3. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS (PARTE 2) * FLUID PROPERTIES (PARTE 2)

Propiedades de los Fluidos y Densidad

Introducción a la Densidad

• En sesiones anteriores se discutió la densidad, que se refiere a cuán pesada es una sustancia por unidad de volumen. Ejemplos incluyen el hierro siendo más denso que el algodón.

• Comparaciones comunes sobre densidad: el mercurio es más denso que el agua, y el agua es más densa que el aceite. La orina también es más densa que el agua.

Volumen Específico

• El volumen específico se utiliza para describir sustancias más livianas; por ejemplo, el algodón tiene un mayor volumen específico que el hierro.

• La densidad de la sangre está influenciada principalmente por dos factores: porcentaje de glóbulos rojos (45%) y porcentaje de agua (más del 99%).

Peso Específico

• Se introduce la propiedad del peso específico, definido como el peso de una sustancia por unidad de volumen. Se representa con la letra gamma (γ).

• La ecuación del peso específico se relaciona con la fórmula física del peso: textpeso = textmasa times textgravedad .

Unidades del Peso Específico

• Las unidades del peso específico varían según los sistemas: en SI son Newton/m³; en inglés son libras/pie³; en CGS son dinas/cm³.

• En cada sistema, las equivalencias son importantes: Newton en SI, libras fuerza en inglés y dinas en CGS.

Notas Importantes sobre Agua

• El peso específico del agua a 4 °C es 9810 N/m³ en SI o 62.4 lb/pie³ en inglés. Este dato debe ser recordado para futuras referencias.

• Se solicita a los estudiantes recordar y comentar sobre la procedencia del valor 4 °C relacionado con las propiedades del agua.

¿Por qué el agua se comporta de manera anómala entre 0 y 4 °C?

Comportamiento del agua a diferentes temperaturas

• Se plantea la pregunta sobre por qué se utiliza la temperatura de 4 °C, considerando que el agua está en estado líquido entre 0 y 100 °C.

• Isabela Jiménez menciona que después de esta temperatura, la densidad del agua disminuye, lo cual es un punto clave en la discusión.

• Alejandra Montes señala que el agua actúa de forma anormal y se expande al enfriarse, mientras que María José López destaca que su comportamiento cambia entre 0 y 4 °C.

• Se explica que lo normal es que las sustancias se compriman al enfriarse; sin embargo, el agua presenta un comportamiento diferente al expandirse entre estas temperaturas.

• Este fenómeno implica que si enfrías el agua entre 0 y 4 °C, se expande en lugar de comprimirse como sería habitual.

Densidad del agua a 4 °C

• A los 4 °C, el volumen del agua alcanza su mínimo; esto significa que cualquier cambio en temperatura (ya sea aumento o disminución) resultará en expansión.

• La densidad del agua es máxima a esta temperatura porque la relación entre masa y volumen indica que una reducción en volumen incrementa la densidad.

• Se establece una conexión importante: a medida que aumenta la temperatura o disminuye, el volumen también aumenta, lo cual reduce la densidad.

Relación entre densidad y peso específico

• Se introduce la ecuación fundamental: el peso específico es igual a la densidad multiplicada por la gravedad. Esta relación es crucial para aplicaciones prácticas en ingeniería biomédica.

• La importancia de esta ecuación radica en su uso para calcular rápidamente el peso específico utilizando solo datos de densidad.

• El peso específico depende directamente de la gravedad; si un fluido se traslada a otro lugar con diferente gravedad, su peso específico cambiará.

Variaciones de gravedad en diferentes ubicaciones

• En los polos, la gravedad es mayor (aproximadamente 9.82 m/s²), mientras que cerca del ecuador es menor (aproximadamente 9.79 m/s²).

• Se discute cómo este cambio afecta las mediciones y cálculos relacionados con fluidos como sangre u orina cuando son trasladados geográficamente.

• Se invita a los participantes a reflexionar sobre las razones detrás de estas variaciones gravitacionales según su ubicación geográfica.

Este resumen proporciona una visión clara sobre cómo el comportamiento anómalo del agua influye en sus propiedades físicas fundamentales y cómo estas propiedades son relevantes para diversas aplicaciones científicas e ingenieriles.

¿Por qué la gravedad es diferente en los polos?

Respuestas de los participantes sobre la gravedad

• Los participantes mencionan que la gravedad en los polos se debe a factores como la altura y la fuerza centrífuga, así como el achatamiento de los polos.

• Se destaca que la forma geoide de la Tierra y su distancia desde el centro también influyen en las variaciones de gravedad.

Conceptos clave sobre la fuerza centrífuga

• La fuerza centrífuga es descrita como una "fuerza ficticia" que actúa cuando un cuerpo se mueve en un movimiento circular, desviándose de su trayectoria recta.

• Según la primera ley de Newton, todo cuerpo tiende a continuar su estado de movimiento a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Esto implica que al moverse en curva, el cuerpo experimenta un desvío.

Sistemas de referencia inerciales y no inerciales

• Se explica que un sistema de referencia no inercial es aquel que no está sometido a aceleración. En este tipo de sistemas, las leyes de Newton no se aplican completamente.

• La aceleración centrípeta es fundamental para entender por qué ciertos movimientos son considerados no inerciales; por ejemplo, al girar en una lavadora.

Ejemplos prácticos del concepto

• Al poner ropa en una lavadora, esta experimenta un movimiento circular y por lo tanto siente una aceleración centrípeta, lo cual clasifica el sistema como no inercial.

• La sensación de fuerza centrífuga durante curvas (como al viajar en auto) se explica como resultado del deseo del cuerpo a seguir en línea recta mientras el vehículo cambia dirección.

Reflexiones finales sobre fuerzas ficticias

• Aunque se siente la fuerza centrífuga, esta es considerada ficticia porque surge del comportamiento natural del cuerpo dentro de un sistema no inercial.

• Se aclara que aunque parece real debido a sus efectos observables (como en centrifugadoras), sigue siendo una manifestación del principio de inercia más que una fuerza física aplicada.

¿Cómo se relacionan la fuerza centrífuga y la gravedad?

Conceptos de Inercia y Fuerzas Ficticias

• La inercia es la tendencia de un objeto a permanecer en su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme. Esto explica por qué, al acelerar en un bus, uno puede sentir que se mueve hacia atrás.

• La fuerza centrífuga es considerada una fuerza ficticia, ya que surge de la inercia y no es una fuerza real que actúa sobre el cuerpo.

Efecto de la Distancia al Eje en la Fuerza Centrífuga

• La distancia al eje afecta directamente a la fuerza centrífuga; mayor curvatura o menor radio incrementa esta fuerza debido a una mayor tendencia del cuerpo a continuar con su estado de inercia.

Gravedad y Fuerza Centrífuga

• En el ecuador, donde el movimiento rotacional es más evidente, se experimenta una mayor fuerza centrífuga que debe restarse de la gravedad para calcular el peso efectivo.

• La gravedad en el ecuador es menor debido a esta fuerza centrífuga; además, la forma achatada de la Tierra influye en las variaciones gravitacionales entre los polos y el ecuador.

Ley de Gravitación Universal

• Según esta ley, la gravedad depende tanto de la masa del planeta como del radio; cuanto menor sea este último, mayor será la gravedad experimentada.

• En los polos, donde estamos más cerca del centro terrestre (menor radio), se experimenta una mayor gravedad.

Densidad y Peso Específico

• La densidad no cambia con el lugar; esto significa que al trasladar muestras biológicas entre diferentes ubicaciones geográficas, sus propiedades fundamentales permanecen constantes.

• El peso específico sí varía porque depende directamente de la gravedad local. Por lo tanto, análisis como sangre u orina pueden verse afectados si son transportados entre ciudades.

Gravedad Específica o Densidad Relativa

• La gravedad específica se define como la razón entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua a 4 grados centígrados. Este concepto es crucial en mecánica de fluidos para entender cómo interactúan diferentes sustancias.

¿Qué es la gravedad específica y su importancia en la ingeniería biomédica?

Definición de Gravedad Específica

• La gravedad específica se refiere a un cociente, específicamente la división entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua. Se designa con la letra "s".

• La fórmula para calcularla es: s = fractextdensidad del fluidotextdensidad del agua . Este cálculo es aplicable principalmente a líquidos.

Aplicaciones en Ingeniería Biomédica

• En ingeniería biomédica, se utiliza la gravedad específica para comparar fluidos corporales con el agua, que tiene una densidad máxima a 4 °C. Esto permite entender mejor las propiedades de los fluidos.

• Por ejemplo, si al dividir la densidad de un fluido como la orina por la densidad del agua se obtiene 1.1, esto indica que su densidad es un 10% mayor que la del agua.

Interpretación de Resultados

• Si el resultado es 0.9, significa que el fluido tiene una densidad menor al 90% de la del agua. Esto puede aplicarse a sustancias como aceites.

• Un valor de 1.1 para los glóbulos rojos indica que su densidad es un 10% mayor que el agua, lo cual ayuda en diagnósticos médicos.

Comparación entre Líquidos y Gases

• Para gases, se utiliza aire como referencia en lugar de agua debido a su abundancia en la atmósfera terrestre.

• La fórmula cambia a: textdensidad del gas / textdensidad del aire , ya que el aire está compuesto principalmente por nitrógeno y oxígeno.

Fluídos Corporales y Sólidos

• En medicina, los profesionales suelen referirse a fluidos como saliva, orina o sangre; no consideran el aire como fluido en este contexto específico.

• Se plantea una pregunta sobre cuál sería la referencia para sólidos; mientras que para líquidos es el agua y para gases es el aire.

¿Cuáles son los componentes sanguíneos y su gravedad específica?

Composición de la Tierra y Comparaciones

• Se discute que la tierra puede estar compuesta por metales como el carbono, aluminio o hierro, así como silicatos.

• La comparación de sustancias se realiza comúnmente con el agua, pero en sólidos depende del criterio de estudio.

Aplicaciones en Ingeniería Biomédica

• Se enfatiza la importancia de aplicar conceptos físicos a la ingeniería biomédica, ya que no se encuentran en libros tradicionales.

• El autor busca artículos científicos para ilustrar cómo estos conceptos se aplican clínicamente.

Importancia de Comprender Conceptos Físicos

• Entender los conceptos físicos permite diseñar mejores técnicas diagnósticas y tratamientos para diversas patologías.

• Los componentes sanguíneos tienen diferentes gravidades específicas, lo cual es crucial para su estudio.

Componentes Sanguíneos y sus Gravedad Específica

• Se menciona que cada componente sanguíneo tiene una gravedad específica diferente; esto afecta su comportamiento en soluciones.

• Se presenta una imagen microscópica que muestra efectos diferenciales en células sanguíneas humanas.

Detalles sobre Células Sanguíneas

• Los eritrocitos (glóbulos rojos) no tienen núcleo y no pueden reproducirse por sí mismos.

• Los leucocitos (glóbulos blancos) son parte del sistema inmunitario y responden a sustancias extrañas.

Gravedad Específica de Componentes Sanguíneos

• Las proteínas tienen una gravedad específica entre 1.00 y 1.02, siendo un 2% más densas que el agua.

• Las plaquetas tienen una gravedad específica entre 1.02 y 1.06, lo que indica un aumento del 2 al 6% respecto al agua.

Comparación Final de Densidades

• Los glóbulos blancos presentan una gravedad específica entre 1.06 y 1.08, siendo más densos que las plaquetas.

• Los glóbulos rojos son los más densos con una gravedad específica entre 1.08 y 1.10; esto implica un aumento del hasta el 10% respecto al agua.

Pregunta Interactiva sobre Densidad

• Se plantea la pregunta sobre si un cuerpo más denso que el agua flota o se hunde, invitando a la participación del público.

¿Por qué los glóbulos rojos no se hunden en el agua?

Densidad y flotación

• Se plantea la pregunta sobre si un cuerpo más denso que el agua se hunde o flota, con la mayoría respondiendo que se hunde.

• Se introduce la gravedad específica de los glóbulos rojos (1.10), indicando que son un 10% más densos que el suero sanguíneo, mayormente compuesto de agua.

• Se cuestiona por qué los glóbulos rojos no se hunden en un tubo de ensayo a pesar de ser más densos que el suero sanguíneo, lo cual es principalmente agua.

Conceptualización del fenómeno

• El enfoque del docente está en entender conceptos más allá de las ecuaciones; enfatiza la importancia del pensamiento crítico en sus estudiantes.

• La discusión gira en torno a la forma y características de los glóbulos rojos, sugiriendo que su forma podría influir en su comportamiento en líquidos.

Movimiento molecular y presión

• Se menciona que el oxígeno transportado por los glóbulos rojos puede influir en su comportamiento; sin embargo, solo unos pocos estudiantes participan activamente.

• La pregunta central sigue siendo por qué los glóbulos rojos no se hunden si son más densos; se discute la falta de movimiento molecular como posible explicación.

Ecuaciones físicas relevantes

• Se presenta la ecuación del empuje: empuje = densidad del líquido × gravedad × volumen sumergido, contrastándola con el peso del cuerpo (densidad × gravedad × volumen).

• Se analiza cómo si la densidad del cuerpo es mayor que la del líquido, entonces el peso supera al empuje y el cuerpo debería hundirse.

Factores adicionales a considerar

• A pesar de ser más denso, se cuestiona por qué un glóbulo rojo no se hunde; esto lleva a discutir factores como movimiento constante y presión dentro de vasos sanguíneos.

• La conversación concluye con reflexiones sobre cómo gases como oxígeno pueden afectar la flotabilidad y densidad de los glóbulos rojos.

¿Cómo afecta la densidad y el empuje a los glóbulos rojos?

Conceptos de Densidad y Gravedad Específica

• La hemoglobina en los glóbulos rojos no cambia significativamente la gravedad específica, que se mantiene alrededor de 1.1, incluso si absorben oxígeno.

• Comprender fenómenos físicos y propiedades de fluidos es esencial para responder preguntas sobre el comportamiento del cuerpo humano.

Fuerzas Actuantes en un Glóbulo Rojo

• Se introduce un diagrama de fuerzas que actúan sobre un glóbulo rojo en un líquido, donde el peso actúa hacia abajo y el empuje (fuerza de flotación) actúa hacia arriba.

• El peso del glóbulo rojo es mayor que el empuje, lo que provoca que tienda a caer.

Interacción con Líquidos

• Se plantea una pregunta sobre qué sucede con el glóbulo rojo al caer dentro de un vaso con líquido; se discute cómo su peso mayor que el empuje influye en su movimiento.

• A medida que cae, comienza a experimentar otra fuerza; se cuestiona cuál es esta fuerza adicional.

Fuerza de Resistencia

• Se compara la caída de una piedra en agua versus aire; la resistencia del fluido ralentiza su descenso debido a colisiones con moléculas.

• La fuerza que frena al glóbulo rojo al caer se denomina "fuerza de arrastre", resultante del choque con las moléculas del fluido.

Dependencia de la Fuerza de Arrastre

• La fuerza de arrastre depende de varios factores, incluyendo la velocidad del objeto y características del fluido. Esta relación fue explorada por Isaac Newton.

¿Cómo afecta la velocidad a la resistencia del cuerpo?

Relación entre velocidad y fuerza de resistencia

• La fuerza de resistencia aumenta con la velocidad; cuanto más rápido se mueve un cuerpo, mayor es la fuerza de resistencia que experimenta.

• Un paracaidista, al caer, experimenta más fuerza de resistencia a medida que aumenta su velocidad. Esta relación es crucial para entender el comportamiento durante la caída libre.

Importancia del área superficial

• La constante que determina la fuerza de resistencia depende de la relación entre el área superficial y la masa del cuerpo. A mayor área superficial en comparación con la masa, mayor será esta constante.

• Se plantea una pregunta sobre cuándo hay más área superficial: cuando el paracaídas está abierto o cerrado. La respuesta es clara: al abrir el paracaídas, se incrementa el área.

Efecto del paracaídas en las fuerzas

• Al abrir el paracaídas, se incrementa tanto el área como la constante relacionada, lo que resulta en un aumento significativo de la fuerza de arrastre.

• Esta fuerza de arrastre puede llegar a equilibrar todas las fuerzas actuantes sobre el paracaidista, permitiendo alcanzar un estado de equilibrio durante la caída.

Equilibrio y velocidad límite

• Para lograr equilibrio entre las fuerzas hacia arriba (empuje) y hacia abajo (peso), es necesario que exista una adecuada relación entre área y masa.

• Cuando hay suficiente área por unidad de masa, se alcanza más rápidamente una velocidad constante conocida como "velocidad límite".

Gráfica del movimiento del paracaidista

• En un gráfico que muestra velocidad en función del tiempo, inicialmente hay un aumento hasta alcanzar una velocidad constante; este punto se denomina "velocidad límite".

• Si el paracaidista no abre su paracaídas, su menor área superficial resultará en una menor fuerza de resistencia y alcanzará equilibrio más lentamente.

¿Cómo afecta la resistencia del aire en la caída libre?

Velocidad límite y paracaídas

• La velocidad límite que alcanza una persona al caer sin paracaídas es mayor que la máxima que puede soportar el cuerpo humano. Esto implica un riesgo significativo durante la caída.

• La supervivencia de una persona al usar un paracaídas depende de si este se abre o no. Una alta fuerza de resistencia es crucial para alcanzar rápidamente el equilibrio y reducir la velocidad de impacto.

Relación área-masa en cuerpos pequeños

• Un glóbulo rojo tiene una masa muy pequeña, lo que le otorga una gran relación entre área y masa. Cuanto más pequeño es un cuerpo, mayor es esta relación, lo cual influye en su comportamiento al caer.

• A medida que disminuye el tamaño de un cuerpo, aumenta su relación entre área superficial y masa. Este concepto es fundamental para entender cómo los fluidos interactúan con diferentes tamaños de cuerpos.

Cálculo del área superficial

• Se utiliza un cubo como ejemplo para calcular su área superficial sobre masa. El cubo tiene lados de longitud 2l, lo que permite aplicar conceptos básicos de geometría.

• Se recuerda a los estudiantes cómo calcular el área superficial total del cubo, enfatizando la importancia de estos conceptos básicos en aplicaciones más complejas como las propiedades de los fluidos en el cuerpo humano.

Densidad y volumen del cubo

• La masa del cubo se calcula multiplicando su densidad por su volumen (8l³). Esta relación es esencial para entender cómo se determina el comportamiento físico del objeto.

• Al realizar operaciones matemáticas con estas variables, se llega a una constante importante: 3 sobre densidad por l. Esta constante ayuda a comprender mejor las propiedades físicas relacionadas con el tamaño y forma del objeto estudiado.

¿Cómo afecta el tamaño de un cubo a su constante física?

Disminución del tamaño del cubo

• Se plantea la pregunta sobre cómo cambia la constante al disminuir el tamaño de un cubo de 2l a l, y se busca calcular esta nueva constante.

• Se propone dividir el área entre la masa para entender mejor la relación entre estas dos magnitudes en un cubo más pequeño.

• El área del cubo se establece como 6l², mientras que la masa se define como densidad por volumen (densidad * l³).

Simplificación de las relaciones

• Al simplificar, se llega a una relación que muestra que al disminuir el tamaño del cubo, la constante resultante es 6/(densidad * longitud).

• Se observa que al reducir el tamaño del cuerpo, la constante aumenta; esto indica que hay más área superficial por cada unidad de masa.

Implicaciones físicas

• La conclusión es que al disminuir el tamaño de cualquier cuerpo, siempre aumentará la relación entre su superficie y su masa. Esto es un fenómeno físico interesante.

• Un ejemplo práctico se menciona sobre azúcares con granos más pequeños que se disuelven más rápido debido a tener mayor área superficial en comparación con su masa.

Aplicación práctica en alimentos

• Se discute cómo elegir papas en un supermercado para maximizar cantidad: las papas pequeñas tienen mayor área superficial por gramo comparadas con las grandes.

• La elección entre papas grandes o pequeñas depende del objetivo: si se quiere maximizar gramos útiles tras pelar, las papas pequeñas son preferibles.

Reflexiones finales sobre glóbulos rojos

• La discusión concluye enfatizando cómo este concepto puede aplicarse a los glóbulos rojos y otros contextos donde el tamaño influye en propiedades físicas y químicas.

¿Cómo afecta el tamaño de un cuerpo a su área superficial?

Relación entre tamaño y área superficial

• La reducción del tamaño de un cuerpo aumenta la relación de área superficial por cada gramo, lo que significa que cuerpos más pequeños tienen mayor superficie en comparación con su masa.

• Por ejemplo, al reducir una papa de 10 cm a 5 cm, se incrementa el área superficial por cada kilogramo de papa, resultando en más cáscara para pelar.

• Las papas pequeñas (5 cm) tienen el doble de superficie que las grandes (10 cm), lo que implica que cada kilogramo tiene más cáscara.

• Cada kilogramo de papas pequeñas tiene el doble de cáscara en comparación con las grandes debido a la relación entre área y masa.

• Esto significa que al elegir papas pequeñas, se pierde más masa en forma de cáscara al cocinarlas.

Implicaciones sobre la resistencia y caída

• Al disminuir el tamaño del cuerpo, la superficie total por unidad de masa aumenta, lo cual afecta la fuerza de resistencia durante una caída.

• Un ejemplo es comparar una hormiga y un gato; la hormiga no muere al caer desde gran altura porque su relación entre área superficial y masa es mucho mayor.

• La hormiga experimenta una fuerza de resistencia significativa debido a su pequeño tamaño, permitiéndole caer lentamente sin daño.

• Esta constante alta permite que la velocidad con la que cae sea muy baja, similar a tener un paracaídas natural dentro de su anatomía.

• Este principio se aplica no solo a insectos como las hormigas sino también a otros cuerpos en la naturaleza, como los glóbulos rojos.

¿Cómo se comportan los glóbulos rojos en un fluido?

Comportamiento de los glóbulos rojos en fluidos

• Los glóbulos rojos son más densos que el agua, lo que provoca un exceso de peso que se equilibra rápidamente por la fuerza de resistencia.

• La velocidad de los glóbulos rojos se vuelve constante y extremadamente baja, alcanzando valores cercanos a cero, como nanómetros o angstroms por segundo.

• Este equilibrio rápido resulta en una velocidad límite para los glóbulos rojos que es prácticamente cero, similar al comportamiento de una hormiga en un fluido.

Implicaciones del movimiento lento

• El fenómeno observado implica que los glóbulos no flotan sino que caen lentamente; el tiempo para llegar al fondo es casi infinito debido a su baja velocidad.

• Para fines prácticos en física, esta velocidad puede considerarse como cero, lo cual tiene implicaciones importantes en la dinámica de fluidos.

Suspensiones y medicamentos

• La sangre actúa como una suspensión donde las partículas (glóbulos rojos) están suspendidas en un líquido transparente gracias a la fuerza de arrastre.

• Muchos medicamentos vienen en forma de polvo y requieren ser mezclados con agua destilada para formar soluciones líquidas; esto también ilustra el concepto de suspensiones.

Ejemplos prácticos

• Se discuten ejemplos de medicamentos como penicilina y jarabes que deben ser preparados antes de su administración.

• La penicilina es un ejemplo clave ya que no se disuelve completamente en agua, manteniendo su estado sólido mientras está suspendida.

Comparación entre sangre y medicamentos

• Tanto los glóbulos rojos como ciertos medicamentos son sólidos microscópicos que permanecen suspendidos dentro del líquido sin disolverse completamente.

• La apariencia blanca del medicamento disuelto es similar a cómo la sangre parece roja debido a las partículas suspendidas; ambas son suspensiones donde las partículas sólidas están presentes en un medio líquido.

¿Por qué los glóbulos rojos no caen rápidamente en el agua?

Concepto de densidad y suspensión

• Se explica que los glóbulos rojos son más densos que el agua, lo cual es fundamental para entender su comportamiento en fluidos. Este fenómeno se aplica a todas las suspensiones, incluyendo medicamentos.

• La razón por la cual los glóbulos rojos no caen rápidamente es su pequeño tamaño, lo que les otorga una gran área superficial. Esto provoca que se frenen al moverse dentro del agua.

• La fuerza de resistencia actúa sobre los glóbulos rojos mientras caen, haciendo que su velocidad de caída sea muy lenta debido a su gran área superficial por gramo de sustancia.

Comprendiendo la resistencia

• Se menciona que aunque la explicación puede parecer complicada, se puede simplificar diciendo que los glóbulos rojos tienen un área superficial grande y eso les permite frenarse rápidamente al caer.

• Se compara el concepto con las papas: así como las cáscaras pequeñas tienen más superficie, los glóbulos rojos también presentan esta característica.

Aplicaciones en fluidos corporales

• El concepto discutido no solo aplica a los glóbulos rojos, sino también a otros componentes sanguíneos como proteínas y plaquetas, todos ellos suspendidos en la sangre y más densos que el agua.

Centrifugación para aumentar la caída

• Se plantea cómo hacer que los glóbulos rojos caigan al fondo de un tubo de ensayo. La centrifugación es mencionada como una solución efectiva para este problema.

• Leonardo Marín propone usar una centrífuga para lograrlo. Esto resalta la importancia del tamaño del cuerpo: cuanto más pequeño sea un objeto, más lentamente caerá en un líquido.

Aumentando la gravedad artificialmente

• Para aumentar la velocidad de caída de los glóbulos rojos se debe aumentar artificialmente la gravedad mediante centrifugación. Esto empuja hacia abajo con mayor fuerza.

• Se explica que si aumentamos la gravedad (por ejemplo, usando una centrífuga), disminuimos el tiempo necesario para que los glóbulos rojos lleguen al fondo del tubo.

RPM y física detrás de la centrifugación

• La centrifugación genera una "gravedad aparente" gracias a la fuerza centrífuga. Esta fuerza depende de factores como la velocidad angular y longitud del tubo.

• Las máquinas centrífugas utilizan RPM (revoluciones por minuto), donde RPM representa cuántas vueltas da un cuerpo por minuto; esto está relacionado con el movimiento circular y afecta directamente a cómo se separan las sustancias en suspensión.

Gravedad Aparente y Estrés Térmico en Mineros

Cálculo de la Gravedad Aparente

• Se explica cómo convertir revoluciones por minuto a revoluciones por segundo para calcular la frecuencia, que se utiliza en una ecuación para determinar la gravedad aparente experimentada por los glóbulos rojos.

• Se asigna como tarea calcular la gravedad aparente en una centrífuga, sugiriendo consultar las RPM de una máquina y las dimensiones de un tubo de ensayo.

Investigación sobre Mineros y Estrés Térmico

• Se menciona un artículo científico del 2017 sobre el efecto del estrés térmico en la gravedad específica de la orina de mineros en Indonesia.

• El estrés térmico se define como el cambio fisiológico que ocurre cuando los mineros ingresan a cuevas con temperaturas significativamente más altas (hasta 47°C).

Efectos Fisiológicos del Estrés Térmico

• Se describe cómo el calor extremo afecta variables fisiológicas como el pulso cardíaco y la presión sanguínea, lo que lleva a cambios en su estado físico.

• La falta de ventilación y las propiedades aislantes del entorno contribuyen al aumento de temperatura dentro de las cuevas.

Experimento con Mineros

• Un experimento midió variables fisiológicas antes y después de que 42 mineros entraran a una cueva con temperatura controlada (34°C).

• Antes de entrar, la gravedad específica de la orina era 1.008; después aumentó a aproximadamente 1.013, indicando mayor concentración.

Indicador de Hidratación

• La gravedad específica se presenta como un indicador válido del nivel de hidratación; un aumento indica deshidratación.

• Este método diagnóstico permite evaluar rápidamente el estado hídrico solo mediante mediciones simples.

Estudio Adicional sobre Atletas

• Otro estudio realizado en Carolina del Norte midió la gravedad específica para evaluar el estado hídrico en atletas durante actividades físicas intensas.

• Los atletas recibieron electrolitos antes y durante su actividad física, permitiendo observar cambios en su hidratación a través del tiempo.

Gravedad Específica de la Orina en Hombres y Mujeres

Resultados de la Investigación

• La gravedad específica de la orina en hombres fue de 1.027, mientras que en mujeres fue de 1.021, indicando una mayor concentración en los hombres.

• Se observa que la orina masculina es más concentrada, lo que sugiere diferencias fisiológicas entre géneros.

Cambios a lo Largo del Tiempo

• La gravedad específica disminuyó para los hombres de 1.027 a 1.020 después de una hora tras la rehidratación, mostrando un cambio significativo.

• Para las mujeres, se notó un aumento considerable en la deshidratación tras una hora de ejercicio, lo cual resalta la importancia del monitoreo durante el ejercicio prolongado.

Efectos de la Rehidratación

• La rehidratación mostró efectos positivos al disminuir la gravedad específica hacia valores más saludables (hombres: 1.010; mujeres: 1.100).

• Un descenso en la gravedad específica indica mejor hidratación y menor concentración urinaria.

Importancia Diagnóstica

• La prueba de gravedad específica es diagnóstica y se utiliza comúnmente para detectar deshidratación o sobrehidratación.

• Los rangos normales son entre 1.005 y 1.025; valores fuera de este rango pueden indicar patologías.

Interpretaciones Clínicas

• Medir la gravedad específica puede ayudar a diagnosticar condiciones como falla cardíaca, diabetes insípida e infecciones renales.

• El uso del refractómetro permite medir con precisión esta propiedad mediante una gota de orina.

Conclusiones sobre Gravedad Específica

• Un valor normal (entre 1.005 y 1.025) indica función renal adecuada; valores anormales sugieren problemas potenciales.

• Comprender estos resultados es crucial para el diagnóstico médico efectivo y el manejo adecuado del estado hídrico del paciente.

Resultados de Gravedad Específica y Deshidratación

Indicadores de Deshidratación

• La gravedad específica por encima de 1,010 puede indicar deshidratación leve a media; cuanto mayor sea el número, mayor será la deshidratación.

• Valores entre 1,010 y 1,025 indican que los riñones están funcionando bien; problemas surgen cuando se está por debajo de 1,005 o por encima de 1,025.

Causas de Gravedad Específica Alta o Baja

• Altos niveles pueden sugerir deshidratación, altos niveles de glucosa o proteínas en sangre, o diabetes mellitus.

• Niveles bajos indican orina diluida y posible falla renal debido a necrosis tubular o diabetes insípida.

Importancia del Refractómetro

• Al medir la gravedad específica con un refractómetro, es crucial hacer correcciones si hay presencia de proteínas o glucosa en la orina.

• La gravedad específica es preferible porque proporciona un valor numérico más preciso que cualitativo.

Ejemplo Práctico

• Si se mide una gravedad específica de 1,052 en un paciente (imposible fisiológicamente), esto indica la presencia de glucosa y proteína en la orina.

• Por cada gramo/dL de proteína se resta 0.03 al resultado del refractómetro; por cada gramo/dL de glucosa se resta 0.04.

Corrección del Valor Medido

• En el ejemplo dado: si hay dos gramos/dL de glucosa y tres gramos/dL de proteína, se restan valores para obtener una gravedad específica corregida.

• Un valor corregido superior a 1,025 podría indicar problemas renales o diabetes.

Ejemplo Numérico sobre Densidad

Cálculo Práctico

• Se presenta un caso donde el peso específico de la orina es 63.15 libras/pie cúbico; se pide calcular densidad y peso específico del mercurio.

• Para calcular densidad: dividir el peso específico entre la gravedad; esto da como resultado una densidad para la orina.

Evaluación Final

• La gravedad específica calculada fue 1.012; valores superiores a 1.010 sugieren deshidratación leve.

Gravedad Específica y Densidad del Mercurio

Conceptos Básicos de Gravedad Específica

• La gravedad específica del mercurio se define como la densidad del mercurio dividida por la densidad del agua, resultando en un valor de 13.56.

• La densidad del agua es 1.938 lb/pulgada cúbica a 4 °C; al multiplicar esta densidad por la gravedad específica, se obtiene una densidad del mercurio de 26.3 lb/pie cúbico.

Cálculo del Peso Específico

• Para calcular el peso específico del mercurio, se multiplica su densidad (26.3 lb/pie cúbico) por la gravedad (32.2 ft/s²), resultando en un peso específico de 846.1 lb/pie cúbico.

• Se enfatiza que aunque las ecuaciones son sencillas, lo importante es entender los conceptos aplicados a situaciones diagnósticas.

Taller y Ejercicios Prácticos

• Se presenta un taller donde los estudiantes deben calcular el peso específico, volumen específico o densidad para diferentes casos; se les pide tomar pantallazos de los ejercicios.

• En el quinto ejercicio se menciona que se debe hallar la gravedad específica con respecto al aire, que tiene una densidad de 12 N/m³.

Tarea sobre Gravedad Específica en Orina

Análisis de Resultados de Pruebas

• Se discute un resultado de prueba de gravedad específica en orina que fue 1.052; esto indica presencia de proteínas y glucosa.

• El valor corregido después de análisis fue 1.005; este es considerado el máximo normal para estos resultados.

Combinaciones Posibles

• Se plantea una pregunta sobre cuántas combinaciones posibles existen entre proteína y glucosa para obtener los valores mencionados; hay cuatro combinaciones posibles para llegar a 1.052 y tres respuestas posibles para otros valores.

Cálculo Adicional Requerido

• Los estudiantes deben realizar cálculos paso a paso para determinar las concentraciones exactas.

• También deben calcular la gravedad aparente usando datos como longitud del tubo y frecuencia (convertida a vueltas por segundo), dividiendo esta gravedad aparente entre la gravedad estándar para obtener comparaciones significativas.