Fisica aplicada a la medicina

Andrea Delfina Mazariegos Orantes
200910374

Introducción

Con el descubrimiento del átomo se comenzó la aplicación de la Física en diversos campos de la actividad humana. Uno de estos campos es la medicina. El cuerpo humano funciona con una infinidad de expresiones acompañadas de fenómenos físicos y químicos detectables con instrumentos físicos. Desde las primeras aplicaciones de la físicaa la medicina hasta hoy en día, las aplicaciones de esta disciplina a las ciencias de la vida a crecido de forma espectacular, es una de las áreas de conocimiento y aplicación de mayor expansión en los últimos años. Es importante entender cómo funciona el cuerpo humano, de esta forma podremos saber cuándo no está funcionando bien, por qué, y en el mejor de los casos podremos saber cómo corregirel daño. Al tratar de entender un fenómeno físico, lo que hacemos es seleccionar los factores principales e ignorar aquellos que creemos menos importantes. La descripción será sólo parcialmente correcta pero esto es mejor que no tenerla. Para entender el funcionamiento del cuerpo humano, se recurre frecuentemente a las analogías y de ellas se obtienen modelos que ayudan a lograr nuestro objetivo.Contenido

Es común pensar en los huesos como una parte inerte del cuerpo y que una vez que alcanza su tamaño adulto, éstos ya no cambian. La realidad es otra: el hueso es un tejido vivo que, al igual que los otros tejidos del cuerpo, debe alimentarse para estar en buenas condiciones. Por ser el hueso un tejido vivo, cambia en el tiempo. En el cuerpo humano, los huesos tienen seis funcionesque cumplir y para las cuales están diseñados óptimamente; éstas son: soporte, locomoción, protección de órganos, almacén de componentes químicos, alimentación y trasmisión del sonido.

Como puede observarse del cuadro 1, es difícil que un hueso se rompa por una fuerza de compresión, en general se rompe por una fuerza combinada de torsión y compresión, pero con el siguiente ejemplo es fácil verque el diseño del cuerpo humano con dificultad puede ser superado:

Fortaleza del hueso y otros materiales comunes

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Si una persona brinca o cae de una altura y aterriza sobre sus pies, hace un gran esfuerzo sobre los huesos largos de sus piernas. El hueso más vulnerable es la tibia y el esfuerzo sobre este hueso es mayor en el punto donde el área transversal es mínima:precisamente sobre el tobillo. La tibia se fractura si una fuerza de compresión de más de 50 000 N se aplica. Si la persona aterriza sobre ambos pies la fuerza máxima que puede tolerar es 2 veces este valor, es decir, 100 000 N, que corresponde a 130 veces el peso de una persona de 75 kg de peso.

La fuerza ejercida sobre los huesos de las piernas es igual a la masa del sujeto multiplicada por laaceleración: F = ma

Si la persona cae de una altura H, partiendo del reposo, alcanza al tocar el suelo una velocidad de:

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De la mecánica, sabemos que la aceleración promedio a necesaria para parar un objeto que se mueve con una velocidad v en una distancia h es:

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sustituyendo el valor de v² se obtiene:

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de modo que la fuerza que se ejerce para que lapersona se detenga en el suelo es:

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w es el peso de la persona

[pic]es la razón de la altura desde la cual cae la persona y la distancia en la que se detiene.

Si la persona que cae no dobla sus tobillos ni sus rodillas, h será del orden de 1 cm. Si F no es mayor que 130 w (130 veces su peso), la altura máxima de caída será:

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de modo que si cae de unaaltura de 1.3 m sin doblarse puede resultar fractura de la tibia.

Si se doblan las rodillas durante el aterrizaje, la distancia h en la que se desacelera el cuerpo alcanzando una aceleración cero puede aumentar 60 veces, de manera que la altura desde la que se puede efectuar el salto es H = 60 X 1.3 m = 78 m; en este caso la fuerza de desaceleración se ejerce casi enteramente por los...