IDROSTATICA E IDRODINAMICA IL SANGUE COME LIQUIDO BIOLOGICO

Idrostatica di superficie PRESSIONE di volume P = F S

Principio di Pascal

Legge di Stevino

DF D P = ; ( p – p ) = j Dh = d g Dh DS SUPERFICIE : E’ valido il Principio di Pascal, che tiene conto della pressione esercitata sulle pareti di un contenitore. VOLUME : E’ valida la Legge di Stevino, che tiene conto della differenza di profondità del liquido. Infatti, ad una data altezza, il fluido risente del peso del liquido che lo sovrasta. La pressione nel punto P sarà minore rispetto alla pressione nel punto P . Questo perché la quantità di liquido sopra il punto P è minore della quantità di liquido sopra il punto P . 1 P 1 2 2 D H 1 2 D P = ; ( p – p ) = j Dh = d g Dh DF DS j = peso specifico d = densità g = accelerazione di gravità 2 1

Principio di Archimede

PV=nRT

TENSIONE SUPERFICIALE: Contrazione dello stato superficiale del LIQUIDO, che tende a comportarsi come una pellicola elastica. Grazie a questo effetto, alcuni insetti riescono a muoversi sugli specchi d’acqua senza affondare

DIFFUSIONE Il meccanismo della diffusione gioca un importante ruolo nel movimento di molte molecole e ioni. Un caso particolare di diffusione, in cui un liquido attraversa una particolare membrana che separa soluzioni di concentrazione differente, è detto OSMOSI.

Diffusione secondo gradiente Diffusione contro gradiente Equilibrio dinamico CARATTERISTICHE FONDAMENTALI DIFFUSIONE: - Ogni molecola o ione si muove indipendentemente dalle altre; - Questi movimenti sono casuali; - Il risultato netto della diffusione è che le sostanze che diffondono si distribuiscono uniformemente.

UN PARTICOLARE TIPO DI DIFFUSIONE:L’OSMOSI Membrana selettivamente permeabile ▼ Il movimento di molecole d’acqua attraverso una membrana semipermeabile è un caso speciale di diffusione detto OSMOSI

Isotonica Ipertonica Ipotonica le due soluzioni a confronto hanno la stessa pressione osmotica Ipertonica la soluzione in esame ha una pressione osmotica maggiore rispetto a quella con qui si effettua il confronto Ipotonica osmotica minore rispetto a quella

FLUIDODINAMICA FLUIDI IDEALI: - Moto stazionario - Portata - Teorema di Bernoulli - Applicazioni - Conseguenze : Teorema di Torricelli FLUIDI REALI: - Attrito interno e viscosità - Effetti dell’attrito interno su un liquido in un condotto - Legge di Poiseuille - Resistenza del mezzo (attrito viscoso) - Legge di Stokes - Caduta dei corpi - Es: ‘ Caduta di un corpo in un mezzo viscoso ’

D h La forza F che si trasmette di strato in strato e che Ogni fluido è caratterizzato da una propria viscosità : se si trascina con velocità v un galleggiante posto in una bacinella contenente un fluido di altezza h, questo provoca lo slittamento degli strati sottostanti. La forza F che si trasmette di strato in strato e che si oppone al moto del galleggiante è detta forza di viscosità ed è calcolabile grazie alla formula: F = h S dove h è la viscosità dinamica FLUIDI F A v h D V D h

Un fluido privo di viscosità, viene detto fluido ideale . I fluidi reali possono essere classificati come: - Newtoniani = viscosità costante - Non newtoniani = viscosità non costante

FLUIDI IDEALI   - Incomprimibili - Privi di attrito interno

MOTO STAZIONARIO   - tutte le particelle di fluido hanno la stessa velocità quando passano in un determinato punto. - le traiettorie descritte dalle particelle si chiamano linee di corrente 1 2

TUBO DI FLUSSO Definiamo tubo di flusso un fascio di linee di corrente entro il quale il fluido scorre come in un condotto senza mescolarsi con l'esterno.

PORTATA  - Il volume di fluido che attraversa una qualsiasi sezione del condotto nell'unità di tempo   Q = S x v unità di misura nel SI m / s. 3

Poiché la portata è identica in ogni parte del fluido, per l’ EQUAZIONE DI CONTINUITA’ S V = S V S S V V 2 2 1 1 1 1 2 =

TEOREMA DI BERNOULLI Nel flusso stazionario di un fluido ideale di densità r , la pressione p del fluido e la sua velocità v verificano in ogni punto, se h è l’altezza del punto da un livello di riferimento arbitrario, l’equazione : p + d g h + d v² = costante d = densità S e S = due sezioni qualsiasi h e h = altezze delle due sezioni rispetto a un piano di riferimento p e p = pressioni del fliudo v e v = velocità in corrispondenza delle sezioni 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 D x 1 s s’ s s’ 1 1 1 1 h D x 1 2 s s’ s s’ h 2 2 2 2 2

FLUIDI REALI S V h REGIME LAMINARE Tale moto si verifica Nel moto dei fluidi abbiamo trascurato l’attrito interno. F = h Tale equazione è valida quando: - La velocità è costante - I diversi strati di fluido scorrono gli uni sugli altri senza mescolarsi (le linee di corrente non si intersecano) S V h REGIME LAMINARE Tale moto si verifica con corpi piccoli e con velocità di alcuni cm/s

CADUTA DEI CORPI NEL REGIME LAMINARE Il corpo è soggetto a due forze: Forza peso P = m g Forza attrito viscoso F = - k v VELOCITA’ LIMITE: m g = k v V = m g 1 1 k 1

REGIME TURBOLENTO Le linee di corrente si intersecano Dietro al corpo, in movimento, si formano dei vortici I corpi hanno dimensioni non troppo piccole La velocità è di alcuni m/s

FORZA ATTRITO VISCOSO F = - k v v 2

CADUTA DEI CORPI NEL REGIME TURBOLENTO Dopo una fase iniziale, come nel regime laminare, l’accelerazione decresce VELOCITA’ LIMITE: V = m g k √ 2

L’apparato cardio-circolatorio è un sistema idraulico composto da una pompa (cuore), una rete di tubi (vasi sanguigni) e un liquido che vi scorre (sangue). Funzioni: Trasportare a tutte le cellule dell’organismo (attraverso il sangue) l’ossigeno necessario per l’utilizzo delle sostanze nutritive frutto della digestione; Trasportare gli ormoni che svolgono funzioni regolatrici, allontanando i prodotti di rifiuto che se accumulati diventano tossici. ▼ Funzione vitale per l’organismo

IL SANGUE È UNA SOSPENSIONE COMPOSTA DA : IDRODINAMICA IL SANGUE È UNA SOSPENSIONE COMPOSTA DA : Fase acquosa : Plasma Fase dispersa : Eritrociti Leucociti Piastrine 42

Gli esseri umani e tutti i vertebrati sono provvisti di un sistema che permette al sangue di circolare senza fuoriuscire dai vasi sanguigni: sistema circolatorio chiuso Il sangue scorre in due circuiti distinti: - in uno va dal cuore ai polmoni per poi tornare al cuore, - nell’altro dal cuore raggiunge i tessuti e torna poi al cuore.

Durante il percorso del sangue, vediamo che le vene, avvicinandosi al cuore destro, diventano di calibro sempre maggiore e confluiscono tra loro formando due grandi vene, la cava superiore e la cava inferiore portano il sangue proveniente dai distretti sopradiaframmici e sottodiaframmici all’atrio destro da qui il sangue passa nel ventricolo destro, poi viene spinto tramite le arterie polmonari nei polmoni cede l’anidride carbonica e si carica d’ossigeno. Diviene così sangue arterioso, torna all’atrio sinistro attraverso le vene polmonari, poi passa nel ventricolo sinistro e, attraverso l’arteria aorta, raggiunge tutti i distretti corporei. Il percorso del sangue dal ventricolo destro del cuore ai polmoni -> piccola circolazione Il percorso dal ventricolo sinistro all’atrio destro passante per tutto l’organismo -> grande circolazione LA CIRCOLAZIONE

LA PRESSIONE ARTERIOSA E’ la tensione esercitata dal sangue sulla parete delle arterie Si misura con lo sfigmomanometro Si rivelano due valori: - la pressione sistolica valore più alto prodotto dalla contrazione cardiaca [indice della forza con cui il ventricolo sinistro si contrae per mandare il sangue in circolo vincendo la resistenza delle arterie] - la pressione diastolica valore più basso prodotto dalla diastole [indica la pressione residua che permette al sangue, con l’aiuto dell’elasticità delle pareti muscolari delle arterie, di superare la resistenza offerta dai vasi più piccoli senza che questi si svuotino completamente] L’unità di misura della pressione arteriosa è il millimetro di mercurio. Normalmente durante l’attività fisica, la pressione aumenta per effetto di un’ aumentata gittata, ma si normalizza al termine dello sforzo. ▼ Quando la pressione diastolica supera i 90 mm di Hg e la sistolica i 140 mm Hg si parla di ipertensione arteriosa : può provocare danni molto gravi a livello cardiaco, cerebrale, renale e oculare. Anche una pressione troppo bassa (inferiore a 80 mm Hg, detta ipotensione) può essere dannosa : si osserva più frequentemente in corso di emorragia, collasso, insufficienza cardiaca.

LA VISCOSITA’ DEL SANGUE DIPENDE DALL’EMATOCRITO La viscosità del sangue, h , resistenza che si oppone al flusso del liquido e che si misura in poise,è direttamente proporzionale all’ematocrito,volume in percentuale occupato dagli eritrociti. La relazione non è lineare, infatti la viscosità cresce rapidamente per valori di ematocrito superiori al 45 %.

Anemia : - Basso ematocrito - Bassa viscosità - Alta portata RELAZIONI EMATOCRITO – VISCOSITA’ Anemia : - Basso ematocrito - Bassa viscosità - Alta portata Policitemia : - Alto ematocrito ( 70 %) - Alta viscosità - Bassa portata

. Con l’aumentare della sezione trasversa, la velocità del sangue diminuisce. Essa pertanto sarà minima a livello dei capillari. Questo favorisce i processi di scambio.