martes, 27 de marzo de 2012

LA FISICA MEDICA

LA FÍSICA MÉDICA

La Física médica es la aplicación de la física a la medicina. Generalmente se refiere a la física relacionada con imagen médica y radioterapia, aunque un físico medico también puede trabajar en otras áreas de la salud.

Es una rama de la física multidisciplinaria, pues aplica conceptos y técnicas básicas y especificas de la física, biología y medicina al área médica.[1] Aplica los fundamentos físicos en múltiples técnicas terapéuticas, proporcionando las bases para la compresión de modernas tecnologías médicas y estableciendo criterios de utilización de agentes físicos en el área de la salud.

El físico médico también participa, junto a otros profesionales, en la preparación de variables biomédicas de medición, como la calibración de equipos y medidas de control de protección radiológica para controlar la calidad de los equipos físicos utilizados en la salud.

Historia

La física médica fue creada cuando los avances en la física pudieron ser aplicados en el área médica. Leonardo da Vinci, hacia el siglo XVI, puede ser considerado como el primer físico medico[2] por sus estudios en biomecánica sobre el movimiento del corazón y la sangre en el sistema cardiovascular.

Los conocimientos físicos de la óptica hicieron posible la invención del microscopio en el siglo XVII, que ayudo a los médicos a comprender la estructuras biológicas, así como descubrir la existencia de microorganismos.

Hacia el siglo XVIII, el científico y medico italiano Luigi Galvani descubrió que los músculos y células nerviosas eran capaces de producir electricidad. A partir de esa relación entre electricidad y cuerpo humano, así como los avances de la ciencia en electromagnetismo en el siglo XIX, fueron desarrolladas nuevas contribuciones al tratamiento o diagnostico medico por científicos como D’Arsonval. El descubrimiento del electrocardiograma y del electroencefalograma fue posible gracias a nuevas tecnologías como los voltimetros con sensibilidad o galvanometros creados por Einthoven. Estos conocimientos dieron origen a nuevas áreas científicas como la bioeletricidad y bioeletromagnetismo.

Un ejemplo notable de científicos que mezclan lo campos de la física y la medicina es el de Hermann von Helmholtz. Su primer trabajo científico fue sobre la conservación de la energía, inspirado en sus estudios sobre el metabolismo muscular. También revoluciono el campo de la oftalmología con el invento del Oftalmoscopio y realizó estudios sobre acústica y audición.

Uno de los últimos estudios de Helmholtz fue sobre el electromagnetismo, este estudio fue el primero en demostrar la radiación electromagnética. Posteriormente en 1895 el científico alemán Wilhelm Conrad Röntgen descubre la existencia de los rayos X lo que le valió el primer premio nobel de física en 1901 y abrió el camino para los estudios asociados al tercer premio nobel de física dado a Antoine Henri Becquerel, Pierre y Marie Curie por las observaciones e interpretaciones de los resultados sobre las emisiones de partículas provenientes de cuerpos radioactivos (radiactividad). Ya en 1908 por la formulación de hipótesis sobre sustancias radioactivas, Ernest Rutherford fue galardonado con el premio Nobel de Química.

Además de estos, muchos otros científicos recibieron el Nobel por sus trabajos en radiactividad. A pesar del uso en la medicina, los peligros del uso incontrolado eran evidentes lo que provocó la muerte de algunos de estos científicos.

La actividad de los rayos X y la radiactividad en el diagnostico y la terapia fue la responsable de la introducción de la física en los hospitales. El físico y matemático suizo Theophil Friedrich Christen doctorado en medicina en 1905, por razones de formación medica, visito importantes hospitales en Londres y Estados Unidos. Después de regresar a América, inauguro en Berna una clínica médica donde se ocupo principalmente en el reciente campo de la Radiología y se preparo para el examen de grado en fisioterapia. En 1908 ante la Facultad de Medicina de Berna, en el área de Física Médica, defendió una tesis no convencional para la época: "La claridad de las placas Médicas como un problema de absorción"".[3] En el hospital de Boston, EE.UU., el físico William Duane comenzó a trabajar con fuentes de radón en el tratamiento del cáncer en 1913. El mismo trabajo fue realizado por Duane Gioacchino Failla en Nueva York en el año 1915.

Así la física médica se creaba como disciplina. En la década de los 50, médicos y profesionales en física médica comenzaban a trabajar en conjunto. En los años 60 y 70 se crearon las leyes que establecieron la presencia de este profesional en algunos campos de la medicina, como en la radioterapia y medicina nuclear.

En la actualidad, el físico médico se desarrolla principalmente en las áreas de la radiología diagnóstica e intervencionista, medicina nuclear, radioterapia, radiocirugía, protección radiológica, metrología de radiación, bio-magnetismo, radiobiología, procesamiento de señales e imágenes médicas, clínica e investigación epidemiológica.

A pesar de todo, la aparición de la física médica se asocia con el uso de radiaciones ionizantes, esta disciplina no se limita sólo a este tipo de radiación. Así, la creciente contribución a la física médica es una consecuencia natural de la evolución de la ciencia y de las tecnologías modernas.

LA AGUJA FLOTANTE


LA AGUJA FLOTANTE

¿Se puede hacer que una aguja de acero flote en el agua lo mismo que una pajitas? Al parecer es imposible: un trozo macizo de hierro, aunque sea pequeño, debe hendirse inevitablemente en el agua.
Así piensan muchos, y si usted se encuentra entre estos «muchos», el siguiente experimento le obligará a cambiar de opinión.
Coja usted una aguja de coser ordinaria, que no sea demasiado gruesa, úntela de aceite o de grasa y deposítela con precaución en 1a superficie del agua de una taza, de un cubo o de un vaso. Verá con admiración que la aguja no se va al fondo. Se mantendrá en la superficie.
¿Por qué no se hunde, siendo más pesada que el agua? Indudablemente la aguja es siete u ocho veces más pesada que el agua y si se encontrara sumergida, no podría de ninguna manera emerger de por sí como emerge una cerilla. Pero nuestra aguja no se va al fondo. Para hallar la causa de que esto ocurra, fíjese atentamente en la superficie del agua junto a la aguja en flotación. Verá que junto a ella forma el agua un hueco, un pequeño valle, en cuyo fondo se encuentra la aguja.
La superficie del agua se comba junto a nuestra aguja porque ésta está recubierta de una tenue capa de grasa que el agua no moja. Usted quizá haya notado que, cuando tiene las manos grasientas, el agua que se echa en ellas deja la piel seca, es decir, no la moja. Las alas de los gansos, y de todas las aves que nadan (palmípedas), están siempre recubiertas de la grasa que segrega una glándula especial; por esto el agua no se adhiere a ellas. Por esta razón, sin jabón, que disuelve la capa de grasa y la elimina de la piel, es imposible lavarse las manos grasientas incluso en agua caliente. A la aguja engrasada tampoco la moja el agua y por eso la vemos en el fondo de la cañada líquida, mantenida por una película de agua que tiende a enderezarse. Esta tendencia del agua a enderezar la superficie sometida a la presión de la aguja, empuja a esta última hacia arriba y no deja que se hunda.
Como nuestras manos tienen siempre algo de grasa, aunque no la engrasemos adrede, la aguja que tengamos en ellas estará ya recubierta de una fina capa grasienta. Por esto se puede que flote una aguja que no haya sido engrasada intencionadamente: lo único que hace falta es adiestrarse a depositarla con mucho cuidado sobre el agua. Esto puede hacerse mucho del siguiente modo: sobre la superficie del, agua se pone un trozo de papel de fumar y sobre él se deposita la aguja, después, con otra aguja, se van doblando hacia abajo los bordes del papel hasta que éste se sumerge totalmente en el agua. El trozo de papel de fumar se va entonces al fondo y la aguja se queda en la superficie.

sábado, 17 de marzo de 2012

CALOR Y TEMPERATURA


CALOR Y TEMPERATURA
Debido a que las moléculas que conforman un sólido o un fluido están en constante movimiento, a los cuerpos seles asocia una energía llamada energía interna, que se relaciona con la energía cinética de las partículas que los constituyen, siendo la temperatura una medida de esta energía promedio de las moléculas que constituyen el cuerpo.
Cuando se cede calor a un cuerpo, la velocidad de las partículas que lo constituyen aumenta y este aumento de la energía cinética promedio de las partículas es mayor cuanto más calor se transfiere al cuerpo. Cuando aumenta la temperatura de  una sustancia podemos decir que se produce un aumento de su energía interna.
LA MEDIDA DE LA TEMPERATURA

El termómetro es el  instrumento usado para medir la temperatura. Su funcionamiento  se basa en dos hechos:
  • Las propiedades de los cuerpos al variar su temperatura.
  • La temperatura adquirida por dos cuerpos en contacto.
Las escalas de temperatura usuales son:
  1. LA ESCALA CELCIUS O CENTIGRADA. En esta se mide la temperatura en grados centígrados ºC. En esta escala la temperatura del punto de fusión del agua (cuando el agua se congela es 0 ºC y la del punto de ebullición (cuando el agua hierve a una presión de 1 atmósfera) es 100 ºC. El intervalo entre estas temperatura se divide en 100 partes iguales, cada una de las cuales se llama grado centígrado.
  2. LA ESCALA KELVIN.  Se llama también escala absoluta, en esta escala el punto de fusión del agua es 273 ºK el punto de ebullición es 373 ºK. El intervalo entre estas temperaturas se divide en100 partes iguales, cada una de las cuales se denomina grado kelvin. En esta escala la temperatura más baja es 0 ºK, sin embargo esta temperatura es imposible de alcanzar pues correspondería al estado en el cual todas las moléculas que conforman un cuerpo se encuentran en reposo.      
  3. LA ESCALA FARENHEIT.  En esta escala el punto de fusión del agua es 32 ºF y el de ebullición es de 212 ºF. El intervalo entre estas temperaturas se divide en 180 partes iguales, cada una de las cuales se denomina grado farenheit.                
                                                                                             

APLICACION DE MOVIMIENTO OSCILATORIO

EL MOTOR DE GASOLINA

A partir de un movimiento oscilatorio se puede producir un movimiento circular.
Un ejemplo de esta relación es el funcionamiento de un motor de gasolina de cuatro tiempos.

Procesos: admisión, explosión, compresión, escape.

1. En el primer tiempo, el de admisión, mezcla la gasolina y aire llega a la cámara de combustión a través de la válvula de admisión, mientras el pistón baja a lo largo del cilindro.
2. En el segundo tiempo, el de compresión, la válvula de admisión se cierra y el pistón sube comprimiendo la mescla.
3. En el tercer tiempo, el de explosión, la bujía produce una chispa y se realiza trabajo sobre el pistón, ya que esta baja a causa de la expansión de los gases resultantes.
4. En el cuadro de tiempo, el de escape, se abre la válvula de escape, permitiendo la salida de los gases mientras el pistón sube por el cilindro.

A continuación se cierra la válvula de escape y se abre la de admisión.

Iniciando de esta manera otro ciclo.

El inicio de este funcionamiento, en un automóvil, se produce atreves del arranque, mediante la llave. Es por eso que el arranque
de un automóvil, por una u otra razón no funciona, hay que ponerlo en marcha empujándolo, con el fin de que el movimiento circular de las ruedas inicie este proceso.

En un motor diesel no existe una bujía, por lo cual no hay una chispa en el tercer tiempo (explosión), ya que el combustible es introducido por medio de una bomba de inyección.

viernes, 9 de marzo de 2012

Electrización 9°

APLICACIONES DE LA FISICA


LA CRIOGENIA
La criogenia (del griego κρύος [kryos], frío ,y γενεια [geneia], generación) es el conjunto de técnicas utilizadas para enfriar un material a la temperatura de ebullición del nitrógeno o a temperaturas aún más bajas. La temperatura de ebullición del nitrógeno, es decir 77,36 K (o lo que es lo mismo -195,79 °C) se alcanza sumergiendo a una muestra en nitrógeno líquido. El uso de helio líquido en lugar de nitrógeno permite alcanzar la temperatura de ebullición de éste, que es de 4,22 K (-268,93 °C).
Aplicaciones
La criogenia es ampliamente utilizada en tecnologías que dependen de la superconductividad, pues todos los superconductores conocidos lo son sólo a bajas temperaturas (la temperatura crítica superconductora más alta registrada hasta la fecha, a presión ambiente, está en torno a los 135 K (-138,15 °C), pero generalmente son mucho más bajas). Por ejemplo, los aparatos de resonancia magnética nuclear utilizados en medicina dependen de técnicas criogénicas para mantener la temperatura de los imanes superconductores que albergan.
Mediante el uso de técnicas más avanzadas es posible alcanzar temperaturas aún más cercanas al cero absoluto (del orden de la milésima de kelvin): refrigeradores de dilución y desmagnetización adiabática. Tales técnicas tienen su principal aplicación en el campo de la investigación, pues a temperaturas suficientemente bajas los efectos de la mecánica cuántica se hacen notar en cuerpos macroscópicos.
Criónica
Con frecuencia se denomina erróneamente criogenia a la criónica o criopreservación, que es el conjunto de técnicas utilizadas para preservar, utilizando muy bajas temperaturas, personas legalmente muertas, o animales, para una posible reanimación, cuando la ciencia y la tecnología futura puedan remediar toda enfermedad y revertir el daño debido al proceso de criopreservación.
En los Estados Unidos ya existen compañías, como la Alcor, que se dedican a la criopreservación de cuerpos o cabezas humanas por las que han pagado sus dueños o familiares, optando por la conservación de la base biológica, para luego, en tiempos donde el conocimiento científico sea el adecuado, los encargados de estas compañías los hagan "volver a funcionar" por métodos mecánicos o cibernéticos. Los encargados de estas compañías dedicadas a la criónica se comprometen ante la ley y los propios consumidores a cumplir los requisitos de los acuerdos iniciales.
Otros usos
También se utilizan en la congelación de alimentos, fluidos criogénicos como el nitrógeno o dióxido de carbono, que sustituyen al aire frío para conseguir el efecto congelador.





martes, 6 de marzo de 2012

La fisica aplicada al vuelo de la paloma.


LA FÍSICA APLICADA AL VUELO DE LA PALOMA


La Física aplicada a la paloma: El teorema de Arquímedes y el vuelo de la paloma

La paloma navega a través de un fluido que es el aire, por lo que es válido aplicar el teorema de Arquímedes que se enuncia así:

"Todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje ascendente igual al peso del volumen del fluido (líquido o gas) desalojado".

En la paloma actúan cuatro fuerzas en pleno vuelo:

El peso de la paloma, la fuerza propulsora generada por el efecto remo de las alas, el empuje ascendente, y una fuerza resistiva que se opone al movimiento a través del aire.

Por el enunciado del epígrafe hoy solamente me voy a referir al peso y al empuje ya que ambos están relacionados como componentes verticales que tienen la misma dirección y sentidos opuestos.

El peso es una fuerza cuya dirección es vertical y su sentido descendente ya que es motivado por la atracción de la Tierra.

El empuje es de dirección vertical y ascendente ya que es motivado por el principio de Arquímedes. Ambas fuerzas están localizadas en el centro de gravedad de la paloma, de ahí la importancia que la paloma esté bien equilibrada.

Por lo tanto, la resultante de la suma vectorial de ambas fuerzas si es ascendente hace que la paloma se sustente en el aire .De ahí ya deducimos que interesa que la paloma pese lo menos posible y como veremos, que su volumen (sin aumentar el peso) sea significativo ya que beneficia que haya más empuje.

El peso de una paloma viene dado por el producto de su masa y la gravedad, ya que aplico el Sistema Internacional de medida.

El empuje viene dado por el producto de las tres siguientes magnitudes: volumen de la paloma, densidad del aire y la gravedad.

Si la paloma está en su plenitud de forma tendrá los sacos aéreos hinchados por lo que su peso aparente será menor. Así mismo en estas condiciones de forma la paloma ha aumentado de volumen por lo que conseguimos dos efectos favorables para que la paloma vuele con más soltura y menor gasto energético.