Resumo - Biofísica dos Fluidos

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Resumo 
Biofísica dos 
Fluidos 
Maria Paula dos Anjos Silva 
Faculdade Santo Agostinho 
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1. Introdução 
O estudo do movimento dos fluidos (gases e líquidos) recebe o nome de 
fluidodinâmica. Estes apresentam comportamento diferente dos sólidos, os quais tem 
uma forma bem definida. Os fluidos são formados por partículas com grande 
independência e não apresentam forma definida (baixo grau de ordem). 
No corpo humano, os fluidos estão em constante movimento, como por 
exemplo, a circulação sanguínea nos vasos e a entrada e saída de ar pelos pulmões. Nos 
sistemas biológicos (sistemas estes cujos elementos são vivos como as células), os quais 
são dissipativos, o entendimento de conceitos da fluidodinâmica torna-se importante 
para compreender temas como a fisiologia cardiovascular e respiratória. 
2. Sistemas Compostos por Fluidos 
A interação entre o fluido e o continente que o acondiciona é chamado de 
sistema. Circuito, por sua vez, corresponde a um sistema de fluidos dinâmicos. Podemos 
ainda classificar os circuitos em: 
• Circuito aberto: é quando um circuito possibilita o contato do fluido com outros 
sistemas, de modo que o fluido ou parte dele pode deixar o circuito, variando 
assim seu volume. 
• Circuito fechado: o circuito não possibilita contato do fluido com outros 
sistemas, ou seja, o seu volume é constante. 
 
Figura 1: Tipos de circuito (aberto e fechado) 
FONTE: MOURÃO, Carlos Alberto; ABRAMOV, Dimitri Marques. Biofísica Essencial. Rio de 
Janeiro. Guanabara Koogan, 2012. 
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3. Pressão 
Uma das leis fundamentais da fluidodinâmica diz que a aceleração do fluido 
apenas ocorrerá quando houver a diferença de pressão entre dois pontos, de modo que 
a aceleração do fluido ocorre do ponto de maior pressão do circuito para o ponto de 
pressão menor. A pressão é definida por um agente físico que é capaz de acelerar ou 
desacelerar os fluidos (rompimento da inércia), ou seja, a lei da inércia também se aplica 
aos fluidos. 
A Lei de Boyle diz que ao aumentar o volume do recipiente (continente) a sua 
pressão interna diminui e, em contrapartida, ao diminuir seu volume, a pressão interna 
aumenta. Por exemplo, ao inspirar, expandimos os pulmões e a pressão em seu interior 
diminui, ficando menor do que pressão atmosférica, então o ar se acelera e entra nos 
pulmões, indo do ponto de maior pressão para o de menor pressão. 
A partir disso, podemos definir dois conceitos comuns na área da fisiologia: 
• Pressão positiva: é a pressão que faz com que o fluido saia de seu continente, 
ou seja, é quando aumentamos a pressão do recipiente. Quando se desejar 
“criar” uma pressão positiva, o volume do continente deve ser diminuído. 
• Pressão negativa: tem conceito reverso ao primeiro, logo, esta é a pressão que 
faz com que o fluido entre, ou seja, seja aspirado para o interior do recipiente, 
sendo uma pressão de sucção. Aqui, aumentando o volume do continente a 
pressão é diminuída. 
 
 
 
 
 
 
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Figura 2: Variações de pressão e movimento dos fluidos. 
FONTE: MOURÃO, Carlos Alberto; ABRAMOV, Dimitri Marques. Biofísica Essencial. Rio de 
Janeiro. Guanabara Koogan, 2012. 
 
4. Fluxo 
O fluxo é um conceito extremamente importante para a fluidodinâmica. O fluxo 
é, por definição, a razão entre o volume pelo tempo, sendo sinônimo de vazão. Por 
exemplo, se uma mangueira leva 5 horas para encher uma piscina de 1000 litros, sua 
vazão é de 200 litros a cada hora. Vale salientar que fluxo e velocidade são grandezas 
diferentes, a velocidade é a razão entre a distância percorrida e o tempo. 
 
5. Energia Mecânica dos Fluidos 
É dada pela soma das energias cinética e potencial. A energia potencial é o tipo 
de energia estabelecida pela pressão que rompe a inércia dos fluidos, enquanto que a 
energia cinética é estabelecida pela velocidade de escoamento do fluido, sendo a 
quantidade de energia que um corpo tem por conta de seu movimento. 
 
 
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6. Fluxo Laminar 
Figura 3: Apresentação dos fluxos (laminar e turbilhonado). FONTE: MOURÃO, Carlos Alberto; 
ABRAMOV, Dimitri Marques. Biofísica Essencial. Rio de Janeiro. Guanabara Koogan, 2012. 
A figura ilustra uma experiência com dois fluidos imiscíveis e com cores 
diferentes, em repouso (situação A). Para que a os fluidos se acelerassem, foi aplicada 
uma pressão e sua trajetória foi observada (situação B). Nota-se que as regiões centrais 
se moveram com uma velocidade maior e que a trajetória do vetor velocidade é linear 
e paralela, movendo-se como lâminas. 
Na situação C, vê-se um turbilhonamento (fluxo turbilhonado). Este é o fluxo que 
ao escoar acaba tendo muito atrito entre suas camadas por conta de algum 
estreitamento, expansão ou bloqueio no vaso. Pensando no sistema cardiovascular, o 
choque mecânico entre suas lâminas pode liberar ondas sonoras que ao estetoscópio 
produzem um som particular, sendo conhecido como sopro. 
Isaac Newton demonstrou que o movimento do fluido é como cilindros 
concêntricos e o porquê desse fenômeno ainda é um dos mistérios da física que 
envolvem a fluidodinâmica. 
 
 
 
 
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Figura 4: Modelo dos cilindros para explicar o fluxo laminar. FONTE: MOURÃO, Carlos Alberto; 
ABRAMOV, Dimitri Marques. Biofísica Essencial. Rio de Janeiro. Guanabara Koogan, 2012. 
 
7. Resistência ao Fluxo 
Para o fluido se manter em movimento contínuo, a resistência ao fluxo deve ser 
vencida por uma força motriz. A força de resistência é a força que vai se opor ao 
movimento, enquanto que a força motriz age em favor ao movimento. Pode ser dito 
que: o fluxo é definido pela divisão entre a diferença de pressão e resistência, sendo 
diretamente proporcional à diferença de pressão e inversamente à resistência ao 
escoamento. 
Existem fatores que influenciam na resistência ao fluxo. O raio do vaso é um 
deles, sendo que quanto maior for o raio, menor será a resistência e maior será o fluxo. 
A relação entre o raio e o fluxo não é linear, ou seja, não aumentam 
proporcionalmente, mas sim, exponencialmente. Um pequeno aumento no raio 
provoca um grande aumento no fluxo, de modo que se o primeiro for dobrado, o 
segundo será multiplicado por 16. 
Essa é a chamada Lei da quarta potência do vaso, na qual o fluxo do vaso é 
diretamente proporcional à quarta potência do seu raio. Este princípio comprova que 
alterações no calibre de um vaso refletem grandemente em seu fluxo. 
Outro fator que interfere no fluxo é a viscosidade, que é uma característica 
intrínseca do fluido – o fenômeno da viscosidade também ocorre nos gases. A 
viscosidade é a resistência que o fluido oferece para escoar, uma medida de quanto um 
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fluido “gruda”, por assim dizer. Por exemplo, o leite condensado é mais viscoso, 
apresentando mais aderência do que a água. 
Quanto mais viscoso for o fluido, maior será o atrito entre as lâminas (ver seção 
Fluxo laminar). Sendo assim, o fluxo em um vaso é inversamente proporcional à 
viscosidade do fluido, e a resistência varia linearmente com a viscosidade. 
A relação existente entre a resistência e o comprimento do vaso também é 
linear, se dobramos o segundo, o primeiro também será multiplicado por 2, reduzindo 
assim o fluxo pela metade. Dessa forma, o fluxo é inversamente proporcional ao 
comprimento do vaso. Essa relação entre resistência x comprimento é explicada pelo 
aumento da superfície de atrito,devido ao aumento da extensão. 
Analisando a circulação humana, a variável comprimento não é tão significativa 
pois não há como aumentar ou diminuir expressivamente o comprimento de um vaso. 
A viscosidade, no entanto, é relativamente importante porque em algumas patologias 
pode haver uma alteração da viscosidade do sangue. Porém, como a Lei de Poiseuille 
diz, o principal determinante da resistência do fluxo no sistema circulatório é o raio do 
vaso. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Referências bibliográficas 
 
1. MOURÃO, Carlos Alberto; ABRAMOV, Dimitri Marques. Biofísica Essencial. Rio de 
Janeiro. Guanabara Koogan, 2012. 
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