Perguntas Bf Enfermagem

Biofísica Perguntas de exame – revisão e actualização FMUC 2011

4 grandes temas aulas teóricas:  A. biofísica das membranas B. biofísica dos fluidos C. física do átomo e do núcleo D. modelos de agressão celular

TOTAL: cerca de 85 perguntas NOTAS - as perguntas foram revistas segundo os seguintes critérios:

os números das perguntas foram mantidos conforme documento anterior (excepto a partir ~80), foram acrescentadas perguntas que não estavam no último documento (a partir da ~80), foram eliminadas perguntas repetidas. Como consequência, a numeração das perguntas não tem uma ordem sequencial. Tentou-se incluir uma referência referência à aula teórica em todas as perguntas. Nem todas as perguntas sofreram revisão…( as 14 perguntas que estão a vermelho não tiveram voluntário – são apresentadas as respostas pré-existentes. As últimas 3 perguntas deste documento (76,78,68) não foram revistas nem tinham resposta no documento d ocumento disponível do ano passado passado))  AGRADECIMENTOS  AGRADECIMENTOS sara cc; raquel gonçalves; sílvia sousa gomes; rita prata; sara pinheiro; soraia branco; sara filipa ferreira; vania pereira; rita cruz; tânia proença; vânia silva; ricardo sousa; sara mortágua; pedro gomes; simone oliveira; eduarda tinoco; pedro costa; tiago gomes; rúben cardoso; sar a gonçalves; rafael dias; sara amaral; nídia marques; miguel maciel; núria santos; ana catarina xavier; ana isabel gonçalves; ana filipa lopes

A. Membranas

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DEFINA TENSÃO SUPERFICIAL. EXPLIQUE O QUE SUCEDE QUANDO O AR INTERIOR DE BOLAS DE SABÃO DE DIFERENTES RAIOS É POSTO EM COMUNICAÇÃO. R: Hora 17 e 18

1) Tensão Superficial é a energia que é necessário fornecer ao sistema para criar 1 cm 2 de superfície livre do líquido, em condições isotérmicas e reversíveis. 2) Quando as duas bolas de sabão entram em contacto, o ar existente no interior da bola de menor raio (maior pressão interna*) passa para a bola de maior raio (menor pressão interna). Consequentemente, Consequentemente, a bola de menor raio vai diminuindo de tamanho até colapsar. 

*NOTA: Lei de Laplace aplicada à bola de sabão       

 

 

Sendo P0 a pressão exterior (constante), a um maior raio corresponde menor pressão no interior da bola de sabão.

B. RADIAÇÕES

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EXPLIQUE POR QUE PROCESSOS UM NUCLÍDEO INSTÁVEL POR EXCESSO DE PROTÕES DECAI PREFERENCIALMENTE POR CAPTURA ELECTRÓNICA (EXPLIQUE DE QUE FORMA OS NUCLÍDEOS INSTÁVEIS POR EXECSSO DE PROTÕES ATINGEM A ESTABILIDADE). R: Hora 23 e 24 (pag27 a 29) e hora 25 e 26

Os nuclídeos instáveis por excesso de protões podem atingir a estabilidade por dois processos: 



Conversão de um protão num neutrão com emissão de uma partícula β e de um neutrino. Se o núcleo ficar no estado excitado irá ainda emitir radiação γ para atingir o estado de

repouso. Captura electrónica: o núcleo captura um dos electrões orbitais que se vai unir com um protão para formar um neutrão, emitindo também um neutrino e energia.

Caso a diferença de energia entre os átomos pai e filho seja inferior a 1,02 MeV, não haverá energia suficiente para a emissão do positrão (β) pelo que o decaimento radioactivo acontecerá por

um processo alternativo de captura electrónica. Caso o núcleo tenha excesso de protões e diferença de energia entre os átomos pai e filho seja inferior a 1,02 MeV, este processo compete com o decaimento beta positivo (embora também possa ocorrer em outras situações) mas, para obter o mesmo efeito de converter um dos protões do núcleo num neutrão, o núcleo captura um dos seus electrões orbitais (geralmente da camada mais interna). Assim pode-se dizer que o nuclídeo instável por excesso de protões decai preferencialmente por captura electrónica pois esta necessita de menos energia (diferença entre átomo pai e filho) para ocorrer que a emissão de um β. encontrei [ encontrei

isto numa tese de mestrado de engenharia biomédia da uc… por isso penso que seja fiável. Na net não encontrei mais nada que explica-se ou dissesse o pq desta preferencial, por isso penso que seja isto…]

Pag.1 Pag.1

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EXPLIQUE O QUE É UM ESTADO METAESTÁVEL E POR QUE É QUE ESTES ESTADOS SÃO MUITO ÚTEIS QUANDO PRETENDEMOS OBTER INFORMAÇÃO DIAGNOSTICA EM MEDICINA. R: Hora 25 e 26

O estado metastável ocorre quando o estado excitado do núcleo, após transformação isobárica e devido a um estado energético superior ao compatível com o número de protões e neutrões do núcleo, existe durante tempo suficiente, de tal modo que é possível medi-lo (>10 -12 seg). O estado metastável é igual ao excitado mas ocorre durante um período de tempo mensurável. A reacção dá-se em dois passos: 1º o nuclídeo pai emite radiação (α ou β) passando ao estado metastável;

2º do estado metastável origina-se o nuclídeo filho (estado fundamental) por emissão de radiação γ EXEMPLO:

As técnicas de Medicina Nuclear (de diagnóstico) usam moléculas semelhantes às biológicas marcadas com isótopos radioactivos, denominadas radiofármacos. Estas comportam-se como traçadores com a propriedade de incorporação nos sistemas biológicos possibilitando o seu estudo. Este geralmente é administrado através de injecção endo-venosa, embora também possa ser por via oral ou inalação, consoante o exame. Posteriormente o radiofármaco acumula-se no órgão ou área do corpo de interesse a ser examinada e emite energia, sob a forma radiação, que será detectada por detectores. Assim um nuclídeo no estado metastável pode e é usado para obter diagnosticos em medicina pois quando é fixado irá emitir radiação γ (para se tornar estável), que será

detectada por máquinas próprias.

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DIGA O QUE ENTENDE POR ESPESSURA DE SEMI-ABSORÇÃO. R: Hora 27 e 28 a partir da pág.29

Espessura de semi-absorção (X 1/2) é a espessura de um absorvente necessária para reduzir para metade a intensidade de um feixe incidente (raios-X e raios- γ).

Pag.2

NOTA: não

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confundir com “percurso médio”(espessura necessária para que se verifique 50% da absorção.

COMPARE O MODO COMO A INTENSIDADE DE UM FEIXE DE RADIAÇÃO IONIZANTE VARIA EM FUNÇÃO DA ESPESSURA DE UMA DADO MATERIAL ABSORVENTE, PARA O CASO DE PARTÍCULAS α, β E γ. EXPLIQUE O CONCEITO DE “STRAGGLING”, COMPARANDO-O PARA PARTÍCULAS ALFA E BETA E APONTANDO SUCINTAMENTE RAZÕES QUE EXPLIQUEM AS DIFERENÇAS OBSERVADAS. R: Hora 27 e 28, a partir da pag.26 Io – intensidade feixe incidente ∆I – número de fotões

absorvidos μ – fracção de intensidade que

é absorvida por unidade de -1 comprimento (cgs: cm )

Vamos chegar a:

I=Io.e-μx

(ou seja, o número de fotões transmitidos a partir de um absorvente está na dependência da espessura do absorvente e da intensidade do feixe de fotões incidente e do μ)

A – radiação γ (electromagnética=fotão)

 A radiação γ viaja à velocidade da luz, tem o maior poder de penetração mas o menor poder ionizante e viaja SEMPRE EM FRENTE.

Pag.3

Ver pag 20: “tipos

de interacções da radiação electromagnética”

B – radiação α (corpuscular; + pesada q a partícula β)  A radiação α viaja a menor velocidade que β, tem o menor poder de penetração mas o maior poder ionizante. Por ter maior massa, a partícula α muda muito pouco o seu trajecto.

NOTA: toda a energia é dissipada num percurso mt curto

C – radiação β (corpuscular)  A radiação β viaja a uma velocidade muito inferior à da luz. Em contraste com as partículas α, os electrões (um β é um e- emitido pelo núcleo) têm trajectos muito variáveis, variando de electrão para electrão quando atravessam um determinado material, mesmo para electrões da mesma energia.

CONCLUSÃO: O fenómeno de straggling está relacionado com o percurso da partícula.  As partículas α mudam muito pouco o seu trajecto e por isso o seu percurso médio não apresenta grandes flutuações (fenómeno de straggling pouco acentuado). Contrariamente as partículas beta têm uma percurso muito sinuoso variando o seu percurso médio de material para material. Apresentam por isso grandes variações á volta desse valor ( fenómeno de straggling acentuado).

Pag.4

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EXPLIQUE O CONCEITO DE DEFEITO DE MASSA, RELACIONANDO-O COM A ESTABILIDADE DOS NUCLIDEOS ATÓMICOS. R: Hora 23 e 24, pag8

O defeito de massa traduz que a massa do núcleo é sempre inferior à soma das massas dos constituintes do núcleo. 6 mp  C tem 6 protões ↑A do átomo  ↑defeito de massa ( ∆M) ∆M  característico de cada núcleo

A energia de ligação nuclear esta relacionada com o defeito de massa, pela equação de Einstein que permite transformar massa em energia (E=mc 2). Assim, a massa de um núcleo é menor que a soma das massas dos seus constituintes isoladamente, porque se trata de um sistema ligado. Para separar os constituintes deste sistema é necessário fornecer uma energia igual à energia de ligação nuclear. É o facto de existir esta ligação nuclear que torna os núcleos atómicos estáveis. Dividindo a energia de ligação pelo número de massa obtém-se a energia de ligação por nucleão estando esta relacionada com o defeito de massa. ‘O defeito de massa traduz a energia necessária para manter as partículas nucleares juntas’

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DISTINGA ENTRE PERÍODO E VIDA MÉDIA DE UM RÁDIONUCLÍDEO R: Hora X

Período (T1/2)   tempo necessário para que uma dada quantidade de radionuclídeo se reduza a metade por desintegração (T 1/2 = ln2/ comprimento de onda). Vida média (Tau)   tempo médio de vida provável para um radionuclídeo antes de sofrer desintegração (Tau = 1/ T 1/2)

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INDIQUE QANTOS PERÍODOS DE SEMIDESINTEGRAÇÃO SÃO NECESSÁRIOS PARA QUE UMA AMOSTRA REDUZA 1000 VEZES A SUA RADIOACTIVIDADE. R: Hora 23 a 28

Suponhamos que uma amostra tem radioactividade A. O Período de semidesintegração é o tempo necessário para a amostra reduzir a sua actividade a metade. Assim se queremos que a actividade seja A/1000 teremos: A x (1/2n) = A/1000 ↔ 2 n = 1000 ↔ n= log 2 (1000) ↔ n=9,97 Logo t ½ = 9,97

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Pag.5

COMPARAÇÃO DAS CAPACIDADES DE PENETRAÇÃO DAS RADIAÇÕES R: Hora 23 a 28

A - Radiação Alfa Fraco poder de penetração:

- São em geral detidas por uma simples folha de papel - No ar atravessam alguns cm - No tecido atravessam fracção do μm

Este baixo poder de penetração  deve-se à reduzida energia cinética e à elevada carga da partícula α e, consequentemente, do seu elevado poder ionizante  (numero de pares de iões formados por unidade de comprimento do percurso, quando um feixe de electrões percorre uma distancia X, no interior de um dado meio). Assim este elevado poder ionizante leva a um maior numero de iões formados e por isso a uma mais rápida perda de energia cinética   por parte da partícula, justificando assim o seu baixo poder de penetração. B - Radiação Beta Poder de Penetração “Médio” – Penetram alguns mm no alumínio. - No ar penetram alguns cm - No Tecido penetram alguns mm A radiação beta um poder ionizante mais baixo do que a radiação alfa. Partículas β provenientes duma mesma fonte podem ter diferentes valores de energia pelo que atingem diferentes distancias. As partículas β que possuírem valores de energia semelhantes a partículas α irão provocar um número total de ionizações semelhante  antes de pararem. Mas as partículas α provocarão essas ionizações numa distancia mais curta, sendo por essa razão que se considera que a radiação α tem um poder de ionização maior e um poder de penetração menor que a radiação β C - Radiação gama  – Altamente penetrante, pode penetrar vários centímetros no Chumbo ( Pb) Os fotões com elevada quantidade de energia (Radiação gama) podem ter vários comportamentos aquando da interacção com a matéria: - Atravessar completamente a matéria - Sofrer um desvio na trajectória - Ser totalmente absorvida C. FLUIDOS

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EXPLIQUE A IMPORTÂNCIA DA EQUAÇÃO DA CONTINUIDADE TENDO EM CONTA O SISTEMA HEMODINÂMICO HUMANO. R: Hora X

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EXPLIQUE OS PRINCÍPIOS FÍSICOS QUE ESTÃO NA BASE DA MEDIÇÃO DA PRESSÃO ARTERIAL COM UM ESFINGMOMANÓMETRO. R: Hora X

55

DIGA O QUE É COMPLACÊNCIA. NO CASO DE UM VASO SANGUÍNEO QUAL A SUA… R: Hora X

56

EXPLIQUE O QUE É QUE O NÚMERO DE REYNOLDS E QUAL O SEU INTERESSE. R: Hora X

57

DEDUZA A EXPRESSÃO DA POTÊNCIA DE ESCOAMENTO PARA UM TUBO HORIZONTAL CILÍNDRICO PERCORRIDO POR UM CAUDAL CONSTANTE DE UM LÍQUIDO REAL. R: Hora X

Pag.6

58

EXPLIQUE O AUMENTO DA ESPESSURA DA PAREDE INFERIOR DA CROSSA DA AORTA EM COMPARAÇÃO COM A SUPERIOR.

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DEFINA RAIO DE EQUILÍBRIO DE UM VASO SANGUÍNEO E EXPLIQUE POR QUE RAZÃO É QUE ESTE, PARA A MESMA PRESSÃO TRASMURAL, É MENOR NUM VASO ELÁSTICO COM MÚSCULO DO QUE NUM VASO ELÁSTICO QUE NÃO TENHA MÚSCULO. & “QUANDO TEMOS DOIS VASOS SANGUÍNEOS UM ELÁSTICO E O UTRO ELÁSTICO COM FIBRAS MUSCULARES, PARA A MESMA PRESSÃO TRANSMURAL, OS RAIOS DE CURVATURA NA SITUAÇÃO DE EQUILÍBRIO SÃO DIFERENTES”. COMENTE.

R: Hora X

R: Hora X

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EXPLIQUE AS DIFERENÇAS ENTRE OS VALORES DAS MEDIÇÕES DE PRESSÃO COM CATETERES COM ABERTURA LATERAL E FRONTAL.

61 62

EXPLIQUE A COEXISTÊNCIA DE ALVÉOLOS DE GRANDE E PEQUENO DIÂMETRO.

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MOSTRE QUE A PRESSÃO É MAIOR NA SECÇÃO DE MAIOR RAIO DE UM TUBO HORIZONTAL COM ESTRANGULAMENTO PERCORRIDO POR UM CAUDAL CONSTANTE DE UM LIQUIDO IDEAL. EXPLIQUE AS RAZOES PELAS QUAIS ESTA CONCLUSÃO PODERÁ NÃO SER VALIDA NOS LÍQUIDOS REAIS.

R: Hora X

R: Hora X

NO SISTEMA CONSTITUÍDO PELA AORTA E ILÍACAS PRIMITIVAS DIGA, JUSTIFICANDO O QUE ACONTECE AO CAUDAL, CARGA LINEAR E À RESISTÊNCIA HEMODINÂMICA. R: Hora X

R: Hora X 53  –  1. Explique a importância da equação da continuidade tendo em conta o sistema hemodinâmico humano. A partir da lei da conservação da massa (liquido ideal, tubo horizontal, c/ estrangulamento): Ma = PVπR2

A massa que atravessa por unidade de tempo a secção A é igual a massa que atravessa a secção B: Ma=Mb Ma= PVπRa2 Mb= PVπRb2

Igualando as duas obtemos a equação da continuidade: Va/Vb = Rb2/Ra2 ou Va/Vb = Sb/Sa As várias divisões da aorta dão origem a uma rede capilar, cuja soma das secções rectas é superior à da aorta: Scapilares > Saorta, Apoiando-nos na equação da continuidade, podemos concluir que Vaorta > Vcapilares, ou seja o sangue encontra-se a menor velocidade nos capilares. 54 - 2. Explique os princípios físicos que estão na base da medição da pressão arterial com um esfingmomanómetro.

Pag.7

Nos líquidos em equilíbrio, e segundo o princípio fundamental da hidrostática, a pressão num ponto depende da massa de liquido por unidade de área a uma dada altura. A pressão em 2 pontos à mesma altura, é, portanto, semelhante (por isso se mede a pressão arterial no braço). P1-P0 = pgh. Utiliza-se o esfigmomanómetro de Hg, colocando-se a braçadeira 2cm acima do cotovelo e palpa-se o pulso radial. Depois, insufla-se a braçadeira ate se deixar de sentir o pulso radial. Quando se começa a ouvir, temos a Pmáx, quando se deixa de ouvir, temos a Pmin. A braçadeira, o esfigmomanómetro e o reservatório têm que estar à mesma altura. 55 - 3. Diga o que é complacência. No caso de um vaso sanguíneo qual a sua… A complacência trata-se de uma equação diferencial que traduz a variação de volume de um vaso como consequência das variações de PTM. C=2VR/E1-TA. A complacência venosa é muito menor que a arterial, logo as veias deformam-se mais facilmente que as artérias. A complacência é tanto maior quanto maior o raio do vaso, na medida em que possui um menor número de fibras pois tem um lúmen maior. 56 - 4. Explique o que é que o número de Reynolds e qual o seu interesse. O número de reynolds é um valor adimensional que permite inferir se se está na presença de regime laminar ou turbulento. Para Re 2000 regime é turbulento. O aumento do reynolds faz-se por: aumento velocidade de deslocamento do fluido, aumento de pressão, aumento do raio do tubo na medida que a velocidade necessária para passar ao regime turbulento é menor e diminuição do rendimento (p.e. aumento da T) 57 - 5. Deduza a expressão da potência de escoamento para um tubo horizontal cilíndrico percorrido por um caudal constante de um líquido real. PTM = Pint - Pext PTM = Tsup x (1/R1 + 1/R2) = Tsup x Asup PTM = Tinf x (1/R1 - 1/R2) = Tinf x Ainf PTM(sup) = PTM(inf) Tsup x Asup = Tinf x Ainf Como Asup > Ainf (porque a 1ª resulta da soma das quantidades e a 2ª resulta da diferença), então Tsup < Tinf, ou seja, a tensão que a parede inferior da crossa da aorta esta sujeita é superior à tensão que a metade superior sofre. Estas diferenças de tensão estão associadas à diferença de estrutura das duas metades: aguentar as tensões mais fortes de tantas tensões revela-se menos espessa. 58 - 6. Explique o aumento da espessura da parede inferior da crossa da aorta em comparação com a superior. A crossa da aorta tem maior espessura na parte inferior devido a um aumento na tensão elástica. Se cortarmos a crossa da aorta em 2 metades obtemos uma metade superior com raio de curvatura no mesmo lado de superfície e uma metade inferior com raio de curvatura em diferentes lados da superfície ou sinal contrário. Atribuindo ao raio menor (r1) da metade inferior sinal negativo e ao maior positivo (r2) aplicando a formula de Laplace temos (Pi-Po) sendo Pi-pressao interior e Pe exterior. À diferença de pressões chamamos pressão transmural. (P1 - P2) = PTM. PTM = Tsup (1/R1 + 1/R2) para a metade superior PTM = Tinf (1/R1 + 1/R2) para a metade inferior. Como PTM é igual para ambas as metades e como 1/R1+1/R2 na metade superior é > do que 1/R1+1/R2 da metade inferior (resulta da soma de 2 quantidades com o mesmo sinal ao contrario da metade inferior), a tensão elástica (T) é maior na parte inferior, condicionando o aumento da espessura para compensar. 59 - 7. Defina raio de equilíbrio de um vaso sanguíneo e explique porque razão é que este para a mesma pressão trasmural, é menor num vaso elástico com músculo do que num vaso elástico que não tenha musculo. & Quando temos dois vasos sanguíneos um elástico e outro elástico com fibras musculares para a mesma pressão transmural os raios de curvatura na situação de equilíbrio são diferentes. Comente . Introdução:

Pag.8

Pressão transmural (P´) é a pressão do interior para o exterior do vaso P´ deve ser contrarida da com tensões (T) tangentes à superfície para que o vaso não rompa. Elastância (E´) é a propriedade dos vasos que caracteriza o seu comportamento elástico. Quanto > a elastância, < é a deformação A elastância está dependente da componente em colagénio (tem >E´) e da componente em elastina (tem < E`). Na aorta proximal o componente dominante é a o de elastina e na distal é o de colagénio. • • Nas artérias periféricas o colagénio e as fibras muscularesb lisas predominam. Estas diferenças originam um comportamento elástico de perfis diferentes, pelo que os raios de equilíbrio, para a mesma P´ são diferentes. Comportamento elástico de um vaso: As fibras de elastina são as primeiras que começam a sofrer deformação, e só mais tarde, depois de se ter atingido um determinado diâmetro é que as de colagénio são mobilizadas para a deformação, com consequente aumento de elastância do vaso e resistência à deformação. Assim diferentes contribuições relativas nas paredes dos vasos originam diferentes perfis de curvas de comportamento elástico, pelo que os raios de equilíbrio são diferentes, para a mm P` . Comportamento elástico e muscular. Além da tensão elástica (T) há que considerar a tensão activa/ muscular (TA) que permite variar o raio de equilíbrio, sendo determinante no controlo do caudal sanguíneo. Daqui resulta que, a) só verificamos um comportamento elástico do vaso para situações em que a pressão transmural ultrapassa o valor de tensão activa (TA) b) depois de ultrapassado o limite de TA, os raios de equillibro são menores aos verificados numa situação de comportamento elástico puro. P` 60 - 8. Explique as diferenças entre os valores das medições de pressão com cateteres com abertura lateral e frontal. -se a pressão transmural (lateral ou estática), que corresponde à pressão hidrostática. tura frontal): -se a pressão hidrostática e a pressão cinética (energia cinética por unidade de volume). -se a pressão hidrostática e a pressão no valor de 0,8 ρ ν2.

61 - 9. Explique a coexistência de alvéolos de grande e pequeno diâmetro. Teoricamente, como os alvéolos estão todos em comunicação, o ar deveria passar dos mais pequenos para os maiores, como acontece nos balões. Mas isso não ocorre porque os alvéolos são revestidos interiormente por uma fina camada de líquido que vai anular esse efeito. O papel dos fenómenos de superfície no comportamento do alvéolo é vital. De um modo geral, podemos dizer que as propriedades da camada líquida superficial do alvéolo (ou seja, a tensão superficial do liquido) impedem o colapso, facilitam a difusão do 02, aumentam a complacência pulmonar, diminuem o trabalho respiratório e contribuem para a estabilização das trocas de fluidos no alvéolo. Assim, quando se verifica diminuição do raio de 1 alvéolo, a camada superficial como que estimula um aumento consequente do mesmo raio. 62 - 10. No sistema constituído pela aorta e ilíacas primitivas diga, justificando o que acontece ao caudal e à resistência hemodinâmica. A soma do caudal das 2 ilíacas será igual ao caudal na aorta visto que o caudal da entrada tem que ser igual ao caudal de saída; supondo que o calibre das 2 ilíacas é igual, o caudal de cada uma será metade do caudal da aorta. A resistencia é dada pela expressão : Rh = 8ηL/ πR4. A partir desta expressão, entre a aorta e cada uma das

ilíacas: assumindo que o raio diminui para metade, podemos deduzir que a resistência aumenta 16 vezes (para um tubo com igual comprimento). -se para metade. Podemos constatar que a influência do raio é significativamente mais prepoderante que a do comprimento.

Pag.9

63 - 11.Mostre que a pressão é maior na secção de maior raio de um tubo horizontal com estrangulamento percorrido por um caudal constante de um liquido ideal. Explique as razoes pelas quais esta conclusão poderá não ser válida nos líquidos reais. sistema é horizontal. Pela lei da continuidade podeos verificar que a velocidade do caudal varia inversamente com a área da secção recta, (e inversamente com o R2). Assim Va/Vb = Sa/Sa ou Va/Vb=Rb2/Ra2. Deste modo, se Ra>Rb (e consequentemente Sa>Sb), então Vb>Va. Isto significa que Ecb>Eca. Assim para que haja conservação da energia mecânica, este aumento terá de ser compensado pela diminuição da energia potencial de pressão (EppbRb, Pa>Pb Líquido real Para efectuar este raciocinio dever-se-á ter em conta a energia dissipada sob a forma de calor, já que o atrito não é desprezável.

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NUM SISTEMA CONSTITUÍDO POR UM RESERVATÓRIO E UM ESCOAMENTO DE SAÍDA PERCORRIDO POR UM LÍQUIDO REAL DE CAUDAL CONSTANTE EXPLIQUE O QUE ACONTECE EM TERMOS ENERGÉTICOS. R: Hora 11 e 12 – sistemas constituídos por um reservatório e um escoamento de saída, pg.31 Em termos totais sabe-se que há conservação de energia. Sendo o fluido real ( μ=0), há uma resistência ao movimento, pelo que é necessário dispender energia para manter o caudal constante (raio constante e Ec constante). Como o tubo de escoamento é horizontal, não há variação da Epg, logo a energia necessária para vencer o atrito vem da Epp. Assim, a pressão ao longo do tubo de escoamento diminui com a distância percorrida.

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CONSIDERANDO O VENTRÍCULO ESQUERDO E A AORTA EXPLIQUE O QUE OCORRE EM TERMOS ENERGÉTICOS DURANTE A SÍSTOLE VENTRICULAR. PORQUE É QUE A PRESSÃO NO INTERIOR DO VENTRÍCULO ESQUERDO E NA CROSSA DA AORTA NÃO SÃO MUITO SEMELHANTES. R: Hora 11 e 12 – sistemas constituídos por um reservatório e um escoamento de saída, pg.31 Como o sangue é um fluido real ( μ=0), ocorre dissipação de energia sob a forma de calor ao longo do seu movimento. Durante a sístole ventricular esquerda, o sangue é enviado através da aorta para as outras artérias e depois para os capilares. Tendo em conta o teorema de Bernoulli e as condições anatómicas em que se encontram as estruturas em causa, do ventrículo (reservatório) para a crossa aorta, ocorre aumento da Ec e ligeiro aumento da Epg. A perda de energia sob a forma de calor e o aumento das outras formas de energia, são compensados pela diminuição da Epp. É por isso que a pressão na aorta e no ventrículo esquerdo não são muito semelhantes.

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DISCUTA AS SEMELHANÇAS E DIFERENÇAS ENTRE OS FENÓMENOS DE TROCAS DE FLUIDOS A NÍVEL DA CIRCULAÇÃO CAPILAR E A NÍVEL DA CIRCULAÇÃO GLOMERULAR. R: Hora 5 e 6 – Propriedades das soluções- Ultrafiltração e Fenómeno de Starling A corrente de arrastamento de água é definida por: Jw(total)=Jw(onc).Jw(hidrostática) Jw(total)=Lp(-ΔP ςΔπ) Para se verificar o fenómeno de Starling e ultrafiltração dentro dos vasos temos que ter P>π. Ultrafiltração Renal- Processo de filtração glomerular no rim, com formação da urina primitiva. É dependente dos movimentos do solvente. Pressão Oncótica- Pressão osmótica realizada pelas proteínas no plasma sanguíneo. Pressão Hidrostática- Pressão exercida pelo peso de uma coluna de líquido em equilíbrio.

O fenómeno de Starling consiste na entrada de solvente para os capilares venosos. Contudo, esta entrada é precedida por um extravasamento do solvente na porção arterial dos capilares sistémicos. Tanto a entrada como a saída de solvente resultam da diferença das somas das pressões que agem sobre o plasma sanguíneo

Pag.10

nos dois momentos distintos: no primeiro (extravasamento do solvente) a soma da pressão hidrostática capilar com a pressão osmótica extravascular é superior à soma da pressão hidrostática externa com a pressão oncótica do sangue, o que resulta numa densidade de corrente do solvente positiva *Jw = Lp(∆P -∆π) > 0+ – e consequente saída do solvente para o espaço extravascular; no segundo (entrada do solvente), a situação inverte-se, sendo a soma da pressão hidrostática capilar com a pressão osmótica extracelular inferior à soma da pressão hidrostática externa com a pressão oncótica do sangue, resultando numa densidade de corrente do solvente negativa *Jw = Lp(∆P -∆π) < 0+ – e consequente entrada do solvente para o espaço extravascular. Neste processo, existe um transporte efectivo de catabólitos existentes no tecido extravascular para a corrente sanguínea. No caso da ultrafiltração, os movimentos do solvente ocorrem em sentido contrário ao da pressão osmótica, devido à pressão hidrostática que, não só anula as forças de difusão (oncótica, neste caso), como fornece uma força de pressão adicional que faz deslocar solvente através da membrana para o lado do solvente puro. No caso do glomérulo, a acção mecânica do coração provoca a superioridade da pressão hidrostática que vai resultar numa corrente de solvente (com pequenas moléculas e iões para os quais a membrana é permeável) através da parede dos capilares, sendo esta correspondente ao caudal de urina primitiva. Neste caso, o retorno do solvente ao sangue faz-se por vários processos sequenciais e interligados de difusão resultante da pressão osmótica e bombeamento activo de protões (Na+), sendo que estes não se realizam no glomérulo, mas já na ansa de Henle e tubos colectores. Assim, ambos os mecanismos discutidos são semelhantes na medida em que estão dependentes de factores como a função cardíaca (pressão hidrostática), proteinémia (pressão oncótica) e permeabilidade das respectivas membranas. Contudo, enquanto o primeiro processo visa a captação de catabolitos para a corrente sanguínea, a partir dos tecidos periféricos, o segundo visa a eliminação destes catabolitos.

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COMPARE O COMPORTAMENTO DA VELOCIDADE RADIAL COM A SUA DERIVADA EM ORDEM AO RAIO NUM TUBO CILÍNDRICO DE REGIME LAMINAR R: Hora 13 e 14 – Líquidos Reais – Regime Laminar Regime Laminar- As camadas de líquido vizinhas que se movimentam em tubos cilíndricos e uniformes, deslocam-se paralelamente umas às outras (não há cruzamento das linhas de corrente do campo de velocidade das partículas do líquido), quando a velocidade do deslocamento é pequena. O fluido pode ser considerado, no seu deslocamento, como constituído por um número infinito de lâminas líquidas muito finas, cilíndricas e concêntricas, deslizando umas sobre as outras.

Equação que traduz a velocidade do deslocamento do líquido que se movimenta em regime laminar completamente estabilizado, em tubos cilíndricos, horizontais e rectos.

K

A variação da velocidade das partículas em função da distância radial (v r) tem a representação gráfica de uma parábola. Quando R=r, Vr=0. Isto significa que à periferia de um tubo cilíndrico percorrido por um líquido real em regime laminar X, existe uma camada líquida infinitamente fina, para a qual a velocidade de deslocamento é nula. Esta camada na qual a velocidade é nula vai produzir efeito de retardamento sobre a camada adjacente,

Pag.11

devido à viscosidade. Como a velocidade é nula, não haverá movimento, logo também não ocorre atrito de líquido com as paredes do tubo. Quando r=0, V r=

 

 . Este valor da velocidade corresponde ao valor máximo

que a velocidade pode ter. Esta situação ocorre quando o raio da camada que se está a considerar coincide com o eixo do tubo. Nesta situação também não ocorre atrito com as paredes do tubo.

Cálculo da derivada de Vr em ordem a r

A derivada da velocidade é o gradiente de velocidade à distância r. Comparando a variação da velocidade de deslocamento com o comportamento da sua derivada, em ordem ao raio, podemos perceber (até mesmo com a ajuda do gráfico ao lado) que estas duas grandezas variam inversamente, isto é, relativamente à velocidade de deslocamento, quando o valor do raio é R (ou  –R), a velocidade é nula, pelo que não ocorre movimento do fluido real, verificando-se esta situação ao nível das paredes do tubo cilíndrico em regime laminar X. Quando o raio é zero, então a velocidade atinge o seu valor máximo, no eixo do tudo. Por outro e contrariamente ao anteriormente referido, o gradiente de velocidade (corresponde à derivada da velocidade de deslocamento) à distância R é máximo, ou seja, ao nível das paredes do tubo (nas mesmas condições anteriormente mencionadas cilíndrico e em regime laminar X). Pelo contrário, no eixo do tubo, a derivada da velocidade toma um valor nulo, para um valor também nulo do raio, variando sempre linearmente em função do raio.

D. Outras perguntas que faltam...

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EXPLIQUE A IMPORTÂNCIA DO CONCEITO DE DIPOLO EM BIOFÍSICA E NEUROFISIOLOGIA. R: Hora 9/10 

Um dipolo eléctrico é um conjunto de duas cargas eléctricas pontuais de igual valor, mas de sinal contrário e separadas a uma distância muito pequena.

O potencial criado por um dipolo num ponto à distância r do centro do dipolo é directamente proporcional ao módulo do momento dipolar e inversamente proporcional ao quadrado da distância r. Momento dipolar eléctrico do dipolo  –

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vector dirigido da carga negativa para a positiva, assente sobre o eixo do dipolo.

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

Nas membranas celulares, a carga eléctrica distribui-se de forma semelhante a um dipolo, numa dupla camada eléctrica separada por um meio isolador de espessura muito pequena.



Em cada instante, durante a despolarização, existe como que um dipolo ( dipolo fictício) que corresponde à dupla camada eléctrica fictícia. Esta dupla camada eléctrica imaginária é normal ao eixo da fibra e corresponde a uma distribuição de cargas eléctricas na secção normal da fibra, que separa a zona de repouso na zona activa. O momento dipolar eléctrico do pólo fictício aponta no sentido da propagação da onda de despolarização.

EXPLIQUE SUCINTAMENTE AS CURVAS DE BRAGG NA RADIOTERAPIA. R: Hora 26/27

As Curvas de Bragg traduzem a variação a ionização em função da distância percorrida

À medida que uma partícula se afasta do núcleo, perde velocidade e, portanto, perde energia cinética. A energia de ionização específica aumenta lentamente e, depois, mais rapidamente, até atingir o pico de ionização máxima.

Depois de atingir o pico de ionização máxima, a curva diminui bruscamente  – pelo facto da Ec ser muito baixa  – até que atinge o eixo do x num ponto Ri (específico para cada partícula) que traduz a distância a partir da qual já não há ionização específica.

A curva de Bragg constitui a BASE DA RADIOTERAPIA: a ionização varia em função da distância percorrida, sendo que o pico de ionização máxima, num corpo, ocorre em profundidade e não nos tecidos periféricos – condição essencial no tratamento de um tumor.

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DIFERENCIE O ESPECTRO DE ENERGIA DAS PARTÍCULAS Β+ E Β R: Hora X

+ Tanto as partículas β como as partículas β  possuem espectros contínuos de energia. Contudo, no -

caso da partícula β , esta e o antineutrino partilham energia sendo a soma das suas energias sempre +

um valor constante. Já a partícula β  partilha a sua energia com o neutrino, sendo este o responsável

pelo transporte do excesso de energia entre a energia esperada (E max) e a observada em cada processo de decaimento isolado.

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DISCUTA A POSSIBILIDADE DE EMISSÃO DE UM PROTÃO NUM NÚCLEO INSTÁVEL POR EXCESSO DE PROTÕES R: Hora X +

O nuclídeo instável por excesso de protões pode decair por emissão de partículas β  (e por isso um

protão é convertido em um neutrão) ou por captura electrónica (o núcleo captura um dos electrões orbitais, ocorrendo a união entre um protão e um electrão para formar um neutrão).

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UM DOENTE HIPERTENSO DESENVOLVE UM ANEURISMA NA AORTA DESCENDENTE. TENDO EM CONTA A EQUAÇÃO DE LAPLACE EXPLIQUE OS RISCOS ENVOLVIDOS NA SITUAÇÃO ANTERIOR. R: Hora 17 e 18, 19 e 20 A dilatação causada por um aneurisma na aorta leva a um aumento da tensão na parede da mesma. Isto pode facilmente ser explicado pela lei de Laplace: esta explica que a tensão da parede (arterial, neste caso) é igual à pressão transmural (diferença de pressão entre o interior e o exterior do vaso) vezes o raio do cilindro (neste caso, a aorta descendente), T = P x R. Ora se existe um aneurisma existe um aumento do raio, o que logicamente induz um aumento da tensão sobre a parede da aorta se a pressão de sangue se mantiver. Isto aumenta os riscos de ruptura da aorta e muito provavelmente de morte. Um risco acrescido no caso deste aneurisma é a hipertensão arterial, que faz aumentar a pressão do sangue além do aumento do raio, o que leva a uma ainda maior tensão sobre a parede da aorta e consequentemente um aumento do risco de ruptura e morte.

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EXPLIQUE, EM TERMOS ENERGÉTICOS, QUANDO PÁRA DE SUBIR UM LÍQUIDO NUM TUBO CAPILAR. DISCUTA A ALTURA QUE A ÁGUA ATINGE NUM TUBO CAPILAR R: Hora 17 e 18 A elevação do líquido e a disponibilização da energia que o líquido ganha ao subir no tubo resultam da tendência espontânea da energia livre da superfície de contacto sólido-ar (a área do tubo capilar de vidro-ar dentro do tubo) para se minimizar. Ou seja, o líquido pára de subir num tubo capilar quando a diferença de energia livre de superfície contacto sólido-ar e sólido-líquido (tubo-ar dentro do tubo “menos” e tubo -líquido se preferirem) é transformada na energia necessária para vencer o atrito e depois fazer subir o líquido no tubo. A altura fica estaganada portanto quando se atinge este equilíbrio. A altura que o líquido atinge num tubo capilar varia directamente com a tensão superficial do líquido e o co-seno do ângulo de contacto e inversamente com o raio do tubo e a massa específica do líquido (lei de Jurin).

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ENUNCIE O TEOREMA DE BERNOULLI E CONSIDERE A SUA APLICAÇÃO A LÍQUIDOS REAIS. R: Hora X

O Teorema de Bernoulli traduz a aplicação do princípio da conservação de energia a líquidos ideais em movimento. 

A soma das energias potenciais e cinética de um líquido ideal em movimento é constante, sendo a diminuição de uma forma de energia sempre acompanhada de um correspondente aumento de outra.

Num fluido real: A conservação de energia tem que considerar a dissipação de energia mecânica, isto é, a energia calorífica libertada vai correspondee ao trabalho realizado pelas forças de resistência ao movimento.

Q A-B - energia mecânica transformada de A-B Q A-C - energia mecânica transformada de A-C

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DEFINA VISCOSIDADE EM TERMOS DE TENSÃO DE CORTE R: Hora X

Em termos de tensão de corte, a viscosidade é a rigidez do material (quanto maior a deformação produzida – quanto maior o ângulo de corte  – menor é a rigidez do material). Se o material não oferecer nenhuma resistência às tensões de corte é porque tem uma rigidez nula e, portanto, viscosidade nula. Assim, um fluido ideal (rigidez nula) sofre grandes variações na forma por acção de forças tangenciais externas enquanto que um fluido real (rigidez próxima de 0) vai apresentar reacções tangenciais devido ao atrito entre moléculas do próprio fluido resultante da viscosidade.

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MOSTRE QUE NUM VASO ELÁSTICO CILÍNDRICO, SUJEITO A PRESSÃO TRANSMURAL APROPRIADA, EXISTE UM RAIO DE EQUILÍBRIO R: Hora 19 e 20: Deformações Elásticas – Tubo Elástico Homogéneo No caso dos vasos elásticos vamos ter duas leias a aplicar: - Lei de Hook: - devido à tensão elástica (uma vez que se trata de um vaso elástico) - Lei de Laplace: - uma vez que o vaso está sujeito a uma pressão transmural (diferença de pressão entre o interior e o exterior de um vaso) Para aplicarmos a Lei de Hook a este tipo de estruturas imaginamos um anel do tubo, de largura unitária e comprimento igual ao perímetro da circunferência do tubo. Se exercermos força nas suas extremidades (força de tracção) o comprimento vai aumentar. Ou seja: I0 = 2r0 – comprimento do tubo inicial

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I = 2r – comprimento do tubo após sofrer a acção da força Assim, a expressão que traduz a Lei de Hook torna-se:

Podendo ter a seguinte representação gráfica:

Mas uma vez que o vaso está sujeito a uma pressão transmural, podemos aplicar a Lei de Laplace. Nesta o  vai ser substituído por T (Tensão Média da Parede). Vamos ter a seguinte expressão e a seguinte representação gráfica:

Combinando as duas rectas corresponde ao raio de Este raio corresponde ao forças

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vamos ter, onde o ponto de cruzamento equilíbrio, como queríamos demonstrar. único valor onde as duas leis são simultaneamente satisfeitas e, nesta situação, as tensões compensam as de pressão.

DISTINGA UMA SUBSTÂNCIA TENSIOACTIVA E UM SURFACTANTE R: Hora 17 e 18: Aplicações da Lei de Laplace –  Sistema Respiratório.

Substância Tensioactiva: A maioria das moléculas orgânicas, quando dissolvidas em água pura, produzem uma solução com um ligeiro aumento da tensão superficial em relação à água pura. Porém, existem compostos químicos orgânicos que diminuim a tensão superficial da soluções aquosa onde estão dissolvidos, pelo que têm larga aplicação técnica como componentes de detergentes e produtos de limpeza. (p. 376 e 377 do livro Biofísica Médica). Surfractante: É uma substância tensioactiva específica dos alvéolos pulmonares. É produzia pelos pneumócitos tipo II a partir das 24 semanas de vida intra-uterina, tratando-se de um complexo lipoproteico. É graças a esta substância que existem alvéolos pulmonares de diferentes tamanhos. Se ela não existisse, os alvéolos mais pequenos “esvaziavam -se” nos maiores. Demonstração aplicando a Lei de Laplace: 

Se P1 = P2   

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 

para esta igualdade se verificar e r12!

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EXPLIQUE QUAL O INTERESSE DA ANALOGIA ELÉCTRICA DA LEI DE OHM PARA O SISTEMA CIRCULATÓRIO HUMANO.

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DISCUTA A COMPETIÇÃO ENTRE DECAIMENTO β+ E A CAPTURA ELECTRÓNICA

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R: Hora 13 e 14, pg24 No nosso sistema circulatório, verifica-se a equação da continuidade (caudal constante). No entanto, a rede vascular e a própria viscosidade do sangue oferecem resitência ao caudal sanguíneo.

R: Hora 25 e 26 –pg10 e 16

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EXPLIQUE A INTERACÇÃO DA RADIAÇÃO ELECTROMAGNÉTICA COM O N ÚCLEO R: Hora 27 e 28 –pg24 e 25 Os tipos de intecção da radiação electromagnética com o núcleo são: 1. Materialização ou produção de pares (inverso da aniquilação); 2. Reacções fotonucleares

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Fico com o núcleo instável por excesso de protões Fico com o núcleo instável por excesso de neutrões

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Não têm resposta no documento do ano passado:

DESCREVA O PROCESSO DE INTERACÇÃO GAMA COM A MATÉRIA. R: Hora X - não tem resposta no documento anterior

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CARACTERIZE A TRAJECTÓRIA DA MATÉRIA, O PODER IONIZANTE E O PODER DE PENETRAÇÃO DOS DIFERENTES TIPOS DE RADIAÇÃO IONIZANTE QUE CONHECE

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TENDO EM CONTA A ÁRVORE RESPIRATÓRIA HUMANA DURANTE A EXPIRAÇÃO DISCUTA AS VARIAÇÕES DE RESISTÊNCIA E DE CAUDAL.

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R: Hora X - não tem resposta no documento anterior

R: Hora X - não tem resposta no documento anterior