Biofísica - Aula 1

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Disciplina: Biofísica
Aula 01: Grandezas fundamentais e grandezas derivadas
Apresentação
Acreditamos que o seu questionamento inicial sobre o estudo desta disciplina seja, o que é
Biofísica?
Infelizmente, dizemos que não é fácil de�nir de maneira simples, rápida e precisa uma ciência que
envolve diferentes áreas do conhecimento. Já que a Biofísica é uma ciência, que aplica os
princípios físicos para resolver questões biológicas podemos dizer que: a Biofísica é o estudo dos
fenômenos físicos aplicado aos organismos, servindo como base para compreensão das funções
entre os elementos do organismo; é o estudo da Matéria, Energia, Espaço e Tempo.
Objetivos
Conceituar Biofísica e reconhecer a sua importância para a formação acadêmica;
Identi�car as grandezas fundamentais, as grandezas derivadas, o sistema internacional de
pesos e medidas;
Estabelecer sua aplicabilidade nas pro�ssões da área da Saúde.
Nascimento da biofísica
Você sabe como e quando nasceu a Biofísica?
A Biofísica, como ciência, tem origem no século XIX, com objetivo de explicar os
fenômenos biológicos utilizando os conhecimentos dos princípios físicos.
O conhecimento da Ciência Física fundamenta vários fenômenos biológicos, como
aspectos elétricos, gravitacionais, magnéticos e até mesmo nucleares.
Composição dos seres vivos e do universo
Para iniciar o nosso estudo precisamos responder duas perguntas:
De que se compõem os seres vivos?
Os seres vivos são compostos por matéria (massa), que utilizam e produzem energia, e
ocupam lugar no espaço e vivem na dimensão do tempo.
Qual a composição do universo?
O universo é composto por: Matéria (M), Energia (E), Espaço (L) e Tempo (T).
Tipos de grandeza
Agora que já sabemos as composições dos seres vivos e do universo, vamos estudar os
tipos de grandezas.
São eles:
Grandeza física;
Grandezas Fundamentais;
Grandezas Derivadas.
Trataremos de cada uma dessas grandezas a seguir.
Grandeza física
Grandeza Física é tudo aquilo que pode ser medido, associado a um valor numérico e a
uma unidade. As grandezas físicas estão relacionadas aos ritmos biológicos circadianos:
Ritmos da termorregulação
Temperatura do corpo.
Ritmos no sistema respiratório
Frequência respiratória.
Ritmos no sistema cardiovascular
Batimento cardíaco.
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Atenção
Alguns exemplos de grandezas físicas são: tempo, comprimento, velocidade,
aceleração, força, energia, trabalho, temperatura e pressão.
Grandezas Fundamentais
As Grandezas Fundamentais formam o universo (seres vivos) – qualitativas. Vejamos:
1
Matéria
Qualquer substância que ocupa lugar no espaço, representada pela quantidade de massa
de um corpo.
2
Energia
Capacidade de gerar trabalho.
3
Espaço
Relação de distâncias, comprimentos, áreas e volume dos objetos.
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Tempo
Sucessão de acontecimentos, de ordem natural como dia e noite, fenômenos físicos,
químicos e biológicos.
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Comentário
A Biofísica é o estudo da Matéria, Energia, Espaço e Tempo nos sistemas
biológicos, HENEINE (2002).
Grandezas Derivadas
As grandezas derivadas são a combinação das grandezas fundamentais – quantitativas
– representas pelo Sistema Internacional de Pesos e Medidas .
Força (F)
2ª lei de Newton, resultado da aceleração, variação da velocidade em um intervalo
de tempo.
F = m (kg).a(m/s ) = N
Força gravitacional
Conhecida também por peso, atração entre todas as partículas com massa no
universo.
A constante gravitacional da Terra é equivalente a 9,81 m/s .
Trabalho (J)
Força aplicada sobre um corpo, em determinada distância, onde ocorre
transferência de energia de um sistema para outro.
Densidade (d)
Representa a quantidade de matéria existente na unidade de volume dos corpos. A
densidade dos tecidos biológicos é próxima à densidade da água, com exceção do
tecido ósseo que é muito mais denso.
d = massa (kg)/volume (m ) = kg/ m
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Velocidade (v)
É de�nida como sendo o espaço percorrido (Δs) em um intervalo de tempo (Δt).
v = espaço (L)/tempo (T) = Δs (m)/Δt (s) = m/s
Aceleração (a)
Variação da velocidade (Δv) em um intervalo de tempo (Δs).
a = Δv (m/s)/Δt (s) = m/s
Potência (W)
Capacidade de realizar trabalho em determinado intervalo de tempo.
Pressão (Pa)
Uma força agindo sobre uma área.
Viscosidade (Pa.s)
Resistência promovida pela dinâmica dos �uídos, líquidos e gases.
2
Tensão super�cial (N/m ou J/m2)
Força necessária para que um objeto penetre em uma superfície líquida.
As grandezas derivadas são o tipo de grandeza mais utilizada pelos
pro�ssionais da área da saúde.
Grandezas físicas fundamentais
Vejamos, na tabela a seguir, as grandezas físicas fundamentais estabelecidas pelo S.I.:
Grandeza Unidade Símbolo
Comprimento Metro m
Fundamentais Massa Quilograma Kg
Tempo Segundo s
Corrente elétrica Ampère A
Temperatura termodinâmica Kelvin K
Quantidade de matéria Mol mol
Intensidade luminosa Candela cd
Fonte: Durán, 2010.
Atividade
1. A �m de reforçar o que aprendemos ao longo da aula, vamos fazer uma
atividade?
Uma mulher de 65 anos apresenta osteoporose na cabeça do fêmur, em ambos os
lados do corpo, sabendo que essa doença causa uma perda da densidade mineral
óssea, responda: que tipo de grandeza física está relacionada com a osteoporose?
Notas
Sistema Internacional de Pesos e Medidas
Conjunto sistematizado e padronizado de de�nições para unidades de medida.
Referências
CORSO, Gilberto. Os conteúdos das disciplinas de Biofísica e a Física. In: Revista Brasileira de
Ensino de Física, 2009. v. 31, n. 2, 2703.
MOURÃO JÚNIOR, Carlos Alberto; ABRAMOV, Dimitri Marques. Curso de Biofísica. Rio de Janeiro:
Guabanabara Koogan, 2010.
HENEINE, Ibrahim Felippe. Biofísica básica. São Paulo: Atheneu, 2002.
OLIVEIRA, Jarbas Rodrigues de; WÄCHTER, Paulo Harald; AZAMBUJA, Alan Arrieira. Biofísica: para
ciências biomédicas. 2. ed. Porto Alegre: EDIPUCRS, 2004.
RODAS DURÁN, José Enrique. Biofísica: fundamentos e aplicações. São Paulo: Pearson, 2010.
Próximos Passos
• A propriedade da luz e a formação da imagem;
• Sistema visual central;
1
• O olho humano e os defeitos visuais do olho humano.
Explore mais
Para saber mais sobre os conteúdos estudados nesta aula, leia os textos:
• Unidades Legais de Medida; <http://www.inmetro.gov.br/consumidor/unidLegaisMed.asp>
• Potenciais celulares. <http://portal.virtual.ufpb.br/biologia/novo_site/Biblioteca/Livro_3/5-
Bio�sica_dos_sistemas_biologicos.pdf>