Biofísica Médica - Resumão

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA 
FACULDADE DE MEDICINA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BIOFÍSICA 
MÉDICA 
1º PERÍODO 
 
 
 
 
 
 
 
DAVIDSON AUGUSTO DE ARAÚJO 
MED 101 
 
 
 
 
 
 
 
JUIZ DE FORA 
2012 
BIOELETRECIDADE 
 
 
I. INTRODUÇÃO 
 
Todas as células são verdadeiras pilhas elétricas. São pilhas elétricas porque 
existe uma diferença de potencial elétrico (DDP) entre o meio intra e extracelular, a 
qual pode ser modulada pelo estabelecimento de correntes elétricas através da 
membrana celular. 
 
Corrente elétrica é fluxo ou movimento de elétrons de um ponto com excesso 
dessas partículas para outro ponto com falta dessas partículas. Esse movimento 
ocorre através de um meio metálico ou através de estruturas químicas chamadas íons. 
Convencionou-se chamar o ponto com excesso de elétrons de polo negativo, e o 
ponto com falta de elétrons de polo positivo. São características importantes de uma 
corrente elétrica: 
 A corrente elétrica sempre ocorre na menor distância possível entre os polos 
positivo e negativo. 
 A medida da corrente está relacionada à quantidade de elétrons que flui por um 
determinado ponto ao mesmo tempo. 
 A potência de um circuito é proporcional à corrente elétrica e à diferença de 
potencial elétrico entre os polos da pilha ou gerador. 
 
Para haver uma pilha é importante que existam dois pontos em um sistema com 
elétrons armazenados. E entre esses dois pontos deve haver uma diferença na 
concentração de elétrons. Como há uma diferença na concentração de elétrons entre 
esses dois pontos, potencialmente há uma tendência de os elétrons passarem do local 
de maior concentração até o local de menor concentração. 
 
Quanto maior a diferença de concentração de elétrons entre os polos positivo e 
negativo, maior a força com que esses elétrons serão movidos de um polo a outro 
através da corrente elétrica. Por isso, quanto maior a diferença, maior a velocidade de 
trânsito desses elétrons entre os polos. 
 
Voltagem ou diferença de potencial elétrico (DDP) é a medida da diferença 
da concentração de elétrons entre os dois polos de uma pilha, gerador ou capacitor, a 
qual determina a força ou a velocidade com a qual esses elétrons potencialmente irão 
trafegar entre os dois polos. 
 
 Gerador: É um dispositivo que produz uma diferença de potencial elétrico 
entre seus dois polos através de energia mecânica ou energia luminosa. 
 Capacitor: É um dispositivo composto por placas condutoras separadas por 
material isolante (dielétrico), capazes de armazenar carga e energia elétrica, 
que funciona como uma pilha de descarga imediata. 
 
Força elétrica: Forças de atração ou repulsão entre cargas. 
 
Entre os polos de uma pilha existe essa força, determinada pela energia 
potencial elétrica. Quanto maior a diferença da quantidade de elétrons entre os polos, 
maior é a força elétrica entre eles. 
 
NA CÉLULA: 
 
 Existe uma diferença na concentração de elétrons entre os dois meios da 
célula, a saber, o meio interior e o meio exterior. Esses meios são separados 
por uma lâmina isolante, a membrana celular. 
 Um dos meios é o polo negativo (o meio interno) e o outro é o polo positivo (o 
meio externo). 
 Entre os polos elétricos da célula há uma DDP. 
 Uma corrente elétrica entre os meios interno e externo pode ocorrer se houver 
condições para tal. Existe, assim, uma força elétrica entre os meios interno e 
externo da célula. 
 Quando ocorre uma corrente elétrica, a DDP entre os polos vai se alterando. E, 
também, ocorre uma modificação no valor da força elétrica entre os meios intra 
e extracelular. 
 
II. A PILHA CELULAR 
 
Chamamos de despolarização da célula quando a DDP entre os polos da célula 
diminui. Isso acontece porque há uma corrente elétrica transferindo cargas elétricas 
entre os meios da célula. Nas células, as correntes elétricas se estabelecem através 
de outro tipo de condutor: soluções iônicas. 
Quando ocorre uma corrente elétrica entre os meios intra e extracelular, pode 
haver passagem tanto de ânions do polo negativo para o polo positivo quanto de 
cátions do polo positivo para o negativo. Em ambas as situações, ocorre redução da 
DDP entre os meios, o que chamamos despolarização (perda dos polos). 
 
As correntes elétricas que acontecem em uma célula também são chamadas de 
correntes iônicas. Essas correntes acontecem através de canais proteicos da 
membrana celular. Quando esses canais se abrem sob condições específicas, ocorre 
passagem de um determinado íon através da membrana. Essa corrente iônica 
promove a alteração da DDP entre os meios intra e extracelular. 
 
O fenômeno de correntes elétricas contra a diferença de potencial (ou seja, que 
promovem aumento da diferença de concentração de cargas elétricas entre os dois 
meios) promove aumento da força elétrica entre os meios intra e extracelular, e é 
chamado hiperpolarização (aumento da força dos polos da célula). 
 
A chamada hiperpolarização ocorre porque não é somente a força elétrica que 
atua entre os dois meios da célula. Há uma outra força que promove movimento de 
partículas de soluto (mesmo que sejam íons) dentro do meio aquoso: a força de 
difusão. 
 
A força de difusão (ou força de gradiente de concentração) promove a difusão 
de substâncias em uma solução, pois essa força aponta do ponto em que há maior 
concentração de soluto para o(s) ponto(s) em que há menor concentração de soluto. 
 
Quando não ocorre alteração significativa da DDP da célula, seja porque forças 
estão em equilíbrio para determinados íons, seja porque não há condições para o 
estabelecimento de correntes para outros íons (canais fechados), dizemos que essa 
célula está em repouso, e eis o potencial elétrico de repouso da membrana celular. 
 
 
1. O POTENCIAL DE REPOUSO DA CÉLULA 
 
O valor do potencial de repouso varia de célula para célula (entre -50mV e -
90mV). 
 
Todas as células do corpo mantêm uma DDP de repouso em relação ao meio 
que as circunda. 
 
O motivo da existência dessa DDP nas células é que a DDP possibilita que haja 
fluxo de corrente elétrica entre as células. 
 
Inicialmente é preciso compreender que o interior da célula não está em 
equilíbrio como o meio extracelular, pois se assim fosse, não seria possível a 
existência dos potenciais de membrana. Quando dizemos que a célula não está em 
equilíbrio com o meio extracelular, queremos dizer que existem íons que são 
predominantemente extracelulares, enquanto outros são predominantemente 
intracelulares. 
 
Mas quem é o responsável por essas diferenças de concentração? São 
proteínas que, ativamente, contra o gradiente de concentração, expulsam íons do 
interior das células e puxam outros íons para seu interior. Como esse processo 
envolve gasto energético (para vencer os gradientes de concentração), essas 
proteínas são conhecidas como bombas. O combustível para essas bombas é o ATP. 
 
Uma das causas da negatividade interna da célula em repouso é a presença, em 
seu interior, de ânions impermeáveis à membrana celular: em primeiro lugar as 
proteínas, e, em segundo lugar, os fosfatos (que compõem as moléculas de ATP, 
DNA, RNA e diversas proteínas). 
 
 
Porém, o fator causal mais importante para a gênese do potencial de repouso é 
o seguinte: o interior da célula está repleto de potássio, que é um íon positivo 
bombeado ativamente para o meio intracelular. Há cerca de 30 vezes mais potássio 
dentro da célula do que no meio exterior. A bomba puxa dois íons para dentro da 
célula, ao mesmo tempo que expulsa três íons para fora. Se a célula não tivesse 
potássio em seu interior,a DDP da célula seria bem mais negativa: cerca de -200 a -
250mV. O potássio presente no interior da célula, por ser uma carga positiva, diminui a 
DDP intracelular para valores próximos a -70mv. 
 
Pelo visto, se levarmos em conta a força de difusão, existe uma tendência de o 
sódio entrar e de o potássio sair. Acontece que a membrana em repouso é 100 vezes 
mais permeável ao potássio do que ao sódio. Com isso, começa a sair potássio 
através da força de difusão, e pelo fato de existirem canais de potássio abertos. 
 
Entretanto, assim que o potássio começa a sair, o sódio que está fora da célula 
começa a exercer uma força elétrica de repulsão; além disso, as proteínas 
intracelulares também exercem uma força elétrica de atração pelo potássio. Quando 
essas forças elétricas se equilibram com a força de difusão, o potássio pára de sair e 
tampouco volta para o meio intracelular. Dizemos então que a membrana está em 
repouso. 
 
Mas a pequena quantidade de potássio que sai já é suficiente para deixar a 
superfície interna da membrana mais negativa que a superfície externa. 
 
EQUILÍBRIO ELETROQUÍMICO E EQUAÇÃO DE NERNST: 
 
Quando não há força resultante sobre o íon (as forças do gradiente de 
concentração e elétrico são iguais e opostas), nenhum movimento do íon ocorre, e diz-
se que o íon está em equilíbrio eletroquímico através da membrana. 
 
A equação de Nernst determina o valor potencial de equilíbrio ( ) de um íon 
qualquer para o qual a membrana é permeável. 
 
 = 
 
 
 ln 
 
 
 
 
Onde, 
 : Potencial de equilíbrio. 
 R : Constante dos gases. 
 T : Temperatura em K. 
 z : Valência do íon. 
 F : Constante de Faraday. 
 : Concentração interna do íon. 
 : Concentração externa do íon. 
 
Esse seria o potencial de repouso da membrana caso ela fosse permeável 
apenas ao íon considerado. 
 
POTENCIAL DE EQUILÍBRIO: 
 
A tendência natural de qualquer íon que possa se mover através da membrana é 
a de procurar o equilíbrio (até que sua diferença de potencial de equilíbrio seja 
estabelecida). 
 
Quanto maior a permeabilidade da membrana ao íon, maior é sua habilidade de 
forçar a diferença de potencial elétrico da membrana em direção ao seu potencial de 
equilíbrio. 
 
Durante o repouso a membrana é muito mais permeável ao que ao ; por 
isso, o potencial de repouso da célula está muito mais próximo do potencial de 
equilíbrio do . 
 
O interior da célula tem baixa concentração de sódio, cálcio e cloreto; esses íons 
não conseguem entrar na célula em repouso pois os canais de membrana estão 
fechados. Será que esses íons são importantes para gerar o potencial de repouso da 
membrana? 
 
EQUACÃO DE CONDUTÂNCIA DE CORDA: 
 
Especifica que o potencial da membrana ( ) é uma média ponderada dos 
potenciais de equilíbrio de todos os íons para os quais a membrana é permeável ( , 
 , ). 
 
 
 
 
Quanto mais permeável a membrana é a um íon particular, maior é a 
condutância da membrana para aquele íon. 
 
A equação de condutância de cordas mostra que quanto maior a condutância da 
membrana a um dado íon, maior é a influência daquele íon no sentido de trazer o 
potencial da membrana próximo ao valor do seu potencial de equilíbrio. 
 
 
2. A MEMBRANA COMO UM CAPACITOR 
 
Como a membrana da célula é muito fina, as cargas negativas de dentro da 
célula tendem a se parear como as positivas de fora por interação de campos 
elétricos, sem, no entanto, estarem diretamente em contato. A membrana, composta 
por lipídeos, é um dielétrico, um isolante. Logo, o sistema funciona como um capacitor. 
 
Essa organização das cargas é fundamental para a boa condutividade elétrica 
dos meios intra e extracelular e para o estabelecimento de correntes elétricas 
longitudinais à membrana. 
 
Grandes alterações no potencial da membrana são causadas por alterações 
minúsculas nas concentrações iônicas. 
 
 
3. OS VAZAMENTOS E AS BOMBAS DE SÓDIO E POTÁSSIO 
 
De fato, se a célula como um todo é uma pilha elétrica, as bombas de sódio e 
potássio são um gerador elétrico. As bombas de Na/K-ATPase são proteínas da 
membrana celular que, na presença da energia liberada pela quebra de ATP, 
literalmente bombeiam 3 íons para fora da célula e 2 íons para dentro contra o 
gradiente de concentração. 
 
As bombas de sódio e potássio funcionam em duas situações: 
 Para restauração das concentrações originais quando ocorrem entrada de 
sódio e saída de potássio por processos fisiológicos da célula. 
 Para restauração das concentrações originais quando ocorrem vazamentos de 
sódio para dentro da célula e de potássio para fora. 
 
 
III. QUANDO A CÉLULA SAI DO POTENCIAL DE REPOUSO ELÉTRICO 
 
1. O QUE ACONTECE COM O POTENCIAL ELÉTRICO DA CÉLULA? 
 
a) A DDP pode simplesmente não sofrer alterações – Se a entrada de sódio 
ou cálcio for lenta o suficiente, ocorrerá saída de potássio pelos canais de 
vazamento na mesma proporção que entra o outro cátion, e o potencial não se 
altera. O potássio sai porque na medida em que entra sódio na célula, que é 
um cátion, a força elétrica que segura o potássio diminui. Então, à custa da 
força de difusão, o potássio começa a sair da célula, buscando um novo ponto 
de equilíbrio. Essa saída leva a força elétrica a retornar aos valores anteriores. 
Assim a DDP não vai se alterar. 
 
b) A DDP provavelmente vai diminuir (despolarização) – Se a entrada de 
sódio ou cálcio for rápida (o mais provável), ocorrerá maior influxo de cátions 
do que efluxo de potássio pelos canais de vazamento e a DDP vai aproximar-
se do zero. Dependendo da velocidade desse influxo de cargas positivas, a 
DDP pode vir a se tornar positiva (o que acontece no potencial de ação), pois a 
força de difusão para o sódio é maior que a força elétrica. Todavia, nesses 
casos é comum acontecer a abertura de canais de potássio com portão, 
acelerando o fluxo desse íon, o que promove rapidamente a recuperação da 
polaridade negativa da membrana celular. 
 
Obs: A passagem de íons está condicionada à abertura de canais de 
membrana que, no repouso, estão fechados. Os canais com portão se fecham 
antes de a célula atingir valores de voltagem tão discrepantes. 
 
 
 
 
2. A CONTABILIDADE DE ÍONS DO SISTEMA 
 
As grandes oscilações da DDP da membrana mobilizam quantidades quase 
insignificantes de íons. Isso é importante para a dinâmica de células como músculos e 
neurônios, que podem se despolarizar e repolarizar a frequências altíssimas. Se as 
concentrações iônicas se alterassem muito em cada um desses processos, 
deduziríamos que a célula, após poucos eventos de despolarização, estaria 
impossibilitada de novos eventos. 
 
 
IV. O POTENCIAL DE AÇÃO 
 
Sinal elétrico auto-regenerável continuamente recriado. O potencial de ação é 
um processo de amplitude fixa e invariável. O potencial de ação surge quando, através 
de um estímulo, ocorre um súbito aumento da permeabilidade da membrana ao sódio. 
As proteínas dos canais para íons dependentes de voltagem e de ligante são as 
responsáveis pelos potenciais de ação. 
 
MECANISMOS IÔNICOS DOS POTENCIAIS DE AÇÃO: 
 
 
 
O entra indefinidamente na célula quando a condutância a esse íon 
aumenta? Não! Os canais de possuem um mecanismo automático de inativação. 
A membrana também é auxiliada a voltar ao seu valor de repouso pela abertura dos 
canais de controlados por voltagem. 
 
POTENCIAL DE AÇÃO NO MÚSCULO ESQUELÉTICO: 
 
 
 
POTENCIAL DE AÇÃO NO MÚSCULO CARDÍACO: 
 
 
 
V. A BATERIA TECIDUAL 
 
Em umcircuito de células em que elas se despolarizam simultaneamente ou 
sequencialmente, todo o tecido que compõe essas células vai se comportar como uma 
grande bateria cujo polo negativo é a extremidade do tecido que fica mais rica em 
elétrons e o polo positivo é a extremidade do tecido que fica mais pobre em elétrons, o 
que é determinado pelo sentido da corrente de despolarização das células. 
 
 
QUESTÕES 
 
1. O que é o potencial de repouso da membrana plasmática? 
 
 
 
 
 
 
2. Quais os fatores responsáveis pela formação do potencial de repouso das 
células? Explique. 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. O que é o potencial de equilíbrio de um íon? Explique. 
 
 
 
 
 
 
 
4. Qual a importância do potencial de ação? Todas as células sofrem potencial de 
ação? Durante o potencial de ação, a membrana aumenta a permeabilidade a 
qual íon? 
 
 
 
DINÂMICA DOS FLUIDOS 
 
I. O SISTEMA DOS FLUIDOS 
 
O fluido e seu continente (recipiente) formam um sistema. 
 
Circuito é a parte continente de sistemas de fluidos em dinâmica. 
 
Sempre que um fluido está em movimento em função de um continente, dá-se a 
esse continente o nome de circuito. 
 
 Circuito fechado: O fluido contido nesse circuito circula sem contato direto 
com outros sistemas. 
 
 Circuito aberto: O fluido contido nesse circuito estabelece contato direto com 
outros sistemas, ou seja, mesmo que temporariamente, o fluido deixa o 
circuito. 
 
II. APLICANDO O CONCEITO DE PRESSÃO 
 
Só ocorrerá aceleração de um fluido se houver diferença de pressão entre dois 
pontos do circuito. 
 
Após ter sua inércia rompida pela diferença de pressão, o movimento do fluido 
em velocidade constante é mantido pela própria inércia. 
 
Devido à existência de uma força de resistência inerente ao deslocamento do 
fluido ao longo do circuito, essa força de resistência deve ser vencida por uma força 
motriz para que o líquido se mantenha em inércia. 
 
Por exemplo, no sistema circulatório humano, em que, em condições normais, o 
sangue flui a uma velocidade mais ou menos constante, o coração é um motor, que 
nada mais faz do que vencer a resistência do sistema para que o sangue se mantenha 
em movimento inercial. Obviamente, devido à demanda (exercício físico, por exemplo), 
o coração bate mais depressa e com mais força, gerando maior gradiente (diferença) 
de pressão, o qual acelera o sangue e aumenta o fluxo no sistema para suprir as 
necessidades metabólicas do organismo. 
 
A aceleração de um fluido ocorre do ponto do circuito de maior pressão para o 
ponto de menor pressão do circuito. 
 
 Pressão positiva: Quando aumentamos a pressão de um continente, dizemos 
que foi gerada uma pressão positiva, ou seja, uma pressão que expulsa o 
fluido de seu interior. 
 
 Pressão negativa: Quando diminuímos a pressão de um continente, dizemos 
que foi gerada uma pressão negativa, ou seja, uma pressão de sucção, que 
aspira um fluido para seu interior. 
 
De acordo com a Lei de Boyle, quando aumentamos o volume do continente, a 
pressão em seu interior diminui, e, paralelamente, quando diminuímos o volume do 
continente, a pressão em seu interior aumenta. Logo, quando quisermos gerar uma 
pressão positiva, devemos diminuir o volume do continente. Para gerar uma pressão 
negativa, devemos aumentar o volume do continente. 
 
SISTEMA CIRCULATÓRIO: 
 
O coração realiza dois movimentos básicos – sístole e diástole. Durante a sístole 
(contração), a cavidade dos ventrículos diminui e, consequentemente, a pressão 
interior aumenta. Dessa maneira o coração ejeta o sangue para os vasos. Já na 
diástole (relaxamento), os átrios aumentam sua cavidade e consequentemente a 
pressão interior diminui (gera-se uma pressão negativa), e assim o coração aspira o 
sangue de volta para si. 
 
É interessante observar que nosso sistema circulatório é fechado, ou seja, forma 
um circuito de vasos comunicantes, de modo tal que o mesmo volume que é ejetado 
pelo coração será posteriormente aspirado por ele, após percorrer os vasos 
sanguíneos. 
 
 
 
SISTEMA LINFÁTICO: 
 
Os capilares linfáticos são vasos em fundo cego que existem no interstício dos 
tecidos e cuja função é aspirar o excesso de líquidos e proteínas dos tecidos, 
desembocando finalmente no sistema venoso para devolver à circulação o líquido 
recolhido (linfa) ao longo dos tecidos. Os capilares linfáticos apresentam grande 
capacidade de se dilatar ativamente; ao se dilatar, o capilar aumenta seu volume, e, 
portanto, sua pressão diminui. Assim, o capilar linfático gera uma pressão negativa 
que aspira os líquidos em excesso do interstício. Para que os líquidos do interstício 
sejam aspirados pelo capilar, este é dotado de grandes poros, porém esses poros 
apresentam válvulas que só permitem a entrada do líquido. O objetivo dessas válvulas 
é o seguinte: após dilatar (aumentar o raio) e aspirar os líquidos, a tensão na parede 
do capilar aumenta (lei de Laplace), gerando uma força elástica contrária que faz o 
capilar se contrair, bombeando a linfa adiante; ora, se as válvulas não existissem, 
nesse momento a linfa retornaria aos tecidos através dos poros. Dessa forma, ao se 
dilatar e contrair, os capilares linfáticos vão drenando os líquidos dos tecidos e 
bombeando esses líquidos para frente, até desembocar no sistema venoso. 
 
 
III. FLUXO 
 
Fluxo é sinônimo de vazão ou caudal. 
 
Fluxo é volume por unidade de tempo. 
 
No circuito fechado, os vasos saem de uma bomba e retorna à mesma bomba, 
logo não existe nenhuma alteração de volume do fluido – o volume que entra na 
bomba é o mesmo que sai dela em um dado intervalo de tempo. 
 
O nosso sistema circulatório é um circuito fechado estruturado na sequencia: 
coração – vasos arteriais – rede capilar – vasos venosos – coração. 
 
É sabido que o fluxo do coração (que recebe o nome de débito cardíaco) é de, 
aproximadamente, 5 litros por minuto. Ou seja, se a cada minuto o coração ejeta 5 
litros nos vasos, e como o sistema circulatório é um sistema fechado (formado por um 
conjunto de vasos comunicantes unidos por uma bomba), a cada minuto retornam os 
mesmos 5 litros ao coração. 
 
Isso significa que, num circuito fechado, como o fluxo é constante em todos os 
pontos, pois num dado tempo t a quantidade de fluido (sangue) que passa é sempre a 
mesma, para saírem 5 litros do coração é preciso que entrem 5 litros no coração. 
 
Em um circuito fechado, o fluxo é constante em todos os pontos. 
 
O fluxo é diretamente proporcional à área de secção transversa e à velocidade 
do fluido. 
 
Fluxo é o produto da velocidade pela área de secção transversa. 
 
Q = V . A 
 
Onde, 
 Q : Fluxo. 
 V : Velocidade. 
 A : Área. 
 
 
IV. VELOCIDADE DOS FLUIDOS 
 
Imagine dois vasos de calibres diferentes, pertencentes a um circuito hidráulico 
fechado. 
 
 
Bem, como os vãos pertencem a um circuito fechado, logo o fluxo é o mesmo 
nos pontos A e B. 
 
Mas se o fluxo é igual, logo o produto da área de secção transversa pela 
velocidade é o mesmo nos pontos A e B. Porém, como região A tem menor calibre, 
logo a velocidade do fluido terá de ser maior para satisfazer a igualdade de fluxo nos 
dois pontos. 
 
Em um circuito fechado, quanto maior o calibre do vaso, menor a velocidade do 
fluido nele contido. Quanto menor o calibre do vaso, maior a velocidade do fluido nele 
contido. 
 
Existe total concordância entre o comportamento da velocidade em um sistema 
hidráulico e o comportamento da velocidade no sistema circulatório. 
 
Osvasos capilares recebem esse nome porque apresentam a espessura de um 
fio de cabelo, porém a rede capilar apresenta milhões de vasos capilares dispostos em 
paralelo, de forma que a área de secção transversa total da rede capilar é centenas de 
vezes maior que a área de secção transversa da arteríola que origina a rede. 
 
 
 
Uma vez que cada órgão tem sua rede capilar, e sendo justamente na rede 
capilar que ocorrem as trocas de nutrientes entre o sangue e os tecidos, o ideal é que 
o sangue flua muito lentamente, a fim de haver tempo suficiente para que as trocas 
ocorram. 
 
 
V. PRESSÃO DOS FLUIDOS 
 
 
 
Podemos observar que a velocidade diminui do ponto de menor calibre para o 
ponto de maior calibre; então, o fluido desacelerou do ponto A para o ponto B, e assim 
o sentido do vetor aceleração é do ponto B para o ponto A. O que determina o sentido 
da aceleração (rompimento de inércia) de um fluido é a diferença de pressão. Logo, 
concluímos que, como o fluido diminui sua aceleração do ponto A para o ponto B, a 
pressão no ponto B deverá ser maior que no ponto A. 
 
Se no caso do fluido que se desloca de A para B a pressão “resultante” está de 
B para A, o que então mantém o sentido do fluido? O que mantém o movimento com 
velocidade constante é a própria inércia, ou seja, o vetor velocidade. Assim, o fluido 
escoa em velocidade constante unicamente por inércia. Agora, se quisermos alterar a 
inércia do fluido, acelerando-o ou desacelerando-o, aí sim, uma pressão “resultante” 
será necessária. 
 
 Se um fluido escoa de A para B com velocidade constante, nenhuma pressão é 
necessária, pois ele escoa por inércia. 
 
 Se um fluido acelera de A para B, a pressão em A é maior que a pressão em B. 
 
 Se um fluido desacelera de A para B, a pressão em B é maior que a pressão 
em A. 
 
Outra forma de explicar por que a pressão é maior no ponto B é pela 
conservação da energia mecânica. A energia mecânica ( ) é composta pela energia 
potencial e pela energia cinética: 
 
 = + 
 
Dizemos que um corpo tem energia potencial ( ) quando, em virtude de sua 
posição, ele tem possibilidade de entrar em movimento (como, por exemplo, um fluido 
sob pressão dentro de um continente). A energia potencial é uma forma de energia 
latente, ou seja, uma energia armazenada e pronta para produzir um movimento. 
 
Já a energia cinética ( ) é a energia que o corpo possui em virtude de seu 
próprio movimento. Então quanto maior a velocidade, maior a energia cinética. 
 
Como a pressão é o agente que rompe a inércia, ela representa a energia 
potencial ( ) de um fluido, enquanto a energia cinética ( ) é representada pela 
velocidade. Bem, pela primeira lei da termodinâmica, sabemos que a energia 
mecânica ( ) se conserva em sistemas não-dissipativos. Ora, se a velocidade 
diminui do ponto A para o ponto B, houve diminuição da . Dessa forma, para a 
energia mecânica se conservar, é obrigatório que a (representada pela pressão) 
aumente no ponto B. 
 
Quanto maior o calibre do continente, maior a pressão exercida pelo seu 
conteúdo. 
 
Não existe no organismo um vaso único, cujo calibre aumente ao longo do 
percurso, como o vaso da figura anterior. Então, no organismo, o princípio da 
desaceleração não se aplicará tal qual no vaso utópico em questão. 
 
Em relação ao sistema circulatório humano, podemos dizer que: 
 O coração (bomba), que acumula energia potencial hidráulica (pressão), 
alimenta o sistema circulatório fechado. 
 O coração oferece à circulação um determinado volume de sangue por unidade 
de tempo (fluxo). 
 O fluxo é o mesmo em vasos associados em série. 
 O fluxo se divide entre os vasos em paralelo. 
 A pressão total é a soma da pressão dos vasos em série. 
 A pressão é a mesma em cada vaso associado em paralelo. 
 
Desde a aorta até os capilares, os vasos estão em série. Como a pressão 
nesses vasos em série vai se somando, concluímos que a soma da pressão nesses 
vasos vai nos fornecer como resultado a diferença de pressão entre a raiz da aorta e a 
extremidade das arteríolas (aorta, artérias e arteríolas estão em série). 
 
Como os capilares estão em paralelo, a pressão que atua na rede capilar é a 
mesma pressão que atua em um único capilar. 
 
Se a pressão no sistema circulatório se comportar como a pressão no circuito 
hidráulico descrito anteriormente, seria de se esperar que a pressão na rede capilar 
fosse bem mais elevada que a pressão na arteríola – afinal, em um circuito hidráulico 
fechado a pressão é maior onde a área de secção transversa é maior. Entretanto, a 
pressão na rede capilar é MENOR que a pressão na arteríola que a origina. 
 
 
 
Conclui-se que o sistema arterial NÃO obedece aos princípios que se aplicam 
aos sistemas hidráulicos simples, no que se refere à pressão. 
 
Uma das diferenças fundamentais que existe no sistema arterial em relação a 
um sistema hidráulico simples, é que, na extremidade final da maioria das arteríolas, 
existem os esfíncteres pré-capilares. Essas estruturas são formadas por musculatura 
lisa e produzem um estreitamento importante na extremidade arteriolar, fazendo com 
que o volume de sangue que chega aos capilares flua lentamente e de forma contínua. 
Dessa maneira, a pressão no capilar fica pequena. 
 
 
 
Os capilares apresentam uma parede tão fina, que mesmo uma pressão 
pequena poderia causar sua ruptura. Isso não acontece graças ao fato de os capilares 
apresentarem um raio muito pequeno, o que faz com que a tensão na parede capilar 
seja mínima (lei de Laplace). 
 
Além disso, como a pressão em cada capilar é baixa, somente muito pouco do 
plasma vaza através dos poros capilares para os tecidos, embora os nutrientes 
possam se difundir facilmente para as células que circundam os capilares. De fato, 
quase não ocorre troca de plasma entre capilares e tecidos, o que é trocado entre eles 
são os nutrientes. 
 
Para que um capilar cumpra corretamente o seu papel, o importante é que a 
pressão capilar e a velocidade de escoamento do sangue sejam baixas. 
 
 
VI. FLUXO LAMINAR 
 
 
 
As regiões centrais do fluido se deslocam com uma velocidade maior e as linhas 
de deslocamento representadas pelo vetor velocidade formam linhas paralelas. Assim, 
é como o fluxo se deslocasse em lâminas, que na verdade se comportam como 
cilindros concêntricos. 
 
A lâmina (cilindro) mais externa apresenta contato com a parede do vaso que é 
um sistema sólido, havendo então certo grau de atrito. À medida que as lâminas de 
fluxo se afastam das paredes do vaso, seu contato também diminui, logo sua 
aceleração aumenta, e, portanto, elas se movem com maior velocidade. 
 
Caso o vaso apresente algum estreitamento, dilatação ou obstrução, haverá 
choque entre as lâminas, e então dizemos que houve turbilhonamento (fluxo 
turbilhonado). 
 
VII. RESISTÊNCIA AO FLUXO 
 
Para o líquido se manter em fluxo constante (inercial) a resistência a esse fluxo 
deve ser vencida por uma força motriz. 
 
O fluxo é dado pela razão diferença de pressão/resistência. 
 
Podemos verificar que o fluxo depende diretamente da diferença (gradiente) de 
pressão entre o início e o fim do trajeto, e, também, é claro, que o fluxo é 
inversamente proporcional à resistência imposta à sua passagem. 
 
F = 
 
 
 
Onde, 
 F : Fluxo. 
 ΔP : Diferença de pressão. 
 R: Resistência 
 
A existência da resistência pode ser evidenciada pelo seguinte argumento: em 
um circuito fechado a velocidade de um fluido varia em função da área de secção 
transversa de um vaso. Pois bem, em um vaso ondeo calibre não se altera, podemos 
concluir que a velocidade do fluido nesse vaso é constante (isto é, o fluido se 
movimenta por inércia). Ora, se ele se move por inércia (velocidade constante), por 
que é necessária a existência de uma diferença de pressão para manter o fluxo? 
Acontece que, em regiões do vaso em que o calibre é constante, a pressão resultante 
serve tão somente para anular a força de resistência. Como a resultante das forças 
será nula, a velocidade será constante. Com esse raciocínio fica demonstrado que 
existe uma resistência ao escoamento do fluido em um vaso (continente). 
 
1. FATORES RESPONSÁVEIS PELA RESISTÊNCIA 
 
 O raio do vaso: Quanto maior o raio do vaso, menor será a resistência e maior 
será o fluxo. Quanto menor o raio do vaso, maior será a resistência e menor 
será o fluxo. 
 
O fluxo em um vaso é diretamente proporcional à quarta potência de seu raio. 
 
A importância desse princípio é muito grande, pois ele mostra que mínimas 
alterações no calibre de um vaso geram grandes alterações no fluxo de seu conteúdo. 
 
 Viscosidade: Quanto mais viscoso um fluido, maior o atrito entre as lâminas 
(cilindros) do fluido. 
 
O fluxo em um vaso é inversamente proporcional à viscosidade de seu conteúdo. 
 
 Comprimento: Quanto maior a extensão do vaso, maior será a superfície de 
atrito entre a lâmina externa do fluido e a parede do vaso. 
 
O fluxo em um vaso é inversamente proporcional ao seu comprimento. 
 
Equação de Poiseuille: 
 
 
 
 
No caso da análise da circulação humana, a variável comprimento não tem muita 
importância, pois não há como aumentar ou diminuir significativamente o comprimento 
dos vasos sanguíneos. A variável viscosidade apresenta importância relativa, pois 
raramente ocorrem grandes alterações na viscosidade do sangue. Pode ocorrer 
relativo aumento da viscosidade do sangue em casos de desidratação ou discreta 
redução da viscosidade no caso de anemias. 
 
O principal determinante da resistência ao fluxo no sistema circulatório é o raio 
do vaso. 
 
Sabemos que o coração fica um terço do tempo em sístole e dois terços do 
tempo em diástole. A pressão sistólica tem por finalidade acelerar o sangue (romper 
sua inércia) para fora do coração. Já a pressão diastólica existe unicamente para 
equilibrar a resistência e permitir que o fluxo flua em velocidade constante, ou seja, por 
inércia. 
 
 
 
VIII. VISÃO TERMODINÂMICA DA CIRCULAÇÃO 
 
Num sistema dissipativo, parte da energia “se degrada”, se transforma em um 
tipo de energia que não pode retornar para o tipo original. Essa parcela de energia 
perdida pelo sistema em forma de calor é a entropia. À medida que o tempo passa, 
aumenta a entropia, ocasionando uma irreversibilidade das transformações. 
 
Desde a saída do sangue do coração até o seu retorno, novamente ao coração, 
a energia mecânica deveria se conservar, caso o sistema circulatório fosse um 
sistema conservativo. Mas esse não é o caso – o sistema é dissipativo. Assim, a 
energia mecânica não se conserva, pois uma parcela, tanto da energia cinética 
(velocidade) quanto da energia potencial (pressão), se transforma em entropia, em 
função das forças dissipativas. 
 
Como as grandes artérias apresentam um considerável grau de elasticidade, 
logo ao sair do coração a pressão do sangue é amortecida pela dilatação de tais 
artérias. Dessa forma, parte da energia potencial do sangue (pressão) é transformada 
em energia potencial elástica nas artérias. 
 
Outra força dissipativa muito importante é a força de atrito. Apesar de o endotélio 
que reveste os vasos sanguíneos apresentar um dos coeficientes de atrito mais baixos 
da natureza, como a extensão total dos vasos é grande, existe dissipação de energia 
mecânica do sangue em função do atrito com o endotélio. 
 
Além disso, pelo fato de o sangue não ser um fluido homogêneo, já que 
apresenta células e proteínas em seu conteúdo, o fluxo do sangue não é 
perfeitamente laminar. Assim, existe também perda de energia através do atrito entre 
as lâminas do próprio sangue. 
 
Como as artérias se bifurcam, o choque da coluna de sangue com as incontáveis 
bifurcações também faz com que a parte da energia seja dissipada. 
 
Os esfíncteres pré-capilares também contribuem para a perda de energia, uma 
vez que o sangue também se choca com eles. 
 
Em função de todas essas variáveis dissipativas, o sangue chega aos capilares 
com baixa pressão (energia potencial) e baixa velocidade (energia cinética). Após 
deixar os capilares, o sangue chega ao sistema venoso com baixa pressão e retorna 
ao coração graças à pressão aspirativa produzida pela diástole dos átrios, dentre 
outros fatores. A constante dissipação de energia é um motivo capital para o sistema 
venoso ser um sistema de baixa pressão. 
 
 
IX. PRESSÕES DE ESCOAMENTO NA REDE CAPILAR 
 
 Pressão hidrostática: favorece a filtração. 
 Pressão oncótica: oposição à filtração. 
 
 
 
 
X. DINÂMICA DA FILTRAÇÃO RENAL 
 
Filtração é um método em que separam substâncias sob pressão. Formalmente 
podemos definir a filtração como um processo de separação de um sistema sólido-
líquido ou sólido-gasoso, e que consiste em fazer tal sistema passar através de um 
material poroso (filtro) que retém o corpo sólido de deixa passar a fase líquida ou 
gasosa. Quando as substâncias retidas pelo filtro apresentam dimensões muito 
pequenas (da ordem de micrômetros), o processo é denominado ultrafiltração. 
 
Os rins têm como principal função filtrar o plasma para formar a urina. Para que 
ocorra filtração, os vasos sanguíneos, ao chegarem nos néfrons, formam uma rede 
capilar enovelada, que denominamos glomérulo. A pressão existente no glomérulo é a 
pressão hidrostática do sangue, que tende a acelerar o filtrado para fora (em direção à 
cápsula de Bowman, que é a porção inicial do néfron). Opondo-se à filtração existem 
duas pressões – a pressão oncótica do glomérulo, determinada pelas proteínas ali 
existentes, e a pressão hidrostática na cápsula de Bowman (pressão capsular), que 
vai aumentando à medida que o filtrado se acumula na cápsula. 
 
Assim, a pressão efetiva de filtração (PEF) é determinada pela aritmética entre a 
pressão hidrostática do glomérulo (PH), a pressão oncótica (PO) e a pressão capsular 
(PC), da seguinte forma: 
 
PEF = PH – PO – PC 
 
 
 
 
QUESTÕES 
 
1. Qual o principal fator responsável pela aceleração de um fluido? Comente 
sobre pressão positiva e pressão negativa, exemplifique. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Comente sobre a relação do fluxo de sangue com a velocidade do fluido e com 
a área dos vasos. Quais os vasos do sistema circulatório de humanos com o 
maior calibre? Qual a importância fisiológica dessa grande área nesses vasos? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Comente sobre a pressão do sangue nas artérias, arteríolas, capilares e veias. 
Qual o motivo de ocorrer uma redução significativa da pressão nas arteríolas? 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. O que é o fluxo laminar e o fluxo turbilhonado de um fluido? 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Quais fatores causam resistência ao fluxo de sangue no sistema circulatório? 
 
 
 
 
 
 
 
6. Comente sobre as pressões hidrostáticas e oncóticas na rede capilar sistêmica 
e nos capilares glomerulares dos néfrons. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BIOFÍSICA DO SISTEMA RESPIRATÓRIO 
 
I. PRESSÃO 
 
Um líquido ouum gás exerce pressão sobre o seu continente. A pressão é um 
conjunto de forças exercidas por cada uma das infinitas partículas do fluido sobre 
infinitos pontos de seu continente. 
 
Macroscopicamente, a pressão não pode ser considerada uma força, pois incide 
sobre todos os pontos do continente com mesma intensidade. Porém, a pressão é 
composta por pequenas forças geradas pelos choques das moléculas do fluido sobre 
a parede do continente. 
 
Pressão = força por unidade de área. 
 
Como o choque de moléculas se dá aleatoriamente em todos os pontos do 
recipiente, fica fácil observar que a pressão será a mesma em todos os pontos do 
continente. A pressão de um fluido se distribui igualmente em todos os pontos de seu 
continente. 
 
A pressão em um sistema é dependente do volume do continente (Lei de Boyle). 
 
Para aumentar a pressão dentro de um continente, basta diminuir seu volume. 
Para diminuir a pressão dentre de um continente, basta aumentar seu volume. 
 
1. PRESSÃO PARCIAL DE UM GÁS 
 
Um gás exerce pressão em seu continente. A pressão exercida por um gás é 
produzida pela força que esse gás exerce sobre a parede por unidade de área da 
parede. E a causa dessa força é o somatório dos choques que as moléculas de gás 
sofrem contra a parede: quanto mais choques, mais pressão. 
 
Numa mistura gasosa, cada componente da mistura exerce uma determinada 
pressão parcial sobre as superfícies em contato com a mistura, a qual é proporcional 
à concentração desse gás na mistura. 
 
2. PRESSÃO PARCIAL DE UM GÁS MISTURADO EM UM LÍQUIDO 
 
Os gases muitas vezes estão em suspensão na água. O motivo de essa mistura 
ser uma suspensão é a existência da pressão parcial exercida pelo gás, na mistura, 
contra a superfície do líquido, de dentro para fora. 
 
Como o líquido e o gás circundante são sistemas abertos, a pressão parcial do 
gás será proporcional à quantidade de gás que escapa do líquido. Definitivamente, as 
moléculas de gás projetam-se contra a lâmina tensa na superfície do líquido, 
ricocheteando de volta. 
 
A pressão parcial de um gás no líquido é proporcional à concentração do gás no 
líquido. 
 
Contudo, há um fenômeno curioso que acontece nos líquidos: gases diferentes, 
ainda que em mesma concentração, exercem pressões parciais diferentes! 
 
Ao se determinar experimentalmente a relação entre a pressão e a concentração 
de gases, determinou-se um coeficiente numérico de solubilidade para cada gás. 
Quanto menor esse coeficiente, maior será a pressão parcial exercida pelo gás na 
superfície do líquido. O coeficiente de solubilidade determina o grau de afinidade ou 
repulsão que um gás apresenta em relação ao líquido. 
 
A pressão parcial de um gás é diretamente proporcional à sua concentração e 
inversamente proporcional ao seu coeficiente de solubilidade. 
 
 Coeficiente relativo de difusão – Esse coeficiente é derivado do coeficiente de 
solubilidade e trata da velocidade de difusão de um gás dentro de um líquido. 
Os gases como maior coeficiente de solubilidade têm mais liberdade para 
circular dentro do líquido e, assim, difundir-se por sua intimidade, uma vez que 
gases com coeficiente de solubilidade baixo apresentam afinidade pelo líquido. 
 
A pressão parcial externa de um gás é determinante da concentração desse gás 
quando ele está misturado em líquido. 
 
Se pressão é força sobre unidade de área, imaginamos uma força para cada tipo 
de gás apontando do meio circundante para dentro do líquido e uma outra força 
apontando do líquido para o meio circundante. O gás entra ou sai do líquido até as 
forças se equilibrarem, ou seja, até as pressões parciais ficarem iguais dentro e fora 
do líquido. 
 
Se a pressão parcial de um gás, externa ao líquido, abaixa em relação à pressão 
interna, sai gás da mistura. 
Se a pressão parcial de um gás, externa ao líquido, aumenta em relação à 
pressão interna, entra gás na mistura. 
 
A pressão parcial de um gás dentro e fora da mistura líquida é a mesma. 
 
 
II. TENSÃO 
 
Tensão é uma força que tende a produzir ruptura. 
 
A tensão é maior onde o raio do continente é maior. 
 
Tensão é a força de contato exercida sobre um cabo em reação à força de 
tração. 
 
Utiliza-se o termo tração para a força exercida no corpo e tensão para a força 
exercida no cabo ou no continente de um fluido. A natureza da tração e da tensão é a 
mesma, ambas são forças que “puxam” alguma coisa. 
 
O efeito da tensão depende da resistência do material. 
 
A força elástica é a reação à tensão em um continente que apresente 
elasticidade. 
 
A tensão na superfície de um recipiente é diretamente proporcional à pressão 
exercida pelo fluido que preenche esse recipiente e ao raio do recipiente (Lei de 
Laplace). 
 
 
 
 
ELASTÂNCIA E COMPLACÊNCIA: 
 
Elastância é a variação da resistência elástica de um tecido por unidade de 
tensão. 
 
Complacência é a variação da deformação de um tecido, por unidade de tensão. 
 
Complacência é o inverso da elastância. 
 
Quanto maior a elastância, menor a variação de volume sob uma mesma 
pressão, e quanto maior a complacência, maior a variação de volume sob uma mesma 
pressão. 
 
Complacência é a variação do volume por unidade de pressão. 
 
Capacitância é sinônimo de complacência. 
 
 
III. TENSÃO SUPERFICIAL 
 
A exemplo da água, as suas moléculas formam pontes de hidrogênio em todas 
as direções. Ou seja, uma molécula de água está cercada por pontes de hidrogênio. 
Como cada ponte é uma interação de forças entra duas moléculas, obviamente a 
resultante delas será nula se considerarmos uma molécula situada no meio da massa 
de água. Contudo, na superfície do líquido que é o limite físico da massa de água, 
essas forças não se anulam! 
 
Para o rigor da definição, consideramos que a tensão superficial é a propriedade 
que só existe na interface de dois meios diferentes, por exemplo, líquido e gás. 
 
1. TENSÃO SUPERFICIAL NA SOLUÇÃO DE DETERGENTE 
 
O detergente age como um competidor pelos sítios polares das moléculas de 
água. Ele é um sal de cabeça longa, composto por uma cadeia polar de dezenas de 
carbonos (cauda) e uma extremidade polar que se liga à água. A parte iônica é 
hidrofílica, que se liga a moléculas de água. A parte apolar é hidrofóbica, ou seja, não 
interage com a água. 
 
Logo, a molécula anfipática, ao se ligar a uma molécula de água através da 
parte iônica, literalmente desliga essa molécula da rede de pontes de hidrogênio, pois 
a parte apolar do detergente não tem a que se ligar. Assim, com a adição de uma 
substância anfipática à água, o número de pontes de hidrogênico no sistema cai 
vertiginosamente. E com isso, a tensão superficial da água é reduzida. 
 
As moléculas anfipáticas são, por isso, chamadas de tensoativas. 
 
 
 
2. OS ALVÉOLOS PULMONARES E AS MOLÉCULAS TENSOATIVAS 
 
Os alvéolos, como qualquer outro tecido do organismo, são ricos em água. Tanto 
que, continuamente, existe uma fina camada de água na sua superfície interna. E, 
como sabemos, a água exerce uma tensão superficial. Essa tensão é forte o bastante 
para fazer com que o alvéolo se feche, fique todo amassado (a isso chamamos 
colabamento). E também é forte o suficiente para impedir a inspiração. 
 
Entretanto, a água alveolar está repleta de surfactante (uma substância 
tensoativa, tipo um detergente). O surfactante é produzido a partir de ácidos graxos 
pelas células alveolares do tipo II. O constituinte mais importante é a dipalmitil 
fosfatidilcolina (DPPC), são anfipáticos. 
 
Esse surfactante reduz a tensão superficialda água, permitindo que ela se 
“espalhe” pela superfície do alvéolo e que este seja insuflado tranquilamente durante a 
inspiração. 
 
 
 
 Síndrome da angústia respiratória neonatal: Um dos maiores dramas no parto 
de crianças prematuras é que o pulmão de fetos com menos de 30 semanas 
(aproximadamente) ainda não produz surfactante. Logo, se o problema não for 
imediatamente tratado com a aplicação de surfactante sintético pelas vias 
respiratórias, o bebê provavelmente morre por incapacidade de respirar. 
 
 
IV. VENTILAÇÃO PULMONAR 
 
A ventilação pulmonar é o processo físico que possibilita a entrada e a saída de 
ar dos pulmões. 
 
1. AS FORÇAS ELÁSTICAS E AS PRESSÕES NO PULMÃO 
 
O ar é um fluido, e só é possível acelerar fluidos submetendo-os a uma diferença 
de pressão. Como os alvéolos e as vias respiratórias são estruturas anatomicamente 
abertas, mantêm contato com o ar atmosférico. Portanto, a pressão intra-alveolar tem 
valor igual ao da pressão atmosférica. O ar só poderá se deslocar em direção aos 
alvéolos se a pressão atmosférica se tornar maior que a pressão intra-alveolar. A 
solução, então, é diminuir a pressão intra-alveolar, ou seja, torná-la uma pressão 
negativa, subatmosférica. 
 
Para diminuir a pressão intra-alveolar, basta aumentar o volume dos alvéolos 
(Lei de Boyle). Logo, para que a pressão intra-alveolar diminua, basta que os pulmões 
se expandam durante a inspiração. A consequência é a entrada de ar até a pressão 
intra-alveolar se igualar à atmosférica. 
 
A cavidade pleural é um espaço único delimitado em toda a sua extensão por 
uma membrana serosa denominada pleura. A parte da pleura que fica aderida à 
parede torácica se denomina pleura parietal, enquanto a porção do folheto pleural que 
fica aderida ao parênquima pulmonar (alvéolos) é chamada de pleura visceral. 
 
 
 
O pulmão é um órgão elástico, cuja malha de fibras conjuntivas é concêntrica (ou 
seja, as fibras são pequenas molas radiais que convergem para o hilo do órgão). Esse 
pulmão está literalmente aberto, ou seja, o ar no seu interior mantém continuidade 
com o ar atmosférico. O pulmão está encerrado dentro de uma caixa rígida, que é a 
caixa torácica, reforçada por um gradil costal. A caixa torácica tem um volume bem 
maior do que o do pulmão em repouso (pulmão sob tensão zero). 
 
Contudo, o pulmão está preenchendo completamente o interior da caixa torácica. 
Isso significa que o pulmão está sendo submetido a uma determinada tensão que o 
estire a ponto de preencher toda a cavidade. O interior do alvéolo mantém contato 
contínuo com o meio atmosférico; assim, mesmo quando o pulmão está estirado 
dentro da caixa torácica (sob tensão), a sua pressão interna (pressão intra-alveolar) é 
igual à pressão atmosférica. 
 
 
 
Qual é a fonte de tensão que produz o estiramento do pulmão tornando-o 
distendido? É uma pressão negativa que rodeia o exterior do pulmão que o puxa 
excentricamente, estirando-o – a pressão intrapleural negativa. 
 
O que faz com que a pressão intrapleura seja negativa é o fato de caixa torácica 
ser inextensível, criando um vácuo dentro da cavidade pleural. Isto ocorre em virtude 
das características elásticas intrínsecas da caixa torácica e dos pulmões. Se 
realizarmos um experimento retirando os pulmões da caixa torácica, vamos observar 
que a elasticidade dos músculos da parede torácica tende a tracionar esta para fora, 
ou seja, sem os pulmões a tendência do tórax é expandir-se ainda mais. Por outro 
lado, os pulmões, se forem retirados da caixa torácica, tendem a colapsar (retrair-se) 
por causa das muitas fibras elásticas que existem em torno dos alvéolos. 
 
Como a parede da caixa torácica tende a se expandir (trazendo consigo a pleura 
parietal) e os pulmões tendem a colapsar (levando com eles a pleura visceral), ocorre 
um discreto afastamento dos dois folhetos pleurais, aumentando o volume da cavidade 
pleural e gerando nesta uma pressão de sucção (pressão negativa). 
 
Outro importante fator que contribui para que a pressão intrapleural seja negativa 
é a contínua retirada de líquido do espaço pleural pelos capilares linfáticos. 
 
A caixa torácica não é imóvel. Ela aumenta de volume pela contração de 
músculos como o diafragma e os músculos intercostais. 
 
Quando a caixa torácica se expande, traciona a pleura parietal para fora, e isto 
aumenta o volume da cavidade pleural, fazendo com que a pressão intrapleural se 
torne ainda mais negativa. A pressão intrapleural negativa traciona a pleura visceral 
em direção à pleura parietal, e como a pleura visceral está aderida ao parênquima 
pulmonar, o pulmão é tracionado em direção à parede torácica. Consequentemente, o 
pulmão se distende, causando aumento do volume dos alvéolos, e, com o aumento do 
volume alveolar, a pressão intra-alveolar diminui. A pressão intra-alveolar, então, 
passa a apresentar valores negativos (subatmosféricos), propiciando a entrada de ar 
nos pulmões. Estes são os fenômenos mecânicos que possibilitam que a inspiração 
ocorra. 
 
Para que a expiração ocorra, basta que os músculos intercostais e o diafragma 
relaxem e as próprias forças elásticas existentes no pulmão cuidem de “tracionar” as 
pleuras e a caixa torácica até a posição original, gerando uma pressão intra-alveolar 
positiva que faz com que o ar saia dos pulmões. 
 
Existem dois tipos de forças elásticas que atuam na expiração: 
 As forças elásticas do tecido pulmonar, que são determinadas principalmente 
pelas fibras elásticas e pelas fibras colágenas existentes no interstício 
pulmonar. 
 AS forças elásticas causadas pela tensão superficial existente no interior dos 
alvéolos, as quais representam cerca de 2/3 do total das forças elásticas nos 
pulmões normais. 
 
 
 
A tensão superficial é um efeito que ocorre na camada superficial de um líquido, 
fazendo com que a superfície deste se comporte como uma membrana elástica. Como 
o interior dos alvéolos é repleto de moléculas de água, a tensão superficial é tão 
grande que poderia impedir a abertura dos alvéolos. A tensão superficial só não 
inviabiliza a respiração porque existe no interior dos alvéolos uma substância 
produzida pelos pneumócitos tipo II, denominada surfactante, que atua reduzindo a 
tensão superficial da água. 
 
A inspiração é um processo ativo, pois depende de trabalho muscular. A 
expiração é um processo passivo, que ocorre em virtude das forças elásticas 
existentes no pulmão. 
 
A diferença numérica entre o valor da pressão intrapleural e a pressão intra-
alveolar é denominada pressão transpulmonar. A expansão torácica ocorre justamente 
por causa da diferença de pressão na cavidade pleural e a pressão no alvéolo. Assim, 
podemos afirmar que, quando os valores da pressão transpulmonar estão baixos, a 
ventilação fica prejudicada. 
 
 = – 
 
A pressão transpulmonar é a pressão que mantém as vias respiratórias abertas, 
tanto na inspiração quando na expiração. 
 
 
 
 
2. VOLUMES PULMONARES 
 
 Volume corrente (VC): Volume de ar (cerca de 500mL) inspirado ou expirado 
durante a respiração em repouso. 
 
 
 Volume de reserva inspiratória (VRI): Volume extra de ar (cerca de 3000mL) 
que pode ser inspirado em uma inspiração forçada 
 
 Volume de reserva expiratória (VRE): Volume extra de ar (cerca de 1000mL) 
que pode ser expirado em uma expiração forçada, após o final da expiração do 
volume corrente de pressão. 
 
 Volume residual (VR): Volume de ar (cerca de 1000mL) que permanece nos 
pulmões mesmo após uma expiração forçada de intensidade máxima.3. FLUXO DE AR E RESISTÊNCIA DAS VIAS AÉREAS 
 
O fluxo é diretamente proporcional á diferença de pressão entre a boca e o nariz 
e os alvéolos, e é inversamente proporciona à resistência das vias aéreas. 
 
F = 
 
 
 
 
A resistência é determinada, principalmente, pela lei de Poiseuille: Quanto menor 
o raio do vaso, maior será a resistência e menor será o fluxo. O fluxo de um vaso é 
diretamente proporcional à quarta potência do raio. 
 
 
 
Alterações da resistência das vias aéreas – sistema nervoso autônomo: Estímulo 
parassimpático produz constrição da musculatura lisa dos brônquios. Estímulo 
simpático produz relaxamento. 
 
 A resistência se torna um impedimento importante ao fluxo de ar quando o 
interior das vias aéreas se tornam anormalmente estreitados por acúmulo de 
muco ou por doença obstrutiva crônica (bronquite crônica, asma). 
 
4. COMPLACÊNCIA PULMONAR 
 
Descreve a distensibilidade do sistema. Refere-se à variação de volume dos 
pulmões para uma dada mudança de pressão. 
 
A complacência dos pulmões e da caixa torácica tem relação inversa com as 
propriedade elásticas, ou elastância. Quanto maior a quantidade de tecido elástico, 
maior é a força de recuo, menor é a complacência. 
 
 Enfisema Pulmonar: Aumento da complacência por destruição das fibras 
elásticas. 
 
 
V. TROCAS GASOSAS, DIFUSÃO E TRANSPORTE DE GASES 
 
Relaciona-se com a pressão parcial de um gás misturado em um líquido e seu 
coeficiente de solubilidade. 
 
Gás Coeficiente de Solubilidade Coeficiente de Difusão 
 0,024 1,00 
 0,570 20,30 
1. TRANSPORTE DE PELO SANGUE 
 
 dissolvido: 2% do conteúdo total de no sangue. 
 Oxiemoglobina: maior parte do no sangue. 
 
2. TRANSPORTE DE PELO SANGUE 
 
 dissolvido: 5% do conteúdo total do no sangue. 
 Carbaminoemoglobina: 3% do conteúdo total de . 
 
 : 92% do total de . 
 
 
QUESTÕES 
 
1. Explique o porquê de os pulmões estarem estirados para ocupar o volume da 
caixa torácica. Quais as forças são responsáveis pelo estiramento pulmonar e 
qual a importância fisiológica desse evento? 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Quais mudanças ocorrem nos volumes e pressões da caixa torácica e pulmões 
durante o ciclo respiratório? Quais músculos participam da inspiração 
silenciosa? Por que a expiração silenciosa é um processo passivo? 
 
 
 
 
 
 
 
3. Comente sobre a complacência pulmonar e dê um exemplo de alteração 
patológica da complacência dos pulmões. 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Fales sobre a difusão dos gases entre os alvéolos e os capilares pulmonares. 
Explique o que é a pressão parcial dos gases. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ONDAS 
 
I. INTRODUÇÃO 
 
Onda é uma forma de transferência de energia sem transferência de matéria. 
 
Onda é o fenômeno que consiste numa perturbação periódica, que se propaga 
em um meio material ou no espaço. 
 
II. PERTURBAÇÃO E PROPAGAÇÃO 
 
Toda vez que um determinado corpo transfere energia para um meio, esse corpo 
produz um perturbação local que se propaga para todas as direções desse meio. Essa 
perturbação recebe o nome de onda. 
 
A quantidade de movimento (energia) de um corpo que se choca com um meio 
elástico determina, nesse meio, tanto o número de ondas por unidade de tempo 
(frequência) como a amplitude dessas ondas. 
 
A quantidade de movimento de um corpo que se choca com um meio elástico 
não determina a velocidade de propagação da onda. 
 
Pois, 
 
O que determina a velocidade de propagação de uma onda são as 
características intrínsecas do meio. 
 
As principais características de uma onda, as quais definem seu comportamento, 
são: 
 
 Frequência: Número de perturbações em propagação por unidade de tempo. 
 
 Amplitude: Intensidade de cada perturbação (altura da onda). Quanto mais 
energia tem a onda, maior sua amplitude. 
 
 Comprimento de onda: Distância entre duas perturbações (medida pela 
distância entre duas cristas). 
 
 Velocidade de propagação: Distância percorrida pela perturbação (no sentido 
da propagação) por unidade de tempo. 
 
Uma onda é definida pela quantidade de energia que transmite. 
 
A velocidade de propagação da onda depende simultaneamente da frequência e 
do comprimento de onda. 
 
A velocidade de propagação de uma onda é dada pelo produto da frequência da 
onda por seu comprimento de onda. 
 
v = λ . f 
 
Ondas veiculam energia! 
 
1. COMO AS ONDAS SE PROPAGAM 
 
Ondas que se propagam por uma única dimensão são chamadas ondas 
unidimensionais. 
 
Ondas que se propagam através de uma superfície são chamadas de ondas 
bidimensionais. 
 
Ondas que se propagam para todas as direções do espaço a partir da fonte são 
chamadas de ondas tridimensionais. 
 
A propagação tridimensional de uma onda no ar se dá com oscilações 
longitudinais ao sentido da onda, gerando momentos de rarefação e compressão. 
Podemos, para fins de simplificação e visualização, representar uma onda 
tridimensional (rarefação – compressão) como uma oscilação bidimensional em um 
gráfico, em que a rarefação apresenta os “vales” do gráfico da onda e a compressão, 
as “cristas” do gráfico. 
 
 
 
2. COMO AS ONDAS INTERAGEM 
 
Uma grande variabilidade de padrões de frequência e amplitude podem se 
somar, gerando um composto complexo de oscilações. Esse complexo é chamado de 
“onda complexa”. 
 
2.1. INTERAÇÕES ADITIVAS 
 
Quando pulsos de rarefação ou de compressão de duas ondas coincidem, é 
produzido um pulso de amplitude aumentada ou amplificada, definindo o pulso 
resultante, que é a soma aritmética dos pulsos originais. 
 
 
 
2.2. INTERAÇÕES SUBTRATIVAS 
 
Quando o pulso de rarefação de uma onda coincide com o pulso de compressão 
de outra, e vice-versa, a amplitude do pulso resultante é reduzida ou anulada, 
definindo uma subtração aritmética dos pulsos originais. 
 
 
 
3. RESSONÂNCIA 
 
Ressonância é um processo de amplificação de ondas com mesma frequência, 
produzidas em fontes diferentes, através de uma interação aditiva. 
 
 
III. A NATUREZA DAS ONDAS 
 
1. ONDAS MECÂNICAS 
 
Onda mecânica é aquela que se propaga através de um meio material, através 
do deslocamento de uma perturbação local, e que interfere no estado de cinética das 
partículas desse meio. 
 
A perturbação in loco alteração cinética das moléculas, a qual não configura 
deslocamento de massa no sentido da propagação da onda, mas gera a amplitude da 
onda. É assim que a onda transfere sua energia: através de sua amplitude, a qual 
ocasiona movimento transversal. 
 
A velocidade de propagação das ondas mecânicas depende do meio em que ela 
se propaga. De um modo geral, quanto mais denso o meio, maior a velocidade de 
propagação. 
 
A velocidade de propagação das ondas mecânicas é maior nos sólidos do que 
nos líquidos, e maior nos líquidos do que nos gases. As ondas mecânicas não se 
propagam no vácuo. 
 
2. ONDAS ELETROMAGNÉTICAS 
 
A onda eletromagnética é uma perturbação que se origina através da vibração 
de um campo elétrico e magnético, simultaneamente. 
 
Os campos de força magnética e elétrica, por si, são inseparáveis, e não é 
admitida a existência exclusiva de um. 
 
Onda eletromagnética é a onda que se origina pela variação de um campo 
eletromagnético e que se propaga no vácuo com a velocidade da luz. 
Ao contrário das ondas mecânicas, quantomaior a densidade de um meio, 
menor a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas. A velocidade desse 
tipo de onda é máxima no vácuo. 
 
Como nas ondas mecânicas, a quantidade de energia transferida para o receptor 
de ondas eletromagnéticas é proporcional à frequência dessas ondas. Além disso, 
segundo o modelo adotado atualmente, essa transferência de energia se dá através 
dos fótons, que se comportam como “pacotes de energia”. 
 
Fóton é a partícula elementar mediadora da força eletromagnética. O fóton 
também é a quantidade de radiação eletromagnética, ora se comportando como onda, 
ora se comportando como partícula. 
 
 Espectro eletromagnético: É todo o conjunto de ondas eletromagnéticas 
possíveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BIOFÍSICA DA VISÃO 
 
I. A ESTRUTURA DO OLHO 
 
 
 
O olho é uma esfera cheia de fluidos envolvida por três camadas de tecido 
especializado: 
 Esclera: membrana rígida que serve para dar forma ao olho. 
 Coróide: rica em vasos sanguíneos e em pigmentos de cor negra (melanina), é 
responsável pela nutrição da retina e reduz a reflexão da luz no interior do 
globo ocular. 
 Retina: membrana onde estão os fotorreceptores (células nervosas 
responsáveis pela detecção da luz e onde ocorre o primeiro estágio do 
processamento das informações visuais). 
 
Câmara anterior preenchida com humor aquoso que nutre a córnea e o 
cristalino. O humor aquoso é drenado para as veias; seu volume determina a pressão 
intraocular. 
 
A grande cavidade que se situa atrás do cristalino contém o humor vítreo; um 
fluido gelatinoso com composição semelhante à do líquor. 
 
A emergência do nervo óptico cria na retina uma região chamada de ponto cego, 
que se localiza próximo à fóvea. Nessa região não existem fotorreceptores. 
 
 
II. A QUANTIDADE DE LUZ QUE ENTRA NO OLHO É CONTROLADA PELA 
ÍRIS 
 
 Míose: Constrição da pupila (parassimpático). Ambiente bem iluminado, fadiga, 
focalização de objeto próximo. 
 Midríase: Dilatação da pupila (simpático). Ambiente pouco iluminado, dor, 
orgasmo, no momento da morte. 
 
 
III. O OLHO REFRATA A LUZ QUE ENTRA PARA FOCALIZAR A IMAGEM 
NA RETINA 
 
Refração é a alteração da direção de propagação de uma onda em função da 
alteração de sua velocidade, que ocorre quando uma onda muda de meio. 
 
 
 
LENTES: 
 
 Lente côncava – Divergente 
 Lente convexa – Convergente. 
 
A córnea e o cristalino atuam, em condições normais, como lentes convergentes. 
 n (cristalino) = 1,4 
 n (córnea) = 1,38 
Quanto maior o n (índice de refração), menor a velocidade do raio de luz, maior 
a convergência. 
 
 
 
IV. FORMAÇÃO DA IMAGEM NO OLHO 
 
Podemos fazer uma analogia de uma câmera fotográfica com o olho. Em ambos 
temos um sistema de lentes, que focam a imagem de um olho sobre uma região 
específica, no caso dos olhos, a retina, na câmera, o filme. Como na câmera, a 
imagem do olho forma-se invertida, o cérebro corrige e interpreta a informação como 
se a imagem estivesse na posição original. 
 
V. FOTOTRANSDUÇÃO 
 
A fototransdução pelas células receptoras da retina (cones e bastonetes) 
converte estímulos de luz em sinais luminosos. 
 
VI. DESORDENS COMUNS DA VISÃO 
 
 Miopia. 
 Hipermetropia. 
 Astigmatismo 
 
 
 
 
 
QUESTÕES 
 
1. Assim como uma câmera fotográfica, o olho humano possui uma espécie de 
diafragma chamado pupila. Como são denominadas sua dilatação e constrição 
e qual parte do sistema nervoso é responsável por cada um desses dois 
processos? 
 
 
 
 
 
2. Quais as duas estruturas do olho que se comportam como lentes e qual o tipo 
de lente elas se comportam? 
 
 
 
 
 
 
BIOFÍSICA DA AUDIÇÃO 
 
I. SOM E AUDIÇÃO 
 
Grande parte das informações que o ser humana recebe são transmitidas por 
ondas sonoras – mecânicas – originadas em diversas fontes no ambiente. 
 
O sistema auditivo dos animais permite a captação e reconhecimento do 
conteúdo que essas ondas possuem. 
 
O aparelho auditivo humano também está relacionado com o equilíbrio do corpo. 
 
Som é a sensação percebida pelo cérebro que se relaciona com a chegada ao 
ouvido de ondas de vibração mecânica. 
 
O som se propaga nos ambientes materiais através de ondas. As ondas sonoras 
são vibrações sincronizadas das moléculas que constituem o meio. Ao vibrarem em 
conjunto, elas criam em torno da fonte sonora regiões de alta e baixa pressão. Essas 
variações de pressão se propagam no meio como onda mecânica. Ao vibrar, a fonte 
sonora produz uma série de ondas compressão-expansão que se propagam no meio, 
perdendo intensidade ao longo do percurso. 
 
Nem todos os eventos geram vibrações atmosféricas que podemos ouvir. A 
sensibilidade do ouvido humano varia com a frequência do som. O ouvido humano 
pode detectar frequências sonoras na faixa de 16 a 17000Hz, mas é mais sensível 
para as frequências entre 2000 e 5000Hz. 
 
 
II. QUALIDADES FISIOLÓGICAS DO SOM 
 
1. ALTURA 
 
A altura do som é a qualidade que permite diferenciar um som grave (baixo) de 
som agudo (alto), e é determinada pela frequência da onda sonora. 
 
Os sons com frequência menor que 16Hz são chamados infrasons, enquanto os 
de frequência maior que 17000Hz são chamadas ultra-sons. 
 
2. INTENSIDADE OU VOLUME 
 
O volume (ou intensidade) do som nada mais é do que a intensidade da onda 
sonora, ou seja, a amplitude das oscilações. 
 
Intensidade é a amplitude da onda sonora, e permite diferenciar um som forte de 
um som fraco. 
 
A unidade de intensidade dos sons é o decibel (dB). Intensidades sonoras acima 
de 140dB causa dor, e acima de 160dB podem lesionar o tímpano. 
 
3. TIMBRE 
 
Todos os sons são ondas compostas (soma de várias ondas diferentes) que 
contêm uma onda dominante. Essa onda dominante se destaca em amplitude das 
demais ondas que compõem o som, definindo assim, o perfil resultante da soma de 
ondas, ou seja, o perfil da onda composta. 
 
Timbre é a qualidade que permite diferenciar dois sons de mesma altura e 
mesma intensidade, mas emitidos por fontes distintas. 
 
O timbre de um som depende do conjunto de sons secundários (harmônicos) 
que acompanham o som principal. 
 
 
III. EFEITO DOPPLER 
 
Se uma fonte emissora de som se aproxima de um observador parado, a 
frequência do som percebida por esse observador será maior do que se a fonte 
estivesse em repouso, e, quando a fonte se afasta do observador parado, a frequência 
será menor do que se estivesse em ropouso. 
 
 
 
IV. APARELHO AUDITIVO 
 
 
 
 Amplificação da onda no ouvido médio: 
 
 
 
 Ouvido interno: 
 
 
QUESTÕES 
 
1. Para pesquisarmos distúrbios auditivos podemos utilizar testes (teste de Rinne 
e Weber) para avaliarmos a condução aérea e a condução óssea. O teste de 
condução óssea consiste na colocação de um diapasão vibrando num osso 
atrás da orelha chamado processo mastoide. Utilizando os conhecimentos de 
biofísica sobre ondas mecânicas, explique por que em pessoas normais a 
colocação do diapasão nessa eminência óssea produz um som audível. 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Além da função da audição, o sistema auditivo possui outra importante função. 
Que função é essa? 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RADIAÇÕES 
 
I. INTRODUÇÃO 
 
Radiações são partículas ou campos (ondas) que se propagam transferindo 
energia ou matéria no espaço.Assim, as radiações podem surgir tanto no núcleo quanto na eletrosfera de 
átomos, dependendo de onde ocorre o excesso de matéria ou energia. 
 
II. IONIZAÇÃO 
 
Uma vez que um átomo libera radiação, essa radiação (energia) irá se transferir 
para um corpo qualquer. Dependendo da intensidade da radiação emitida, o corpo que 
irá recebê-la poderá ou não sofrer ionização. Classificamos as radiações de acordo 
com seu efeito em radiações ionizantes e radiações não-ionizantes. 
 
Ionização é o processo pelo qual os átomos de uma determinada matéria 
perdem ou ganham elétrons, formando íons. 
 
Logo, os átomos de um corpo que sofreu efeito de uma radiação ionizante 
ficarão ionizados. 
 
Como as radiações ionizantes transportam grandes quantidades de energia, 
quando a radiação atinge um corpo essa energia se transfere à eletrosfera do corpo 
atingido e arranca elétrons da matéria que constitui o corpo em questão, gerando 
elétrons livres. 
 
 
 
Os elétrons livres são espécies químicas altamente reativas, e assim eles 
reagem com qualquer matéria que esteja ao seu alcance alterando sua estrutura 
química, podendo muitas vezes alterar sua função. 
 
Se uma radiação ionizante atinge o tecido humano, os elétrons livres formandos 
poderão fundamentalmente atuar de duas formas, uma direta e outra indireta. 
 
1. VIA DIRETA DA IONIZAÇÃO 
 
Na forma direta, os elétrons livres reagem diretamente com as proteínas do 
organismo, alterando totalmente sua configuração e pervertendo sua função. Esse tipo 
de atuação ocorre com aproximadamente 20% dos elétrons livres liberados. 
 
É importante ressaltar que, pela atuação direta, muitas vezes os elétrons livres 
reagem diretamente com o DNA das células, atacando principalmente suas muitas 
pontes de hidrogênio. Nesse caso, se uma grande quantidade de radiação for 
absorvida pelas células, o DNA pode sofrer alterações estruturais que irão interferir 
diretamente nos processos de reprodução celular e síntese proteica, podendo 
ocasionar diversos tipos de câncer. 
 
Se porventura as mesmas radiações forem dirigidas de forma controlada para o 
DNA de células cancerosas, estas poderão ser destruídas. Esse é o fundamento da 
radioterapia. 
 
 
 
 
2. VIA INDIRETA DA IONIZAÇÃO 
 
Na via indireta os elétrons livres reagem com as moléculas de água (presentes 
em todo o organismo), e, desta forma, produzem radicais livres de oxigênio (peróxidos, 
superóxidos, etc.) que são altamente reativos e poderão posteriormente reagir com as 
estruturas celulares alterando sua função. Oitenta por cento dos efeitos das radiações 
ocorrem através da indireta. O fato de a maior parte das radiações ionizantes atuar 
através de radicais livres de oxigênio explica porque os tecidos em hipóxia (mal 
oxigenados) são cerca de três vezes mais resistentes aos efeitos das radiações. 
 
 
 
 
As radiações, sejam elas ondas ou partículas, podem ser ionizantes ou não-
ionizantes. A ionização ocorre quando a energia da radiação incidente sobre um 
material é suficiente para arrancar elétrons dos seus átomos. Dizemos que a radiação 
é não-ionizante quando sua energia não é suficientemente grande para arrancar 
elétrons dos átomos; nesse caso, pode ocorrer excitação do átomo, em que os 
elétrons são levados a camadas mais externas do átomo sem, contudo, serem 
ejetados. 
 
III. RADIAÇÕES 
 
O átomo é composto pelo núcleo e pela eletrosfera. No núcleo temos 
fundamentalmente os prótons (com carga positiva e massa) e os nêutrons (sem carga 
e com massa). O que determina a identidade de um átomo é o número de prótons que 
existe em seu núcleo, que denominamos número atômico. A soma do número de 
prótons e nêutrons determina o número de massa. 
 
Isótopos são átomos de um mesmo elemento químico (portanto, mesmo número 
atômico), porém com número de nêutrons diferentes. 
 
Normalmente, as radiações que transportam mais energia se originam em 
núcleos atômicos, pois levam consigo a energia das forças nucleares. As forças 
nucleares são extremamente poderosas. As forças nucleares francas são capazes de 
transformar prótons em nêutrons (e vice-versa) como ocorre no caso de emissão beta. 
Já as forças nucleares fortes mantêm os prótons unidos e restritos ao núcleo; além 
disso, parece que os nêutrons atuam como uma cola que mantém os prontos juntos 
dentro do núcleo. Assim, foi verificado experimentalmente que: 
 
Todas as vezes que existe uma diferença significativa entre o número de prótons 
e o número de nêutrons, o núcleo se torna instável, emitindo radiação. 
 
 
IV. RADIAÇÕES IONIZANTES 
 
Uma vez que o núcleo de um átomo é constituído de partículas, podemos 
considerar o núcleo atômico como um sistema. Se um núcleo apresentar excesso de 
energia, a termodinâmica garante que esse núcleo apresenta baixa estabilidade, logo 
maior será a probabilidade de ele transferir essa energia para um sistema com menos 
energia, como assegura a segunda lei da termodinâmica. Assim, uma núcleo atômico 
com excesso de energia caracteriza um sistema instável. 
 
Uma vez que, segundo os postulados da física moderna, matéria é energia 
condensada, podemos concluir que um núcleo instável é aquele que apresenta 
excesso de matéria ou energia. 
 
Todas as vezes que um núcleo de um átomo for instável, damos a esse átomo o 
nome de radionuclídeo, e, como ele deverá transferir essa energia em busca da 
estabilidade, essa energia será transferida na forma de radiação (radioatividade), ou 
seja, o átomo será radioativo. 
 
Radionuclídeo é o átomo cujo núcleo emite radiação. 
 
A radiação emitida por um radionuclídeo pode ser de natureza particulada (de 
partículas) ou ondulatória (de ondas). 
 
Prótons, nêutrons e elétrons ejetados de átomos ou núcleos atômicos são 
exemplos de radiação particulada. As radiações de natureza particulada são 
caracterizadas por sua carga, massa e velocidade. 
 
As radiações eletromagnéticas (ondulatórias) são constituídas por campos 
elétricos e magnéticos variando no espaço e no tempo. As ondas eletromagnéticas 
são caracterizadas pela amplitude e pela frequência da oscilação. 
 
Já que um radionuclídeo emite partículas, ele irá um dia acabar se 
desintegrando. Para medir o tempo durante o qual um radionuclídeo emite radiações, 
foi criado o conceito de meia-vida. A meia vida representa o tempo transcorrido até 
que a atividade de um determinado radionuclídeo caia pela metade. 
 
1. RADIAÇÃO ALFA 
 
A radiação alfa é um feixe de partículas. O decaimento alfa acontece quando um 
núcleo, em geral pesado, emite uma partícula composta por dois prótons e dois 
nêutrons, ou seja, por um núcleo de hélio. 
 
 
 
Caso o núcleo tenha uma desproporção entre prótons e nêutrons, a emissão alfa 
não terá poder para igualar o número de prótons e de nêutrons, uma vez que a cada 
radiação alfa o átomo perde 2 prótons e 2 nêutrons. 
 
Já que a emissão alfa, por si só, não estabiliza o núcleo, por que ela acontece? 
Como a emissão alfa ocorre em átomos com número de massa muito elevado, e como 
a cada emissão o número de massa diminui, parece que o objetivo da emissão alfa é 
justamente diminuir a massa do núcleo, afinal, excesso de massa não deixa de ser 
excesso de energia, se considerarmos a massa como energia condensada. Porém é 
claro que, para igualar o número de prótons e de nêutrons, isto é, equilibrar o núcleo, 
outros de emissão serão necessários. 
 
Se levarmos em consideração que ela apresenta massa (2 prótons e 2 
nêutrons), poderemos concluir que essa radiação é um corpo de tamanho 
considerável (levando em conta a escala dos tamanhos atômicos).