FISICA APLICADA AL CEREBRO. Para desarrollar este tema se tomaron como base el Principio de Arquímedes y la presión hidrostática.

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1 FISICA APLICADA AL CEREBRO Para desarrollar este tema se tomaron como base el Principio de Arquímedes y la presión hidrostática. INTRODUCCIÓN El sistema nervioso representa un sistema de información e interpretación compuesto por numerosas unidades, entre ellas el cerebro. El cerebro se encuentra sumergido dentro de un líquido denominado: líquido cefalorraquídeo. El líquido cefalorraquídeo tiene 3 funciones vitales importantes: Mantener flotante el tejido cerebral, actuando como amortiguador. Servir de vehículo para transportar nutrientes al cerebro y eliminar los desechos Fluir entre el cráneo y la espina dorsal para compensar los cambios en el volumen de sangre intracraneal. Líquido cefalorraquídeo cerebro Médula espinal 3

2 PRINCIPIO DE ARQUÍMEDES Al sumergir un cuerpo sólido cualquiera en un líquido, comprobamos que éste ejerce sobre el cuerpo una fuerza de sustentación, es decir una fuerza dirigida hacia arriba que tiende a impedir que el cuerpo se hunda en el líquido. Tal fuerza es vertical dirigida hacia arriba y se denomina empuje ascendente del líquido sobre el cuerpo sumergido. El Principio de Arquímedes dice que: Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje vertical hacia arriba igual al peso del líquido desplazado Peso del objeto objeto APLICACIÓN: empuje El cerebro esta inmerso en un fluído (líquido cefalorraquídeo) cuya densidad es de 1007 kg/m3, levemente inferior a la densidad media del cerebro, la cual es de 1040 kg/m3. En consecuencia la mayor parte del cerebro esta sostenida por la fuerza de flotación del líquido que lo rodea. Cuando el nivel tiende a disminuir, los nervios y los vasos sanguíneos del cerebro se exponen a grandes tensiones lo que a su vez puede causar extrema incomodidad o dolor. peso cerebro Liquido cefalorraquídeo empuje 4

3 PRESIÓN HIDROSTÁTICA El principio de la presión hidrostática nos dice que: La presión hidrostática es aquella que origina todo fluido sobre el fondo y las paredes del recipiente que lo contiene. En este caso, si el líquido cefalorraquídeo llegara a aumentar de volumen por arriba de su nivel normal, entonces habría un aumento de presión sobre las paredes y el fondo craneal. Cuando esto ocurre, recibe el nombre de hidrocefalia, que es una condición en la que la principal característica es la acumulación excesiva de líquido en el cerebro. ELABORACIÓN DEL PROYECTO El proyecto consiste en un maniquí que tiene un hueco, simulando la cavidad craneal, el cual esta cubierto de una capa de silicón para evitar que el agua se trasmine. 5

4 En su parte superior posee un domo, que simula la parte superior del cráneo, el cual tiene un dispositivo sujeto en la parte interior y superior del domo, el cual indica la presión máxima del cerebro. Tiene unos tensores (elaborados de estambre) que están sosteniendo al cerebro, el cual; en su parte inferior, cuenta con un globo que le permite flotar. 6

5 Y en la parte lateral del cráneo, el dispositivo cuenta con un pequeño orificio que por edio de una manguera, permite la entrada y salida del líquido al interior del cráneo. OBJETIVO: Demostrar el funcionamiento del cerebro basándonos en el principio de Arquímedes. En el modelo, al momento de introducir el agua, el cerebro flota de manera que si éste llega a una presión máxima, el dispositivo se activará. De igual forma si el nivel de agua disminuye, los tensores se observarán tensos debido a que el cerebro ya no esta experimentando el empuje del agua. 7

6 Nivel normal del líquido cefalorraquídeo Bajo nivel del líquido cefalorraquídeo 8

7 Principio de Arquímedes aplicado al cerebro Para desarrollar este tema se tomaron como base el principio de Arquímedes y la presión hidrostática. Introducción : El sistema nervioso representa un sistema de información e interpretación compuesto por numerosas unidades, entre ellas el cerebro. El cerebro se encuentra sumergido dentro de un líquido denominado: líquido cefalorraquídeo. Líquido cefalorraquídeo cerebro Principio de Arquímedes Todo cuerpo sumergido en un líquido recibe un empuje vertical hacia arriba, igual al peso del líquido desplazado por el cuerpo. peso del objeto objeto Aplicación: empuje La mayor parte del cerebro esta sostenida por la fuerza de flotación del líquido que lo rodea. Cuando el nivel tiende a disminuir, los nervios y los vasos sanguíneos del cerebro se exponen a grandes tensiones lo que a su vez puede causar extrema incomodidad o dolor. Presión hidrostática La presión hidrostática es aquella que origina todo líquido sobre el fondo y las paredes del recipiente que lo contiene. En este caso si el líquido cefalorraquídeo llegara a aumentar su volumen por arriba de su nivel normal, entonces habría un aumento de presión sobre las paredes y el fondo craneal. Cuando esto ocurre se le da el nombre de hidrocefalia que es una condición en la que la principal característica es la acumulación excesiva de líquido en el cerebro.

8 Condiciones normales bajo nivel de liquido cefalorraquídeo 1 Planteamiento del problema El líquido cefalorraquídeo circula a través de rutas del cerebro conocidas como ventrículos y fluye igualmente alrededor del exterior del cerebro y a través del conducto raquídeo. Se pueden presentar cantidades de líquido cefalorraquídeo superiores a lo normal en el cerebro, si el flujo o absorción de líquido cefalorraquídeo se bloquea o si se produce demasiada cantidad de éste. Esta acumulación del líquido ejerce presión sobre el cerebro, empujándolo hacia arriba contra el cráneo, dañando o destruyendo los tejidos cerebrales. Objetivos Demostrar físicamente el funcionamiento del cerebro basándonos en el principio de Arquímedes. Demostrar alteraciones y malestares que surgen al no haber un buen funcionamiento en el liquido cefalorraquídeo que circula en el cerebro. Marco teórico Principio de Arquímedes Todo cuerpo sumergido en un fluido recibe un empuje vertical hacia arriba igual al peso del fluido desalojado. Presión hidrostática Un fluido pesa y ejerce presión sobre las paredes, sobre el fondo del recipiente que lo contiene y sobre la superficie de cualquier objeto sumergido en él. Esta presión, llamada presión hidrostática provoca, en fluidos en reposo, una fuerza perpendicular a las paredes del recipiente o a la superficie del objeto sumergido sin importar la orientación que adopten las Caras. 2

9 Resultados Logramos que los tensores se pusieran rígidos o se aflojaran dependiendo de la cantidad del líquido en la cavidad craneal. Así como también se logró que el foco del dispositivo se encendiera dependiendo de la presión del cerebro. Y por último se demostró de manera física los efectos que provoca el mal funcionamiento del líquido cefalorraquídeo en el cerebro. Interpretación de los resultados Cuando los tensores están rígidos, nos indica que el líquido cefalorraquídeo esta por debajo de su nivel normal, debido a esto los tensores experimentan el peso real del cerebro. Cuando el nivel del líquido cefalorraquídeo es el correcto los tensores se observan ligeramente flojos y el foco apagado. Cuando los tensores están tan flojos que el cerebro llega a la parte superior de la cavidad craneal el foco se enciende indicándonos la presión máxima del cerebro. Conclusiones Para comprender el funcionamiento del cerebro es de gran utilidad partir del Principio de Arquímedes y la presión hidrostática, ya que este nos explica como es posible que un cuerpo en un fluido sea aparentemente más ligero, en este caso entre el cerebro y los tensores. Referencias bibliográficas Física general Beatriz Alvarenga Antonio Máximo Editorial HARLA Atlas visual de Física Programa educativo visual N. Ortiz y E. Ortiz Editorial THEMA Educación para la salud Higashida 9

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