I´M BATHMAN
Páginas: 5 (1243 palabras)
Publicado: 18 de octubre de 2014
1. Introducción
Los organismos vivos producen una gran variedad de materiales sólidos y semisólidos, tales como huesos, dientes, cuernos, conchas, uñas y cartílagos. La mayor parte de ellos son sustancias heterogéneas complejas. La parte compacta de un hueso, por ejemplo, está constituida por células vivas embutidas en una estructura sólida compuesta en gran parte por una mezcla de fibras decolágeno y cristales de hidroxiapatito. El colágeno es una proteína que se encuentra en todos los tejidos conjuntivos, y el hidroxiapatito es una sal inorgánica compuesta por calcio y fosfato. Los cristales de hidroxiapatito, que tienen sólo de longitud, enlazan las fibras de colágeno. Conocer las propiedades del hueso y de otros materiales biológicos en función a sus estructuras para estableceruna relación entre sus propiedades y su función es nuestro objetivo en este documento, pero la cuestión es cómo podemos determinar ello. Es por ello que recurrimos a la Física, en este caso, a la Elasticidad. Antes de explicar la aplicación de la Elasticidad a los materiales biológicos, tenemos que explicar algunos términos con respecto a la elasticidad y a los materiales biológicos. Acontinuación mostraremos un mapa conceptual con la finalidad que se haga más entendible.
2. Elasticidad
La elasticidad, es una propiedad mecánica de los sistemas, decimos que un material es elástico cuando al aplicarle una fuerza, se deforma, y, al dejar de aplicar la fuerza, vuelve a su forma original.
Todos los materiales elásticos tienen un límite deelasticidad, lo cual significa que si aplicamos una fuerza mayor al límite de elasticidad, el material queda deformado o se rompe.
Las partículas se mantienen unidas por fuerzas de atracción entre ellas, las que hacen que al separarlas vuelvan a su lugar, pero si las separamos demasiado, éstas fuerzas no son suficientes para volver a unirlas. El límite elasticidad depende de cada material.
2.1.Deformación
La deformación está íntimamente ligada a las fuerzas existentes entre los átomos moléculas pero aquí se ignorará la naturaleza atómica o molecular de la materia considerando el cuerpo como un continuo y tendremos en cuenta las magnitudes medibles: fuerzas exteriores y deformaciones.
Un cuerpo que sufre una variación en su longitud alargándose o acortándose según este, a tracción oa compresión, lo que cual se explicara en la páginaDASF . La deformación se expresa como la relación que hay entre:
Donde:
: Es la deformación unitaria, cabe recalcar que es adimensional.
: Es la variación de la longitud.
: Longitud del cuerpo.
2.2. Esfuerzo
La intensidad de la fuerza, o lo que es lo mismo la fuerza por unidad de superficie se denomina esfuerzo, fatiga o tensión yse denota por la letra griega .
Cabe recalcar que cuando el cuerpo se tensa bajo la acción de una fuerza, en consecuencia a ello se comprime. Los esfuerzos resultantes se denominan tensiones de tracción, pero si el sentido de las fuerzas se invierten se origina una compresión de la barra, apareciendo los denominados tensiones de compresión.
Si se supone, lo cual es lógico, que el esfuerzo tieneuna distribución uniforme sobre la sección transversal, se tendrá que:
Donde:
: Fuerza ejercida en la sección transversal.
: Área de la sección transversal.
2.3. Módulo de Young
La razón de proporcionalidad entre el esfuerzo (fuerza por unidad de área) y deformación unitaria (deformación por unidad de longitud) está dada por la constante , denominada módulo de Young o moduloelástico. Se expresa de la siguiente manera.
3. Materiales Biológicos
Los materiales biológicos son el resultado de un largo proceso evolutivo y nos muestran las historias que han tenido un final feliz después de 4.000 millones de años de investigación y desarrollo por parte de nuestro planeta. En este tiempo la naturaleza ha conseguido materiales con propiedades extraordinarias y ha...
Los organismos vivos producen una gran variedad de materiales sólidos y semisólidos, tales como huesos, dientes, cuernos, conchas, uñas y cartílagos. La mayor parte de ellos son sustancias heterogéneas complejas. La parte compacta de un hueso, por ejemplo, está constituida por células vivas embutidas en una estructura sólida compuesta en gran parte por una mezcla de fibras decolágeno y cristales de hidroxiapatito. El colágeno es una proteína que se encuentra en todos los tejidos conjuntivos, y el hidroxiapatito es una sal inorgánica compuesta por calcio y fosfato. Los cristales de hidroxiapatito, que tienen sólo de longitud, enlazan las fibras de colágeno. Conocer las propiedades del hueso y de otros materiales biológicos en función a sus estructuras para estableceruna relación entre sus propiedades y su función es nuestro objetivo en este documento, pero la cuestión es cómo podemos determinar ello. Es por ello que recurrimos a la Física, en este caso, a la Elasticidad. Antes de explicar la aplicación de la Elasticidad a los materiales biológicos, tenemos que explicar algunos términos con respecto a la elasticidad y a los materiales biológicos. Acontinuación mostraremos un mapa conceptual con la finalidad que se haga más entendible.
2. Elasticidad
La elasticidad, es una propiedad mecánica de los sistemas, decimos que un material es elástico cuando al aplicarle una fuerza, se deforma, y, al dejar de aplicar la fuerza, vuelve a su forma original.
Todos los materiales elásticos tienen un límite deelasticidad, lo cual significa que si aplicamos una fuerza mayor al límite de elasticidad, el material queda deformado o se rompe.
Las partículas se mantienen unidas por fuerzas de atracción entre ellas, las que hacen que al separarlas vuelvan a su lugar, pero si las separamos demasiado, éstas fuerzas no son suficientes para volver a unirlas. El límite elasticidad depende de cada material.
2.1.Deformación
La deformación está íntimamente ligada a las fuerzas existentes entre los átomos moléculas pero aquí se ignorará la naturaleza atómica o molecular de la materia considerando el cuerpo como un continuo y tendremos en cuenta las magnitudes medibles: fuerzas exteriores y deformaciones.
Un cuerpo que sufre una variación en su longitud alargándose o acortándose según este, a tracción oa compresión, lo que cual se explicara en la páginaDASF . La deformación se expresa como la relación que hay entre:
Donde:
: Es la deformación unitaria, cabe recalcar que es adimensional.
: Es la variación de la longitud.
: Longitud del cuerpo.
2.2. Esfuerzo
La intensidad de la fuerza, o lo que es lo mismo la fuerza por unidad de superficie se denomina esfuerzo, fatiga o tensión yse denota por la letra griega .
Cabe recalcar que cuando el cuerpo se tensa bajo la acción de una fuerza, en consecuencia a ello se comprime. Los esfuerzos resultantes se denominan tensiones de tracción, pero si el sentido de las fuerzas se invierten se origina una compresión de la barra, apareciendo los denominados tensiones de compresión.
Si se supone, lo cual es lógico, que el esfuerzo tieneuna distribución uniforme sobre la sección transversal, se tendrá que:
Donde:
: Fuerza ejercida en la sección transversal.
: Área de la sección transversal.
2.3. Módulo de Young
La razón de proporcionalidad entre el esfuerzo (fuerza por unidad de área) y deformación unitaria (deformación por unidad de longitud) está dada por la constante , denominada módulo de Young o moduloelástico. Se expresa de la siguiente manera.
3. Materiales Biológicos
Los materiales biológicos son el resultado de un largo proceso evolutivo y nos muestran las historias que han tenido un final feliz después de 4.000 millones de años de investigación y desarrollo por parte de nuestro planeta. En este tiempo la naturaleza ha conseguido materiales con propiedades extraordinarias y ha...
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