SECCIÓN SECUNDARIA

SEGUNDO A

Ciencias II

¿Cómo se relaciona la nutrición con la física?

Alumno: David Ventura Díaz

11/Junio/2015

Índice

Introducción..........................................................................................3

Marco teórico..................................................................................4-11

Conclusión..........................................................................................12

Bibliografía..........................................................................................13

IntroducciónEn esta investigación responderemos a la pregunta: “¿Cómo se relaciona la nutrición

con la física?” que se deriva de nuestro tema general el cual es “La Nutrición”.

La nutrición es principalmente el aprovechamiento de los nutrientes, manteniendo el

equilibrio homeostático del organismo a nivel molecular y macrosistémico. La

nutrición es el proceso biológico en el que los organismos asimilan los alimentos y

los líquidos necesarios para el funcionamiento, el crecimiento y el mantenimiento de

sus funciones vitales.

Aunque a simple vista parezca que no hay relación, con esta investigación buscamos

información para demostrar nuestros aprendizajes que hemos obtenido a lo largo del

ciclo escolar, esa es la razón de nuestra investigación.

El objetivo de esta investigación es saber las relaciones que hay entre la nutrición y

la física.

Este reporte de investigación ayudara al profesor a calificarnos y podrá ver y

constatar los aprendizajes que hemos obtenido durante el curso.

Durante este proyecto podrás encontrar:

Conceptos como; física, nutrición, caloría y energía

La energía y las calorías

La energía química en los alimentos

La transformación de la energía química de los alimentos mediante el cuerpo

humano.

El magnetismo y la nutrición

Sistemas de medición de las calorías de un alimento

La energía interna

Además al final de cada apartado encontrarás la relación que existe con la física, por

esa razón, te invitó a leerlo

Marco teóricoPara poder entender el tema primeramente debemos conocer algunos de los

conceptos más importantes como lo son:

Nutrición: La nutrición es la ingesta de alimentos en relación con las

necesidades dietéticas del organismo. Una buena nutrición

(una dieta suficiente y equilibrada combinada con el ejercicio físico regular) es

un elemento fundamental de la buena salud. Una mala nutrición puede reducir

la inmunidad, aumentar la vulnerabilidad a las enfermedades, alterar el

desarrollo físico y mental, y reducir la productividad.

Física: Es la ciencia que estudia el comportamiento y las relaciones entre la

materia, la energía, el espacio y el tiempo, la física investiga los fenómenos

que ocurren en la naturaleza y en el universo con el objeto de establecer leyes

matemáticas que puedan predecir su comportamiento.

Caloría: es una unidad que no pertenece al Sistema Internacional de

Unidades. Su función es expresar la energía térmica, señalando la cantidad

de calor que se necesita, con presión normal, para incrementar la temperatura

de 1 gramo de H2O en 1ºC.En el Sistema Internacional, la caloría debe ser

reemplazada por el julio (una caloría equivale a 4,185 julios), aunque su uso

se conserva ya que se ha popularizado para expresar el poder energético que

poseen los alimentos.

Energía: El concepto de energía está relacionado con la capacidad de

generar movimiento o lograr la transformación de algo. La energía es una

magnitud abstracta que está ligada al estado dinámico de un sistema cerrado

y que permanece invariable con el tiempo. Se trata de una abstracción que se

le asigna al estado de un sistema físico. Debido a diversas propiedades

(composición química, masa, temperatura, etc.), todos los cuerpos poseen

energía.

Ahora que ya sabemos los conceptos básicos para poder comprender el tema,

podemos empezar a profundizar en cómo se relaciona la nutrición con la física.

El concepto de energía se aplica en la nutrición en lo que refiere al consumo de

alimentos y la cantidad que el ser humano requiere para vivir. A pesar de parecer dos

cosas fundamentales, esto implica que el ser humano es un transformador de tipos

de energía que funciona en forma permanente o constante.

Sabiendo que una persona requiere diariamente un promedio de 2000 kilocalorías,

deducimos que consume 8,368,8 joules lo que es decir 8,3 Mega Joules. 

En definitiva, el cuerpo humano, como todo los organismos vivientes, se alimenta

(ingiere combustible) para efectuar un trabajo durante un período de tiempo (trabajar

durante un día) y la energía que transforma diariamente se mide en kilocalorías (las

que mucha gente para evitar el uso permanente del subfijo kilo llama directamente

calorías).

Volviendo entonces a la nutrición, toda nuestra actividad (inclusive la de

abastecernos de energía, también conocida como comer), implica que

transformemos algún tipo de energía en otro.

La utilización diaria de energía se divide básicamente en tres partes:

La primera que es el índice metabólico de reposo y es la energía básica que

necesita el organismo para las actividades elementales de todos los días; a

saber: mantener su temperatura, respirar, circular nuestra sangre, digerir,

alimentarnos, pensar, hablar, etcétera.

La segunda es la necesaria para la actividad física que desarrollemos sea

deporte, trabajo o estar en la casa; y es conocida como factor de actividad.

La tercera es el factor de injuria; y se aplica en los casos en que existen

enfermedades, operaciones o periodos de recuperación de alguna operación o

enfermedad.

La eficiencia con que una persona convierte la energía de reserva de su organismo

en otra depende siempre de cada organismo. Estas corresponden a la masa

corporal, edad, sexo, estados biológicos (embarazo), efecto térmico del ejercicio, y el

cambio inducido por la propia ingestión de los alimentos.

En el párrafo anterior se habla acerca de la masa, pero ¿qué es? Es la magnitud

física que permite indicar la cantidad de materia que contiene un cuerpo 

se conoce como masa. La unidad de masa en el Sistema Internacional es

el kilogramo (kg.).

Las reservas (baterías) de energía del organismo, son en mayor parte las grasas y

en menor parte los carbohidratos, representando en una persona en óptimo estado

físico un 15% y un 0,5% del peso total de la persona respectivamente. Por eso,

cuando una persona esta excedida en peso, la energía acumulada o de sobra es un

exceso de tejido graso.

La relación que hay en esta parte del tema es acerca de la masa que vimos en este

curso, al igual que habla sobre la transformaciones de energía (que veremos más

adelante) y a cuantos jules equivalen dos mil calorías.

Además, los alimentos también almacenan energía química y mediante éstos los

organismos obtienen la energía necesaria para vivir, es decir, para formar y renovar

tejidos, mantener su temperatura, realizar trabajo muscular, etcétera.

Los alimentos contienen nutrientes tales como los carbohidratos, los lípidos (grasas),

las proteínas y las vitaminas, a los cuales se les denomina biogenésicos (por ser de

origen orgánico); otros nutrimentos de origen inorgánico son el agua y los minerales

como el sodio, el fósforo, el azufre, el cloro, el cobalto, el manganeso y el zinc.

Los organismos utilizan los alimentos para obtener de ellos energía y nutrimentos;

estos últimos son descompuestos para ser utilizados en el crecimiento y restauración

celular. A este proceso de transformación se le denomina metabolismo.

La energía que se puede metabolizar a partir de los carbohidratos es de 4 kcal por

gramo; de los lípidos, de 9 kcal por gramo y, de las proteínas, de 4 kcal por gramo.

Se recomienda que en una dieta adecuada se ingieran alimentos que proporcionen

aproximadamente 2000 calorías por día (según la actividad física que se

desempeñe), que contengan, de manera balanceada, todos los nutrimentos. Por

ejemplo: 75 g de proteínas, 80 g de lípidos y de 400 a 500 g de carbohidratos.

Además, se debe considerar que el agua es muy importante como nutrimento y que

los seres humanos necesitan de 2 a 2,5 litros  por día, aunque los alimentos también

proporcionan una cantidad proporcional de ella que se conoce como agua

metabólica.

Es necesario recordar que los organismos obtienen energía a través de

un mecanismo autotrófico o heterotrófico.

El mecanismo autotrófico es propio de las plantas, algas y cianobacterias que, a

partir de dióxido de carbono y energía luminosa del Sol, producen oxígeno y glucosa.

De esta última se forman moléculas más complejas.

El mecanismo heterotrófico es propio de organismos como los de los animales; éstos

ingieren el alimento previamente elaborado (carbohidratos, lípidos, etcétera), sus

células lo oxidan mediante la respiración y con ello producen CO2, vapor de agua y

otras sustancias de desecho.

Pero ahora, ¿cómo es que el cuerpo humanos transforma la energía química de los

alimentos?

Los seres humanos somos seres homeotermos; es decir, para que nuestro cuerpo

funcione correctamente necesitamos mantener una temperatura interna constante,

cercana a los 37 grados Celsius. Con esta temperatura, podemos mantener el

corazón funcionando, los músculos en alerta, el sistema nervioso funcionando, los

intestinos moviéndose... Para mantener toda esta actividad, obtenemos nuestra

energía sólo de los alimentos. De acuerdo a la cadena alimentaria, la especie

humana obtiene los nutrientes y la energía a partir de plantas y animales.

La energía va desde el alimento a nuestro cuerpo, para desarrollar diversas

funciones mediante transformaciones de la energía. Así, el organismo transforma la

energía química de los alimentos en energía mecánica (movimiento), energía térmica

(calor) y energía eléctrica (transmisión de impulsos nerviosos).

Hasta aquí podemos observar que hay una relación con la física en la transformación

de energía y también en los tipos de energía que vimos en este curso.

Otra relación que existe es el magnetismo, y lo explicaré ahora.

Los imanes tienen gran influencia en los procesos metabólicos. El hierro se

encuentra en una proporción de aproximadamente 5 gramos en el cuerpo humano y

su mayor concentración se halla en la hemoglobina en sangre. La función de la

hemoglobina es transportar el oxígeno a las células. Los imanes aceleran el

desplazamiento de la hemoglobina en los vasos sanguíneos, disminuyendo los

depósitos de calcio y colesterol. Del mismo modo, se van reduciendo las adherencias

tóxicas que hubiera en las paredes internas de arterias y venas, conduciendo a la

disminución de los riesgos de hipertensión arterial.

Las ondas magnéticas penetran en los tejidos grasos, la piel y los huesos

optimizando la nutrición a nivel celular.

Los imanes aplicados en cualquier zona del cuerpo benefician a todo el organismo

pues su acción se traslada por medio de la sangre y la conducción nerviosa.

La energía producida irá eliminando los desórdenes orgánicos y aumentando la

reproducción a nivel celular.

La relación que existe aquí es acerca del magnetismo un tema de suma importancia

que vimos en el ciclo escolar.

Ahora, explicaré acerca de los sistemas de medición de las calorías de un alimento,

existen dos sistemas de medición de las calorías de un alimento, los cuales son:

Sistema Atwater: El sistema Atwater o factor Atwater fue desarrollado a partir de

estudios experimentales del químico americano Wilbur Olin Atwater a finales del siglo

XIX y primeros años del siglo XX. Este sistema utiliza los macronutrientes que

contienen energía (proteínas, carbohidratos y grasas), así como el contenido de

alcohol —la fibra no se incluyen en estos cálculos porque el cuerpo no las digiere

—. Según un factor de conversión se calculan las calorías estimadas.

En esta tabla se puede observar cómo se calculan las calorías de un alimento

mediante este sistema:

Macronutriente kcal por g

hidratos de carbono (salvo los polialcoholes) 4 kcal

polialcoholes 2.4 kcal

proteínas 4 kcal

grasas 9 kcal

salatrim (grasa alimentaria) 6 kcal

alcohol (etanol) 7 kcal

ácidos orgánicos 3 kcal

fibra alimentaria 2 kcal

eritritol 0 kcal

Como se puede ver, según estas directivas y normas se calculan mediante un

método poco preciso desarrollado a finales del siglo XIX y que hoy a 2013 sigue

estando en vigor. En concreto los expertos estiman que los errores de cálculo de las

calorías que tiene un alimento procesado tienen una desviación de error de hasta un

30%.

Calorímetro: Es un método muy  sencillo  que determina la energía contenida en

sustancias tales como combustibles y alimentos a partir del calor generado por su

combustión. El alimento se quema en una cámara de metal que se coloca en un

recipiente bien aislado, generalmente con una doble pared de aluminio, lleno de agua

a donde se transferirá el calor  generado por la combustión. Sabiendo el aumento de

la temperatura del agua y los pesos tanto del alimento como del agua, se puede

calcular el calor liberado por la sustancia. Cuanto más calor se necesite para

aumentar la temperatura del agua, más energía (kilocalorías) tendrá ese alimento.

Al agregarse agua podemos saber que hay un volumen, pero, ¿qué es eso? El

volumen es el espacio que ocupa algún cuerpo.

Entonces la relación que existe e los sistemas de medición, el más claro es acerca

del volumen y la masa que agregan (g, Kg, etc).

Ahora explicaré la energía interna. En física, la energía interna (U) de un sistema

intenta ser un reflejo de la energía a escala macroscópica. Más concretamente, es la

suma de:

La energía cinética interna, es decir, de las sumas de las energías cinéticas de

las individualidades que lo forman respecto al centro de masas del sistema, y de

La energía potencial interna, que es la energía potencial asociada a las

interacciones entre estas individualidades.1

Sin que se modifique el estado de la materia que compone el sistema, se habla de

variación de la energía interna sensible o calor sensible y se puede calcular de

acuerdo a los siguientes parámetros;

Donde cada término con sus unidades en el Sistema Internacional son:

Q = es la variación de energía o de calor del sistema en un tiempo definido (J).

Ce = calor específico de la materia (J/kg·K).

m = masa.

= temperatura final del sistema - temperatura inicial (K).

La relación de la energía interna es que en el curso vimos acerca de la energía y

algunas fórmulas.

Conclusión

Al final de este reporte de investigación pude concluir que sí existe relación entre la

física y la nutrición, además, no son pocas, sino varias.

Hable acerca de ellas (las relaciones) en el documento pero ahora podemos saber

que existen relaciones como:

Los tipos de energía

El magnetismo

La transformación de energía

La masa, el volumen

La energía interna

Gracias a este reporte pudimos ver y darnos cuenta de la importancia de la física y

aunque no lo podemos ver a simple vista, siempre hay alguna relación con la física

en nuestro entorno y en este caso la nutrición.

Bibliografía

http://nutribold.com/el-calculo-de-las-calorias-de-alimentos-y-suplementos-

pueden-contener-errores-de-hasta-el-30/

http://definicion.de/caloria/#ixzz3dlKsQr1t

http://www.zonadiet.com/nutricion/energia.htm

http://definicion.de/masa-corporal/

http://definicion.de/volumen/