|
| |
Índex
ELASTICITAT.
Concepte previ:
Els cossos tendeixen a situar-se en la posició d’equilibri
més cercana. Açò també ocurreix a nivell molecular i atòmic. Els estats de
la matèria (sólid, líquid i gas) són estats d’equilibri per a distints
nivells d’energia.
Aquests distints estats es deuen a les interaccions entre
partícules mitjançant forces intermoleculars. Si són grans, tindrem un sólid.
Si són mitjanes, tindrem un líquid, i si són xicotetes tindrem un gas.
[Tornar a l'índex]
Estat sólid.
Si representem les forces d’atracció i repulsió
intermoleculars en funció de la distància a la que situem les partícules d’un
sòlid, podem observar la següent gràfica:
Quan intentem separar les molècules, augmenta de forma
acusadda la força d’atracció, o de repulsió quan intentem aproximar-les.
D’ací podem extraure la conclusió de que els sólids
presenten una oposició a la deformació, a la que anomenem elasticitat. Un
sólid serà més elàstic quant més gran siga aquesta oposició, la qual cosa
va en contra del concepte intuïtiu d’elasticitat.
[Tornar a l'índex]
La deformació.
Depenint del tipus d’assaig, esforç o deformació (que en
definitiva és el mateix) a la que sotmetem el cos, aquest podrà demostrar un
comportament més o menys elàstic.
Llei de Hooke.
La llei de Hooke diu que la deformació és proporcional a la
causa deformadora.
Tipus d’assaig elàstic: Un assaig elàstic és cada una de
les formes d’aplicar una causa deformadora a un cos. Les magnituds físiques
que deformen els cossos són les forces, els moments d’una força, les
pressions, etc. Les distintes deformacions que pot patir un cos poden ser
variacions de longitud, de volum, d’angle, etc.
La proporció entre deformació i causa deformadora
desapareix en un moment donat, i hi ha una curva que al final desapareix, ja que
l’objecte es trenca.
L’aproximació o allunyament que presenta cada material
entre els distints punts rellevants de la gràfica (límit de rotura i límit
elàstic), configura les característiques elàstiques del material.
Per exemple, una goma entra molt pronte en la zona plàstica,
mentres que un vidre té molt pròxims el límit elàstic i el límit de rotura,
per la qual cosa és molt fràgil.
[Tornar a l'índex]
Assaig de tracció.
Prenim una barra cilíndrica subjecta per un extrem a una
paret vertical i a continuació tirem d’ella.
Les característiques inicials són la longitud inicial. Al
tirar d’ella, la barra s’allarga un increment de longitud. Apliquem la llei
de Hooke.
Però al allargar la barra, també s’estreta. Donat que la
barra està formada per molécules, unes es veuen arrastrades per altres.
D’aquesta forma, per a aquest assaig, podem considerar dos
lleis de Hooke: una en funció de la variació relativa de longitud, i una altra
en funció de la deformació lateral o variació relativa de radi.
Encara que no siga necessari per definir les
característiques del cilindre i la seua deformació, també podem considerar al
volum. Hi ha una variació de volum. Per als calculs matemàtics sobre el volum,
veure l’assaig de compressió volumètrica.
També s’utilitza molt el coeficient de Poisson, que
resulta del seguent quocient.
[Tornar a l'índex]
Inversió de l’assaig de tracció: Compressió
longitudinal.
Els coeficients per a l’allargament són distints dels de
la compressió longitudinal. La gran majoria dels materials són més fàcils d’allargar
que de comprimir.
[Tornar a l'índex]
Assaig de cisalla.
La mostra de material estàndar per a l’assaig de cisalla
és un cub fixat per una de les seues cares. Triem com a característica de
deformació l’angle de cisalla.
Es pot demostrar que mu depén de E i de sigma.
[Tornar a l'índex]
Assaig de torsió:
Prenim un cilindre ample:
La constant de torsió depén de la geometria del material,
segons la següent fórmula:
|
CONCEPTES GENERALS:
MÓDUL: Per a E, beta i mu: Quan en la llei de Hooke la
deformació i la causa deformadora no depenen de la forma geométrica de l’objecte,
aleshores la constant de proporcionalitat s’anomena módul.
COEFICIENT: Per a sigma: Un nombre sense unitats ni
dimensions.
CONSTANT: Per a K: Si la deformació i la causa
deformadora si que depenen de la geometria de l’objecte. |
[Tornar a l'índex]
Assaig de flexió.
Serà molt difícil trobar una equació per a la flexió
perque és una flexió irregular. No existeix una constant de flexió. La barra
es trencarà per l’arista que s’allarga.
Podríem sustituïr la fibra neutra per un material líquid i
el comportament elàstic seria el mateix (ossos llargs amb forat).
Assaig de compressió volumètrica.
Consisteix en donar a tots els punts del cos una pressió
uniforme.
[Tornar a l'índex]
ELASTICITAT ÓSSIA.
Els ossos no són sòlids uniformes, per la qual cosa les
seues propietats elàstiques seran diferents segons la direcció de la força
aplicada. Aquestes propietats poden venir definides per la forma o la
composició de l’os. Els nostres ossos tenen la forma, estructura i
composició que millor s’adapta a la seua funció.
Hi ha dos tipus d’esforços als que podem sotmetre un os.
Aquell esforç per al que l’os està preparat és l’esforç fisiológic.
Aquell per al que no està preparat és l’esforç patològic.
Pel que fa a la forma, sols estudiarem les
característiques que estan implicades en el comportament elàstic. El cos
humà presenta alguns ossos amb forma allargada i amb un eixamplament en els
extrems. Es pareixen a l’estructura d’una columna. Suporten les forces
verticals, però les forces verticals poden tenir components transversals.
Aquests components són absorvits pels eixamplaments.La natura ha resol de
forma extraordinària el disseny dels ossos per a que puguen suportar les
forces mixtes. L’eixamplament és capaç d’absorvir les components
transversals, de tal forma que la part allargada no es flexione i es trenque.
Així i tot, les lesions més freqüents es produeixen per l’acciño de
forces patológiques en direcció transversal. En canvi, els ossos són
capaços de suportar grans forces verticals (el fémur és capaç de suportar
dos voltes el pes d’una persona). L’interior dels ossos llargs està buit,
i conté una sustància viscosa anomenada medula òssia. Açò permitix
estalviar pes i aprofitar l’espai sense alterar les propietats elàstiques
de l’os.
Els ossos semiesférics tenen la missió de suportar grans
pressions (per exemple, els ossos del crani, que tenen com a missió protegir
el cervell).
Pel que fa a l’estructura, sabem que l’os és un teixit
viu, per la qual cosa es crea i es destrueix contínuament. Aquest creixement,
des del punt de vista elàstic, proporciona diversos avantatges: les zones de
creixement apareixen com a zones poroses, amb cavitats i fibres anomenades
travécules. Aquestes fibres es localitzen en els eixamplaments de l’os, i
formen fibres entrellaçades.
La medicina científica ha descobert que el nombre i l’orientació
de les travécules responen a les necessitats particulars de cada individu,
depenint dels esforços als que és sotmés l’os (creixement adaptatiu).
Pel que fa a la composició, el material del que estan
formats els ossos ha de tindre diverses qualitats: Ha de ser dur, per tal de
suportar grans forces, ha de ser deformable per a tenir una gran resistència, i
ha d’evitar ser fràgil.
Els materials més resistents, com el vidre, deuen la seua
resistència a l’organització entre les seues molècules, però són molt
fràgils i es trenquen per aquelles zones on hi ha imperfeccions en l’organització.
Els ossos estan formats per cristalls d’apatito, que estan
compostos per carbonat de calci i magnesi. És un cristall resistent que es
troba ensegut en una substància orgànica (colàgen).
[Tornar a l'índex]
FENÓMENS DE SUPERFÍCIE.
Tensió superficial:
Superfície: És el límit de contacte entre el líquid i el
medi. Estudiarem les seues propietats. Açò implica estudiar les propietats de
tota la superfície, incloent les voreres.
Sobre cada partícula, dins del líquid, actua una simetria
de forces que dona com a resultant una força igual a zero. Però en les voreres
no, perque les forces d’interacció amb el medi són més xicotetes que les d’interacció
amb el líquid. Açò dona lloc a una resultant cap avall.
Considerem ara una superfície a la qual afegim una molècula,
de forma que ampliem la superfície. La partícula que s’integra haurà de
realitzar un treball per a vèncer la força. És un treball molt xicotet.
La tensió superficial és el treball necessari per a
augmentar eixa superfície per unitat de superfície.
Per a calcular la tensió superficial es pot realitzar el
següent experiment:
Introduïm dos fils d’aram en una sol·lució d’aigua amb
sabó i fem uma pompa (superfície). Quan tirem del fil d’aram recte,
arribarà un moment que tindrem una superfície màxima abans de que es trenque
la pompa.
Hem de contar amb que la superfície ampliada serà el doble
cada volta, perque tindrem dos superfícies, la superior i la inferior.
L’aigua és un dels líquids naturals amb major tensió
superficial: 73 dines/cm quadrat.
Els que tenen grans tensions superficials són els metalls
fundits i el mercuri.
La tensió superficial dels líquids evita la penetració en
la pell. També és important en la configuració de la membrana cel·lular.
Anomenarem impuresses a les sustàncies que es troben
diluïdes en un líquid.
Adsorció negativa: Es dona en les impuresses en les que
les forces de cohesió són superiors a les del líquid. En l’interior del
líquid no trobarem cap diferència, ja que la suma de totes les forces serà
igual a zero. Però en la superfície, la suma de les forces anirà cap avall
i serà major que la de les demés partícules d’aigua, i consiguientment la
partícula s’afonarà. Aquestes partícules són repudiades per la
superfície.
Adsorció possitiva: Es dona en aquelles impuresses en les
que les forces de cohesió són menors a les del líquid. En l’interior del
líquid la força total serà zero, però quan la partícula es desplace cap a
la superfície, la força resultant serà menor que les resultants de les
partícules del líquid. Per aquesta raó, tendiran a quedar-se formant part
de la superfície. Quan aquestes molècules aconseguisquen arribar a la
superfície, ja no es mouran d’ella i aniran desplaçant a les molècules d’aigua.
D’aquesta forma alteraran la tensió superficial disminuent-la.
Llei de Gibbs:
Les impuresses que presenten el fenòmen d’adsorció
possitiva disminuiran la cohesió o tensió superficial degut a que hi
haurà menor força de cohesió entre les partícules.
Les impuresses que presenten el fenòmen d’adsorció
negativa no alteraran la tensió superficial perque les seues forces de
cohesió seran majors, i perque a les disolucions biològiques no existiran
en concentracions suficientment grans com per a poder ocupar espais en les
superfícies.
La tensió superficial de l’aigua en condicions estandar
és de 73 dines/cm quadrat. Si haguérem d’augmentar la tensió de 73 a 76,
hauríem d’introduïr un 10% de sals (per exemple el clorur sódic), el qual
significaria disoldre uns 100 grams de clorur sódic per litre.
Però alguns compostos orgànics produeixen disminucions molt
majors amb concentracions menors. Es poden utilitzar compostos com els alcohols,
àcids grassos, etc.
[Tornar a l'índex]
Influència de la temperatura.
Independentment de les impuresses en els líquids purs, la
temperatura disminueix la tensió superficial. Açò passa perque la temperatura
afecta a les forces intermoleculars disminuïnt-les. Durant l’ebullició, la
tensió superficial és zero.
[Tornar a l'índex]
Sustàncies tensoactives.
Les molècules orgàniques de cadena llarga, i sobre tot les
cadenes que van de C4 a C12 actuen sobre la tensió superficial de forma
especial. En molt petites concentracions produeixen grans disminucions de la
tensió superficial.
Per exemple, el àcid caprínic, al 1%, disminueix la tensió
superficial a 46 dines/cm quadrat.
Utilitzant aquestes sustàncies la cèl·lula pot actuar
sobre la tensió superficial sense variar altres propietats (com passaria si
utilitzarem el calor). Gràcies a la tensoactivitat es facilita l’entrada i
eixida dels gasos a través del líquid que cobrix als alveols pulmonars.
Humectants:
Dins del grup de les sustàncies tensoactives trobem un
grup que a més tenen la propietat de disminuïr l’angle de contacte. L’angle
de contacte és l’angle de la tangent al menisc de la superficie en
contacte amb el recipient quan aquesta tangent passa per el punt de
contacte. L’angle de contacte és una dada que ens informa del grau d’interacció
entre les parets del recipient i el líquid. Quan aquest angle de contacte
és molt gran, l’interacció és xicoteta, però quan és menut, l’interacció
serà gran. En el cas de que la força cap al sòlid és més gran que la
força d’atracció cap a les demés partícules del líquid, diguem que el
líquid ha mullat el recipient (vidre i aigua). Però quan és al revés i
la força d’atracció cap al líquid és major que cap al recipient, el
líquid pareix aillar-se del recipient (mercuri).
Les sustàncies humectants són detergents, i són
bipolars.
Sustàncies hidròfiles i hidròfobes:
Les sustàncies hidròfilas tendiran a trobar-se en l’interior
del líquid. Poden ser grups sulfúrics, grups carbonat, alcohols, etc.
Seran més hidròfiles si es troben en forma iónica.
Les sustàncies hidrófobes tendiran a situar-se en la
superfície o en les parets del recipient. Seran atretes per el sólid.
[Tornar a l'índex]
Aplicacions mèdiques de les sustàncies humectants i
tensoactives.
La tensió superficial té molt de pes en el metabolisme
celular a causa de que intervé en l’intercanvi a través de membrana.
Les sustàncies humectants poden ser incloses amb
medicaments aplicables dirèctament a la pell per tal de facilitar la seua
absorció, ja que redueixen la tensió superficial(excipients, vehículs del
medicament). També afavoreixen la penetració a través de la pell al
afavorir que els líquids banyen als sólids, ja que redueixen l’angle de
contacte.
Les sals biliars de la orina són substàncies humectants.
La seua detecció es pot realitzar fàcilment espolsejant sofre sobre la
orina. Si hi ha sals biliars, el líquid mullarà el sòlid, però si no hi
ha, aleshores la pols quedarà suspesa en la superfície.
Angle de contacte: Quan parlem d’objectes molt xicotets
que tenen forces molt xicotetes, la tensió superficial adquirix prou
importància en la flotabilitat.
Flotabilitat.
La tensió superficial pot donar lloc al fet que un
sólid depositat damunt d’una superfície, quede suspés en aquesta sense
banyar-se.
Les forces que actuen quan deixem un sólid sobre un
líquid són el seu pes, i l’empenyiment d’Arquímides. Si el pes és
major a l’empenyiment, el sólid s’afonarà. Si el pes és igual a l’empenyiment,
el sólid flotarà, i si és menor, el sólid serà espitjat cap amunt.
Aquest estudi de les forces és aplicables per a objectes
xicotets on P és molt xicoteta i L també.
Salmonelosi:La salmonelosi és una infecció
bacteriana. És una enfermetat produïda per el creixement excessiu d’eixes
bactèries. Hi ha dos tipus de salmonelosi: una més perillosa que altra,
degut a que una flota i l’altra no. No és el mateix una mostra
superficial que una en l’interior del Líquid.
[Tornar a l'índex]
Llei de Laplace.
La curvatura de la superfície deguda a la tensió
superficial dona lloc a una sèrie de propietats. Les forces no s’acumulen,
sino que donen lloc a una resultant F, la qual cosa ocorreix amb totes les
molècules situades en la superfície, donant lloc a una força resultant
anomenada presió, que és deguda a la curvatura superficial.
És una pressió afegida, produïda per la forma esférica de
la superfície del líquid.
A més tensió superficial, més es notarà aquest efecte.
Degut a la pressió de Laplace, un líquid en un recipient en
el que introduïm un capil·lar, ascendix per aquest.
Patologies:
Embolies: és un émbol (atasc al tub capil·lar).
Taponarà l’artèria. És perillós quan es produeixen taponaments
múltiples (es formen cents d’émbols que atasquen a cents de capil·lars.
La embólia es pot produïr quan entra una gran quantitat d’aire en els
vasos sanguinis (per exemple, quan es produeix una descompressió ràpida,
una ferida, o una injecció mal posada. Si la pressió sanguínia és menor
que la pressió de Laplace, es produeix l’embolia.
El desenvolupament de l’embol es produeix quan la
bambolla d’aire és major que el capil·lar, degut a que per la pressió
sanguínia, la part delantera s’abomba i forma una superfície esférica.
[Tornar a l'índex]
Comportament dels alveols pulmonars.
La tràquea es divideix en els bronquis. Els bronquis es
ramifiquen donant lloc als bronquiols, els quals finalitzen en els alveols
pulmonars. Als alveols pulmonars es troba una substància humectant anomenada
surfactant pulmonar. És un semilíquid (mucosa).
Donat que l’interior de l’alveol és líquid, i aquest
té forma esférica, apareix la pressió de Laplace cap a l’interior de la
curvatura. Aquesta pressió és molt important en els pulmons (donat que el radi
dels alveols és molt petit, i per tant la pressió de Laplace serà gran.
Per a baixar la pressió de Laplace haurem d’utilitzar un
humectant que rebaixe el coeficient de tensió superficial. El teixit de les
parets pulmonars té glàndules que segreguen lecitina, el surfactant pulmonar (sustància
humectant que té aquesta missió).
Però els pulmons no són estàtics, si no que són dinàmics,
ja que hi ha expiracions i inspiracions. Al final d’una expiració, l’alveol
arriba al seu radi mínim, per la qual cosa augmenta la pressió de Laplace.
Però donat que el surfactant es troba a la superfície, quan aquesta es contrau,
el surfactant es concentra i disminueix la tensió superficial. Per això ens
costa el mateix treball expirar que inspirar.
Quan naix un xiquet prematur menor a 6 mesos, encara no ha
desenvolupat el surfactant pulmonar, per la qual cosa la supervivència de l’individu
és molt difícil fins als 7 mesos.
A més a més, tenen altra funció. Donada la gran varietat
de tamanys dels alveols, s’evita que els xicotets es buiden en els grans per
la diferència de pressió de Laplace (la qual seria major als menuts i
empentaria als gassos fora d’ells), ja que el surfactant està més concentrat
en els menuts que en els grans.
[Tornar a l'índex]
Llei del contagotes (llei de Tate).
La llei de Tate diu que quan tinguem una gota en l’extrem d’un
tub capil·lar, aquesta caurà quan el pes de la gota siga major que la força
de cohesió de la superfície limitant entre la gota i la resta d’aigua que
quedarà pegada al capilar, és a dir, per la superfície més estreta del coll
de la gota.
El radi de la superfície per on es talla la gota és
proporcional al radi exterior del tub capil·lar. La constant de
proporcionalitat serà distinta per a cada tub depenint de la forma en que acabe
aquest.
[Tornar a l'índex]
DINÀMICA DE FLUÏDS.
Per tal de mesurar i observar la dinàmica de fluïds, triem
un punt en el qual es trobe una porció qualsevol de fluïd. Donat que totes les
partícules del fluïd són iguals, podem utilitzar aquesta zona com
representativa.
Règim estacionari:
Anomenem a la velocitat en eixe punt "camp de velocitats".
Si el camp de velocitats és constant en funció del temps, la dinàmica del
fluïd serà de règim estacionari (però la velocitat pot ser distinta en
distints punts, és a dir, que pot variar en l’espai).
En una dinàmica de fliïds sotmesa a un règim estacionari,
podem estudiar les línies de corrent, que són les trajectòries de cada
partícula. El conjunt de les línies de corrent s’anomena tub de corrent. El
tub de corrent sol tindre la forma de la línia de conducció.
[Tornar a l'índex]
Principi de continuïtat.
Enunciat per Leonardo da Vinci. La quantitat de líquid que
entra per unitat de temps en un tub de corrent és igual a la quantitat de
líquid que ix per unitat de temps. En els líquids podem considerar la densitat
constant.
[Tornar a l'índex]
Règim ideal o règim de Bernouilli.
Un règim és la forma en que es mouen les partícules. En un
règim ideal es considera que no hi ha forces entre les partícules.
Calculem l’energia mecànica del disc. Si estigués
independent en l’espai:
Però com el disc forma part d’un líquid, tindrà també
una energia deguda a la pressió. Aquesta energia es pot interpretar com el
treball necessari per a encaixar el disc en el tu, i es pot expressar així:
En el cas ideal suposem que l’energia es conserva, ja que
no considerem la fricció amb les parets del tub o entre les partícules. Per
tant, la equació de Bernouilli queda expressada de la siguient forma:
La suma de la pressió, la pressió cinètica i la pressió
hidrostàtica (deguda a l’altura) és constant en qualsevol part del tub de
corrent.
Patologies:
Efecte Venturi: Suposem un tub horitzontal. Si plenem una
part de les parets amb un material sólid que s’apegue, de forma que
disminuïm la secció del tub, i calculem la ecuació de Bernouilli per a un
punt qualsevol del tub i el punt situat en la zona de menor secció, obtenim
el següent:
Quan augmente la velocitat, disminuirà la pressió (efecte
Venturi), i per acció de la pressió dels teixits próxims, el tub es
contraurà. Al disminuïr més encara la secció, continuarà augmentant la
velocitat, i disminuïnt la pressió, fins al punt que és possible que es
tapone el tub. Aleshores es produïria un ateroma, que tindria com a
conseqüència una ateroesclerosis i arterioesclerosis. Si sentim aquesta
patologia al fonendoscopi, es produeix un aleteig característic, ja que a
causa dels canvis de pressió del fluïd produïts per les contraccions del
cor, el vas es contrau i s’expandix i provoca el contacte de les parets en
determinats moments.
Encara que l’equació de Bernouilli puga ser un bon
instrument, no considera el fregament entre les partícules del líquid i
entre aquestes i les parets del tub.
[Tornar a l'índex]
Règim laminar:
Líquids newtonians (homogenis). Newton va considerar que si
les línies de corrent no es creuaven mai les podia considerar que es mou
formant filets de moviment, que en el cas d’una conducció oberta es poden
considerar làmines de líquid.
Quan les línies de corrent es creuen, es produeix el règim
turbulent.
En el règim laminar, la F/S en direcció tangencial és
proporcional al gradient de velocitats. El gradient de velocitats és la
diferencial de V/H, és a dir, el que varia la velocitat conforme a l’altura.
Com algunes superfícies poden anar unes més ràpid que
altres, hi ha dgradient de velocitats. La constant de proporcionalitat s’anomena
constant de viscositat i es representa mitjançant la lletra grega eta.
La viscositat de l’aigua mesura 1cp (centipoise).
Líquids no newtonians (heterogenis). Quan el líquid no és
homogeni, no s’acompleix la llei de Newton. La sang és un líquid no
newtonian, perque estructuralment no complix el ser homogeni. Però si que podem
donar una equació en la que la viscositat siga proporcional a altres valors.
Per tant, els líquids newtonians tenen una viscositat
cinemàtica.
1º gràfica: El plasma sanguini és sang sense glòbuls
rojos. En la gràfica del plasma on es representa eta front a l’increment de
V/H, podem observar com el plasma si que és un líquid homogeni amb viscositat
constant.
La sang completa, en canvi, té una viscositat major quan va
més lenta, però la viscositat disminueix quan augmenta la velocitat.
L’hematocrit és el volum de globuls rojos per
volum de sang, i l’hematocrit fisiológic humà és del 45%.
|
Els resultats de la gràfica s’obtenen en la sang
extravasal, és a dir, en el laboratori. Si la sang està en l’organisme, la
velocitat de la sang està sempre per damunt dels 100 V/H·S, per la qual
cosa, quasi no hi ha cànvis en la viscositat. Per tant no és cap disparat
considerar a la sang com a líquid newtonià en condicions fisiològiques, i
per tant podem asignar-li un valor de viscositat igual a 4 ctp (centipoises).
Si representem la efectivitat del transport d’oxígen per
% d’hematocrit, podrem veure com el percentatge més óptim és el 45%, just
el que té el cos.
En la segona gràfica, veiem representada la viscositat
en funció del percentatge d’hematocrit. Conforme augmentem l’hematocrit,
es dibuixa una gràfica ascendent. Si representem l’efectivitat del
transport d’oxígen en funció del % d’hematocrit, veurem que la més
óptima és el 45%.
Aplicació:
La EPO: Els esportistes van a llocs amb gran altitud, com
Perú, on per la baixa concentració de l’oxígen atmosfèric, desenvolupen
més globuls rojos del normal i augmenten l’hematocrit. Aleshores s’extrauen
la sang, i la guarden. Quan van a una competició, s’injecten la sang amb
alt percentatge d’hematocrit, i per a augmentar la oxigenació cel·lular.
Però, també augmenta la viscositat sanguínia, amb la
qual cosa el cor patix un esforç major i pot ser perjudicial a causa del
treball excessiu.
Anèmia: L’anèmia produeix una disminució de l’aport
d’oxígen per la falta de glòbuls rojos. Per tant presenta una sèrie de
síntomes, com són el cansanci davant petits esforços, o que al pacient
"li falte el aire" (dificultat respiratòria).
4º gràfica: Ací trobem representada la viscositat en
funció del calibre dels vasos sanguinis. Els vasos són extremadament variats,
ja que poden anar des de 4 cm de diàmetre, en el gaiato de l’aorta, fins a
6-10 micres en un capil·lar. Inclús a voltes el capil·lar és més xicotet
que el glòbul roig, la qual cosa ens benefícia perque així el glòbul roig
s’ha d’aplastar per a passar, amb el consiguient augment i aproximació de
la superfície d’intercanvi, i fent més lent el pas per el capil·lar, per
a donar més temps a l’intercanvi.
La viscositat és menor en els vasos xicotets, al contrari
del que intuïtivament deuria ser. Però, realment el que augmenta en els
vasos xicotets és la dificultat de pas, que no la viscositat de la sang.
La viscositat és mes o menys constant per als vasos grans,
mitjans, i xicotets, però per als vosos molt xicotets i els
capil·lars(inferiors a 1 mm) disminueix espectacularment. A aquesta
disminució l’anomenem efecte Fahareus-Lidquist.
Efecte Fahareus-Lidquist.
Quan la sang circula per vasos amples els glóbuls rojos
formen acúmuls (gloméruls). Els vasos comencen a estretar-se fins que el
tamany del vas és sols un poc major que el del glomèrul (1mm) sense que
passe res. Com qualsevol altre líquid que va per una canalització, en la
sang hi haurà zones que discórreguen més ràpid que altres. Així, els
glóbuls rojos que vagen per el centre aniran més ràpid. Açò porta la
conseqüència de que els que vagen per els laterals es desprenguen.
Per això comença a disminuïr la viscositat, ja que les
partícules en suspensió són més xicotetes. Quan arribem a un capil·lar,
aquest serà tan estret que el glòbul roig es trobarà individualment. Quant
més menut siga el capil·lar, major diferència hi haurà entre la velocitat
central i la de les voreres. Per això, els glòbuls rojos aniran acumulant-se
organitzadament en el centre, fregant en les parets sols el plasma, de tal
forma que la viscositat aparent de la sang s’igualarà a la del plasma, per
l’absència de fregament entre els glòbuls rojos i les parets del
capil·lar.
Però, com podem observar en la gràfica 4, arriba un
moment que la gràfica s’interromp, per un fet fonamental. Si el vas
continuara aprimant-se, els diàmetres dels capil·lars serien menors que els
dels glòbuls rojos, per la qual cosa tindrien que aplastar-se contra les
parets. Així és com es produeix l’intercanvi, com ja hem explicat. En
aquest moment perd el sentit parlar de viscositat, perque els glòbuls es
disposen en fila amb les parets tocant als dos costats del capil·lar, i amb
quantitats de plasma entre cada glòbul roig, però de forma intermitent,
sense formar una sol·lució.
La temperatura també podria canviar la viscositat, però
suposem que al cos és constant. Pot haver canvis de temperatura en processos
d’enfermetat o hivernació.
[Tornar a l'índex]
SEDIMENTACIÓ:
En principi començarem per ocupar-nos d’un líquid en un
sólid, donat que aquest és el cas més senzill. Poden passar tres coses: que
el sólid s’afone, que es quede en suspensió o que flote en la superfície.
Al considerar sols un cos podem aplicar la equació
fonamental de la dinàmica (1º llei de Newton) que diu que F=m·a. La força
resultant serà la suma de l’empenta d’arquímides, del pes de l’objecte i
del fregament amb el líquid.
Quan el sólid s’afona. La força de fregament s’oposarà
al moviment.
En l’instant inicial, l’objecte tindrà una velocitat
igual a zero i una aceleració inicial.
Conforme passa el temps, augmentarà la velocitat, i per
tant l’aceleració disminuirà, fins que desaparega totalment i la velocitat
arribe a ser constant. Aquesta velocitat serà la velocitat límit.
Si vull que la velocitat límit siga xicoteta, aleshores K
tindrà que ser gran. Si el sólid és una esfera, la equació per a la
sedimentació quedarà com:
La velocitat de sedimentació és igual a la velocitat
límit. La velocitat de sedimentació serà per tant proporcional a la força
de la gravetat. És el producte d’una série de coses que depenen del sólid
i del líquid, i les englobem dins d’una mateixa constant de sedimentació.
Aquesta constant serà la constant de proporcionalitat entre la velocitat
límit i l’aceleració de la gravetat.
La velocitat de sedimentació és molt xicoteta per als
glòbuls rojos a causa del volum dels glóbuls rojos i de que la diferència
de densitat és menuda.
Treurem la g fora de l’equació ja que tenim medis per a
crear i controlar les distintes aceleracions (centrifugacions).
Anàlisi clínic.
VSG: En el laboratori clínic, es pren una mostra de sang,
que s’introdueix en un tub d’assaig després d’haver-li afegit
anticoagulant. S’agita i es deixa sedimentar. Al cap d’un temps es troba
que els glòbuls rojos han sedimentat de manera que queda una banda de plasma
a la superfície. Si mesures eixa banda després de la primera hora, i en
hores successives obtens una sèrie de dades. VSG=12.
La velocitat de sedimentació elevada és un síntoma d’infecció.
Les infeccions poden alterar la viscositat del plasma o el tamany dels
glòbuls rojos. Si la velocitat de sedimentació està per damunt de 20, el
síntoma comença a ser un poc preocupant. Si augmenta molt més , ja és
escandalos i estem davant d’un procés infecciós molt preocupant.
El procés d’anàlisi es pot accelererar utilitzant una
ultracentrífuga per a augmentar g. La ultracentrífuga és un dispositiu que
gira molt ràpidament. Aleshores el cos està sotmés a l’acceleració
centrífuga i sedimenta més ràpidament. Utilitzant aquest sistema, la franja
de glóbuls rojos avança ràpidament, i en uns segons tenim el resultat que
ens costaria unes hores.
Per a mesurar correctament una velocitat de sedimentació,
hem de conèixer el que ocorre realment en la ultracentrífuga. Inicialment la
distància entre l’eix de gir i el front és r1, però quan el front avança,
eixa distància cànvia fins arribar a r2. Per tant la velocitat lineal també
varia, a causa de la variació del radi.
[Tornar a l'índex]
|
