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TORINO 21-05-2006 Ortocheratologia Update. Corso di aggiornamento sulla correzione ortocheratologica con lenti a contatto e gestione della comunicazione.

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Presentazione sul tema: "TORINO 21-05-2006 Ortocheratologia Update. Corso di aggiornamento sulla correzione ortocheratologica con lenti a contatto e gestione della comunicazione."— Transcript della presentazione:

1 TORINO Ortocheratologia Update. Corso di aggiornamento sulla correzione ortocheratologica con lenti a contatto e gestione della comunicazione con lametrope. Prof. Marina SERIO Dipartimento di Fisica Generale Amedeo Avogadro Proprietà dei fluidi e dinamica a piccola scala

2 Argomenti Modello principale dellinterazione lente- cornea Proprietà dei fluidi –Viscosità –Lubrificazione –Tensione superficiale

3 MODELLO FISICO - Forze agenti - Proprietà dei materiali biologici su cui agiscono le forze

4 Cosè una forza dal punto di vista fisico? La forza è una interazione che varia la velocità di un corpo. Una forza e definita da tre quantità: la grandezza o intensità la direzione lungo cui agisce il verso nel quale agisce VARIABILE VETTORIALE

5 Per i fluidi: Dato che i fluidi non hanno forma propria (nel caso dei gas, non hanno nemmeno un volume proprio), occorre tenere conto della superficie su cui agisce la forza COMPRESSIONETENSIONEFORZA TANGENZIALE

6 STRESS (sforzo) pressione stress tangenziale Lo stress produce una deformazione del corpo su cui agisce la forza Se, dopo aver tolto la forza applicata, il corpo ritorna nelle condizioni iniziali, si dice che si sta operando in regime di elasticità. Il massimo valore di stress applicabile in regime di elasticità è chiamato Modulo di Young

7 FORZE AGENTI Gravità (trascurabile) Forza esercitata dalla palpebra/lente (positiva - compressione) Forze viscoelastiche nello strato lacrimale (squeeze film pressure) Tensione superficiale ai margini della lente e della palpebra (negativa - tensione)

8 Materiali biologici Liquido lacrimale –Fluido essenzialmente assimilabile allacqua (viscosità, tensione superficiale) Epitelio corneale –Strati cellulari che possono essere compressi e soggetti a movimento (fluido newtoniano) Cornea –Sostanza viscoelastica

9 BILANCIO DELLE FORZE La palpebra esercita una forza compressiva sulla lente, che si avvicina allocchio. A sua volta la forza compressiva viene trasmessa dalla lente allo strato lacrimale sottostante Il film lacrimale, distribuito in modo non uniforme sulla superficie corneale, sfoga lazione compressiva ai bordi della lente Forza negativa (tensione - pull) dove e spesso Forza positiva (compressione - push) dove e sottile

10 Situazione di quasi equilibrio movimento della lente sullocchio La forza compressiva non uniforme esercitata sullepitelio provoca uno stress tangenziale alla superficie corneale una redistribuzione della materia epiteliare (il cui volume deve conservarsi) fino al raggiungimento dellequilibrio. Il risultato è lassottigliamento epiteliare in centro e linspessimento nelle zone periferiche, con una variazione di forma. Lenti più curve (raggio minore) esercitano nella zona centrale una forza negativa (tensione) che tende a rendere più curva la cornea Necessaria precisa valutazione delleccentricità

11 VISCOSITA DI UN FLUIDO Coefficiente di viscosità Dipendenza dalla temperatura Coefficiente di viscosità Dipendenza dalla temperatura

12 Coefficiente di Viscosità SostanzaViscosità (*10 -3 ) Pa. s Sangue intero3.015 Plasma1.81 Siero1.88 Bile1.27 Urina1.07 Acqua1.00

13 flusso Newtoniano: la velocità di flusso aumenta linearmente con l'aumentare della forza applicata. Esempi: acqua, glicerina, cloroformio, sciroppi semplici, soluzioni saline, alcool etilico, benzene,gasolio flusso plastico: per lo scorrimento è necessario che la forza applicata superi un valore minimo. Poi, dopo un certo valore della forza, F, il comportamento del sistema diventa lineare. Esempi: sospensioni con particelle flocculate, pomate, pasta dentifricia, gelatine, ketchup Fluidi Newtoniani e non-Newtoniani

14 flusso pseudoplastico: lo scorrimento inizia anche per azione di forze modeste, e la velocità di flusso aumenta con l'aumentare della forza applicata Esempi: sabbia e sabbie mobili, composti zuccherini, burro darachidi, dispersioni liquide di gomme arabiche o sintetiche. flusso dilatante: lo scorrimento inizia anche per azione di forze modeste, e la velocità di flusso diminuisce con l'aumentare della forza applicata. Esempi: sangue, vernici, brillantina melassa, sapone, emulsioni, inchiostro, amidi, pasta di legno per la carta Fluidi Newtoniani e non-Newtoniani

15 Sostanza tissotropica: il grafico riporta il comportamento di un fluido la cui curva di ritorno evidenzia un aumento di fluidità, e la struttura iniziale ha maggiore valore limite di scorrimento. Sostanza reopressica: il grafico riporta il comportamento di un fluido la cui curva di ritorno evidenzia una diminuzione di fluidità, ma la struttura iniziale ha un minore valore limite di scorrimento. Fluidi Tissotropici e Reopressici

16 LUBRIFICAZIONE La lubrificazione ha lo scopo di ridurre lattrito tra due superfici e il consumo del materiale di cui sono composte. Ha anche il compito di trasportare via il calore sviluppato per attrito e proteggere le superfici qualora sia presente adsorbimento Il film fluido tra le superfici deve avere uno spessore maggiore delle dimensioni delle asperità delle superfici. Deve essere abbastanza viscoso per mantenere separate le superfici su tempi lunghi, ma non troppo per non smorzare il moto delle superfici

17 NUMERO DI SOMMERFELD Il numero di Sommerfeld è un numero adimensionale che caratterizza laumento o la diminuzione del fattore di attrito = viscosità v = velocità superfici N = forza normale (di moto) L = dimensione tipica S << 1aumenta il fattore di attrito

18 l 2r h0h0 D Forza propulsiva = Forza viscosa Squeeze film force

19 Forze di coesione molecolare

20 Tensione superficiale alcool etilico (20°C) = Nm -1 glicerina (20°C) = Nm -1 acqua (20°C) = Nm -1 acqua (100°C) = Nm -1 film lacrimale (37°C) = Nm -1

21 Lamine in un telaio cubico. Le lamine non si dispongono sulle facce del cubo, ma si uniscono fra loro. Lamine fra due anelli unite da una lamina in comune Lamina tuboidale fra due anelli, ottenuta rompendo la lamina in comune.

22 Lenti a contatto perforate

23 Tensione superficiale e regno animale Pond skaters

24 BAGNABILITA Relazione di Young MASSIMAPARZIALE SCARSANULLA

25 Sostanze tensioattive Se si aggiunge un soluto ad un liquido si puo variare la tensione superficiale di questultimo in funzione della concentrazione c del soluto. Le molecole del soluto formano uno strato sottilissimo che, per essere efficace deve ricoprire integralmente la superficie del liquido. Le sostanze che influenzano la tensione superficiale vengono chiamate tensioattive. Equazione di Gibbs Se si aggiunge un soluto ad un liquido si puo variare la tensione superficiale di questultimo in funzione della concentrazione c del soluto. Le molecole del soluto formano uno strato sottilissimo che, per essere efficace deve ricoprire integralmente la superficie del liquido. Le sostanze che influenzano la tensione superficiale vengono chiamate tensioattive. Equazione di Gibbs Tensioattive (si dispongono sulla superficie) c > 0 iniz > fin Tensioinattive (si dispongono allinterno) c < 0 iniz < fin Indifferenti c = 0 iniz = fin

26 Addizionando sodio laurilsolfato (SLS, pm = 288) diminuisce la tensione superficiale dellacqua, che non regge piu il peso dellinsetto. Le concentrazioni molari sono per i tre fotogrammi rispettivamente 0, 0.003M e 0.004M

27 CAPILLARITA L'elevata intensità delle forze di adesione del liquido con le pareti del capillare, costringe il livello sopra il pelo libero dell'acqua L'elevata intensità delle forze di coesione del liquido, costringe il livello sotto il pelo libero dell'acqua

28 Altezza del liquido in un capillare Eguagliando la forza verticale F dovuta alla tensione superficiale del liquido, al peso della colonna di liquido, si ricava laltezza raggiunta dal liquido nel capillare Se = 90º, cos = 0 h = 0 Se 0 h > 0 Se > 90º, cos < 0 h < 0 Laltezza e proporzionale alla tensione superficiale e inversamente proporzionale al raggio r del capillare I fenomeni capillari producono risultati contrari al principio dei vasi comunicanti. Esempio: salita della linfa vegetale negli xilemi degli alberi (fino a 30 cm)

29 OSMOSI Losmosi (dal greco osmòs = spinta) è il fenomeno che si verifica fra due soluzioni a diversa concentrazione, separate da una membrana semipermeabile. La diversa concentrazione spinge le sostanze a diffondersi nella zona a minore concentrazione, ma la membrana impedisce il passaggio di molecole di soluto. In natura sono molto diffuse le membrane semipermeabili: con esse si instaura il passaggio del solo solvente dalla soluzione meno concentrata (ipotonica) alla soluzione più concentrata (ipertonica), che tende a portare alla stessa concentrazione le due soluzioni. Equazione di Vant Hoff

30 Le figure mostrano cosa può accadere quando le cellule animali o vegetali vengono introdotte in una soluzione acquosa. Se la soluzione è isotonica rispetto alla cellula, la concentrazione del soluto sarà la stessa ad entrambi i lati della membrana quindi l' acqua si muoverà in entrambe le direzioni in modo uniforme Una soluzione ipertonica ha una maggiore quantità di soluto, e il movimento netto dell 'acqua verso l' esterno della cellula causa il suo raggrinzimento. Una soluzione ipotonica ha una minore concentrazione di soluto, e il movimento netto dell 'acqua avverrà verso l' interno della cellula causando un rigonfiamento o la lisi. Cellule animali Cellule vegetali

31 Alcuni esempi di osmosi: 1)Terapia Orale di Re-idratazione (ORT) per casi di diarrea nei paesi in via di sviluppo 2)Bevande con integratori salini utilizzate dagli sportivi 3)Scambio di nutrienti ed ossigeno attraverso la parete dei vasi capillari sanguigni 4)Scambio di ioni attraverso la membrane delle cellule nervose (impulsi nervosi, potenziali di azione, etc.) 5)Il fenomeno dellosmosi inversa, che permette ad alcuni tipi di piante (mangrovie, etc.) di vivere vicino ad acque salate.


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