/s , Vb = 0,4 m/s

la presion PA = 10700 Pa., S=1003 Kg/m3

Calcule:

a) PB (ver figura) suponiendo que no hay variación dealtura ( ya = yb)

b) El flujo o caudal en la sección mas estrecha de la

arteria coronaria



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SEMINARIO III

FUERZAS ELECTRICAS Y CAMPO ELECTRICO

Materias:

Concepto de fuerza y campo eléctric

Ley de Coulomb

Intensidad de Campo eléctrico

Potencial eléctrico

Logros esperados:

Analiza y discute conceptos de carga electrica

Analiza y discute las fuerzas eléctricas

Discute el concepto de lineas de fuerzas

Analiza y discute la idea de campo eléctrico

Analiza y discute el concepto de potencial eléctrico

Analiza y discute el significado de trabajo y energía eléctrica

1.- Dos cargas puntuales de magnitud 2 C y 0,8 C están separadas por 12 cm.

a) ¿Qué campo eléctrico produce cada una en el sitio en donde está la otra?b) ¿Qué fuerza actúa sobre cada una?

c) ¿En qué punto situado entre las cargas el campo eléctrico es nulo?

2.- Un avión vuela a través de un nubarrón a una altura de 2000 m. Si hay unaconcentración de carga de + 40 C a una altura de 3000 m dentro de la nube y – 40 C

a una altura de 1.000 m ¿Cuál es el campo eléctrico en la aeronave?

3.- Se tiene dos cargas puntuales, 5 C y -10 C, distantes a 1 m.

a) Encontrar el módulo y la dirección del campo eléctrico es un punto situadoa 0,6 m de la primera carga y a 0,4 m de la segunda.

b) Hallar el punto donde el campo eléctrico de estas dos cargas es cero.

4.- a) ¿Cuál es el potencial en el centro P delcuadrado de la figura?

q1 = 5 C

q2 = -2 C

q3 = 5 Cq4 = 0,5 C

a = 0,5 m

b) Calcular la energía potencial de una carga eléctrica de 2 C colocada en P.



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5.- La figura muestra dos esferas cargadas, ambas con q = + 2 C separadaspor 50 cms.

a) encontrar el valor del campo eléctrico en un punto equidistante de ambas cargas.

b) encontrar el valor del potencial eléctrico en un punto equidistante de ambascargas

6.- Se tiene dos placas planas paralelas de área 10 cm2

y separadas por 1 cm. Las placas

están cargadas con 5 C cada una y polaridad opuesta.

a) Cuál será la intensidad de campo eléctrico en un punto a 3 mm de la placa

positiva?

b) Cuál será la fuerza sobre una carga de -2 C puesta en ese punto y en quedirección actuará?

c) Calcular el trabajo necesario para mover la carga de un ión desde una placa a

la otra (carga del electrón: 1,6 x 10-19

coul)d) Calcular la diferencia de potencial eléctrico entre las placas.



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SEMINARIO IV

LEY DE OHM y CIRCUITOS ELECTRICOS

Materias:

Conceptos de intensidad de corriente

Ley de Ohm

Redes eléctricas.

Logros esperados:

Analiza y discute el concepto de corriente eléctrica Analiza discute y emplea la ley de Ohm

Analiza y discute circuitos eléctricos sencillos

Analiza y discute la asociación de resistencias en un circuito

1.- En el circuito de la figura, calcule el valor de la intensidad de corriente total y la que

circula en cada resistencia.

R1 = 10

R2 = 5

= 20 V

2.- En la figura se muestran tres resistencias conectadas en paralelo. Encontrar lascorrientes en cada resistencia y la potencia total del circuito.

= 18 V i1 R1 i2 R2 i3 R3

= 18 volts

R1 = 3

R2 = 6

R3 = 9.

it

R1 i

i1 R2



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3.- Considere el siguiente circuito de resistencias y fuente de poder. Encuentre:

a) La resistencia total del circuitob) La corriente total del circuito

c) La diferencia de potencial eléctrico através de la resistencia de 2.0

4.- La figura muestra un circuito con dos resistencias R1 y R2, y tres amperímetro A1,A2 y A3, conectados a una batería. Al respecto calcular:

a) Cuánto vale la corriente que lee el amperímetro A1

b) Cuál es el voltaje de la batería.c) Cuál es el voltaje en la resistencia R2

BATERIA



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SEMINARIO V

CONDENSADORES y REDES ELECTRICAS

Materias:

Conceptos de Capacidad Eléctrica

Leyes de Kirchoff

Redes eléctricas.

Logros esperados:

Analiza y discute la capacidad de un Condensador

Analiza discute los elementos de un circuito

Analiza y discute las leyes de Kirchoff

Analiza y discute circuitos pasivos mas complejos

1. Se tiene un condensador de placas paralelas de 0,1m2

de superficie y 1 mm deseparación entre las placas, cargado cada una de ellas con una densidad de carga

() = 3 x 10-6

[C/m2].

a) Calcule la capacidad del condensador.

b)

Calcule la diferencia de potencial entre las placasc) Calcule la energía almacenada en el condensador.

2. Encuentre la capacidad equivalente o total en el circuito de la figura, dado que:

C1 = 15 [F]; C2 = 10 [F]; C3 = 5 [F]



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3. Cuatro condensadores están conectados como lo muestra la figura siguiente:

a) determine la capacidad total o equivalente entre los puntos a y b

b) determine la diferencia de potencial en cada condensador si entre los puntos a y b

el (Vab ) es de 15 volt.

4. La figura muestra un circuito con tres ampolletas idénticas mas un interruptor (S) que cierrao abre el circuito de la rama central. Al respecto discuta las siguientes proposiciones:

a) que sucede con la luminosidad de las ampolletas cuando el interruptor está abierto.b) que sucede con la luminosidad de las ampolletas cuando el interruptor está cerrado

c) que sucede con la luminosidad de A y B si C se quema y el interruptor esta abiertod) que sucede con la luminosidad de A si B se quema y el interruptor esta abierto

.

5. Aplicando las Leyes de Kirchhoff, para el siguiente circuito calcule:i 1, i2, i3 y VAB

BA

C

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