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UNIVERSIDAD DE ORIENTE
NÚCLEO DE BOLÍVAR
UNIDAD DE CURSOS BÁSICOS.
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS
ÁREA DE FÍSICA.
FÍSICA MÉDICA (MED) / FÍSICA PARA CS. DE LA SALUD (BIO).
Prof. Arquímedes E. López M.
* Sistema de Unidades.
* Factores de Conversión.
Magnitud Física.
Es una propiedad o cualidad de un objeto o sistema físico a la que se le pueden asignar distintos
valores como resultado de una medición cuantitativa. También puede decirse que es una
característica o propiedad de un fenómeno, un cuerpo o sustancia que puede ser distinguido
cualitativamente y determinado cuantitativamente, es decir que se puede medir.
Las magnitudes físicas se pueden clasificar de acuerdo a su forma matemática en:
Magnitudes escalares; son aquellas que quedan completamente definidas por un número a valor y
las unidades utilizadas para su medida. Se puede decir que poseen un módulo, pero que carecen de
dirección y sentido. Por ejemplo: la masa, la temperatura, la densidad, etc.
Magnitudes vectoriales; son aquellas que quedan caracterizadas por una cantidad o módulo, una
dirección y un sentido. Por ejemplo: la velocidad, la fuerza, el campo eléctrico, etc.
Medición.
Es una técnica con la cual se le asigna un número o valor a una magnitud o cantidad física, como
resultado de una comparación realizada a ésta (magnitud o cantidad física) con otra similar tomada
como “patrón” (objeto material o no, que representa una determinada dimensión). Las mediciones
se pueden realizar de manera directa (comparación visual realizada con el objeto a medir - “patrón”);
e indirecta (por medio de procedimientos matemáticos).
Unidad de medición.
Es una cantidad arbitraria a la cual se le asigna el valor 1. Las magnitudes físicas tienen sus
correspondientes conjuntos de unidades de medición. Por ejemplo: el “metro” es la unidad de la
magnitud física “longitud”; de igual manera el “segundo” es la unidad de la magnitud física “tiempo”.
Las unidades medición pueden ser unidades Bases o Fundamentales (aquellas que no provienen de
otras unidades o que no pueden definidas con respecto a las otras unidades) y las unidades
Derivadas (aquellas que están dadas por expresiones algebraicas a partir de las unidades base o
fundamentales), algunas de las cuales tienen un nombre especial y un símbolo particular y pueden a
su vez ser utilizadas para expresar otras unidades.
Sistema de Unidades.
Todo lo que sea medible, requiere de alguna unidad con qué medirlo, ya que se necesita saber qué
tan lejos, qué tan rápido, qué cantidad, cuánto pesa, etc., en términos que se entienda, que sea
identificable y que se esté de acuerdo con ello. Para esto, fue necesario crear las unidades de
medición.
Para evitar variaciones en el valor o magnitud de una unidad de medición de un lugar a otro, o de un
tiempo a otro, fue necesario fijar patrones o puntos de referencia, para que basándose en dichos
criterios, la unidad tuviera el mismo valor en cualquier lugar que se utilizara. Las unidades de
medición tienen sus bases científicas y para efectuar cálculos matemáticos con ellas, hubo la
necesidad de agruparlas en un Sistema de Unidades, que no es más que un “conjunto de unidades
formado, tomando como referencia una unidad de cada magnitud física”.
Entre los sistemas de unidades de medición se encuentran el sistema internacional de unidades
(SI), y el sistema inglés.
Sistema Internacional de Unidades (SI).
Sistema Inglés.
MAGNITUD
Longitud
Masa
Tiempo
Fuerza
UNIDAD
Pie
Slug
Segundo
Libra
SÍMBOLO
Pie (ft)
slug
s
lb
Prefijos para los múltiplos y sub-múltiplos de las unidades métricas.
En la mayoría de los sistemas de unidades, como el métrico (SI), la unidad básica es 1 y los dígitos
múltiplos (mayores de la unidad) y sub múltiplos (menores de la unidad), están sobre la base de 10
(decimal). Por ejemplo, si el dígito 1 lo multiplicamos por 10, será 10; cada multiplicación
subsecuente por 10 será 100; 1,000; 10,000; 100,000 y así sucesivamente. Si la unidad se divide
entre 10, será 0.1 y cada división subsecuente será 0.01; 0.001; 0.0001 y así sucesivamente.
Notación científica.
La notación científica es una manera rápida de representar un número utilizando potencias de base
diez. Esta notación se utiliza para poder expresar fácilmente números muy grandes o muy pequeños.
Los números se escriben como un producto:
Siendo:
= Un número entero o decimal mayor o igual que 1 y menor que 10, que recibe el nombre
de coeficiente.
= Un número entero, que recibe el nombre de exponente u orden de magnitud.
Cifras significativas.
Las cifras significativas son los dígitos de un número que se consideran no nulos, es decir, las cifras
significativas de un número son aquellas que tienen un significado real o aportan alguna información
con más exactitud. Por lo general se utilizan tres cifras significativas, que son los dígitos
considerados correctos en una medida. Por ejemplo:
Los números deben redondearse de forma que contengan sólo cifras significativas. Se llama
redondeo al proceso de eliminación de cifras no significativas de un número. Si la cifra que se omite
es menor que 5, se elimina sin más. Si la cifra eliminada es mayor que 5, se aumenta en una unidad
la última cifra retenida. Si la cifra eliminada es 5, se toma como última cifra el número par más
próximo; es decir, si la cifra retenida es par se deja, y si es impar se toma la cifra superior.
Reglas de operaciones con cifras significativas: 1.- Las cifras significativas se cuentan de izquierda a
derecha, a partir del primer dígito diferente de cero y hasta el dígito dudoso. 2.- Al sumar o restar dos
números decimales, el número de cifras decimales del resultado es igual al de la cantidad con el
menor número de ellas. 3.- Al multiplicar o dividir dos números, el número de cifras significativas del
resultado es igual al del factor con menos cifras.
Factores de Conversión.
LONGITUD
1 pulg = 2,54 cm = 0,0254 m = 0,0833 pies
1 pie = 12 pulg = 30,48 cm = 0,3048 m
1 m = 100 cm = 39,37 pulg = 3,281 pies = 6,214 x 10-4 millas
1 Km = 1000 m = 3,937 x 104 pulg = 3281 pies
1 milla = 1609 m = 6,336 x 104 pulg = 5280 pies
1 yarda = 3 pies = 91,44 cm = 0,9144 m
1 A (angstróm) = 10-10 m = 10-4 µ (micrón)
MASA
1 Kilogramo = 1000 gramos = 2,205 lb.m
1 lb.m = 0,4536 Kg = 453,6 gr
1 slug = 14,59 Kg = 32,17 lb.m = 8,787 x 1027 U.M.A
1 U.M.A = 1,6604 x 10-27 Kg = 1,138 x 10-28 slug
TEMPERATURA
Temperatura en ºC = (ºF - 32)/1,8
Temperatura en ºF = 1,8xºC + 32
Temperatura en ºK = ºC + 273,14
ÁREA
1
=
=
mm2
1 pie2 = 929,03 cm2 = 144 pulg2
1 pulg2 = 6,452 cm2
1 Hectárea = 104 m2
m2
104
cm2
106
VOLÚMEN
=
= 1000 litros
1 litro = 1000 cm3 = 61,02 pulg3
1 Galón = 3,785 litros
1 pie3 = 28,32 litros
1 cm3 = 1 ml = 10-3 litros
1m3
TIEMPO
1 min = 60 seg = 0,0167 Horas
1 Hora = 60 min = 3600 seg
1 día promedio = 24 horas = 1440 min = 86400 seg
1 año promedio = 365,24 días
106
cm3
PRESIÓN
1 atm = 760 mm Hg = 1,013 x 105 Pa (N/m2)
1 Pascal (Pa) = 1 N/m2
1 Kg.f/cm2 = 9,806 x 105 Pa.
1 atm = 14,70 lb.f/pulg2 (psi)
1 psi = 6,895 x 103 Pa = 51,71 mm Hg
FUERZA
1 Newton (N) = 0,2248 lb.f = 0,1020 Kg.f
1 lb.f = 4,448 N = 0,4536 Kg.f
1 Kg.f = 2,205 lb.f = 9,806 N
1 Dina = 10-6 N = 2,248 x 10-6 lb.f
ÁNGULOS
360º = 2π (rad) ; 90º = π/2 (rad)
180º = π (rad) ; 270º = 3π/2 (rad)
Prefijos para los múltiplos y sub-múltiplos de las unidades métricas en el SI.
Prefijo
Símbolo
Orden de
Magnitud
Exa
Peta
Tera
Giga
Mega
Kilo
Hecto
Deca
deci
centi
mili
micro
nano
pico
femto
atto
E
P
T
18
15
10
10
1012
G
109
M
106
k
103
h
102
da
101
d
10-1
c
10-2
m
10-3
µ
10-6
η
10-9
ρ
10-12
ƒ
10-15
а
10-18
Ejercicios propuestos.
1.- (a) Convertir 30 pies en pulgadas; (b) Convertir 12 m en pies; (c) Convertir 7,5 pulgadas
en centímetros; (d) Convertir 150 Galones en litros.
Resp. (a) 360 pulg, (b) 39,4 pies, (c) 19 cm, (d) 568 Litros.
2.- (a) ¿Cuántas pulgadas cuadradas (pulg2) hay en 1 pie cuadrado (pie2)?, (b) ¿Cuál es la
conversión de pies cúbicos (pie3) en pulgadas cúbicas (pulg3)?.
Resp. (a) 144 pulg2; (b) 1 pie3 = 1728 pulg3.
3.- (a) ¿Cuál es la conversión de metros cuadrados (m2) en centímetros cuadrados (cm2)?,
(b) ¿Cuál es la conversión de metros cúbicos (m3) en centímetros cúbicos (cm3)?.
Resp. (a) 1 m2 = 104 cm2; (b) 1 m3 = 106 cm3. (Demostrar).
4.- Un pie cúbico de agua pesa 62,30 lb.m. (a) ¿Cuánto pesa 1 pulgada cúbica de agua?,
(b) ¿Cuánto pesa 1 centímetro cúbico de agua?.
Resp. (a) 0,036 lb.m, (b) 2,20 x 10-3 lb.m.
5.- El Corazón bombea sangre a un ritmo de 0,083 Litros/seg. (a) Convertir la velocidad del
flujo de sangre en pies cúbicos por hora (pie3/Hora).
Resp. (a) 10,50 pies3/Hora.
6.- Al medir la altura (estatura) de un hombre se obtuvo un valor de 5,91 pies. Expresar su
altura en metros.
Resp. 1,80 metros.
7.- Una mujer de 1,55 m pesa en promedio 50 Kg. ¿Cuánto pesaría expresado en lb.m?.
Resp. 110,23 lb.m.
8.- La temperatura normal promedio del ser humano varía entre (36,5 - 37,5) ºC. Una
Persona que presenta una temperatura de 102,2 ºF quiere saber si está presentando un
cuadro de hipotermia o está presentando un cuadro de hipertermia (Fiebre). Realizar la
conversión correspondiente de la temperatura a ºC. Justifique su respuesta.
-Hipotermia = Temperatura corporal ≤ 36 ºC.
-Hipertermia (Fiebre) = Temperatura corporal ≥ 38 ºC.
9.- Los “valores normales” de la presión arterial de una persona promedio varían entre 90/60 y
120/80 mm Hg. Los primeros valores de la relación corresponden a la presión sistólica y los
segundos valores a la presión diastólica. Valores por encima de 130/90 mm de mercurio (Hg) son
indicativos de hipertensión o presión arterial alta y por debajo de 90/60 son indicativos de
hipotensión o presión arterial baja. Una persona que presenta una presión arterial de
0,145/0,092 atm, quiere saber si está sana, o si se sufre de hipertensión (presión arterial alta) o
hipotensión (presión arterial baja). Realizar la conversión correspondiente de las presiones
arteriales a mm Hg. Justifique su respuesta.
10.- ¿Cuál es el volumen de una célula esférica de 2 x 10-3 cm de diámetro?, ¿Cuál es el
peso de la célula suponiendo que se compone de agua?. (1pie3 = 62,3 lb.m).
11.- Un Corazón normal tiene el tamaño de un puño. En cada latido bombea 75 ml de
sangre a través de casi 100.000 Km de vasos sanguíneos. ¿Cuánta sangre bombea el
corazón en litros y en metros de vasos sanguíneos?.
12.- Durante el estornudo el aire sale expulsado por la boca a una velocidad promedio entre
110 a 160 Kilómetros por hora (Km/hr) y se expande en un área de 6 m2 aproximadamente.
Expresar la velocidad promedio en metros por segundo (m/seg) y el área en el que se
expande en centímetros cuadrados (cm2).
13.- Dados los siguientes resultados de exámenes de laboratorio de un paciente,
expresarlos en las unidades adecuadas y analizar el resultado de acuerdo al valor normal.
Paciente: Luis Pérez; Edad: 38 años.
Análisis
Resultado
Unidad
Hematología
Hemoglobina 2,7 x 10-4 mg/ηl gr/dl
Plaquetas
3,32 x 1041 ƒm3 X mm3
Química Sanguínea
Colesterol
2,57 x 10-7 cg/ηl mg/dl
Urea
8 x 10-17 µg/ƒl
ng/dl
Resultado
Valor Normal
H: 12 - 16
150.000 - 400.000
200 - 239
8 - 25
14.- Dados los siguientes resultados de exámenes de laboratorio de un paciente,
expresarlos en las unidades adecuadas y analizar el resultado de acuerdo al valor normal.
Paciente: María Gómez; Edad: 27años.
Análisis
Resultado
Unidad
Hematología
Leucocitos
5,7 x 1039 ƒm3
X mm3
Química Sanguínea
Glicemia
12.500.000 ηg/cl mg/dl
Hormonas
Insulina
9,5 x 109 ƒg/l
ηg/ml
Resultado
Valor Normal
4.500 - 10.000
70 - 110
4,3 – 19,9
Ejercicios propuestos factores de conversión.
Prof. Arquímedes E. López M.
1.- Dados los siguientes resultados de exámenes de laboratorio de un paciente, expresarlos
en las unidades adecuadas y analizar el resultado de acuerdo al valor normal.
Paciente: José González; Edad: 26 años.
Análisis
Resultado
Unidad
Hematología
Hemoglobina 1,4 x 10-4 mg/ηl gr/dl
Química Sanguínea
Colesterol
2,17 x 10-7 cg/ηl mg/dl
Resultado
Valor Normal
H: 12 - 16
200 - 239
2.- Dados los siguientes resultados de exámenes de laboratorio de un paciente, expresarlos
en las unidades adecuadas y analizar el resultado de acuerdo al valor normal.
Paciente: Carolina Rodríguez; Edad: 30 años.
Análisis
Resultado
Unidad
Hematología
Leucocitos 9,8 x 1039 ƒm3 X mm3
Plaquetas
199,93 cm3
X mm3
Química Sanguínea
Glicemia
8,4 x 10 6 ηg/cl mg/dl
Hormonas
Insulina
7,3 x 109 ƒg/l ηg/ml
Resultado
Valor Normal
4.500 - 10.000
150.000 - 400.000
70 - 110
4,3 - 19,9
3.- Dados los siguientes resultados de exámenes de laboratorio de un paciente, expresarlos
en las unidades adecuadas y analizar el resultado de acuerdo al valor normal.
Paciente: Pedro Torres; Edad: 22 años.
Análisis
Resultado
Unidad
Hematología
Hemoglobina 17,2 x 10-5 mg/ηl gr/dl
Química Sanguínea
Colesterol
2,40 x 10-7 cg/ηl mg/dl
Glicemia
8,4 x 10 6 ηg/cl
mg/dl
Resultado
Valor Normal
H: 12 - 16
200 - 239
70 - 110