Física e Introducción a la biofísica

Resolución de Ejercicios de

aplicación

Unidad 2. Bases físicas de la circulación

y la respiración

Resolución Problema 1

Los siguientes cálculos permiten justificar que ambas fuerzas ejercerán la misma presión, teniendo en cuenta

las áreas a las que cada una se aplica.

Presión = F/A

Cálculos Caso 1

P = 18 dina/ A

Calculamos el área del círculo

A = π . r2 = 3,14 . (2cm)2 = 3,14 . 4cm2 = 12,56 cm2

Reemplazamos el área

P = 18 dina / 12,56cm2 = 1.43 barias.

Cálculos caso 2

P = 36 dina/ A

Calculamos el área del círculo

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A = π . r2 = π . (Diam/2)2 = 3,14 . (5.66cm/2)2 = 3,14 . (2.83cm)2 = 3,14 . 8cm2 = 25.15 cm2

reemplamos el área

P = 36 dina / 25,15 cm2 = 1.43 barias.

Resolución Problema 2

a) Primero calculamos el volumen del cuarto

largo 40 dm = 4 metros

ancho 30 dm = 3 metros

alto 2000 mm = 2 metros

volumen del cuarto = largo x ancho x alto = 4m . 3m . 2m = 24m3

Ahora que conocemos el volumen debemos saber qué masa de vapor hay en el ambiente. Sabíamos que

originalmente había 12 litros de agua y ahora sólo quedan 8 litros. Como sabemos que el cuarto está cerrado

en forma hermética, podemos asumir que los 4 litros de agua que han desaparecido se han convertido en

vapor y permanecen en el ambiente.

Debemos ahora calcular a qué masa de vapor equivalen esos 4 litros de agua:

δ = m/v

Sabemos que la densidad del agua vale 1 g/cm3

Por lo tanto 4 litros de vapor tendrán una masa de 4000 gramos.

δ = m/v

1 g/ cm3 = m / 4000 cm3

1 g/ cm3 . 4000 cm3 = 4000 g

Ahora calculamos la humedad absoluta

HA = mvapor /vaire

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HA = 4000 g / 24 m3 (sabemos que el aire ocupa la totalidad del volumen del cuarto)

HA = 167 g/m3

b) Para calcular la humedad relativa ambiente:

H.R. = (mvapor / m vapor max) . 100

H.R. = (4000g / 7000g) . 100 = 0.57 . 100

H.R. = 57%

Resolución Problema 3

a. ¿Cuál es la presión total de la mezcla de aire? Exprese dicho resultado en atmósferas.

Sabemos que el oxígeno es el 21% de la mezcla, por lo tanto su fracción molar equivale a 0.21

Utilizando la fórmula

PA = Ptotal . XA

138 mmHg = Ptotal . 0,21

Ptotal = 657 mmHg

Sabiendo que 1atmosfera equivale a 760 mmHg

760 mmHg____________ 1atm

657 mmHg____________ 0.86 atmósferas

b. ¿Cuántos gramos de nitrógeno hay en total, sabiendo que el número total de moles de gas (oxígeno más

nitrógeno) en el cuarto es de 1373 moles? Dato: mr N2 = 28 g.

Sabemos que

XA = moles de gas A / moles totales

La fracción molar de Nitrógeno es de 0.79 puesto que la de oxígeno era de 0.21

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Reemplazamos:

0.79 = moles de N2 / moles totales

0.79 = moles de N2 / 1373 moles

Moles de N2 = 1084 moles

Utilizando el mr

1 mol de N2___________ 28 gramos

1084 moles de N2_________30352 gramos de N2.

Resolución Problema 4

P = δ . g . h

P = 1,1 g/cm3 . 980 cm/s2 . h

Calculamos la altura del corazón al dedo gordo

altura = altura corazón cabeza + altura corazón dedo

1.85 m = 0.35 m + Altura corazón dedo

A corazón-dedo = 1.85m - 0.35 m = 1.5 m

P = 1,1 g/cm3 . 980 cm/s2 . 150cm = 161.700 barias

Resolución Problema 5

Conociendo el principio de Pascal:

F1 = F2

A1 A2

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Por lo tanto:

23 barias = F1/A1 = F2/A2

23 barias = F1 / 50cm2

23 barias . 50cm2 = F1

(23 dinas/cm2) . 50cm2 = F1

1150 dinas = F1

100000 dinas_______ 1N

1150 dinas___________0.0115 N

La fuerza ejercida por el operario es de 115 .10-4 N

23 barias = F2/A2 = (5 . F1)/A2

23 barias = (5 . 1150 dinas)/A2

23 barias . A2 = 5750 dinas

A2 = 5750 dinas / 23 barias

A2 = 5750 dinas / 23 (dinas/cm2)

A2 = 250 cm2

El área de la plataforma que eleva la carga es de 250 cm2.