BIOFÍSICA 10 aulas

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BIOFÍSICA
Aula 1
Medidas - Sl, Conversão de Unidades e Notação Científica
Quantos ml correspondem a 7000 mm³ de volume de soro fisiológico? 
Para responder essa e outras perguntas similares, elaboramos este Guia de Aprendizagem que tem o objetivo de direcionar os seus estudos ao longo do desenvolvimento da disciplina de Biofísica. 
Assim, nesta aula, falaremos sobre medidas, de modo a explicar como interpretá-las, como apresentá-las em seus estudos, como fazer a conversão de unidades e discutir a incerteza contida em uma medida. 
Primeiramente, vamos apresentar as unidades fundamentais do SI. Azambuja; Oliveira e Hoff (2016) recordam que o Sistema Internacional foi estabelecido pela  Conference  Generale  des  Poids  et   Mesures  (Conferência Geral de Pesos e Medidas)  em 1960, que padroniza mundialmente o Sistema Internacional de Unidades – SI. Essa conferência se reúne a cada 4 ou 6 anos em Paris para avaliar e discutir a padronização das unidades. 
As unidades básicas de medida encontram-se apresentadas no quadro 1. 
 QUADRO 1 – UNIDADES BÁSICAS DO SI E RESPECTIVAS GRANDEZAS FÍSICAS. 
	Grandeza 
	Unidade Básica 
	Símbolo da Unidade Básica 
	Comprimento 
	Metro 
	m 
	Massa 
	Quilograma 
	kg 
	Tempo 
	Segundo 
	s 
	Volume 
	Metro Cúbico ou Litro 
	m³ ou l 
	Corrente Elétrica 
	Ampère 
	A 
	Temperatura 
	Kelvin 
	K 
	Intensidade Luminosa 
	Candela 
	cd 
	Quantidade de Matéria 
	Mol 
	mol 
	Quantidade Catalítica 
	Katal 
	kat 
Fonte: Azambuja, Oliveira e Hoff (2016). 
Frequentemente,  será necessário interpretar uma medida ou comparar diversas medidas coletadas experimentalmente, o que pode envolver certa dificuldade dependendo da forma que o valor for apresentado.  Por exemplo, estima-se que a massa do elétron seja igual a  0,000000000000000000000000000000910938356 kg (INOVAÇÃO TECNOLÓGICA, 2014) e estima-se que a massa da Terra seja igual a 5972000000000000000000000 kg (SOBANSKI, 2017).  
Por isso, é comum empregar a notação científica para facilitar a compreensão e divulgação de medidas como essas. A representação em notação científica é feita por meio do produto da mantissa (em destaque) pela potência com base 10, observe os exemplos:
Portanto, ao fazer uso de notação científica, é correto representar a massa do elétron  como   9 , 10938356   ·   10 -31  kg   e a massa da Terra como  5,972  ·  10 24  kg .  Também é correto afirmar que a massa do elétron do elétron tem ordem de grandeza  de 10 -31  kg e a Terra tem massa da ordem de   10 24 kg.  
Segundo Sguazzardi (2014), a ordem de grandeza é utilizada para fornecer uma estimativa do valor de algo, por exemplo: a ordem de grandeza tamanho/comprimento de um vírus é de 10-7 m e de uma ameba gigante é de 10-4 m. Logo, podemos concluir que uma ameba é maior do que um vírus.  
Dependendo do valor da potência de base 10, é possível empregar prefixos, apresentados no quadro 2, para auxiliar na divulgação da medida. 
	Submúltiplos 
	Múltiplos 
	Fator multiplicador 
	Prefixo 
	Símbolo 
	Fator multiplicador 
	Prefixo 
	Símbolo 
	10-1 
	deci 
	d 
	101 
	deca 
	da 
	10-2 
	centi 
	c 
	102 
	hecto 
	h 
	10-3 
	mili 
	m 
	103 
	quilo 
	kg 
	10-6 
	micro 
	μ 
	106 
	mega 
	M 
	10-9 
	nano 
	n 
	109 
	giga 
	G 
	10-12 
	pico 
	p 
	1012 
	tera 
	T 
	10-15 
	femto 
	f 
	1015 
	peta 
	P 
	10-18 
	atto 
	a 
	1018 
	exa 
	E 
	10-21 
	zepto 
	z 
	1021 
	zetta 
	Z 
  Fonte:  Adaptado de  Azambuja, Oliveira e  Hoff  (2016).
 Empregamos os prefixos do quadro 2 com mais frequência do que imaginamos. 
Por exemplo: nós utilizamos o termo milímetro para representar medidas com comprimento igual a 0,001 m = 10-3 m, da mesma forma empregamos o termo centímetro para representar  0,01 m = 10-2 m e quilômetro para representar 1000 m = 103 m.  Além disso, você já deve ter ouvido por aí expressões como nanotecnologia ou terá bytes. 
Porém, ao representar o valor de uma medida, é importante determinar quantos algarismos significativos ela possui. Sguazzardi (2014) cita o exemplo de um objeto que apresenta comprimento igual a que 28,846583 cm, com uma régua comum que possui precisão de 0,5 cm não será possível chegar ao valor exato do comprimento do objeto e, por isso, a medida coletada com auxílio da régua será igual a 29,5 cm. 
  Figura 1 – RÉGUA.  
   Fonte: Elaboração própria.  
A régua apresentada na figura 1 possui precisão de 0,5 pois sua escala apresenta variação de 1 cm entre uma medida e outra. No caso apresentado, o objeto é maior do que 28 cm e menor do que 29 cm. Nesse caso, a incerteza da medida será dada pela metade da variação na escala, ou seja, 1 cm ÷ 2 = 0,5 cm. Portanto, o resultado dessa medição será igual a 28,5 cm. 
A medida obtida com auxílio da régua possui 3 algarismos significativos e precisão de 0,5 cm. 
Caso a medida fosse obtida com auxílio de um sistema digital, a incerteza seria dada pela menor variação no último dígito do valor fornecido pelo equipamento. Por exemplo, o resultado da medição feita com auxílio de um termômetro digital da figura 2 teve como resultado 35,4 °C. A medida possui 3 algarismos significativos e a precisão do equipamento é igual a 0,1 °C. 
 
Fonte: MULTILASER. Termômetro Digital Multilaser Branco - HC070. 2021. 
Disponível em: <https://www.multilaser.com.br/termometro-digital-simples-hc070/p>. Acesso em: 15 fev. 2021. 
 Considere as seguintes medidas: 
· 28,846583 possui 8 algarismos significativos → 2, 8, 8, 4, 6, 5, 8 e 3. 
· 00000003 possui 1 algarismo significativo → 3. 
· 3,1400 possui 5 algarismos significativos → 3, 1, 4, 0 e 0. 
· 3,1400 possui 5 algarismos significativos → 3, 1, 4, 0 e 0. 
· 9,10938356 · 10-31 possui 9 algarismos significativos → 9, 1, 0, 9, 3, 8, 3, 5 e 6. A notação científica expressa a ordem de grandeza, o número de algarismos significativos deve-se ao valor expresso na mantissa. 
Às vezes, a medida obtida com auxílio de um instrumento de medição não apresenta o resultado na unidade que desejamos. Por exemplo, considere as seguintes situações: 
· um determinado equacionamento requer o valor da temperatura em Kelvin, mas o termômetro utilizado fornece os resultados em Celsius.; 
· deve-se adicionar 10 mg de reagente sólido mas a embalagem contém 100 g de reagente; 
· quantas doses de 25 ml podem ser extraídas de um frasco de 1 l? 
Note que estamos tratando de problemas que envolvem valores com unidades diferentes, é necessário fazer as devidas conversões de unidades para responder essas perguntas corretamente. Para realizar a conversão, basta multiplicar o valor por um fator de conversão. 
Confira os exemplos a seguir: 
 
Observação: 
Conversão de unidade de temperatura 
- Celsius para Kelvin 
K = °C + 273,15 
Por exemplo, converter 0 °C para K 
0 + 273,15 = 273,15 K 
- Celsius para Fahrenheit 
F = (1,8 x °C) + 32 
Por exemplo, converter 0 °C para °F 
(1,8 x 0) + 32 = 0 + 32 = 32 °F 
 Portanto, 0° C = 32° F = 273,15 K 
 Consulte tabelas disponíveis nos anexos dos livros de Física ou de Biofísica que relacionam uma unidade com outra, isso ajudará no momento em que for necessário fazer a conversão de unidades. 
Se necessário, utilize o comando CONVERTER disponível no Microsoft® Excel, conforme apresentado na figura 3. 
 FIGURA 3 – CONVERTER 68 GRAUS FAHRENHEIT EM CELSIUS: (a) COMANDO E (b) RESULTADO DA OPERAÇÃO. 
  Comando:   
=CONVERTER( número, de_unidade ,para_unidade) 
· número é o valor em _unidades a ser convertido. 
· de_unidade é a unidade atual do número. 
· para_unidade é a unidade do resultado. 
· Obs.: CONVERTER aceita os seguintes valores de texto (entre aspas) para de_unidade e para_unidade. 
 
Vá mais Longe
Realize a leitura do capítulo norteador, a qual permitirá se aprofundar no conteúdo desta aula. Explore também os conceitos sobre análise dimensional e vá mais longe!
 Capítulo Norteador
Capítulo 2 - Medição: Sistema Internacional de Unidades.
 SGUAZZARDI, Monica Midori Marcon Uchida (org.). Física Geral. São Paulo: Pearson, 2014. Cap. 1. p. 12-31. 
  
Agora é sua Vez
Acesse a seguinte notícia: 
BBC. Quilograma está 'engordando', concluem cientistas.2013. 
Disponível em: <https://www.bbc.com/portuguese/noticias/2013/01/130107_quilograma_engordarg (Links para um site externo.)>. Acesso em: 01 mar. 2021. 
Em seguida responda às seguintes perguntas: 
A. De acordo com a notícia, o que está afetando o quilograma? 
B. Qual a solução para o quilograma parar de “engordar”?
 Interação 
Agora acesse o Fórum da Disciplina e compartilhe sua opinião com os colegas: 
O mesmo efeito que ocorreu com o quilograma pode também acontecer com as unidades do SI para representar as medidas de tempo e de distância? 
Os comentários devem ter fundamentação científica, por isso, consulte as obras de Biofísica ou de outras disciplinas na Biblioteca Virtual. 
Slides Aula 1 
· Notação Científica 
· Precisão e acurácia
Figura 3 –Precisão e acurácia. Fonte:
 https://mappa.ag/ajuda/precisao-e-acuracia-entenda-a-diferenca/
· Algarismos significativos
Considere as seguintes medidas:
• 28,846583 possui 8 algarismos significativos → 2, 8, 8, 4, 6, 5, 8 e 3.
• 00000003 possui 1 algarismos significativos → 3.
• 3,1400 possui 5 algarismos significativos → 3, 1, 4, 0 e 0.
A notação científica expressa a ordem de grandeza, o número de algarismos significativos deve-se ao valor expresso na mantissa.
• 9,10938356·10-31 possui 9 algarismos significativos → 9, 1, 0, 9, 3, 8, 3, 5 e 6.
· Conversão de Unidades
 
 
 
Aula 2
Biomecânica
Quais forças os músculos devem fazer ao executar o exercício com a rosca direta com halteres (figura 1)? 
 Figura 1 – Rosca direta com halteres.
Fonte: KRAUSE, Betty. Exercícios para perder braço: veja os melhores. 2019. 
Disponível em: <https://guiadocorpo.com/exercicios-para-perder-braco/>. Acesso em: 02 abr. 2021. 
 
Biomecânica 
A Física é o ramo da Ciência que procura compreender e explicar os fenômenos da natureza. Por se tratar de uma área específica da Ciência, os estudos de Física empregam a metodologia científica. 
A Física pode ser subdividida em diferentes áreas de acordo com o tipo de fenômenos a serem observados e compreendidos. Uma dessas áreas é a Mecânica, que procura explicar quais as causas do movimento ou do repouso nos corpos e como se dá o movimento do corpo, sendo possível descrevê-lo e equacioná-lo. 
Porém, a Mecânica também se especializa na compreensão do comportamento de sistemas de partículas ou de corpos sólidos, denominadas Mecânica de Sólidos Rígidos e Mecânica de Sólidos Deformáveis, e do comportamento de fluidos, como gases ou líquidos, em repouso ou em movimento, denominada Mecânica dos Fluidos. 
Na presente aula vamos tratar da mecânica de corpos sólidos, deformáveis ou não, e a mecânica de corpos fluidos será abordada na Aula 5. 
No âmbito das Ciências da Saúde, a Cinesiologia é o estudo do movimento executado pelo corpo humano. Moreira e Russo (2005) afirmam que a Cinesiologia analisa as contribuições dos componentes do sistema musculoesquelético empregados, individualmente ou em grupo, na realização de movimentos que o ser humano é capaz de realizar. 
Apenas a descrição do movimento não é suficiente para compreendê-lo por completo e o estudo realizado pela Biomecânica complementa os saberes da Cinesiologia. 
Segundo Moreira e Russo (2005), o foco da Biomecânica é o de estudar a ação de formas sobre o organismo, de forma a explicar o movimento. Por isso, a Biomecânica relaciona conteúdos da Anatomia, da Física e da Matemática. 
Wolf (2020) afirma que a Biomecânica está envolvida em diversas situações cotidianas, desde a postura e a ergonomia, até a realização de exercícios em uma academia. Wolf (2005) também apresenta o contexto da Biomecânica do Esporte e do Exercício, sobre a qual estudam-se as forças internas e externas produzidas pelos músculos que atuam sobre o corpo humano durante o movimento. 
Por isso, o objetivo dessa aula é o de apresentar e de explicar os conceitos de Biomecânica, levando em consideração dois diferentes enfoques: 
· Cinemática: analisa o movimento a partir da função de uma perspectiva espacial e temporal, sem se importar com suas causas (MOREIRA; RUSSO, 2005); 
· Cinética: analisa as forças que agem sobre um sistema, de forma a determinar as causas do movimento e como o sistema se comporta em movimento. Também permite avaliar como a postura pode ser mantida por um período prolongado (MOREIRA; RUSSO, 2005). 
 Vetores 
Antes de apresentar as análises cinemática e cinética, é necessário formalizar o conceito de vetor. 
Young e Freedman (2008a) classificam as grandezas físicas envolvidas na compreensão e equacionamento de sistemas em duas categorias: 
Grandezas escalares: são representadas por meio do seu valor numérico, e da grandeza física (se houver). Exemplo de grandezas escalares: 
· Tempo; 
· Massa; 
· Temperatura. 
Grandezas vetoriais: descritas por meio de um vetor dado pelo módulo (quantidade ou intensidade da grandeza), direção e sentido no espaço. Exemplos de grandezas vetoriais: 
· Deslocamento; 
· Velocidade; 
· Aceleração; 
· Força.
  
Notação Vetorial 
Vetores são representados por letras sobrepostas por uma seta, por exemplo, o vetor velocidade de um corpo pode ser dado por , o vetor força pode ser dado por  .  
 A quantidade ou a intensidade da grandeza expressa pelo vetor é dada pelo tamanho de sua flecha representada em um plano cartesiano, quanto maior comprimento da flecha maior o valor da grandeza expressa pelo vetor. 
A figura 2 apresenta um vetor força denominado  com módulo de 10 N de intensidade aplicada horizontalmente da esquerda para direita. A figura 3 apresenta um vetor força denominado   com módulo de 20 N de intensidade aplicada horizontalmente da esquerda para direita. A figura 4 apresenta um vetor força denominado    com módulo de 10 N de intensidade aplicada horizontalmente da direita para a esquerda. 
Porém, os vetores não são representados apenas na horizontal, eles podem ser representados em um espaço tridimensional com coordenadas x, y e z. 
A figura 5 apresenta o caso de um atleta que saiu do ponto A e se dirigiu ao ponto B em uma quadra poliesportiva. 
O  deslocamento realizado pelo atleta na quadra  é dado pelo vetor   . A linha tracejada (representada na Figura 6) representa a direção do deslocamento, e a seta indica o sentido do deslocamento, de A para B.   
  Soma Vetorial 
Para  determinar a resultante   das forças sobre o corpo, é necessário realizar  a soma vetorial  das forças, ou seja, fazer a operação     . Para fazer essa operação, vale emprega r a  regra do paralelogramo , na qual é preciso transladar os vetores de modo a posicionar a cauda de um vetor na seta do outro, conforme apresentado na figura 8. Ao realizar essa operação não é permitido alterar o módulo, a direção ou o sentido do vetor, senão o resultado da soma vetorial não será correto.  Para concluir a operação basta representar o vetor resultante, cuja cauda coincidirá com a cauda do primeiro vetor da soma e a seta do resultante terminará na seta do último vetor da soma, conforme apresentado na figura 9.
Decomposição de vetores 
A fim de compreender o movimento, faz-se necessário analisar todas as ações presentes na horizontal e todas as ações presentes na vertical, como por exemplo no movimento balístico de uma bola arremessada por um jogador de futebol americano, como apresentado na figura 10 (clique no link para ver mais), no qual a bola apresenta um movimento para cima e para baixo (eixo y) ao mesmo tempo que avança para frente na horizontal (eixo x). 
Então, é possível decompor o vetor (deslocamento, velocidade, força e qualquer outro) em componentes no eixo x e no eixo y, conforme apresentado na figura 11. 
Fonte: PROENEM. Vetores : decomposição de vetores em um par de eixos. Decomposição de vetores em um par de eixos. 2021. Disponível em : <https://www.proenem.com.br/ enem / fisica /vetores/>. Acesso em: 02 abr. 2021  (adaptado).  
 Considere o ângulo θ que o vetor    faz com a horizontal, ao fazer o seno e o cosseno  para esse ângulo, tem-se:  
Cinemática 
Segundo Moreirae Russo (2005), o estudo da cinemática realiza uma análise do movimento a partir de uma perspectiva espacial e temporal. 
Por isso, é necessário apresentar algumas definições que se encontram detalhadas em Young e Freedman (2008b). 
 
Deslocamento 
O deslocamento é uma grandeza vetorial, dado pela variação da posição da partícula em um sistema de coordenadas. No SI, o deslocamento é dado em metros [m]. 
A figura 12 apresenta  o deslocamento de uma partícula em um espaço tridimensional, da posição indicada pelo vetor posição   a posição para a posição indicada pelo vetor posição  
Velocidade 
Velocidade é também é uma grandeza vetorial e é determinada pela taxa de variação da posição no tempo, dada pela equação 3. No SI, velocidade é dada em m/s. 
Aceleração 
Por sua vez, a aceleração é dada pela taxa de variação na velocidade, como apresentado na equação 4. No SI, velocidade é dada em m/s². 
De acordo com Moreira e Russo (2005), o estudo promovido pela Cinemática leva em consideração duas abordagens: osteocinemática e artrocinemática. 
A osteocinemática promove o estudo dos movimentos dos ossos, um em relação ao outro. A artrocinemática trata dos movimentos que ocorrem entre superfícies articulares (micromovimentos). 
Considera-se que as articulações do corpo pertencem a uma cadeia cinemática, de forma que uma série de segmentos estão compostos por uma série de articulações e um segmento articular produz movimento em todas as articulações de maneira previsível. 
As cadeias cinemáticas podem ser divididas em abertas e fechadas de acordo com o modo em que os segmentos do corpo realizam os movimentos. 
De acordo com Moser, Malucelli e Bueno (2010), uma cadeia cinética aberta caracteriza-se pela liberdade do segmento distal. A cadeia cinética fechada do segmento distal da articulação é fixo e suporta uma considerável resistência externa, o que impede ou reduz sua liberdade de movimentação. 
A figura 13-a mostra o segmento distal de uma extremidade move-se livremente no espaço, resultando no movimento isolado de uma articulação e a figura 13-b mostra que as articulações distais encontram resistência externa considerável a qual impede ou restringe sua movimentação livre. 
Leis de Newton e suas Aplicações 
A linguagem popular emprega o termo força para o ato de puxar ou empurrar, mas Young e Freedman (2008c) definem força como uma interação entre dois ou mais corpos e classificam as forças em quatro categorias: força normal, força de atrito, força de tensão e peso, conforme apresentado na figura 14.  
Força é uma grandeza vetorial e sua unidade no SI é dada por Newton [N], em homenagem a Isaac Newton, cujas pesquisas proporcionaram avanços nos campos da Matemática, Física, Astronomia, entre outras áreas. 
Isaac Newton é autor de  Philosophiae  naturalis  principia  mathematica,  que em português corresponde a Princípios Matemáticos da Filosofia Natural. Essa obra é comporta por três volumes: 
· De motu corporum - Sobre o movimento dos corpos; 
· De motu corporum - Sobre o movimento dos corpos (continuação); 
· De mundi systemate - Sobre o sistema do Mundo.  
Em Princípios Matemáticos da Filosofia Natural estão enunciadas as três Leis de Newton que regem os movimentos dos corpos, além de fundamentar a Lei da Gravitação Universal, na qual Newton equaciona o movimento dos planetas, antes tratado de forma empírica por Johannes Kepler. Além disso, Newton desenvolve o Cálculo Diferencial e Integral, que ele mesmo aplica na formulação das leis da Física presentes nesse estudo. 
A seguir vamos detalhar as Leis de Newton. 
 1ª Lei de Newton 
Segundo Young e Freedman (2008c), a 1ª Lei de Newton afirma que: 
“Quando a força resultante sobre um corpo é igual a zero, ele se move com velocidade constante (que pode ser nula) e aceleração nula.” 
Surge assim o princípio da inércia, se um corpo cuja resultante das forças sobre ele for igual ao vetor nulo, então ele tende a permanecer em movimento uniforme ou permanecer em repouso em relação a um determinado referencial, afinal velocidade nula também é um valor constante.
 2ª Lei de Newton 
Segundo Young e Freedman (2008c), a 2ª Lei de Newton afirma que: 
“Quando uma força resultante externa atua sobre o corpo, ele se acelera. A aceleração possui a mesma direção e o mesmo sentido da força resultante. O vetor força resultante é igual ao produto da massa do corpo pelo vetor aceleração do corpo”. 
A relação entre força resultante externa e aceleração pode ser dada por:
É importante não confundir massa com peso. A quantidade de matéria que pode ser medida com auxílio de uma balança é denominada massa, dada em quilogramas [kg] no SI. Ao passo que peso    é a força que a massa apresenta na presença de um campo gravitacional    . 
De modo que
 
Ou seja, o peso devido a uma massa de 100kg na Terra, que apresenta aceleração gravitacional de aproximadamente 9,81 m/s² é de P = m·g = 100·9,81 = 981 N com direção na vertical e sentido para baixo.
 3ª Lei de Newton 
Segundo Young e Freedman (2008c), a 3ª Lei de Newton afirma que: 
“Quando um corpo A exerce uma força sobre o corpo B (uma ação), então, o corpo B exerce uma força sobre o corpo A (reação). Essas forças têm o mesmo módulo e a mesma direção, mas possuem sentidos contrários. Essas duas forças ocorrem em corpos diferentes”. Com base na afirmação tem-se: 
A figura 11-a apresenta a força normal, que surge como uma reação à força peso. Por exemplo, ao colocar um a maçã sobre uma mesa, a força peso atua na vertical de modo que a tendência natural d a maçã  é de ir de encontro ao solo (ação), mas a mesa se opõe  a essa ação , criando uma força contrária  (reação)  à força do peso da maçã , essa é a origem da força normal , conforme apresentado na figura 1 5 . A resultante das forças sobre a maçã é nula e, por isso, ela permanece estática sobre a mesa.  
Torque      é uma grandeza vetorial e que fornece uma medida quantitativa de como a ação de uma força é capaz de alterar o movimento de rotação de um corpo (YOUNG; FREEDMAN, 2008d). O torque é dado pelo produto vetorial do braço de alavanca    e a força    , conforme apresentado na equação 8 . 
  
O braço de alavanca é dado pela distância entre o eixo de rotação e o ponto de aplicação da força. 
A figura 16-a detalha o braço e a força envolvidos no torque e a figura 16-b mostra um exemplo de aplicação. No caso apresentado pela figura 16, a força é capaz de fazer a porca girar no sentindo anti-horário, se o sentido da força for invertido, o torque se altera e a porca passa a girar no sentido horário. 
 Figura 16 – (a) Diagrama esquemático do torque e (b) exemplo de aplicação envolvendo torque. 
Alavancas 
Uma alavanca é um sistema composto por uma haste rígida que gira ao redor de um eixo quando aplicada uma força. Segundo Moreira e Russo (2005), no corpo humano as articulações desempenham o papel do eixo, enquanto os ossos são as hastes, também haverá a presença de uma força contrária àquela que busca promover a rotação, que recebe o nome de resistência. 
Existem três classes de alavancas dadas em função da posição da força, do apoio e da resistência. 
 Alavancas de Primeira Classe 
Também chamada de alavanca de equilíbrio (MOREIRA; RUSSO, 2005), pois força e resistência estão em lados opostos e o apoio entre elas, o que se assemelha ao funcionamento de uma gangorra, conforme apresentado na figura 17. 
Alavancas de Segunda Classe 
Alavancas de segunda classe também são conhecidas como inter-resistentes ou de vantagem de força, como apresentado na figura 18. 
Nesse tipo de alavanca, força e existências estão localizadas do mesmo lado da haste, de modo que a resistência é aplicada entre a força e o apoio (MOREIRA; RUSSO, 2005). 
Alavancas de Terceira Classe 
Nesse tipo de alavanca a força e a resistência também se encontram do mesmo lado, porém o braço de apoio da resistência é mais distante do que o braço da força (MOREIRA; RUSSO, 2005), conforme apresentado na figura 19. 
Vá mais Longe
Realize a leitura do capítulo norteador para se aprofundar nos conteúdos destaaula. Leia na íntegra o texto de Azambuja et al. (2005) para compreender como funciona o Mecanismo de Contração Muscular e vá mais longe! 
Capítulo Norteador 
AZAMBUJA, Alan Arrieira et. al. Contração Muscular. In: OLIVEIRA, Jarbas Rodrigues (org.). Biofísica: para ciências biomédicas. 4. ed. Porto Alegre: EDIPUCRS, 2016. Cap. 10. 299 p. 
  
Agora é sua Vez
Acesse o simulador para realizar adição com vetores. 
· Laboratório virtual: adição de vetores - https://phet.colorado.edu/sims/html/vector-addition/latest/vector-addition_pt_BR.html (Links para um site externo.) 
 Explore as opções disponíveis no simulador, realize operações envolvendo vetores e tire suas próprias conclusões. 
Faça o mesmo com o laboratório virtual de alavancas. 
· Laboratório virtual: alavancas - https://phet.colorado.edu/sims/html/balancing-act/latest/balancing-act_pt_BR.html (Links para um site externo.)  
 
Slides Aula 2
Quais forças os músculos devem fazer ao executar o exercício como a rosca direta com halteres?
Objetivos da aula:
Apresentar e explicar os conceitos de Biomecânica, levando em consideração dois diferentes enfoques:
· Cinemática: analisa o movimento a partir em função de uma perspectiva espacial e temporal, sem se importar com suas causas (MOREIRA; RUSSO, 2005);
· Cinética: analisa as forças que agem sobre um sistema, deforma a determinar as causas do movimento e como o sistema se comporta em movimento. Também permite avaliar como a postura pode ser mantida por um período prolongado (MOREIRA; RUSSO, 2005). 
· Vetores
Grandeza Escalar: é representada por meio do seu valor numérico e da grandeza física (se houver). Exemplo de grandezas escalares: 
· Tempo;
· Massa;
· Temperatura.
Grandezas Vetoriais: descritas por meio de um vetor dado pelo módulo (quantidade ou intensidade da grandeza), direção e sentido no espaço. Exemplos de grandezas vetoriais:
· Deslocamento;
· Velocidade;
· Aceleração;
· Força.
 
 
Aula 3
Bioenergética
Quanta energia um atleta  “ gasta ”  ao correr arrastando um pneu ?  
Para responder essa e outras perguntas similares, elaboramos este Guia de Aprendizagem que tem o objetivo de direcionar os seus estudos ao longo do desenvolvimento da disciplina de Biofísica. 
 Energia 
A versão online do Dicionário Michaelis (2021) define energia da seguinte forma: 
“energia 
1 FÍS Capacidade que um corpo, um sistema de corpos ou uma substância têm de realizar trabalho, entendendo-se por trabalho a deslocação do ponto de aplicação de uma força.
Símbolo: E.” (DICIONÁRIO MICHAELIS, 2021). 
A definição apresentada pelo dicionário vai de encontro ao Princípio de Lavoisier, que estabelece que "na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma". 
Portanto, na natureza a energia não é perdida, tampouco pode ser destruída. Por isso, é possível afirmar que a energia em um sistema fechado se conversa. 
Porém, a energia pode se manifestar em diferentes formas nesse sistema fechado. 
Toda vez que se nota a diminuição da energia em uma forma, percebe-se seu aumento em outra forma em quantidade equivalente. Nesse caso é possível afirmar que ocorreu a conversão de energia, de uma forma para outra. 
Nesta aula vamos tratar da energia nas seguintes formas: 
· energia cinética; 
· energia potencial: gravitacional e elástica. 
Na aula 4 vamos tratar da energia térmica; na aula 6, da energia elétrica; na aula 8, da energia luminosa; na aula 9, da energia sonora; e, na aula 10, da energia nuclear.
A unidade empregada pelo Sistema Internacional de Unidades (SI) para representar medidas de energia é o Joule [J], que é uma unidade derivada do SI, dada pela seguinte
 
Energia Cinética 
A energia cinética está associada à massa e à velocidade de um corpo. De acordo com Young e Freedman (2008b), a energia cinética Ec de um corpo é dada por:
Ec: Energia cinética, dada em Joule [J]; 
m: massa do corpo, dada em quilograma [kg]; 
v: velocidade do corpo, dada em m/s; 
 Considere os exemplos a seguir: 
Exemplo 1. Qual a energia cinética das seguintes massas m = 10 kg e M = 100 kg que se encontram com velocidade constante igual a 1 m/s? 
 
Exemplo 2. Qual a energia cinética de dois corpos com massas iguais a  m 1  = m 2  = 1 kg, porém com velocidades v 1  = 10 m/s e v 2  = 100 m/s?  
Exemplo 3.  Em uma prova de patinação no gelo, uma patinadora com massa de 60 kg se desloca com velocidade constante  igual a 5 m/s. Qual a energia cinética da patinadora?  
Energia Potencial Gravitacional 
De acordo com Young e Freedman (2008b), a energia potencial gravitacional é uma forma de energia associada à altura de um corpo de massa m com altura h na presença de um campo gravitacional com aceleração da gravidade g.
O valor da energia potencial gravitacional    é   dada pela equação 2.  
Exemplo 4. Uma atleta levanta massa de 40 kg (barra + anilhas) sobre sua cabeça em um movimento conhecido como snatch, conforme apresentado na figura 2.  
Ao final do movimento, a massa é posicionada a 1,80 m de altura em relação ao solo e a atleta o mantém suspenso nessa posição. Considere g = 10 m/s². 
Qual o valor da energia potencial da massa após ser levantado pela atleta? 
Energia Potencial Elástica 
A energia também pode ser armazenada na forma potencial elástica, ou seja, por meio da deformação x de uma mola ou outro capaz de se deformar. 
De acordo com a Lei de Hooke, ao aplicar uma força externa sobre um corpo capaz de se deformar (como uma mola), o corpo produz uma força contrária à força externa, chamada de força elástica. Essa força torna-se maior de acordo com a deformação da mola e de acordo com a constante elástica desse corpo, conforme apresentado na equação 3. 
Onde, 
F : força elástica, dada em Newtons [N]; 
k : constante elástica, dada em N/m; 
x : deformação, dada em metros [m]. 
 O sinal negativo na equação 3 mostra que o corpo apresenta resposta contrária à força externa. Por exemplo, ao tentar esticar uma mola, ela vai apresentar resistência a esse movimento. Ao soltar essa mola depois de esticada, ela tende a retornar ao seu tamanho original, caso não tenha sido deformada plasticamente. O mesmo ocorre ao tentar comprimir a mola, ela apresentará resposta contrária à contração e ao retirar a força externa ela se esticará para voltar ao tamanho original. 
A energia potencial elástica  E P E armazenada na mola que foi deformada ( x ) por uma força  F  é dada pela equação 4, na qual  k  representa o valor da constante elástica.  
 
Exemplo 5. Mini band são faixas elásticas muito úteis, que permitem melhorar a eficácia do trabalho e resistência. São ideais para o fortalecimento, tonificação, aumento da flexibilidade, condicionamento físico e resistência física. 
Qual a energia potencial em um mini band com k = 40 N/m que foi esticado em 20 cm? 
Trabalho 
O teorema do trabalho-energia, apresentado por Young e Freedman (2008b), por meio da equação 5, afirma que o trabalho τ realizado ou recebido por um sistema é dado pela variação de sua energia ΔE. 
Nos estudos de Físico-química  é possível observar reações químicas que liberam calor, chamadas de exotérmicas, e reações que absorvem calor, chamadas de endotérmicas. 
Ao liberar calor para o ambiente a energia do sistema diminui, nesse caso o trabalho será negativo do ponto de vista do sistema, pois a transferência de calor1 para o ambiente causa uma redução da energia do sistema. Por outro lado, o trabalho é positivo para reações endotérmicas. 
Considerando os fenômenos estudados pela Mecânica Clássica e pela Biomecânica, o trabalho pode ser realizado pela ação de uma força, ou seja, é necessário converter energia para movimentar (arrastar, puxar, levantar, entre outros) um corpo. 
 Por exemplo, a atleta da figura 1 precisa converter energia τ  disponível em seu corpo para arrastar o pneu por uma distância   , para arrastá-lo ela precisa puxá-lo com uma força   .  A equação 6 apresenta o trabalho como o produto escalar entre os vetores força e o vetor deslocamento.  
Portanto, existe a realização de trabalho τ em um corpo quando estetroca energia com o meio, sendo possível: 
· receber energia do meio → trabalho positivo, τ > 0 
· perder energia para o meio → trabalho negativo, τ < 0. 
 Exemplo 6. No caso da atleta da figura 1, considere que para puxar o pneu por 100 m ela aplica força de 300 N com inclinação de 60° em relação à horizontal. Qual o trabalho realizado pela atleta para realizar esse deslocamento? 
 
Potência 
Segundo Young e Freedman (2008a), potência pode ser compreendida como a taxa de variação da energia em função do tempo, conforme apresentado na equação 7. 
Como trabalho também representa a energia convertida no tempo, então quanto mais trabalho for realizado em um menor intervalor de tempo maior será a potência do sistema.  
Onde,  
P : potência, dada em Watt [W]; 
τ : trabalho, dado em Joule [J]; 
Δt : intervalo de tempo, dado em segundo [s]. 
 Exemplo 7. Qual a potência necessária para levantar uma massa de 10 kg a 1 m de altura em relação ao solo em 2 s? 
Vá mais Longe
Para completar os estudos sobre o tema desta aula, é necessário compreender como a energia disponível no organismo humano pode ser convertida em outras formas de energia, como cinética, potencial, entre outras. 
Por isso, consulte os itens 4.3 e 4.4 do livro de Biofísica de Durán (2003) com o propósito de compreender o que é o ATP e como essa molécula funciona como fonte de energia para a realização da maioria dos processos celulares. 
Portanto, leia o capítulo a seguir como indicado e vá mais longe!
 
Capítulo Norteador 
Capítulo 4 - DURÁN, José Henrique Rodas. Bioenergética. In: DURÁN, José Henrique Rodas. Biofísica: conceitos e aplicação. São Paulo: Pretince Hall, 2003. Cap. 4. p. 169-164. 
 
Agora é sua Vez
Leia o artigo a seguir: 
LAMAS, Leonardo et al. Treinamento de força máxima x treinamento de potência: alterações no desempenho e adaptações morfológicas. Revista Brasileira de Educação Física e Esporte, São Paulo, p. 331-340, 01 dez. 2007. 
Disponível em: <https://www.revistas.usp.br/rbefe/article/view/16677 (Links para um site externo.)>. Acesso em: 04 abr. 2021.
 Interação 
Após a leitura do artigo, acesse o Fórum da Disciplina e compartilhe com os colegas seu ponto de vista sobre: 
A. Comparação entre os treinos; 
B. Relação dos conceitos envolvidos na realização dos treinos com os conceitos apresentados nessa aula; 
C. Quais as vantagens de cada um dos treinos? Em quais situações? 
Os comentários devem ter fundamentação científica, por isso, consulte as obras de Biofísica ou de outras disciplinas na Biblioteca Virtual. 
 
Slides Aula 3
Quanta energia um atleta “gasta” ao correr arrastando um pneu?
Energia
A versão on-line do Dicionário Michaelis (2021) define energia da seguinte forma:
Energia
1 FÍS Capacidade que um corpo, um sistema de corpos ou uma substância têm de realizar trabalho, entendendo-se por trabalho a deslocação do ponto de aplicação de uma força.
Símbolo: E.”(DICIONÁRIOMICHAELIS,2021).
A definição apresentada pelo dicionário vai de encontro ao Princípio de Lavoisier, que estabelece “que na natureza, nada se cria, nada se perde, tudo se transforma”.
Aula 4
Temperatura, Termodinâmica e Termorregulação
 
Como é possível determinar a quantidade de calorias presentes nos alimentos?
 Figura 1 – Valor energético do filé de tilápia.
Fonte: RURAL FOODS. Filé de tilápia grelhada. 
<Disponível em: https://ruralfoods.com.br/fitness/file-de-tilapia-grelhada-54169.html. Acesso em: 12 abr. 2021>.
 O objetivo dessa aula é o de apresentar o método empregado para determinar a quantidade de calorias presentes nos alimentos (figura 1), mas para compreender como essa análise é realizada e como interpretar seus resultados é necessário abordarmos conceitos como temperatura e calor. Por isso, vamos explicar esses conceitos, que são necessários para a compreensão de diversos fenômenos biológicos.
 
Temperatura
 Temperatura é uma grandeza física que mede a energia cinética média de cada grau de liberdade de cada uma das partículas de um sistema em equilíbrio térmico. Logo, quanto maior a temperatura maior será o grau de agitação das partículas que compõem esse sistema, como apresentado na figura 2.
Figura 2 – Relação entre estado físico da matéria e sua energia interna.
Fonte: HELERBROCK, Rafael. Temperatura. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/temperatura-calor.htm. Acesso em: 14 abr. 2021.
 
O valor da temperatura, que pode ser medida diretamente com auxílio de um termômetro durante as atividades realizadas em laboratório, é dado na escala Celsius [°C] ou em Fahrenheit em situações cotidianas. O SI estabelece a escala Kelvin [K] como padrão internacional.
 Figura 3 – Escalas de temperatura Celsius, Fahrenheit e Kelvin.
Fonte: MOURA, Henrique. Escalas de temperatura. 2015. 
Disponível em: http://fisicacomjofrenildo.blogspot.com/2015/06/escalas-termometricas.html. Acesso em: 14 abr. 2021.
  A temperatura 0 °C equivale à temperatura 32 °F e à 273 K, ao passo que a temperatura 100 °C equivale a 212 °F e a 373 K, conforme apresentado na figura 3. É possível converter a leitura da temperatura para outra escala segundo a relação apresentada na equação 1.  (eq .1)
Transferência de calor
 De acordo com Pellegrini (2019), a transferência de calor pode ocorrer dos seguintes modos: condução, convecção e por radiação. A figura 4 apresenta o esquema desses três modos de transferência de calor.
Fonte 4 – Modos de transferência de calor.
Fonte: Pellegrini (2019).
 
Condução
 A condução ocorre quando dois corpos com diferentes temperaturas são colocados em contato.
Considere os corpos A e B apresentados na figura 5 e que a temperatura A é maior do que a temperatura B. Ao colocar os dois corpos em contato, o corpo A passa trocar energia com B na forma de calor. A temperatura de A começa a diminuir e a de B começa a aumentar até que os dois acabem atingindo a mesma temperatura.
Exemplos de transferência de calor por condução: bolsa de água quente transfere calor para o corpo humano e compressa com água gelada retira calor do corpo humano.
 Figura 5 – Transferência de calor por condução.Fonte: elaboração própria.
 Convecção
A convecção ocorre em meios fluidos, como líquidos e gases. Nesse processo, uma diferença de temperatura faz com que se formem correntes de convecção, até que todo o sistema passe a exibir a mesma temperatura.
Exemplos de transferência de calor por convecção: movimento de água quente em um recipiente sendo aquecido e o movimento de ar frio e ar quente no interior de uma geladeira.
 Figura 6 – Convecção no interior de uma geladeira.
Fonte: DESCOMPLICA. Convecção: estudo de caso. Estudo de caso. 
Disponível em: https://dex.descomplica.com.br/enem/fisica/extensivo-transmissao-de-calor/explicacao/1. Acesso em: 16 abr. 2021.
Radiação
  Figura 7 – Mapeamento das temperaturas de um corpo feminino para a detecção de tumores na região mamária. Fonte: Micha (2011).
 De acordo com Pellegrini (2019), a emissão de radiação ocorre a partir de qualquer corpo que se encontre acima do zero absoluto e é atribuída a mudança nas configurações eletrônicas dos átomos ou moléculas constituintes do corpo. Neste caso, a energia é transportada por ondas eletromagnéticas (ou fótons, alternativamente). A transferência de calor por radiação também ocorre entre corpos separados por um meio interveniente, como o ar, mas de forma menos eficiente, uma vez que o meio absorve, reflete e dispersa parte da energia.
Exemplos: radiação térmica emitida pelo corpo humano, como apresentado na figura 7.
Nesta aula estamos abordando a radiação térmica, na Aula 10 vamos o explorar o conceito de radiação de forma mais ampla.
  Calor Sensível
 Um corpo pode mudar de temperatura θ ao receber uma determinada quantidade de calor Q. A equação 2 apresenta essa relação entre temperatura θ e quantidade de calor Q.
Se Q for positivo (Q>0, corpo recebendo calor) , então a temperatura do corpo pode aumentar. Se Q for negativo (Q<0, corpo cedendo calor), a temperatura do corpo pode diminuir.
  Q=m⋅c⋅∆θ(eq. 2)
 Onde,
Q   :  quantidade de calor sensível (cal);
m   :  massa da substância (g);
c    :  calor específico (cal/g°C);
Δθ :  variação de temperatura (°C ou K).
 Uma aplicação desse conceito é a de determinar a quantidade de calorias em um alimento.
O calorímetro de água funciona basicamente com a combustão de uma amostra de alimento que fica armazenado em uma câmara com oxigênio que está imersa em água. À medida que o alimento queima, ele libera energia na forma de calor (reação exotérmica), que por sua vez aquece a água. Com um termômetro, mede-se a temperatura inicial e final da água e, por meio da equação 2, determina-se o calor específico (Q) do alimento, ou seja, as calorias fornecidas por ele.
 Figura 8 – Calorímetro de água.
Fonte: FOGAÇA, Jennifer. Medindo a energia dos alimentos. 
Disponível em: https://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/medindo-energia-dos-alimentos.htm. Acesso em: 13 abr. 2021.
 Por exemplo, se a combustão de 25 g de um biscoito de água e sal elevar à temperatura de 100 °C de água destilada de 25 °C para 30 °C, sabendo que calor sensível da água igual a c = 1 cal/g.°C, então a quantidade de calor fornecida pela combustão do alimente é dado por:
 Q=m⋅c⋅∆θ=100⋅1⋅5=500cal 
 Portanto, 25g do biscoito de água e sal apresentam 500 calorias.
 
Calor Latente
 Ao receber calor, um corpo pode mudar de estado, passando de sólido para líquido ou de líquido para gasoso. Ao perder calor pode, por exemplo, retornar de líquido para sólido.
A quantidade de calor Q associada à mudança de estado é denominada calor latente é dada pela equação 3.
 Q=m∙L                                                                                                                                    (eq. 3)
 Onde,
Q   :  quantidade de calor latente (cal);
m   :  massa da substância (g);
L    :  calor latente (cal/g).
 Figura 9 – Curva de aquecimento da água destilada.
Fonte: VIRTUOUS TECNOLOGIA DA INFORMAÇÃO. Calor latente: curva de aquecimento. Curva de aquecimento. Disponível em: <https://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Calorimetria/calor2.php>. Acesso em: 15 abr. 2021.
 
A figura 9 apresenta o gráfico de aquecimento da água destilada. Ao observar o eixo vertical, que apresenta valores de temperatura, notamos que a variação de temperatura da água deve-se à quantidade de calor sensível fornecida à substância. Nos momentos em que ocorre mudança de estado, na fusão ou na vaporização, a temperatura se mantém constante. A quantidade de calor usada na mudança de fase deve-se ao calor latente.
 
Leis da Termodinâmica
 Existem quatro leis da Termodinâmica e cada uma delas relaciona-se a um conceito da Termologia, vamos conferir quais são elas e o que cada uma delas afirma.
A lei zero da Termodinâmica afirma que todos os corpos em contato térmico transferem calor entre si, até que se atinja o equilíbrio térmico. A lei zero da Termodinâmica é geralmente explicada em termos de três corpos: A, B e C.
De acordo com essa explicação, os corpos A, B e C encontram-se em contato térmico a um longo tempo, sendo assim, se o corpo A estiver em equilíbrio térmico com o corpo B, o corpo C estará em equilíbrio térmico com os corpos A e B, nesse caso, as temperaturas de A, B e C serão iguais e não ocorrerão mais trocas de calor entre eles.
Todos os corpos trocam calor entre si até que se atinja a condição de equilíbrio térmico.
 
· Primeira lei da Termodinâmica
 A primeira lei da Termodinâmica diz respeito à conservação de energia. De acordo com essa lei, toda a energia que é transferida para um corpo pode ser armazenada no próprio corpo, nesse caso, transformando-se em energia interna. A outra porção de energia que é transferida para o corpo pode ser transferida para as vizinhanças na forma de trabalho ou na forma de calor.
A fórmula utilizada para descrever a primeira lei da Termodinâmica é mostrada a seguir, confira:
“A variação da energia interna de um sistema termodinâmico é medida pela diferença entre a quantidade de calor por ele absorvido e a quantidade de trabalho por ele, ou sobre ele, realizado.”
 
· Segunda lei da Termodinâmica
 A segunda lei da Termodinâmica diz respeito a uma grandeza física conhecida como entropia, que é uma medida do número de estados termodinâmicos de um sistema, em outras palavras, a entropia fornece uma medida da aleatoriedade ou da desorganização de um sistema.
 
· Terceira lei da Termodinâmica
 A terceira lei da Termodinâmica diz respeito ao limite inferior da temperatura: o zero absoluto. De acordo com essa lei, não há como um corpo atingir a temperatura do zero absoluto. Além dessa definição, essa lei também traz implicações sobre o rendimento das máquinas térmicas, que sob nenhuma condição poderá ser igual a 100%.
 
Termorregulação
 Mamíferos e as aves são homeotérmicos, o que significa que estes mantêm sua temperatura corporal constante por meio de um controle intrínseco, que envolve a homeostase e termorregulação fisiológica.
Para controlar suas temperaturas, estes animais mantêm uma elevada taxa metabólica, onde o principal resultado deste trabalho é o calor ou efeito calorigênico. Isso faz com que esses animais estejam constantemente em busca de alimentos e em movimento.
Durante as atividades com maior esforço físico, a produção de calor metabólico pode aumentar mais de dez vezes e necessita obrigatoriamente ser dissipado para o ambiente das mais diversas formas, dentre as quais podemos destacar:
Os ajustes circulatórios, pois os tecidos apresentam reduzida condutividade térmica e o calor é transferido por meio do sangue, que realiza a distribuição do calor corporal e auxilia na regulação do mesmo.
Por exemplo, quando o animal sente calor[1], mas o ambiente está mais frio, o sangue circula nos tecidos periféricos que estejam mais próximos ao ambiente e que possam efetuar transferência de calor com o ambiente, reduzindo a temperatura do indivíduo.
Outro mecanismo de termorregulação é a perda de calor por evaporação. Parte do calor produzido por um animal em repouso é trocado com o ambiente por meio da eliminação de água eliminada durante a transpiração ou durante a respiração ofegante.
Essa respiração ofegante é efetiva para dissipar o excesso de calor, pela maior circulação de ar no aparelho respiratório. A respiração ofegante é mais efetiva nos cães, mas também é observada em outros animais domésticos.
É importante destacar que existem mecanismos que auxiliam na termorregulação relacionada ao frio, que por sua vez ativa mecanismos de aquecimento do corpo. A manutenção do calor corpóreo ocorre graças a redução do calor trocado com o meio ou de mecanismos que gerem mais calor.
Quando os animais instintivamente enrolam-se sobre o corpo ao deitarem é um mecanismo capaz de reduzir a perda de calor, pois diminui a superfície exposta ao frio.
A circulação de sangue periférica (vasoconstrição periférica) tende a reduzir a troca de calor com o ambiente e conservando maior temperatura no animal.
O calor também é conservado pela disposição dos vasos sanguíneos profundos que irrigam os membros dos animais, onde o calor é transferido das artérias para as veias em um mecanismo de contracorrente.
Em casos mais extremos de perda de calor, que possam aproximar os animais de temperatura corporais críticas, alguns mecanismos podem ser utilizados, como os Calafrios, que são reações às sensações de frio e que estimulam contrações musculares involuntárias, onde de 30 a 50% da energia da contração muscular é convertida em calor, sendo portanto útil à elevação térmica.
 [1] Calor é empregado aqui no seu sentido coloquial, tratando da sensação causada pela exposição a temperaturas elevadas.
 
Vá mais Longe
Para se aprofundar nesse assunto, vale a pena fazer a leitura do item 4.4 do livro de Biofísica de Durán (2003), que trata do conteúdo de Energia e Metabolismo. Nessa seção ele aborda do funcionamento de órgãos do corpo humano, da realização de trabalho externo e da perda de calor pelo corpo humano, que vai te ajudar a ir mais longe!
 Capítulo Norteador
Capítulo4 - DURÁN, José Henrique Rodas. Bioenergética. In: DURÁN, José Henrique Rodas. Biofísica: conceitos e aplicação. São Paulo: Pretince Hall, 2003. Cap. 4. p. 119-164.
 
Agora é sua Vez
O vídeo a seguir apresenta a construção de um calorímetro empregando materiais alternativos e a realização de um ensaio empregando esse capaz de determinar as calorias presentes em uma massa determinada de amendoim.
 Confira o vídeo:
GOMES, Italo. Experiência de Calorimetria do Amendoim: Física. 2016. Disponível em: <https://youtu.be/-FM-ZIWxakM
 
 Slides Aula 4 
Como é possível determinar a quantidade de calorias presentes nos alimentos?
 
Exemplo: Converter 36 °C em °F. Exemplo: Converter 36 °C em K. 
Figura 10 – Termorregulação. Fonte: DEXTRO, Rafael Barty. Temperatura corporal. Disponível em: https://www.infoescola.com/fisiologia/temperatura-corporal/. Acesso em: 14 abr. 2021.
Aula 5
Fluidos e Transporte Celular
 
Disseram que a pressão de um paciente é de 12x8.
O que significam esses números?
 Para responder essas e outras perguntas envolvendo fluidos, na presente aula apresentaremos os conceitos de densidade, pressão e transporte por meio de membranas.
 
DENSIDADE
Densidade é uma propriedade física dos materiais que relaciona a massa m com o volume ocupado V, expressa matematicamente por meio da equação 1.
Onde:
d = densidade da substância [kg/m³];
m = massa do corpo [kg];
V = volume do corpo [m³].
 A densidade é a relação entre a massa e o volume do corpo imerso. ... Segundo Morris (2000), quanto maior a profundidade em que o corpo se encontra maior será a pressão exercida sobre ele. Em um indivíduo que esteja em pé, a pressão hidrostática será maior na região de maior profundidade, ou seja, os pés.
 
PRESSÃO
A pressão é dada pela razão entre a força e a área da superfície na qual ela é aplicada, assim temos:
 
Onde,
P: pressão [N/m² = Pa]
F: força [N]
A: área [m²]
 O nosso sistema cardiovascular é constituído de um tubo fechado através do qual o sangue flui em duplo circuito, e do coração, que atua como uma bomba que impulsiona o sangue. A força de impulsão do fluxo sanguíneo é dada pela contração das paredes do coração, distinguindo-se nessa mecânica a fase de contração das paredes, a sístole, e a fase de relaxamento, a diástole.
A pressão arterial normal de uma pessoa é "12 por 8", ou seja, 12 cmHg acima da pressão atmosférica no auge da contração (pressão arterial sistólica) e 8 cmHg no relaxamento do coração (pressão arterial diastólica).
A pressão P exercida por uma coluna de líquido em repouso é dada por: P(líquido) = d.g.h, em que d é a densidade do líquido, g é a aceleração gravitacional, e h, a altura da coluna do líquido.
 
Exemplo 1. Um dos últimos vestibulares da Unicamp propôs a seguinte questão de hidrostática:
"Suponha que o sangue tenha a mesma densidade que a água e que o coração seja uma bomba capaz de bombeá-lo a uma pressão de 150 mm de mercúrio acima da pressão atmosférica. Considere uma pessoa cujo cérebro esteja 50 cm acima do coração e adote, para simplificar, que
 1 atm = 750 mm de mercúrio.
a) Até que altura o coração consegue bombear o sangue?
b) Suponha que essa pessoa esteja em outro planeta. A que aceleração gravitacional máxima ela pode estar sujeita para que ainda receba sangue no cérebro?".
· Respostas:
A resposta ao item a) exige do aluno o conceito de que a pressão atmosférica de 1 atm corresponde à pressão de uma coluna de 75 cm de mercúrio e, aproximadamente, à pressão de uma coluna de 10 m de água ou de sangue.
Como a pressão arterial proposta no exercício (150 mmHg) é cinco vezes menor do que a pressão atmosférica (750 mmHg), o coração consegue bombear o sangue a uma altura cinco vezes menor do que os 10 m, ou seja, 2 m, acima do coração.
Resposta ao item b) explora o conceito de que a pressão da coluna também é em função da aceleração gravitacional.
Como a altura máxima que o coração consegue bombear o sangue é de 200 cm (2 m) e o cérebro da pessoa está a 50 cm acima do coração, ou seja, a uma altura quatro vezes menor, a aceleração gravitacional máxima a que ela pode estar sujeita é quatro vezes maior do que a aceleração gravitacional terrestre.
 
Exemplo 2. O que significam os números informados durante a verificação da pressão arterial? Por exemplo, o que significa dizer que a pressão de um paciente é igual a 12x8?
 Figura 1 – Medição de pressão com esfigmomanômetro manual.
Fonte: Fonte: REIS, Manuel. Como medir a pressão arterial corretamente. 2021. Disponível em: <https://www.tuasaude.com/como-medir-a-pressao/>. Acesso em: 17 abr. 2021.
 Resposta: É o valor considerado normal quando o máximo atinge até 120 mmHg ou, popularmente, 12, e o mínimo fica na faixa de 80 mmHg, ou 8.
A pressão arterial (PA) é um dos indicadores da perfusão sanguínea dos tecidos. Quando a pressão arterial está normal, isso significa que todos os tecidos do corpo estão conseguindo ser adequadamente perfundidos. Em geral, consideramos uma pressão arterial entre 100/60 mmHg e 120/80 mmHg.
Para compreender os valores apresentados temos que, antes, nos apropriar dos conceitos de densidade, pressão, solução e transportes através da membrana.
 SOLUÇÃO
· Soluções são sistemas homogêneos formados pela mistura de duas ou mais substâncias:
· Soluto
· Exemplo: sal de cozinha (NaCl)
· Solvente
· Exemplo: água (H2O)
 Soluções são sistemas homogêneos formados pela mistura de duas ou mais substâncias. As soluções são constituídas de dois componentes: o soluto, que é o que se dissolve e se encontra em menor quantidade, e o solvente, que é o componente em maior quantidade e que atua dissolvendo o soluto.
O soluto é a substância dissolvida, já o solvente é a substância que o dissolve. As soluções químicas são misturas ou dispersões homogêneas.
A importância de compreender os conceitos implícitos na definição de solução, é que por meio desses será possível compreender as seguintes observações apresentadas nas diversas situações das profissões relacionadas à área da saúde:
 1. À medida em que o sangue extravasa, a pressão hidrostática cai dentro do sistema vascular, e uma outra força entra em ação, que é a pressão osmótica. “O sangue, por perder água, vai estar mais concentrado e vai começar a puxar a água de volta.
2. Os glóbulos vermelhos ou eritrócitos são as células responsáveis pelo transporte do oxigênio e pela cor vermelha do sangue. Contêm hemoglobina, que é uma proteína que liga o oxigênio para que possa ser transportado no sangue.
3. A osmose é a passagem de solvente, de uma solução menos concentrada para uma solução mais concentrada, através de uma membrana semipermeável, até que a pressão exercida pela solução sobre a membrana impeça a passagem de solvente. Esse processo tem por finalidade equilibrar a concentração da solução.
4. A osmose (figura 2) é a passagem de solvente (geralmente a água) por uma membrana semipermeável para um meio mais concentrado. Já a pressão osmótica é a pressão que deve ser exercida sobre um sistema para evitar que a osmose ocorra.
5. Dentre tantas outras observações que ocorrerão no desempenhar de suas funções, na área da saúde e que podem ser explicadas pela ciência da biofísica.
 Os conceitos apresentados abaixo podem ser vistos com mais detalhes no material da disciplina de Biologia Celular, no entanto será apresentada uma breve explicação que permita relacioná-los com os conceitos de fluídos e transporte celular.
A permeabilidade seletiva é uma das principais atividades realizadas pela membrana plasmática. Essa função corresponde à seleção de substâncias que entram e saem da célula. Isso significa que a membrana age como uma espécie de “peneira”, escolhendo pequenas substâncias e dificultando a passagem de substâncias maiores.
Através da permeabilidade seletiva, a membrana plasmática seleciona as substâncias que devem entrar e sair da célula. Podemos dizer que a membrana atua como um filtro, permitindo a passagem de substâncias pequenas e impedindo ou dificultando a passagem de substâncias de grande porte.
 
PERMEABILIDADE DA MEMBRANA
a) Permeável – permitea passagem do solvente e do soluto;
b) Impermeável – não permite a passagem do solvente, nem a do soluto;
c) Semipermeável – permite a passagem do solvente, mas não a do soluto;
d) Seletivamente permeável – permite a passagem do solvente e de determinados tipos de soluto.
 
TRANSPORTE PASSIVO
O transporte passivo é a passagem de uma substância através da membrana plasmática de uma região onde ela está mais concentrada para uma onde está menos concentrada, sem gasto de energia.
Existem três tipos de transporte passivo pela membrana celular:
· a difusão simples;
· a difusão facilitada;
· osmose (figura 2).
 Figura 2 – Osmose.
Fonte: Blog Biologia - DANBIO! Transporte Passivo: difusão e osmose. 2009. Disponível em: <https://danbio.wordpress.com/2009/04/26/transporte-passivo-difusao-e-osmose/>. Acesso em: 17 abr. 2021.
 
TRANSPORTE ATIVO
 O transporte ativo é o que ocorre através da membrana celular com gasto de energia. ... Dentre as substâncias que podem ser transportadas ativamente através da membrana estão: íons sódio, potássio, ferro, hidrogênio, cálcio e alguns tipos de açúcares e de aminoácidos. Exemplo: Bomba de sódio e potássio (figura 3).
Figura 3 - Bomba de sódio e potássio.
Fonte: SANTOS, Juliana Evelyn dos. Bomba de sódio e potássio: transporte ativo. transporte ativo. Disponível em: <https://cursoenemgratuito.com.br/bomba-de-sodio-e-potassio/>. Acesso em: 17 abr. 2021.
  
Vá mais Longe
 
Para se aprofundar nesse assunto, vale a pena fazer a leitura do capítulo 6, do livro de Biofísica de Durán (2003), que trata do conteúdo de Fluídos. Nessa seção ele aborda os conceitos apresentados no decorrer dessa aula e que te ajudará a entender os mecanismos atuantes na pressão arterial de um indivíduo.
 Capítulos Norteadores
Capítulo 6 - DURÁN, José Henrique Rodas. Fluido, Tensão superficial, Capilaridade e Transporte em um meio infinito. In: DURÁN, José Henrique Rodas. Biofísica: conceitos e aplicação. São Paulo: Pretince Hall, 2003. Cap. 4. p. 119-164.
 
 Agora é sua Vez
 O vídeo a seguir (em inglês) apresenta a realização de um experimento que envolve o conceito de osmose, figura 4.  Figura 4 – Experimento sobre osmose.
SCIENCE SAUCE. Osmosis in Potato Strips: Bio Lab. 2017. Disponível em: <https://youtu.be/jTDATlaBV-o
Agora é sua vez! Vamos reproduzir o experimento proposto no vídeo.
Realize os seguintes passos:
 
Material
• batatas cortadas em palitos com mesmo tamanho (adquirir batatas in natura disponíveis em feira ou mercado ou cultivadas por você mesmo);
• 15 g de sal de cozinha;
• 500 ml de água.
• 6 recipientes (todos iguais e, se possível, de vidro);
• 1 balança ou 1 copo medidor;
• 1 régua.
 
Método
Cortar as batatas em palitos com o mesmo tamanho.
Colocar 100 ml de água em cada um dos recipientes, em seguida colocar quantidade diferentes de sal em cada um deles, como apresentado no quadro 1.
Se não for possível utilizar recipientes com 100 ml, então prepare as soluções com 0 g (água pura), 1g, 2g, 3g, 4g e 5g de sal diluídos em 100 ml de água e transfira essas soluções para os recipientes reservados.
Colocar três palitos de batata em cada recipiente, mas antes de colocá-los na solução é necessário medir e anotar o comprimento dos palitos de batata antes de colocá-los nos recipientes, conforme apresentado no quadro 1.
Aguardar mínimo de 20 minutos antes de retirar os palitos de cada recipiente e medir o comprimento de cada um deles novamente, registre as novas medidas no quadro 1.
Nos campos indicados com o valor média, calcule a média dos três valores acima.
Preencha os valores da coluna variação fazendo a subtração: Comprimento final – Comprimento inicial.
Para determinar calcular a variação percentual é só fazer a seguinte operação: (Variação/Comprimento inicial)x100.
 Quadro 1 – Variação do comprimento dos palitos de batata imersos em soluções de água de sal em função da concentração do soluto.
Ver quadro
Após preencher o quadro, responda:
1. Em quais situações o palito de batata aumentou de tamanho? Em quais diminuiu?
2. Qual situação apresentou a maior variação percentual positiva (palito aumentou)? Qual apresentou a maior variação negativa (palito diminuiu)?
3. Qual a relação entre a concentração de sal na solução e o tamanho do palito de batata?
 Caso realize o experimento, compartilhe seus resultados no Fórum da Disciplina.
Slides Aula 5
DENSIDADE
Densidade é uma propriedade física dos materiais que relaciona a massa m com o volume ocupado V, expressa matemáticamente por meio da equação 1.
 (eq. 1)
Onde:
D = densidade da substância [kg/m³];
m = massa do corpo [kg];
V = volume do corpo [m³].
PRESSÃO
 A pressão é dada pela razão entre a força e a área da superfície na qual ela é aplicada, assim temos:
 (eq. 2)
Onde,
P: pressão [N/m² = Pa]
F: força [N]
A: área [m²]
· Disseram que a pressão de um paciente é de 12x8. O que significam esses números?
 Figura 1 –Esfigmomanômetro.
Fonte: REIS, Manuel. Como medir a pressão arterial corretamente. 2021. Disponível em: <https://www.tuasaude.com/como-medir-a-pressao/>. Acesso em: 17 abr. 2021.
SOLUÇÃO
Soluções são sistemas homogêneos formados pela mistura de duas ou mais substâncias: Soluto Exemplo: sal de cozinha (NaCl)
 Solvente Exemplo: água (H2O)
PERMEABILIDADE DA MEMBRANA
a) Permeável – permite a passagem do solvente e do soluto;
b) Impermeável – não permite a passagem do solvente, nem a do soluto;
c) Semipermeável – permite a passagem do solvente,mas não a do soluto;
d) Seletivamente permeável – permite a passagem do solvente e de determinados tipos de soluto.
Figura 3 – Membrana Plasmática
TRANSPORTE PASSIVO
• Osmose;
• Difusão simples;
• Difusão facilitada.
Figura 4 – Osmose.
TRANSPORTE ATIVO
• Bomba de sódio e potássio.
Figura 5 – Bomba de sódio e potássio. Fonte: SANTOS, Juliana Evelyn dos. Bomba de sódio e potássio: transporte ativo. Transporte ativo. Disponível em: https://cursoenemgratuito.com.br/bomba-de-sodio-e-potassio/. Acesso em: 17 abr. 2021.
Figura 6 – Transporte passivo e transporte ativo. Fonte: UFJF. Processo de transporte celular. 2018. Disponível em: <https://www.ufjf.br/fisiologiavegetal/files/2018/07/Cap%c3%adtulo-2-Processos-de-transporte-celular.pdf>. Acesso em: 17 abr. 2021.
Figura 7 – Fagocitose. Fonte: (a) SILVA, Débora. Fagocitose. Disponível em: https://www.estudopratico.com.br/fagocitose/. Acesso em: 18 abr. 2021 e (b) RAMOS, Martha. Fagocitose, Pinocitose e Digestão Intracelular. 2016. Disponível em: <https://blogdoenem.com.br/fagocitose-pinocitose-e-digestao-intracelular-biologia-enem/>. Acesso em: 18 abr. 2021. 
 
Figura 8 – Pinocitose. Fonte: RAMOS, Martha. Fagocitose, Pinocitose e Digestão Intracelular. 2016. Disponível em: <https://blogdoenem.com.br/fagocitose-pinocitose-e-digestao-intracelular-biologia-enem/>. Acesso em: 18 abr. 2021.
Aula 6 
Neurobiofísica
Como os impulsos são transmitidos pelos neurônios? 
O objetivo desta aula é o de relacionar os conteúdos de eletricidade como a dinâmica da membrana celular, cuja compreensão é necessária para explicar a transmissão de impulso pelos neurônios. 
 
Carga Elétrica e Campo Elétrico 
A existência de carga elétrica implica na existência de campo elétrico   . Cargas elétricas positivas são fontes de linha de campo elétrico, enquanto as cargas negativas são sorvedouros das linhas de campo elétrico, conforme apresentado na figura 1. 
A carga total  Q  presente em um corpo , equação 1,  é dado pelo produto entre o número  n  de cargas em desequilíbrio e a carga elementar  e . Se o desequilíbrio for causado por um excesso de cargas negativas, então a carga total apresentará carga negativa, se houver excesso de cargas positivas, devido à retirada de cargas negativas .  
Onde, 
Q : carga total, dada em Coulomb [C]; 
n : número de cargas em desequilíbrio; 
e : carga elementar = ± 1,602 176 634 × 10⁻¹⁹ C. 
 Ao aproximar duas cargas elétricas, podem ser observadas duas situações distintas: 
· cargas de mesmo sinal de atraem e as linhas de campo elétrico oriundas da carga elétrica positiva se extinguem na carga negativa,como apresentado na figura 2-a. 
· campo elétrico gerado na carga de mesmo sinal se repelem a configuração do campo elétrico se comporta como apresentado na figura 2-b. 
É importante notar que as linhas de campo elétrico nunca se cruzam. 
Corrente e Potencial Elétrico 
Uma carga +q imersa em um campo elétrico experimenta a ação de uma força uma força    que é proporcional ao valor da carga +q e da intensidade do campo elétrico   , de modo que a força    é dada pela equação 2  e a  figura 3-a apresenta a ação da força.  
 
A carga +q experimentará um potencial V dependendo da posição que ela estiver entre as placas carregadas eletricamente, como apresentado na equação 3. 
É possível fazer uma analogia com o campo gravitacional, quanto maior a altura de uma massa maior sua energia potencial e maior sua capacidade de realizar trabalho. 
No caso da carga elétrica, quanto maior o potencial elétrico maior sua capacidade de realizar trabalho físico. Por isso, a posição da carga no campo elétrico está associada a um potencial elétrico, como apresentado na figura 2-b.
Onde, 
V : potencial elétrico, dado em Volts [V]; 
k : constante eletrostática [N.m²/C²]; 
q : carga elétrica [C]; 
d : posição [m]. 
 Se um dos terminais um condutor metálico (fio), que possível elétrons livres, for ligado em um potencial VA e outro no potencial VB, como apresentado na figura 2-b, então será estabelecida uma diferença de potencial ΔV = VA ─ VB sobre o condutor, que por sua vez estabelecerá um fluxo ordenado de cargas elétricas no condutor, nesse caso as cargas capazes de se movimentar correspondem aos elétrons livres presentes no metal do condutor. 
O fluxo ordenado de cargas elétricas feito de forma ordenada denomina-se corrente elétrica, que é representada por i e sua unidade é o Ampère [A]. Considerando que o fio possui uma seção transversal A, e possível calcular a densidade de corrente elétrica J por meio da relação entre i e A, ou seja, J = i/A. 
Além disso, o material metálico que compõe o condutor (fio) apresenta características intrínsecas que se opõem à passagem de corrente elétrica, esse efeito é denominado resistência elétrica R, dado pela unidade Ohm [Ω]. Daí vem a 1ª Lei de Ohm, como apresentado na equação 4. 
Porém, os materiais metálicos não são os únicos a permitirem o movimento ordenado de cargas elétricas, algumas soluções também podem permitir essa condução. É possível diferenciar as soluções de acordo com a sua condutividade elétrica: 
· Solução iônica ou eletrolítica: esse tipo de solução conduz eletricidade, em razão da presença de íons (átomos ou grupos de átomos de elementos químicos com carga elétrica). Esses íons com carga negativa (ânion) e positiva (cátions) fecham o circuito elétrico conduzindo a corrente. 
· Ionização: é a formação de íons em virtude do rompimento de ligações covalentes. Por exemplo, se diluirmos ácido clorídrico (HCl), que é um composto formado por moléculas, em água; ocorrerá a quebra dessas moléculas pela água, originando íons H+ e Cl─. 
· Dissociação iônica: no caso da primeira solução citada no exemplo acima, temos a dissolução do sal de cozinha (NaCl – cloreto de sódio), que é um composto iônico, isto é, que já era formado por íons. A água apenas separou os íons já existentes no aglomerado iônico em Na+ e Cl─. 
· Solução molecular ou não eletrolítica: esse tipo de solução não conduz eletricidade. É o segundo caso que citamos, da solução de água e açúcar. O açúcar (sacarose – C12H22O11) é um composto molecular que sofre dissociação sem formar íons. As suas moléculas, que antes estavam agrupadas, são apenas separadas. Assim, por não conter carga, essa solução não conduz corrente elétrica.
 Potencial de Membrana 
A presença de lipídios na membrana confere uma propriedade dielétrica à membrana. Denomina-se dielétrico o material que preenche o espaço entre as placas de um capacitor, esse material possui propriedades isolantes que impendem a passagem de elétrons mesmo na presença de campo elétrico em seu interior devido ao acúmulo de cargas em cada uma das faces do material. Portanto, é possível a membrana se comporta como um capacitor com capacitância de 1 μF/cm². 
O gradiente de íons entre as faces da membrana confere o potencial à membrana. Vale a pena revisar os conteúdos de Biologia Celular sobre membrana plasmática com foco na dinâmica dos íons Na+ e K+. 
Partindo da condição em que o íon potássio K+ encontra-se em maior quantidade no interior da célula, para haver equilíbrio esses itens tendem a sair da célula. Com a saída dos íons positivos, o interior da célula fica mais eletronegativo, pois os ânions (íons negativos) não se difundem da mesma forma que os íons positivos (cátions).
 Essa é causa do potencial negativo no interior da célula. Em mamíferos, quando essa diferença de potencial chega a 94 mV a saída de mais íons potássio é impedida e o meio externo permanece eletropositivo. 
Por outro lado, o íon sódio Na+ é mais abundante no exterior da célula, por difusão (que abordamos na Aula 5  de Biofísica), já que a membrana plasmática é semipermeável. A entrada de íons sódio torna o interior da célula mais eletropositivo que o meio externo. A entrada de mais íons sódio no interior da célula cessa quando a diferença de potencial na membrana atinge 61 mV. 
O potencial de membrana capaz de impedir o fluxo de mais íons é denominado potencial de Nernst, que determina que essa força eletromotriz (fem), válida para íons monovalentes e a 37 °C determina, é dada em milivolts [mV] pela equação 5.
Membrana em Repouso 
Na maioria dos neurônios em repouso, a diferença de potencial ao longo da membrana é em torno de 30 a 90 mV, com o interior da célula mais negativo do que o exterior. Ou seja, os neurônios possuem um potencial de repouso da membrana (ou potencial de repouso) que varia de ─30 mV a ─90 mV. 
Todas a membranas do corpo humano apresentam proteínas que realizam o transporte dos íons de sódio e dos íons potássio contra o gradiente de concentração, o que envolve um gasto energético, necessitando de ATP para realizar esse processo. 
 
Potencial de Ação do Neurônio 
Para transmitir um impulso nervoso, o potencial de ação se desloca em toda a membrana do neurônio. 
Ao ficar permeável aos íons sódio e potássio, o potencial de ─90 mV se perde, e a membrana fica despolarizada. 
Dependendo da fibra, o potencial no interior pode chegar a ficar positivo, nesse estado afirma-se que a membrana está hiperpolarizada. 
 
Repolarização 
Após despolarizar, a membrana deixa de ser permeável aos íons, sódio e potássio e volta a fechar os canais, retornando ao estado de repouso, como apresentado na figura 4. 
Choque Elétrico 
Choque elétrico é uma perturbação causada no organismo devido à passagem de corrente elétrica, que pode ocorrer das seguintes formas: 
· devido ao acúmulo de eletricidade estática; 
· contato com linhas vivas ou sistemas energizados; 
· descargas atmosféricas. 
O corpo humano possui resistência elétrica, como apresentado na figura 5. Ao ser submetido a uma tensão V, haverá a circulação de uma corrente elétrica i por ele, como apresentado na equação 4. 
Os efeitos da passagem de corrente estão relacionados a sua intensidade, como apresentado no quadro 1. 
Quadro 1 – Efeito do choque no corpo humano. 
	Corrente elétrica 
	Efeito 
	Até 10 mA 
	Dor e contração muscular 
	De 10 a 20 mA 
	Aumento das contrações musculares 
	De 20 a 100 mA 
	Parada respiratória 
	De 100 mA a 3 A 
	Fibrilação ventricular 
	Acima de 3 A 
	Parada cardíaca, queimaduras graves 
Fonte:  COLÉGIO ESTADUAL DA POLÍCIA MILITAR  DE GOIÁS.  Choque por eletricidade. Disponível em: https://www.cepmgnn.com/choque-eletrico. Acesso em: 13 abr. 2021.  
 
Vá mais Longe
Os conteúdos desta aula tratam do potencial de membrana, que permite compreender como ocorre a propagação de impulso por um neurônio. 
Leia o item 4.2 do capítulo norteador sobre o potencial de ação e miocárdio e vá mais longe!
 
Capítulos Norteadores: 
Capítulo 4 - FERREIRA, Eliana Lopes. Fenômenos elétricos e magnéticos nascélulas: potencial de uma membrana, corrente elétrica, campo magnético e biomagnetismo. In: FERREIRA, Eliana Lopes. Descomplicando a Biofísica: uma introdução aos conceitos da área. 1. ed. Curitiba: Intersaberes, 2020. Cap. 4. p. 207-246. 
 
 
Agora é sua Vez
Acesse o seguinte simulador on-line: 
https://phet.colorado.edu/sims/html/neuron/latest/neuron_pt_BR.html (Links para um site externo.) 
Explore os conceitos abordados nessa aula por meio da simulação. 
Observe: 
· O gráfico de potencial quando o neurônio é estimulado; 
· Movimentação das cargas pelos canais durante o repouso e durante a despolarização; 
· Observe o valor das concentrações dos íons Na+ e K+ no repouso e na despolarização. 
Slides Aula 6
· Como os impulsos são transmitidos pelos neurônios? 
Figura 1 - Campo elétrico devido à carga elétrica positiva (esquerda) e à negativa (direita). 
Fonte: HELERBROCK, Rafael. Campo elétrico.Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/campo-eletrico.htm>. Acesso em 20 de abril de 2021.
Figura 2 –Configuração do campo elétrico entre cargas de sinais opostos. 
Fonte: HELERBROCK, Rafael. Campo elétrico; Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/campo-eletrico.htm>. Acesso em 20 de abril de 2021.
 
Figura 3 – Configuração do campo elétrico entre cargas de mesmo sinal. 
Fonte: HELERBROCK, Rafael. Campo elétrico; Brasil Escola. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/campo-eletrico.htm>. Acesso em 20 de abril de 2021 
Figura 4 – Campo elétrico entre placas
Fonte: ESTEVÃO, Vanks. Potencial elétrico. 2011. Disponível em: https://efeitojoule.com/2011/03/potencial-eletrico-vestibular-potencial/. Acesso em: 15 abr. 2021. 
Figura 5 – Superfícies equipotenciais.
Fonte: INSTITUTO GALILEU GALILEI PARA A EDUCAÇÃO. Campo elétrico uniforme: análise geométrica do campo elétrico uniforme. Disponível em: http://www.fisicavivencial.pro.br/sites/default/files/sf/234SF/05_teoria.htm. Acesso em: 20 abr. 2021. 
 
Figura 6 –Repouso, despolarização e repolarização da membrana. Fonte: FERREIRA (2020). 
 
Figura 7 – Potencial de Membrana. Fonte: Elaboração própria com auxílio de https://phet.colorado.edu/sims/html/neuron/latest/neuron_pt_BR.html. 
 
Figura 8 – Resistência elétrica do corpo humano. Fonte: COLÉGIO ESTADUAL DA POLÍCIA MILITAR DE GOIÁS. Choque por eletricidade. Disponível em: <https://www.cepmgnn.com/choque-eletrico>. Acesso em: 13 abr. 2021.
	Corrente elétrica
	Efeito
	Até 10 mA
	Dor e contração muscular
	De 10 a 20 mA
	Aumento das contrações musculares
	De 20 a 100 mA
	Parada respiratória
	De 100 mA a 3 A
	Fibrilação ventricular
	Acima de 3 A
	Parada cardíaca, queimaduras graves
Quadro 1 – Resistência elétrica do corpo humano.
Fonte: COLÉGIO ESTADUAL DA POLÍCIA MILITAR DE GOIÁS. Choque por eletricidade. Disponível em: <https://www.cepmgnn.com/choque-eletrico>. Acesso em: 13 abr. 2021. 
Aula 7
Biomagnetismo
 
É possível separar o polo norte do polo sul ao dividir um ímã ao meio?
 Vamos responder essa pergunta durante esta aula, cujo objetivo é o de apresentar a origem do campo magnético, explicar seus efeitos, apresentar as características dos materiais ao magnetismo e como os dipolos se comportam na presença de campo magnético.
 Origem do Campo Magnético
 Corrente Elétrica
O campo magnético surge devido ao movimento e cargas elétricas, como na corrente elétrica (que é composta pelo movimento ordenado de cargas elétricas, como apresentado na Aula 6) ou pela oscilação de partículas subatômicas, como os elétrons.
Figura 1 – Campo magnético ao redor de um condutor percorrido por uma corrente elétrica. Fonte: HELERBROCK, Rafael. Campo magnético. Brasil Escola. 
Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/campo-magnetico.htm>. Acesso em 21 de abril de 2021.
 
 Quando uma corrente elétrica percorre um fio condutor retilíneo, um campo magnético circular forma-se ao longo de toda a sua extensão, como apresentado na figura 1. As linhas de indução desse campo são concêntricas em relação ao fio. O seu sentido é determinado pela regra da mão direita, de acordo com ela, quando apontamos o polegar no sentido da corrente elétrica, os demais dedos da mão fecham-se no sentido do campo magnético.
A equação 1 apresenta a intensidade do campo magnético ao redor de um condutor percorrido por uma corrente elétrica i.
Onde,
B : campo magnético (T)
μ : permeabilidade magnética, para o ar e para o vácuo μ = 4π.10-7 T.m/A
i : corrente elétrica, dada em Ampère [A];
r : distância do ponto até o fio, dada em metros [m].
 
 
A figura 2 apresenta o lançamento de uma partícula carregada eletricamente com uma velocidade v em uma região do espaço na presença de um campo magnético B. Nessas condições a partícula experimentará a ação denominada força magnética FB, dada pela equação 2.
  Figura 2 – Força magnética. Fonte: ALVES, Natália. Força magnética. 
Disponível em: <https://www.gestaoeducacional.com.br/forca-magnetica-o-que-e/>. Acesso em: 21 abr. 2021.
  
A figura 3 apresenta a regra da mão esquerda, que auxilia na determinação da direção de sentido do vetor força magnética.
 Figura 3 – Regra da mão esquerda.
Fonte: FÍSICA EAD. Regra da mão esquerda para encontrar o vetor Força Magnética. Disponível em: https://www.fisicaead.com/2020/08/13/regra-da-mao-esquerda-para-encontrar-o-vetor-forca-magnetica/. Acesso em: 21 abr. 2021.
FB=q⋅v⋅B⋅senθ (eq. 2)
 Onde,
FB   :  força magnética, dada em Newton [N];
q    :  carga elétrica, dada em Coulomb [C];
v    :  velocidade da partícula [m/s];
θ    :  ângulo entre o vetor velocidade e o vetor campo magnético.
 
 Ímã
Há dois tipos de ímãs: o ímã natural, que é encontrado na natureza; e o ímã artificial, que é aquele que resulta de fabricação feita mediante a utilização de materiais que possuem propriedades magnéticas. Esse processo é chamado de imantação.
O ímã natural mais comum é a magnetita, pedra vulcânica em que consta óxido de ferro na sua constituição.
Os ímãs artificiais mais utilizados são aqueles constituídos de bário, carbonato de estrôncio e óxido de ferro. O ímã de neodímio é o ímã mais poderoso que existe no mundo.
O ímã artificial, por sua vez, pode ser:
· Permanente: consegue manter seu magnetismo mediante uso de materiais ferromagnéticos. Seu magnetismo pode ser perdido apenas de forma temporária em decorrência de forte temperatura ou descarga elétrica.
· Temporal: o magnetismo adquirido através de materiais paramagnéticos é provisório.
· Eletroímã: é um aparelho capaz de gerar magnetismo mediante a presença, geralmente, de ferro.
As linhas de campo magnético sempre formam percursos fechados e nunca se cruzam. Em um ímã, as linhas de campo magnético saem do polo norte e chegam ao polo sul do ímã.
A figura 4 apresenta a configuração do campo magnético ao redor de um ímã, também mostra a interação entre dois ímãs.
  Figura 4 – Interação entre dois imãs. Fonte: TEIXEIRA, Mariane Mendes. O que é ímã? Brasil Escola. 
Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-ima.htm. Acesso em 26 de abril de 2021.
 Ao dividir um ímã ao meio, o campo magnético se reconfigura de forma a gerar um novo norte e um novo sul, como apresentado na figura 5. Não existe monopólio magnético, ou seja, não é possível encontrar apenas um polo norte ou apenas um polo sul.
 Figu ra 5 – Interação entre dois imãs.
Fonte: SANTOS, José Carlos Fernandes dos. ímãs e magnetismo. Disponível em: <http://educacao.globo.com/fisica/assunto/eletromagnetismo/imas-e-magnetismo.html>. Acesso em: 21 abr. 2021.
  
Geomagnetismo
O campo magnético terrestre, figura 6, origina-se do movimento relativo ao núcleo e à crosta terrestre, uma vez que essas estruturas giram em diferentes velocidades. A presença de íons no conteúdo magnético do núcleo terrestre e sua rotação dão origem a um campo magnético tridimensional, que perpassa todo o planeta e protege a nossa atmosfera, fazendo com que ela não seja varrida pelas partículas emitidas pelo Sol, conhecidas como vento solar. A interação entre essas