IDROSTATICA E
IDRODINAMICA
IL SANGUE COME LIQUIDO
BIOLOGICO
Idrostatica
di superficie
PRESSIONE
P=
F
S
di volume
Principio di Pascal
Legge di Stevino
•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.
DH
•P1
•P2
La pressione nel punto P1 sarà minore
rispetto alla pressione nel punto P2 .
Questo perché la quantità di liquido
sopra il punto P1 è minore della quantità
di liquido sopra il punto P2 .
D P = DF ; ( p 2– p1 ) = j Dh = d g Dh
DS
j = peso specifico
d = densità
g = accelerazione di gravità
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
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
la soluzione in esame ha una pressione
osmotica minore rispetto a quella
con qui si effettua il confronto
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 ’
FLUIDI
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.
F
A
v
h
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=hS DV
Dh
dove h è la viscosità dinamica
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=Sxv
unità di misura nel SI
3
m / s.
Poiché la portata è identica in ogni parte del
fluido, per l’ EQUAZIONE DI CONTINUITA’
S2V 2= S 1V1
S2 S 1
=
V1 V 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 + 1 d v² = costante
2
d
= densità
S1e S 2= due sezioni qualsiasi
h1e h 2= altezze delle due sezioni rispetto a un piano di riferimento
p1 e p2 = pressioni del fliudo
v1e v2= velocità in corrispondenza delle sezioni
Dx1
s1
h1
s’
1
s1
s’
1
Dx2
s 2 s’2 h 2
s 2 s’2
FLUIDI REALI

REGIME LAMINARE
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)
SV
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=mg
 Forza attrito viscoso
F = - k 1v
VELOCITA’ LIMITE:
m g = k 1v
V=mg
k1
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 2v
CADUTA DEI CORPI NEL
REGIME TURBOLENTO
 Dopo una fase iniziale, come nel regime
laminare, l’accelerazione decresce
 VELOCITA’ LIMITE:
V=
√
mg
k2
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
IDRODINAMICA
IL SANGUE È UNA SOSPENSIONE
COMPOSTA DA :
Fase
acquosa :
• Plasma
Fase
dispersa :
• Eritrociti
• Leucociti
• Piastrine
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.
LA CIRCOLAZIONE
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 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,volum
e in percentuale
occupato dagli
eritrociti. La
relazione non è
lineare, infatti la
viscosità cresce
rapidamente per
valori di ematocrito
superiori al 45 %.
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.