La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.1 IL MOTO DEI FLUIDI con applicazione al sistema.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.1 IL MOTO DEI FLUIDI con applicazione al sistema."— Transcript della presentazione:

1 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.1 IL MOTO DEI FLUIDI con applicazione al sistema circolatorio Portata Pressione Moto stazionario: equazione di continuità Applicazione al sistema circolatorio: pressione e velocità del sangue Moto laminare Viscosità Moto turbolento

2 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.2 Portata di un fluido V tt Q= V/  t m 3 /s portata = volume di liquido intervallo di tempo SI cgs pratico m 3 /s cm 3 /s l/min Portata del sangue: 5 l/min = (5000 cm 3 )/(60 s) = cm 3 /s Es.

3 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.3 Pressione F  SS n  F n P= F n /  S Pa =N/m 2 pressione = forza perpendicolare superficie SI cgs pratici pascal baria atm,mmHg Relazione tra pascal e baria: 1 Pa = 1 N/m 2 = (10 5 dine)/(10 4 cm 2 ) = dine/cm 2 = 10 barie Es. Non conta la forza in sè, ma la sua componente perpendicolare perpendicolare!

4 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.4 Misure di pressione Pressione atmosferica Torricelli: a livello del mare la pressione esercitata dall’aria equivale a quella di una colonna di mercurio alta 760 mm Unità di misura pratiche di pressione: 1 atm = 760 mmHg1 mmHg (torr) = (1/760) atm Relazione tra atmosfera e pascal: (v.  pressione idrostatica) p = dgh = ( kg/m 3 ) (9.8 m/s 2 ) (0.76 m)  Pa 1 atm = Pa = barie Pressione sanguigna (sempre in mmHg): 120 mmHg = (120/760) atm = atm = = ( ) Pa  Pa = barie Es.

5 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.5 Sistema circolatorio - 1 ARTERIE CUORE AORTA CAPILLARI ARTERIOLE VENA CAVA VENE VENULE valvole POLMONI pressione media velocità media (nel tempo) AORTA ARTERIE ARTERIOLE CAPILLARI VENULE VENE VENA CAVA

6 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.6 Sistema circolatorio - 2 CUORE POLMONI CAPILLARI GRANDE CIRCOLO AD VD ASVS 100 mmHg 5 litri/ min 40 mmHg 4 mmHg 5 litri/ min 10 mmHg 8 mmHg 25 mmHg Circuito chiuso Portata costante (no immissioni, no fuoruscite)

7 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.7 Sistema circolatorio – 3 pressione media velocità media (nel tempo) velocità media (cm/s) pressione media (mmHg)     8 838    0.1 <0.1 <  5 5  25 CAPILLARI ARTERIOLE VENULE VENA CAVA CUORE AORTA ARTERIE VENE deve sempre diminuire diminuisce poi aumenta

8 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.8 Equazione di continuita’ - 1 MOTO STAZIONARIO Q = costante nel tempo in ogni sezione senza SORGENTI senza BUCHI Nello stesso intervallo di tempo  t: Sv  t = S’v’  t S S' v v'  t v' v tv t Q = V tt S v  t tt = S v = costante=

9 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.9 Equazione di continuita’ - 2 S 1 = 5 cm 2 v 1 = 20 cm/s S 2 = 1.25 cm 2 v 2 = 80 cm/s Q = 100 cm 3 /s A S 1 = 5 cm 2 B S 2 = 1.25 cm 2 C S 3 = 0.5 cm 2 S 3 = 2.5 cm 2 v 3 = 40 cm/s Se il condotto si apre in piu’ diramazioni, bisogna considerare la superficie totale.

10 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.10 Velocita’ del sangue S cm cm totale v cm/s ARTERIOLE CAPILLARI VENULE VENE ARTERIE ARTERIOLE CAPILLARI VENULE VENE 4 miliardi mila 300 milioni 200 Paradossalmente, al contrario di quanto prevederebbe l’equazione di continuita’, la velocita’ e’ bassissima nei capillari perche’ il loro numero e’ altissimo!

11 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.11 Velocita’ del sangue - 2 Portata del sangue: Q= 5 l/min = (5000 cm 3 )/(60 s) = cm 3 /s Es. Velocita’ del sangue nei vari distretti : AORTA(r=0.8 cm) S =  r 2  2 cm 2 v = Q/S  40 cm/s ARTERIOLES  400 cm 2 v = Q/S  0.2 cm/s CAPILLARIS  4000 cm 2 v = Q/S  0.02 cm/s VENA CAVA (r=1.1 cm)S =  r 2  4 cm 2 v = Q/S  20 cm/s Es. La bassissima velocita’ del sangue nei capillari (0.2 mm/s) permette gli scambi di sostanze (reazioni chimiche) necessari alla vita.

12 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.12 Caratteristiche di un fluido In generale: FLUIDO  sostanza senza “forma” propria (assume la forma del recipiente che la contiene)  liquido  volume limitato dalla superficie libera gas  diffusione nell’intero volume disponibile Un fluido puo’ essere: omogeneo  caratteristiche fisiche costanti per qualsiasi volume disomogeneo  caratteristiche fisiche non costanti Sangue sospensione di cellule in soluzione acquosa di sali e molecole organiche omogeneo a livello macroscopico, disomogeneo a livello microscopico Es.

13 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.13 Moto di un fluido in un condotto Tipo di moto: stazionario  portata costante nel tempo pulsatile  portata variabile in modo periodico Tipo di condotto: rigido  non cambia forma sotto qualunque forza deformabile  cambia forma sotto una forza  deformaz.elastica  deformaz.non elastica  arterie e vene Tipo di fluido: ideale  senza attriti (non viscoso) reale  con attriti (viscoso)

14 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.14 Regime laminare v1v1 v2v2  A   A Modello di liquido come lamine che scorrono le une sulle altre Forza di attrito: si oppone al moto  F A  - v F A = –  A v v    v=v 1 -v 2 = velocita’ relativa tra lamine A = area lamine  = distanza tra lamine  = coefficiente di viscosita’

15 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.15 Viscosita’ F A = –  A v v     coefficiente di viscosità Unita’ di misura cgs: poise = g/(s  cm) La viscosita’ diminuisce al crescere della temperatura. Acqua a 0 o  acqua = poisea 20 o  acqua = poise Sangue Plasma   plasma = 1.5  acqua Sangue con ematocrito (% eritrociti) 40%   sangue = 5  acqua Es.

16 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.16 Moto in regime laminare r p1p1 p2p2 p 1 > p 2 Q h Q =  r 4 8  h (p 1 – p 2 ) Q   p Q =  p/R Resistenza meccanica di un condotto dipende da: raggio-lunghezza del tubo viscosità del liquido Condizione per il moto di un liquido: differenza di pressione v  asse del condotto La portata è direttamente proporzionale alla differenza di pressione La velocità è maggiore al centro del condotto (profilo parabolico) Il moto è silenzioso

17 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.17 Regime turbolento Quando la velocità del liquido supera una certa velocità critica, il modello laminare non funziona più: il moto si fa disordinato, si creano vortici. velocità critica v>v c La portata non è più direttamente proporzionale alla differenza di pressione Q   p Per ottenere la stessa portata serve una pressione decisamente maggiore! La velocità non ha più un profilo regolare Il moto è rumoroso

18 P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.18 Moto dei fluidi: sintesi MOTO STAZIONARIO di un LIQUIDO REALE e OMOGENEO in un CONDOTTO RIGIDO REGIME LAMINARE - lamine e profilo velocità parabolico - Q   p - silenzioso (conservazione dell’energia) approx. iniziale v > v c REGIME TURBOLENTO - vortici - Q  - rumoroso pp (alta dissipazione di energia per attrito)


Scaricare ppt "P.Montagna set-14 Il moto dei fluidi Fisica Medica – Lauree triennali nelle Professioni Sanitarie pag.1 IL MOTO DEI FLUIDI con applicazione al sistema."

Presentazioni simili


Annunci Google