Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
Física Aplicada
Leandro da Conceição Luiz, M.Sc
Bacharelado em Física pelo IFADT/UERJ Licenciado em Física pelo IFADT/UERJ
Mestre em Engenharia Nuclear pelo PEN/COPPE/UFRJ Doutorando em Física UFJF
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
1 Motivação
A disciplina de BioFísica para este curso compreende dar noções básicas aos estudo da vida visto através dos fenômenos naturais (mecânica, fluidos, eletricidade, ótica, ondas, radiações, etc).
radiações, etc).
Pelos critérios clássicos da Física, todo organismo vivo pode ser simplesmente visto como se fosse uma máquina.
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
2 Definiçoes
Bio VidaA Física pode ser definida como a ciência que estuda os Physis (grego) Natureza
A Física pode ser definida como a ciência que estuda os fenômenos naturais. Já a Biologia destina-se estudar a vida.
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
2 Definiçoes
A Física apenas descreve, modela, representa o fenômeno que já existe, pois é da natureza “acontecer” tal fenômeno. Para isto a Física utiliza como ferramenta a experimentação e a matemática.
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
Por Exemplo
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
Por Exemplo
Esta teoria bem como sua comprovação experimental foi estudada a mais de 1 século pelo físico e químico inglês Michael Faraday.
Fonte: www.britannica.com
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Na área de saúde é bem comum usarmos constantemente as unidades de medidas no cotidiano. Por exemplo:
Tempo para aferir a pressão arterial
Comprimento para verificar a altura do paciente
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
No Sistema Internacional de Medidas (SI) as unidades básicas são:
Comprimento metro (m)
É importante saber que: as unidades de medidas geralmente são escritas de forma minúscula, mesmo que a unidade seja um nome próprio. Por exemplo: Uma força de 2 newtons (e não 2 Newtons) é aplicada no paciente.
Massa quilograma (kg)
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Abaixo são listadas algumas grandezas muito comum na área médica com suas respectivas unidades.
Temperatura kelvin (K) no S.I, celsius (°C), fahrenheit (°F)
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Abaixo são listadas algumas grandezas muito comum na área médica com suas respectivas unidades.
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Abaixo são listadas algumas grandezas muito comum na área médica com suas respectivas unidades.
Volume litro (L), metro
cúbico (m³) Densidade quilograma/metro
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Abaixo são listadas algumas grandezas muito comum na área médica com suas respectivas unidades.
Campo Magnético tesla (T)
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Abaixo são listadas algumas grandezas muito comum na área médica com suas respectivas unidades.
Comprimento de Onda metro (m)
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
No entanto, as unidades citadas acima podem aparecer escritas acompanhadas de outras “simbolos” que indicam valores múltiplos ou submúltiplos. Por exemplo: o medicamento Cataflan®(diclofenaco potássico) 50 mg.
Isto significa que no medicamento há 50 mg do princípio ativo, miligrama (mg) é unidade de massa (kg) escrita na forma de submúltiplo. Ou seja:
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Cataflan® (diclofenaco potássico) 50 mg.
Contudo, ao verificar a massa do comprimido numa balança de precisão verifica-se que sua massa é maior que 50 mg. O que isto significa?
que isto significa?
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Cataflan® (diclofenaco potássico) 50 mg.
Assim, na caixa do medicamento vem informando a massa do
princípio ativo.
E os excipientes? O que são? E os excipientes? O que são?
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Por falar em medicamento, você sabe a diferença entre
fármaco e medicamento.
Fármaco segundo definição oficial dada pela portaria
nº3.916/MS, de 30 outubro de 1998, é a substância química nº3.916/MS, de 30 outubro de 1998, é a substância química
que é o princípio ativo do medicamento.
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Voltando para os múltiplos e submúltiplos.
No registro de muitas amostras, frequentemente são utilizados os múltiplos e submúltiplos em muitas grandezas.
Múltiplos Símbolo Valor Potência Múltiplos Símbolo Valor Potência
kilo k 1000 10³
Mega M 1000000 106
Giga G 100000000 109
Tera T 1000000000000 1012
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Voltando para os múltiplos e submúltiplos.
No registro de muitas amostras, frequentemente são utilizados os múltiplos e submúltiplos em muitas grandezas.
Submúltiplos Símbolo Valor Potência Submúltiplos Símbolo Valor Potência
mili m 0,001 10-3
micro µ 0,000001 10-6
nano n 0,000000001 10-9
pico p 0,000000000001 10-12
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Por Exemplo:
Em sua composição o medicamento Buscopan composto tem:
* 10 mg (0,010 g = 0,000010 kg) de butilbrometo de
escopolamina escopolamina
* 250 mg (0,25 g = 0,00025 kg) de dipirona.
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Por Exemplo:
Para realizar uma radiografia o técnico deve medir o membro a ser radiografado com a ajuda
de um espessômetro.
de um espessômetro.
Com posse da espessura ele a multiplica por 2 e soma com uma constante (K) que é fornecida pelo equipamento. Normalmente, ela varia entre 20 e 30.
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Por Exemplo:
Suponha uma radiografia para estudo de fraturas do calcâneo (incidência
kV = 2.E + K
de fraturas do calcâneo (incidência
axial – rotina para trauma). Sabendo-se que a espessura da
região a ser radiografada do paciente é 12,5 cm e que a constante
K do aparelho é 30. Qual a kV a ser aplicada no tubo de raios X?
Solução: kV = 2.E + K
E = 12,5 cm kV = 2.(12,5) + 30 = 25 + 30
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
No exemplo anterior vimos que a kilovoltagem a ser aplicada seria
55 kV. No entanto, estamos
familiarizado com a voltagem familiarizado com a voltagem em volt (V), pois vemos os equipamentos sempre em 127 V ou 220 V.
Então vamos usar os múltiplos para ver quantos volts precisamos aplicar no tubo para realizar a radiografia do exemplo;
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Ainda nos exames radiográficos, observe a figura abaixo:
Verifica-se que os dois primeiros comandos no painel de controle são:
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Já neste caso temos:
75 kV e 25 mA
Vamos então usar os símbolos dos múltiplos e submúltiplos
Embora a voltagem seja alta não com que se preocupar em relação a uma descarga fatal, pois a corrente elétrica é baixa. dos múltiplos e submúltiplos
para verificarmos os seus valores em suas unidades.
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Você conhece o Poraquê? (Electrophorus)
É um peixe que vive no É um peixe que vive no Rio Amazonas.
Conhecido por eletrocutar suas presas com choques de
800V e correntes de até 1 A.
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
3 Medidas
Os efeitos da corrente elétrica no organismo humano
podem ir de apenas perceptível até parada cardíaca e morte.
E as lesões provocadas E as lesões provocadas
pelo choque elétrico
podem ser:
1 – eletrocução (fatal) 2 – choque elétrico 3 – queimaduras 4 – quedas
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
4 Medidas e Espectro Eletromagnético
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
4 Medidas e Espectro Eletromagnético
É comum, principalmente em outras países, esterilizar alimentos usando radiação gama, X ou elétrons acelerados. Pois a radiação ionizante reduz a carga microbiana, inibe o
brotoamento, elimina microorganismos
brotoamento, elimina microorganismos
patogênicos, desinfecta grãos, cereais, frutas e
especiarias, esteriliza, etc. [Fonte:
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
4 Medidas e Espectro Eletromagnético
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
4 Medidas e Espectro Eletromagnético
A tabela a seguir mostra alguns resultados obtidos no Laboratório de Irradiação de Alimentos e Radioentomologia – CENA/USP.
Produto Vida útil sem irradiação Vida útil com irradiação
Alho 4 meses 10 meses
Arroz, Milho e Trigo
1 ano 3 anos
Legumes e verduras
5 dias 18 dias
Frango refrigerado 7 dias 30 dias
Filé de pescada refrigerado
5 dias 30 dias
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
4 Medidas e Espectro Eletromagnético
O MAPA, através da Instrução Normativa Nº 9, de fevereiro de 2011, reconheceu o uso da radiação ionizante como tratamento
fitossanitário, isto é, na prevenção da introdução ou
disseminação de pragas quarentenárias.
pragas quarentenárias é todo organismo de natureza animal e/ou vegetal, que estando presente em outros países ou regiões, mesmo sob controle permanente, constitui ameaça à economia agrícola.
Com isso, o Brasil passa a ter mais chances de expandir as exportações de frutas para os mercados mais exigentes.
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
4 Medidas e Espectro Eletromagnético
E agora você comeria um alimento que foi submetido a radiação?
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
4 Medidas e Espectro Eletromagnético
E agora você comeria um alimento que foi submetido a radiação?
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
5 Espectro Eletromagnético
Então , estamos falando de radiação gama, raios X. Por que você questiona ingerir algum alimento quando exposto a radiação gama mas não questiona ingerir uma pipoca feita num aparelho que usa a radiação de micro-ondas?
y c x z E B
As radiações citadas acima são ondas
eletromagnéticas. Elas se propagam
sem necessidade de um meio
material, podem se propagar inclusive no vácuo. Todas elas se propagam com
velocidade c e são constituídas de
campos elétricos (E) e magnéticos (B)
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
5 Espectro Eletromagnético
As ondas eletromagnéticas têm a mesma característica:
* Se propagam com a velocidade da luz c = 3x108 m/s
* Não possuem massa (m)
* Não possuem carga elétrica (q) * Não possuem carga elétrica (q)
Então todas elas são iguais?
Aulas de BioFísica
Professor Leandro Luiz, M.Sc
5 Espectro Eletromagnético
Então como identificá-las?
Elas se diferem em energia e
comprimento de comprimento de
onda (λ)
Para isto há o Espectro
Eletromagnético, onde cada onda
eletromagnética é identificada pela:
* Energia E = hf = h.c/λ
* Comprimento de onda (λ)
* Frequência (f)
