Este documento presenta las unidades didácticas de un curso de Biofísica II. La Unidad 1 cubre temas de biomecánica, procesos bioeléctricos, visión, audición y fonación. Incluye prácticas sobre mecánica muscular, óptica y acústica. La Unidad 2 introduce instrumentación, radiaciones ionizantes y no ionizantes, con prácticas sobre detección de radiación. Cada unidad concluye con un trabajo de síntesis.

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BIOFISICA II
(Primer parcial)
UNIDADES DIDACTICAS DE BIOFISICA II
DE TEMAS PRINCIPALES Y PRÁCTICAS
Unidad 1
Nombre: Biomecánica osteomuscular, circulatoria y respiratoria. Procesos bioeléctricos.
Visión, audición y fonación
Fecha de inicio: 18/V/2015
STANDARES.
1. Estática cinemática y dinámica (Mecánica)
2. Biomecánica
3. Mecánica circulatoria I
4. Mecánica circulatoria II
5. Mecánica respiratoria
6. Procesos bioeléctricos I
7. Procesos bioeléctricos II
8. Luz y Visión
9. Sonido. Audición y fonación
Unidad 2
Nombre: Introducción, instrumentación, radiaciones ionizantes y no ionizantes
Fecha de inicio: 20/VIII/2015
STANDARES.
1. Ionización de los gases. Cámara de Wilson. Descargas eléctricas en el aire y tubos con
gases.
2. Rayos catódicos. Principio termoiónico. Tubo de J.J. Thomson. Efecto Cerenkov
3. Fusil de electrones. Rayos canales. Osciloscopio. Espectrógrafos de masa.
4. Radiaciones no ionizantes: Rayos infrarrojos y ultravioletas
5. Radiaciones ionizantes: Rayos equis y Rayos cósmicos.
6. Radiactividad natural: Historia. Rayos alfa, beta y gamma
6. Dosimetría de las radiaciones: métodos. Dosímetros. Unidades de intensidad radiactiva
7. Radioisótopos o indicadores radiactivos
8. Radiobiología I
9. Radiobiología II
TRABAJOS PRACTICOS de investigación y aprendizaje
Unidad 1
1. Localización anatómica (esquelética) del centro de gravedad (individual)
2. Realización de los esquemas y dibujos de los 4 tipos de contracción muscular con su
respectiva teorización (individual)
3. Dibujar y describir teóricamente 2 ejemplos de cada género de palanca (3) que se sucedan
en el cuerpo humano (individual)
4. Dibujar y graficar los potenciales de acción del músculo estriado, liso, cardiaco y del nervio
relacionado y teorizando cada fase con la entrada y salida de iones (individual)
5. Solución de los 12 problemas de mecánica circulatoria y respiratoria (individual).
6. Resolver problemas de cálculo del tamaño de la imagen en la retina, cálculo de la potencia
total del globo ocular. Desarrollar 2 métodos para demostrar la existencia del punto ciego.
Aplicando los principios de la óptica geométrica desarrollar los 3 casos de una lente
biconvexa de acuerdo a la ubicación del objeto. Identificar una imagen virtual con una lente
divergente y con un espejo plano (individual). Cálculo de la velocidad del sonido por los dos
métodos (individual).

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7. Trabajo de síntesis de los temas explicados en clase (individual).
Unidad 2
1. Obtener y describir imágenes (trazos) de rayos alfa, beta, gamma, cósmicos, etc., que se
hayan podido obtener con la cámara de niebla (grupal).
2. Dibujar un equipo completo de rayos equis con sus aditamentos (individual).
3. Cálculo para determinar la radiopacidad de los huesos y sulfato de bario (radiopacos) en
relación a los tejidos blandos (radiolúcidos) y problemas de conversión de unidades de
intensidad radiactiva (Roentgen, Gray, centigray, RAD, Curi, milicuri) –individual-
4. Dibujar y teorizar los detectores de radiación ionizante que existen: Electroscopio,
Espintariscopio, Cámara de Wilson, Contador Geiger Müller, Contadores proporcionales,
Escintígrafo con escalímetro, Espectrómetros, Gammógrafo lineal y Cámara Hanger
(individual).
5. Trabajo de síntesis de los temas explicados en clase (individual).
UNIDAD 1
SUMARIO 1
MECÁNICA: concepto.- Clasificación: Estática.- Cinética.- Dinámica.
ESTÁTICA: concepto.- Leyes de Newton (primera tercera). La fuerza: concepto.- Medición
(Dinamómetro). Unidades de fuerza (sistema cgs MkS).- Representación gráfica de la
fuerza.- Sistema de fuerza. Gravedad: concepto.- Centro de gravedad.- Ley de la gravitación
universal. Peso: concepto.- Unidades. Masa: concepto.-Unidades. Densidad: concepto.-
Tipos.-unidades.-Densímetro. Peso específico: concepto.
CINEMÁTICA: concepto.- Móvil.- Trayectoria.- Espacio recorrido.- Velocidad.- La
aceleración.- Tipos de movimiento (Rectilíneo, uniforme, uniforme variado, circular
uniforme).
DINÁMICA: concepto.-Segunda ley de Newton.-Inercia.- Fuerza centrípeta y centrifuga.
Maquinas: concepto.-Ley de las máquinas.-Rendimientos mecánicos.-Rozamiento.-Eficiencia
mecánica. Palancas: elementos de las palancas.-Clases de palancas (primero, segundo y tercer
género).
DESARROLLO:
M E C A N I C A
Concepto.- Es la parte de la Física que estudia las fuerzas y los efectos que producen
produce. La Mecánica se divide en: Estática, Cinemática y Dinámica.
E S T A T I C A
Concepto.- Viene del griego statikos, que significa equilibrio; o sea podría definirse como la
parte de la Física que estudia el estado de equilibrio de un cuerpo bajo la acción de las
fuerzas. Un cuerpo se halla en estado de equilibrio, al desplazarse con movimiento rectilíneo
uniforme o cuando se halla inmóvil bajo la acción de fuerzas compensadas (En la práctica
todos los cuerpos de la naturaleza se encuentran bajo la acción de alguna fuerza).
Primera ley de Newton: también se conoce a esta ley con el nombre de Ley o principio de la
inercia, y dice: “En ausencia de una fuerza externa, ningún cuerpo puede modificar su estado

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de reposo o de movimiento” ó “Es el agente capaz de comunicar una aceleración a un
cuerpo”.
Se aprecia claramente en este enunciado (1686), el concepto de fuerza, así: “Fuerza es, el
agente capaz de cambiar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo”.
Segunda ley de Newton: esta ley dice que: “La fuerza (F) es directamente proporcional a la
aceleración (a) y a la masa (m)”, así: F = m.a
Medición de la fuerza: Para medir la intensidad de la fuerza se usa el dinamómetro, que es
una palabra que deriva del griego dinamis y metros
Unidades de fuerza: basándose en la segunda ley de Newton tenemos las unidades de fuerza,
entonces:
La unidad de fuerza en el sistema cgs es la DINA, que corresponde a la aceleración de 1
centímetro por segundo en 1 segundo, que se imprime a una masa de de 1 gramo, o sea: 1g x
cm/Seg²
Como un gramo es atraído por la aceleración de la gravedad con una fuerza equivalente a 980
dinas, se deduce que 1 dina = 1/980 = 0010193g; es decir, 1 dina es aproximadamente igual a
la fuerza que da 1 miligramo.
Es el sistema MKS tenemos el NEWTON, que es la fuerza necesaria para comunicar a la
masa de 1 kilogramo una aceleración de 1 metro (m) por segundo, o sea: 1 newton = 1kg x
1mt/Seg²
También tenemos el KILOGRAMO FUERZA, que es la fuerza necesaria para comunicar a
la masa de 1 kilogramo la aceleración de 9,8m/Seg².
Representación grafica de la fuerza: con el dinamómetro no se logra saber todo sobre la
fuerza, ya que también es preciso dar su magnitud, dirección, sentido y punto de apoyo; las 3
primeras son inherentes al concepto de fuerza; así: la fuerza ejercida sobre un cuerpo podrá
representarse por un vector, como a continuación está en el gráfico:
En que a es el punto de apoyo, b la dirección, c el sentido y d la magnitud o intensidad.
Las magnitudes vectoriales porque se presentan por vectores. Un vector no solo indica el
valor de la fuerza (módulo), sino también su sentido, la dirección y el punto de apoyo. Como
se verá, existen reglas especiales para la suma de magnitudes vectoriales; contrario a esto, las
magnitudes escalares se suman numéricamente.
Composición o sistemas de fuerzas: existen 6 formas de asociación de fuerzas componentes
(F1, F2, etc.) que admiten una fuerza única o resultante (R), que al actuar equivale a todas las
fuerzas componentes.
Primer caso: cuando dos fuerzas tienen la misma dirección y sentido, la resultante será igual a
la suma algebraica de las fuerzas componentes.

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Segundo caso: cuando 2 fuerzas tienen la misma dirección pero sentido contrario, admiten
una resultante que está dirigida hacia el lado de la fuerza de mayor magnitud, teniendo la
resultante un valor igual a la diferencia de las fuerzas componentes.
Tercer caso: cuando las fuerzas componentes tienen un mismo punto de apoyo y diferentes
direcciones (fuerzas concurrentes), para hallar la resultante se aplica la ley del
paralelogramo. Esta ley consiste en representar las rectas de las fuerzas componentes con su
magnitud y dirección por sus dos lados adyacentes de un paralelogramo, dándose como
resultante la diagonal del paralelogramo; de esta manera se puede calcular resultantes de 2, 3,
4, etc. Fuerzas componentes.
Cuarto caso: cuando las fuerzas las componentes no se aplican en un mismo punto. En este
caso se traslada el punto de aplicación de las fuerzas siguiendo su dirección, proyectándose la
nueva resultante sobre el nuevo punto de apoyo con su intensidad y sentido, sin alterar el
efecto de las fuerzas componentes.
Quinto caso: corresponde al caso de dos fuerzas paralelas con igual dirección aplicadas en
dos puntos del mismo plano. La resultante es igual a la suma de dicha fuerza, la que actuará
en el mismo sentido y su punto de aplicación estará en la recta que une las fuerzas
componentes, del lado de la de mayor magnitud.
Sexto caso: igual que el caso anterior, pero en este caso las fuerzas componentes son opuestas
y pueden ser de igual o diferente magnitud. Cuando son de igual magnitud la resultante es
igual a cero y está aplicada en el infinito, adquiriendo el sistema un movimiento rotatorio, a
esto se llama CUPLA. Cuando las fuerzas son desiguales se admitirá una resultante, cuyo
sentido sería el mismo de la componente de mayor magnitud, y su valor corresponde a la
diferencia de magnitudes de ambos componentes, estando ubicada del lado de la de mayor
magnitud.

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Inercia.- Los hallazgos realizados por Galileo condujeron a a atribuir a todos los cuerpos una
característica llamada inercia, mediante la cual: “un cuerpo trata de mantener a toda costa sus
estado de reposo o de movimiento”. Esto quiere decir que, cuando un cuerpo está en reposo
tiende, por la inercia, a seguir inmóvil, y solamente por acción de una fuerza podrá salir de
ese estado; si un cuerpo se halla en movimiento, sin que ninguna fuerza actúe sobre él, el
objeto tiende por inercia a desplazarse en línea recta con velocidad constante. Para
comprender mejor este fenómeno recordemos que cuando un vehículo se desplaza a cierta
velocidad y frena bruscamente, sus ocupantes van hacia delante, y hacia atrás cuando parte.
Equilibrio de una partícula y un cuerpo.- Cuando la resultante de un sistema de fuerzas,
que actúan sobre una partícula es nula, si está en reposo seguirá en reposo, y si se halla en
movimiento, continuará su trayectoria con movimiento rectilíneo uniforme; por ello, para que
una partícula se encuentre en equilibrio debe de estar inmóvil o con movimiento rectilíneo
uniforme.
Para el caso de un cuerpo de masa apreciable que no puede ser considerado como partícula,
para determinar su estado de equilibrio debemos primero reconocer que este sea rígido; es
decir, que no se deforme por acción de las fuerzas, lo que es imposible hallar, y mas bien
decir que su deformación sea despreciable. Este cuerpo para hallarse en equilibrio no debe
sufrir traslación ni rotación por acción de las fuerzas, para considerarlo en estado de
equilibrio.
Momento de una fuerza (M).- Un cuerpo rígido como una barra de hierro, puede girar en
torno a un eje ubicado en uno de sus extremos, o un cuerpo de masa circular puede girar en
torno a un eje central, mediante la aplicación de una fuerza F, a una distancia d. del extremo
opuesto al eje de la barra o en la periferia del cuerpo circular. Podemos demostrar
experimentalmente que, cuanto mayor sea la distancia d, más acentuada será
la rotación del cuerpo o en otras palabras, con menor esfuerzo haremos el mismo trabajo
rotatorio. Este efecto de rotación sobre un cuerpo por una fuerza, se llama momento o torque
de la fuerza; por tanto, el momento M de una fuerza esta definido por la relación: M = F x d
GRAVEDAD.- Si se omiten las fuerzas exteriores, es decir los roces, todos los cuerpos
grandes y pequeños caen con igual aceleración. Este principio fue establecido en forma
experimental por Galileo en el año 1590, desterrando definitivamente el principio aristotélico
que por cerca de 2 milenios se mantuvo; Aristóteles pensaba que los cuerpos más pesados
caían más rápido que los livianos. También esto tiene importancia, porque Galileo dio al
mundo un nuevo método en el proceso de investigación científica: el método experimental.
Los experimentos de Galileo llevaron a demostrar que la velocidad adquirida por los cuerpos
durante la caída, es así: en 1 segundo esta velocidad adquiere cierto valor, y será doble, triple,
etc., al cabo de 2, 3, etc. segundos, por lo que se da la ecuación siguiente: Vt = g.t.
Consecuentemente la distancia d se irá incrementando en cada intervalo de tiempo, la cual se
hallaría mediante la ecuación: d = Vo + 1/2 . g . t2
La velocidad Vt al terminar el tiempo t es directamente proporcional al tiempo y a una
constante g que es un igual a Vt/t, y que es igual al incremento de la velocidad en la unidad
de tiempo; es decir, la aceleración. Esta aceleración es debido a la atracción de la gravedad,
que es alrededor de 981 cm/seg².
Los rangos de la aceleración de la gravedad varían ligeramente en las diferentes regiones de la
tierra: las cifras menores se obtienen a nivel del plano ecuatorial (978 cm/seg²), Hawai
(978.06), y los valores mayores en Alaska (982,18), en el polo norte geográfico (983,21). Esto
se debe a que la velocidad de rotación de la tierra a nivel del ecuador es mayor que en

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cualquier otra parte del globo terrestre (en los polos este efecto es igual a cero); también
porque la tierra no es perfectamente esférica, sabiendo que la gravedad disminuye conforme
aumenta la distancia hacia el centro de la tierra; por ello, en el ecuador decrece la gravedad en
relación a los polos; por tanto, la altitud geográfica es otro elemento que afecta la gravedad.
Por último, por estar compuesta la corteza terrestre de materiales livianos y pesados, induce a
variar el valor g, y esto ayuda a los geofísicos para hallar depósitos de metales preciosos,
petróleo, etc.
Newton 1666 descubre la ley de gravitación universal, que dice: “la fuerza de atracción de
dos cuerpos es directamente proporcional al producto de sus masas e inversamente
proporcional, al cuadrado de la distancia, por una constante gravitacional (G)”. Así
tenemos:
La experimentación demuestra que si F se mide en dinas, m¹ y m¹¹ en gramos y D en
centímetros, G vale: 6,673 x 10-8. Se trata de una constante extremadamente pequeña, que ha
sido confirmada por muchos físicos. Si tenemos dos cuerpos en nuestras manos, la fuerza de
atracción entre ellos es tan pequeña que no podemos apreciar; pero, si consideramos nuestro
cuerpo y la tierra como masas, la fuerza gravitacional la sentimos. La atracción de la
gravitación es la que mantiene a la luna y planetas en órbitas y, a nuestro cuerpo sobre la faz
de la tierra.
PESO: es el resultado del producto de la masa por la aceleración de la gravedad.
Peso = m . g
Aunque la masa es la misma en cualquier sitio, su peso depende de la fuerza gravitacional,
por Ej.: el campo gravitatorio de la luna es solo 1/6 del de la tierra; por tanto, el peso de un
cuerpo en la luna es 6 veces menor que la tierra.
MASA: es la cantidad de materia que posee un cuerpo. La masa es determinante del peso y de
la inercia.
Unidades de masa: en el sistema cgs tenemos el gramo-masa y en el MKS el kilogramo-masa,
ya estudiados.
Unidad de masa atómica (UMA): es una unidad patrón arbitraria que es igual a 1/12 de la
masa del carbono 12. Así, un átomo con el doble peso que el carbono 12, tiene 24 UMAS.
Dalton: tiene la misma definición que la UMA, por ello: 1 UMA = 1 Dalton
Se utiliza esta utilidad en Bioquímica, para ponderar las macromoléculas muy grandes.
DENSIDAD: en la Estática, el estudio de este parámetro es amplio, y trata de explicar el
comportamiento de los cuerpos dentro de los fluidos. Se la define así: “La densidad D es la
relación que existe entre la masa m y su volumen V, o sea:
En el sistema cgs, la masa se expresa en gramos y el volumen en mililitros. En el sistema
MKS, la masa se valora en kilogramos y el volumen en litros.

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PESO ESPECIFICO (Pe): es la relación que existe entre el peso P de un cuerpo si su
volumen V entonces:
De la relación arriba señaladas, se deduce: que mientras la densidad de un cuerpo muestra
igual valor en cualquier parte de la tierra, el peso específico varía conforme la aceleración de
la gravedad. Para evitar este problema, en la partícula se establece la densidad relativa, que
consiste en relacionar el peso de un cuerpo con el peso del mismo volumen de agua (peso
específico relativo), para este caso:
Densímetros: son tubos de vidrio lastrados en el fondo, que se sumergen libremente más o
menos en los líquidos según sus densidades. A mayor densidad menor inmersión, y viceversa.
Los densímetros vienen calibrados con una escala de valores según el tipo de líquidos cuya
densidad se desea conocer.
Tercera ley de Newton: se llama también “principio de la acción y reacción”, y puede
enunciarse así: “A la acción de toda fuerza le corresponde siempre una fuerza de reacción
igual y de sentido contrario”.
Si empujamos un objeto, aquel reaccionará con una fuerza opuesta y de igual magnitud. Es
difícil entender esta ley cuando se trata del empuje de cuerpos; ha de tenerse en cuenta que
nuestro cuerpo y el objeto pueden considerarse como una sola masa que están en reposo
relativo, y que la acción y reacción entre ellos son iguales y opuestos. El movimiento del
cuerpo se obtiene en virtud del apoyo de los pies sobre el suelo.
Debemos tomar en cuenta que la acción se aplica a uno de los cuerpos y la reacción actúa en
el cuerpo que ejerce la acción; es decir, están aplicadas en cuerpos diferentes. Por lo tanto, la
acción y reacción no se pueden anular mutuamente, porque para esto sería necesario que
estuvieran aplicadas en un mismo cuerpo, lo que así no sucede.
En los puntos de apoyo, nuestros pies ejercen una fuerza que tiene una componente hacia
atrás, y el suelo, por su parte, en virtud de la reacción, tiene una componente hacia delante,
siendo esta la que actúa y permite el desplazamiento del objeto.
Los motores de un cohete nos dan un Ej de la 3ra ley de Newton. Estos motores queman
combustible y los despiden con gran velocidad desde la cámara de combustión; una vez
despedido produce una fuerza hacia atrás o empuje (la acción) que, de acuerdo a la 3era ley de
Newton, produce a su vez una fuerza igual, aunque contraria, hacia delante, que es la
reacción, entonces: cuando la fuerza de impulso es lo suficientemente potente despegará
venciendo a la gravedad; la presencia del aire atmosférico ayuda al impulso para vencer a la
gravedad, pero en el vacío y sin gravedad solo una pequeña fuerza de reacción será necesaria
para impulsar la nave eficientemente.
Centro de Gravedad: es el punto donde se considera concentrado todo el peso del cuerpo, y
determina su estado de equilibrio.

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La dirección de la gravedad en cada punto de la tierra es normal a la superficie del mar,
siempre y cuando se considere a la tierra perfectamente esférica y homogénea. Se supone que
todas las verticales dadas por la dirección de la plomada van al centro de la tierra; cada
molécula de los cuerpos están influenciadas por las fuerzas gravitacionales; por tanto, el peso
de un cuerpo es la resultante de este conjunto de fuerzas paralelas equivalentes al peso de
cada molécula.
De lo anterior deducimos que las fuerzas que condicionan el peso de un cuerpo, admiten una
resultante cuyo punto de aplicación es el centro de gravedad. La resultante aplicada al centro
de gravedad puede caer dentro o fuera de la base de sustentación del cuerpo al ser ladeado o
inclinado; si cae fuera de la base de sustentación de sr desploma, de lo contrario regresa a su
posición inicial.
Si aplicamos un eje en el centro de gravedad y lo hacemos puede rotar libremente con
velocidad angular uniforme. En los cuerpos de constitución y forma regular (esfera, cubos,
cuerpos rectangulares, etc.), el centro de gravedad coincide con el centro geométrico, y para
hallarlo trazaremos las diagonales correspondientes.
C I N E M A T I C A
Concepto.- Es el estudio del movimiento como tal, sin tomar en cuenta la causa que lo
produce. Se consideran los siguientes elementos:
1. Móvil: es el cuerpo que se demuestra en movimiento
2. Movimiento: cuando se modifica su posición (del móvil) con respecto a otro que esta
en reposo. Este es un concepto relativo, pues los cuerpos que están sobre la superficie
terrestre no pueden nunca estar en estado de reposo absoluto, por lo movimientos que
esta presenta
3. Trayectoria: es la línea recorrida por el móvil. La trayectoria puede ser recta o curva.
4. Espacio recorrido: es la longitud recorrida por el móvil.
5. Tipos de movimientos: se conocen fundamentalmente tres tipos de movimientos, que
son:
1. Rectilíneo uniforme
2. Uniforme variado (acelerado y retardado)
3. Circular uniforme
Movimiento rectilíneo uniforme.- es cuando teniendo una trayectoria recta, un móvil recorre
espacios iguales en tiempos iguales.
Velocidad (V): es el espacio (E) recorrido en la unidad de tiempo (t), entonces:

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1 nudo = 1 milla/hora = 1.609,3 mt/hora
Movimiento uniforme variado.- es cuando la velocidad no es constante; esta puede
aumentar de manera progresiva (M. uniformemente acelerado) o decrecer (M. uniformemente
retardado).
Movimiento circular: cuando la trayectoria del móvil es una circunferencia (Este tema se
desarrolla en el capítulo de DINAMICA).
Aceleración (a): es el aumento o disminución de la velocidad en la unidad de tiempo. Si la
variación es constante, decimos que la aceleración es uniforme, por Ej.: la aceleración de la
gravedad.
La aceleración de un móvil se expresa por el cociente entre la diferencia de la velocidad final
(V¹) e inicial (Vo), por tanto:
Cuando el móvil parte del reposo, la velocidad inicial es igual a cero, entonces tenemos:
La ecuación dimensional de la aceleración es:
Esto significa que con la aceleración de 5 mt/seg², la velocidad varia en 5 metros por segundo,
y por ello se dice que la aceleración es de 5 metros por segundo por segundo. Puede ser en
cm/seg² o en Km/seg2.
Para hallar el espacio recorrido (E) del movimiento uniformemente variado, aplicamos la
siguiente fórmula:
Pero si el cuerpo se acelera a partir del reposo, se tendrá que:
D I N A M I C A
Concepto: es el estudio del comportamiento de los objetos al actuar fuerzas sobre ellos. La
segunda ley de newton es la ley fundamental de la Dinámica (F = m.a).
La primera ley de newton (de la inercia) dice, que si no hay fuerza sobre un cuerpo, este no
altera su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme. Si a un cuerpo con
movimiento rectilíneo uniforme aplicamos una fuerza, el cuerpo será acelerado, y esta
aceleración es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa, o
sea: a = F/m (variante de la segunda ley de Newton)
El factor de proporcionalidad m, llamado masa, es prácticamente constante si la velocidad del
cuerpo es inferior a la de la luz, pero si estamos en las proximidades de ella, la masa depende
de dicha velocidad, y esto se demuestra en la teoría de La relatividad. Como nuestra técnica

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no permite a los cuerpos obtener grandes velocidades, todos los cálculos físicos y
matemáticos descansan sobre las leyes de Newton. En la primera ley de Newton observamos
realmente que la aceleración es igual a cero, porque el cuerpo se halla en equilibrio.
Trabajo de una fuerza,- El desplazamiento de un cuerpo en línea recta sobre un plano
material, por acción de una fuerza aplicada a un cuerpo, tiene algunas situaciones, que son:
1. Que la fuerza actúe en la dirección de la velocidad o no.
2. Que la velocidad del cuerpo aumente.
3. Que la velocidad del cuerpo se mantenga constante o disminuya.
Todo depende de la dirección y sentido de la fuerza aplicada-
En todas estas situaciones sin embargo, si una fuerza F desplaza un cuerpo en una distancia d
decimos que la fuerza realizó un trabajo W, que se expresa en siguiente ecuación:
W =F.Cos.θ.d
Donde F representa el módulo (valor) de la fuerza y θ el
ángulo que la dirección que la fuerza F forma con la
dirección del desplazamiento, y d, el módulo (valor) de
desplazamiento del cuerpo. Como desplazamiento y fuerza
son magnitudes vectoriales, el trabajo referido en módulos
(valores numéricos) es por definición una magnitud escalar.
En la ecuación W = F.Cos.θ.d, la fracción F.Cos.θ es el valor
de la componente Fd de la fuerza F, en la dirección del
desplazamiento; por lo tanto, en este caso la ecuación que
define el trabajo sería: W = Fd.d
Según el modo de aplicar la fuerza F en el cuerpo, existe 2 casos:
1. Si la fuerza actúa en la dirección y sentido del desplazamiento, el ángulo θ es nulo,
esto significa que W = F.d (Fig. a)
2. Si la fuerza actúa perpendicularmente a la dirección del desplazamiento, el ángulo θ es
igual a 90o, su trabajo es nulo
a b c
Si el ángulo θ está comprendido entre 0o y 90o el trabajo será un número positivo, y si el
mayor de 90o el trabajo realizado por la fuerza F sería negativo (en la Fig c tenemos θ = 180o
y por tanto, el trabajo es allí negativo).
En el sistema MKS, si el módulo F se mide en Newtons (N) y el de desplazamiento en metros
(mt), el trabajo sería expresado en joules (J), entonces:
En el sistema cgs, si el módulo F se expresa en dinas (d) y el de desplazamiento en
centímetros (cm), el trabajo se daría en ergios (Erg),
W = 1 N x 1 mt = 1 Joule (J) W = 1 d x 1 cm = 1 ergio (Erg)
Potencia (P): es la que mide el grado de rapidez con que se realiza un trabajo. Se la define
mediante la relación:

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P = ΔW/Δt
En esta ecuación, ΔW es el trabajo realizado por una fuerza y Δt el tiempo en que se realiza
el trabajo.
En el sistema MKS, cuando el trabajo se expresa en joules y el tiempo en segundos,
obtenemos el watt
MOVIMIENTO CIRCULAR
Concepto: cuando la trayectoria del móvil es una circunferencia
Introducción: este movimiento tiene su propio conjunto de conceptos básicos, que son
diferentes de los del movimiento rectilíneo y por esta razón es estudiado como una parte de la
dinámica, en ocasiones llamada dinámica rotatoria.
Gran parte del estudio del movimiento está dirigido al comportamiento de los cuerpos ideales
en rotación. Un cuerpo rígido es uno de esos conceptos ideales y lo conceptuaremos como un
objeto de forma definida que no se deforma bajo la acción de las fuerzas que intervienen: en
el movimiento rotatorio (normalmente, todos los cuerpos reales se deforman algo).
Movimiento circular uniforme: cuando la trayectoria que describe el cuerpo es una
circunferencia y se desplaza con velocidad constante.
Período (T): es el tiempo que tarda un cuerpo o partícula en dar una vuelta completa. Como
la longitud de la circunferencia es igual a 2.π.R, y en movimiento uniforme velocidad es igual
a E/t, reemplazando tendremos que en movimiento circular: v = 2.πR/T
Frecuencia (f) del movimiento circular: es el número de vueltas
que describe el móvil en la unidad de tiempo, y es igual al inverso
del período, o sea: f = 1/T
Velocidad angular (ω): los cuerpos con movimiento circular
giran alrededor de un eje fijo con cierta velocidad, que en este
caso se llama velocidad angular, que es igual a la relación que
existe entre el ángulo descrito por el móvil (Δθ) y el intervalo de
tiempo (Δt) necesario para completarlo o sea: ω = Δθ/Δt.
.
Si incrementamos la velocidad angular se incrementará el ángulo descrito por el móvil en la
unidad de tiempo.
Radián (rad): es el ángulo correspondiente a un arco de círculo cuya longitud es el radio del
círculo
Si 2.π.rad = 360o, entonces: 1 radián = 360o/2.π = 57o y 16’
Como los ángulos se pueden medir en radianes (rad) o grados,
podríamos decir que la velocidad angular ω se podrá medir en
rad/seg o grados/seg. Las equivalencias comunes de grados a
radianes son las siguientes:
360o = 2.π.rad 90o = π/2.rad 45o = π/4.rad
180o = π.rad 60o = π/3.rad 30o = π/5.rad

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En una vuelta completa (360o) del móvil el ángulo θ será de 2.π.rad, y si el intervalo de
tiempo que dura esa vuelta es de 1 período, tendríamos que: ω = 2.π.rad/T
Otra forma de calcular la velocidad angular ω se expresa al considerar que si el móvil da una
vuelta completa, el ángulo que describe será Δθ = 2.π.rad y el intervalo de tiempo será de 1
período, o sea: Δt = T, así: ω = 2.π/T
Podemos calcular la velocidad v lineal del movimiento circular uniforme con la siguiente
ecuación: v = 2.π.R / T, como 2.π/T es la velocidad angular (ω), reemplazando queda: v =
ω.R
Problema: ¿si un volante tiene una velocidad de 3 radianes por segundo y un radio de 8 cm,
cuál es el espacio recorrido desde su punto inicial en 2 segundos?
Espacio = velocidad x tiempo
Espacio = radianes x R x t = 3 x 8 x 2 = 48 cm
Aceleración centrípeta: La cantidad de velocidad en el movimiento uniforme circular de un
cuerpo no varía; por tanto, no existe en él aceleración tangencial. Pero vemos que la dirección
del vector velocidad v cambia continuamente, entonces el móvil tendrá aceleración centrípeta
ac. En el gráfico derecho se observan los vectores v y ac en cuatro ubicaciones diferentes del
móvil, y además vemos que el vector ac tiene la dirección del Radio y siempre apunta hacia el
centro del círculo. Entonces matemáticamente podremos deducir, que la cuantificación de la
aceleración centrípeta en el movimiento circular, se determina por la ecuación:
ac = v2
/r.
Aquí vemos que la aceleración centrípeta es directamente proporcional al cuadrado de la
velocidad v e inversamente proporcional al radio r de la circunferencia. Por ello, si un
vehículo toma una curva cerrada (con radio pequeño) a gran velocidad, tendrá una aceleración
centrípeta enorme, y resbalará si es superior a la fuerza de roce.
Fuerza centrífuga y centrípeta.- Como ya vimos, la variación del vector velocidad, implica
la aparición de una aceleración centrípeta ac, cuya dirección es siempre la del radio de la
trayectoria apuntando siempre hacia el centro de la curva. Para que el cuerpo tenga
aceleración centrípeta, es necesario que sobre él se aplique una fuerza que genere esta
aceleración. La fuerza que determina la aceleración centrípeta se llama fuerza centrípeta Fc,
por estar dirigida hacia adentro
En un movimiento rotatorio, un cuerpo de masa m tiene una aceleración a, y por tanto: a la
suma de fuerzas que actúan sobre él (tensión de la cuerda, rozamiento, líneas magnéticas
fuerza gravitacional, etc.), la calculamos por la segunda ley de Newton, cuya fórmula es: F =
m.a, de donde reemplazando a (aceleración), tendremos:
Con la fuerza centrípeta, según la tercera ley de Newton, se dará una reacción; es decir, otra
fuerza que huye del centro y que se denomina centrífuga. La fuerza centrípeta se aplica al
medio que une al móvil con el centro de rotación, por Ej.: La fuerza que actúa en una cuerda
de hilo al que se une el móvil. Si se corta el hilo, cesa la fuerza centrípeta inmediatamente.
Cuando estudiamos el movimiento rotatorio de un cuerpo, solo debemos graficar las fuerzas
que se aplican a él; es decir, la fuerza centrípeta, ya que si se dibujan las dos fuerzas
(centrífuga y centrípeta), entonces el cuerpo está siendo sometido a una suma de

13. 13
r = Radio (cuerda de hilo)
AB = Trayectoria sin F. centrípeta
AC = trayectoria con F centrípeta
(Otorgada por la cuerda)
Fuerzas de igual intensidad y sentido contrario, que equivale a cero, y por esto el cuerpo
tendrá un movimiento rectilíneo uniforme.
Como vimos, la fuerza centrífuga es una reacción de la fuerza centrípeta, y para tener una idea
mejor de ella, diríamos: que la fuerza centrípeta actúan en el hilo y no en el cuerpo con
movimiento circular, mientras que la fuerza centrífuga actúan en el cuerpo (móvil). La fuerza
centrípeta que actúan sobre el hilo acelera el cuerpo, cambiando en todo momento la dirección
de su velocidad y lo obliga a seguir la trayectoria circular.
Sintetizando, debido a su velocidad, el cuerpo con movimiento circular tiende a desplazarse
en la dirección de la tangente del círculo, y para mantenerlo sobre su trayectoria circular,
tenemos que aplicarle una fuerza centrípeta de magnitud F = m. v2/ r.
Problema: Cual es la fuerza centrípeta de un cuerpo que tiene una masa de 0.5 k g., que rota a
una distancia de 2 metros con una velocidad de 5 mt/seg?
F = 0,5 Kg x (5 mt/seg)2 ⁄ 2 = 6.25 newton
M A Q U I N A S
Concepto: es un artificio usado para transformar o transferir energía
Todas las máquinas complejas son combinaciones de dos o más de las seis máquinas simples
(Palanca, polea, plano inclinado, cuña, torno helicoidal y engranaje).
Toda máquina tiene una potencia, y se la define como la rapidez con que se efectúa un
trabajo; por ello, dependerá de la fuerza, distancia y tiempo. Lo más importante es que la
labor se realice en el menor tiempo posible.
Un hombre realiza un trabajo de subir un tramo de una escalera en un minuto o en una hora, y
la magnitud del trabajo es similar, pero en ambos casos no emplea la misma potencia.
Unidades de potencia: tenemos como unidad de potencia al CABALLO DE FUERZA, que
equivale a 550 libras/pie/seg. El CABALLO DE VAPOR (CV) que es igual a 75
kilogramos/metro/seg. Un WATTIO equivale a 10.200 gramos/centímetro/seg.

14. 14
1 caballo de vapor (CV) = 746 watt
Luego de generar o producir la potencia, esta debe ser transmitida al lugar donde se hace el
trabajo; por Ej.: el motor de un vehículo genera potencia que debe ser transmitida a las ruedas.
Ley de las máquinas: en toda máquina ideal (sin rozamiento), la fuerza F por la distancia del
desplazamiento del esfuerzo Df, es igual a la resistencia R por la distancia del desplazamiento
de la resistencia Rd, esto es:
F x Df = R x Rd
F x Df equivale al trabajo del motor, o sea la energía suministrada a una máquina (entrada); y
R x Rd, corresponde al trabajo efectuado por la máquina, llamado trabajo útil o de salida. En
otras palabras: Entrada = Salida
Rendimiento mecánico (RM): es el número de veces que una máquina multiplica la fuerza.
El RM es la relación que hay entre la fuerza resistente R y la fuerza activa E, o sea:
RM = R/E
También el RM de cualquier maquina puede hallarse dividiendo la distancia que se desplaza
el esfuerzo por la distancia que se desplaza la resistencia en el mismo tiempo.
En una máquina hay dos formas de hallar RM:
1. Usando una balanza de muelle capaz de determinar la fuerza activa E y la fuerza
resistente R (Sin tomar en cuenta el rozamiento).
2. Mediante una regla podemos medir el desplazamiento del esfuerzo Df y el desplazamiento
de la resistencia Rd
Rozamiento o fricción: es la resistencia que se genera ante cualquier cuerpo que intente
producir movimiento. La fricción es una fuerza que siempre actúan en sentido opuesto al del
movimiento.
La fricción se debe en gran medida a las irregularidades de las superficies que entran en
contacto. Hasta la superficie más pulidas presentan irregularidades al microscopio; cuando un
objeto se desliza sobre otro, tiene que subirse sobre las irregularidades, o bien arrastrarlas
consigo, y en ambos casos se requiere de fuerza.
La fuerza de rozamiento entre dos superficies depende de las clases de material y de la
intensidad con que una comprime a la otra. La fricción no se limita a los sólidos que resbalan
uno sobre otro, también ocurre en los fluidos (Líquidos y gases).
Cuando se aplica una fuerza exactamente igual a la de fricción el cuerpo se moverá con
velocidad constante y no habrá aceleración
Si pesamos un bloque de cemento y luego lo arrastramos unido a una balanza de muelle,
leemos en la balanza un valor menor al peso del bloque y ésta lectura corresponde a la fuerza
de rozamiento (F R).
La relación entre la fuerza de rozamiento FR y el peso P del cuerpo se llama coeficiente de
rozamiento (CR).
CR = FR / P

15. 15
Eficiencia mecánica (Em): es la relación que existen entre el trabajo útil (Tu) realizado y la
energía total consumida o trabajo motor (Tm)
Em = Tu / Tm
El trabajo realizado por una máquina a o trabajo resistente (TR) se divide en trabajo útil (Tu)
e inútil o de resistencia pasiva (Tp).
TR = Tu + Tp
La eficiencia se expresa en tanto por ciento, así: si una máquina tiene una alimentación de 100
kilográmetros y su trabajo útil es de 80 kilográmetros, la máquina tiene una eficiencia del
80%.
PALANCAS.- Es la más sencilla de las máquinas. Su descubridor fue Arquímedes, siendo
famosa su frase “Denme un fulcro y levantaré el mundo”.
Toda palanca tiene un punto donde se aplica la fuerza motora F, otro donde se apoya A y otro
donde se concentra la fuerza resistente R.
.
Aplicando que la suma de momentos es igual a cero (2da ley de equilibrio), se equilibra una
fuerza resistente R producida por objetos con una fuerza motora F ejercida usualmente por la
persona: Según la ley de la conservación de la energía se tiene que: Fs = Fs. Donde s y s son
los desplazamientos de cada fuerza; por tanto, los desplazamientos son inversamente
proporcionales a las fuerzas.
Hay tres tipos de palancas, según la posición del punto de apoyo, respecto a las fuerzas F y R
y son:
1. De primer género
2. Segundo género y
3. Tercer género
Palanca de primer género: en este caso el punto de apoyo está entre las fuerzas; por Ej. La
balanza de brazos iguales, los alicates, las tijeras, el martillo para sacar clavos, etc.
Palanca de segundo género: en este caso la fuerza resistente esta entre el apoyo y la fuerza
motora. Por Ej.: la carretilla, es destapador de botella, el rompenueces, etc.
Palanca de tercer género: para ésta, la fuerza motora está entre el apoyo y la fuerza
resistente, por Ej.: las pinzas de coger hielo, el pedal de una máquina de coser, etc.
Rendimiento mecánico de las palancas (RM): sabemos que: RM = Df / Rd

16. 16
y que podemos medir con una regla el desplazamiento del esfuerzo D y el desplazamiento de
la resistencia Rd, llamando al primero brazo de fuerza y al segundo brazo de resistencia,
tendremos:
Problema: ¿cual será el rendimiento mecánico de una palanca cuyo brazo de potencia es de
15 cm y el de resistencia 5 cm?
RM = 15 / 5 = 3 (Se triplica la fuerza)
Problema: ¿Cuál será el rendimiento mecánico de una palanca cuyo brazo de fuerza es de 5
cm y el de resistencia 15 cm?
RM = 5 / 15 = 0,33 (escaso rendimiento)
PREGUNTAS DE EVALUACION:
1. La Estática es la parte de la Física que estudia el estado de los cuerpos:
__ Sin actuar las fuerzas.
__ Las fuerzas equilibradas.
__ Con movimiento rectilíneo uniforme.
__ Con fuerzas en equilibrio o movimiento rectilíneo uniforme.
2. La primera ley de Newton prácticamente define:
__ El movimiento rectilíneo uniforme.
__ La aceleración de los cuerpos.
__ La fuerza.
__ Los cuerpos en equilibrio.
3. La fuerza es un agente físico:
__ Capaz de comunicar aceleración a un cuerpo
__ Capa de cambiar estado de movimiento o reposo de un cuerpo.
__ Directamente proporcional a la masa y aceleración.
__ Todas las anteriores.
4. Defina la unidad de fuerza llamada DINA:
5. El NEWTON es una unidad de fuerza del sistema de medidas:
__ Cegesimal
__ MKS
__ Inglés
__ Ninguna de las anteriores.
6. La representación gráfica de las fuerzas se las realiza mediante magnitudes:
__ Escalares
__ Vectoriales
__ Escalares-vectoriales
__ Constantes significativas.
7. El sistema de 2 fuerzas paralelas es llamado CUPLA, cuando tienen sus elementos:
__ Igual sentido y diferente magnitud.
__ Igual magnitud y sentidos opuestos.
__ Sentidos opuestos y diferente magnitud.

17. 17
__ Puntos de apoyos diferentes e igual magnitud.
8. Con cero de roce, si dejamos caer simultáneamente cuerpos de diferente peso y volumen,
primero llegará al suelo:
__ El más pesado y de de menor volumen.
__ El de mayor volumen y menos pesado.
__ El más pesado y de mayor volumen.
__ Todos por igual.
9. Hace variar la fuerza gravitacional la:
__ La distancia del Sol.
__ La distancia a la Luna
__ Fuerza magnética terrestre
__ La distancia al centro de la tierra.
10. Se llama densidad de los cuerpos a la relación que existe entre:
__ Peso y la masa.
__ Volumen y masa.
__ Peso y volumen.
__ Masa y gravedad.
11. El despegue de un cohete por combustión se explica por la:
__ Primer ley de Newton.
__ Segunda ley de Newton.
__ Tercera ley de Newton.
__ Ley gravitacional.
12. El centro de gravedad es la:
__ La concentración de todo el peso del cuerpo.
__ El equilibrio del cuerpo.
__ La concentración de todo el peso y el equilibrio del cuerpo
__ El desplazamiento y la inercia del cuerpo.
13. La velocidad en el movimiento rectilíneo uniforme resulta de la relación entre:
__ Espacio y aceleración.
__ Aceleración y tiempo.
__ Espacio y tiempo.
__ Espacio, tiempo y aceleración.
14. El radián es una medida de espacio del movimiento circular que corresponde al:
__ Diámetro del círculo
__ Longitud de la circunferencia
__ Radio del círculo
__ Ninguna de las anteriores.
15. Si un cuerpo tiene un movimiento circular con una velocidad de 3 radianes por segundo,
en 5 segundos cuál es el espacio recorrido, si el radio del círculo es de 3 mts?
16. El elemento que mantiene la fuerza centrípeta es:
__ La fuerza gravitacional en el caso de los satélites.
__ La fuerza magnética en el caso de cuerpos magnético:
__ La cuerda que une al cuerpo con que impulsamos al movimiento circular.

18. 18
__ Todas las anteriores.
17. La fuerza centrífuga aparece como respuesta a la:
__ Ley de la inercia.
__ Ley de la acción y reacción.
__ Segunda ley de Newton.
__ Ley de Coulomb..
18. Un caballo de vapor es igual a:
__ 273 Watt
__ 680 “
__ 746 “
__ 981 “
19. ¿Qué dice la ley de las máquinas?
20. El rendimiento mecánico es la relación que existe entre la:
__ Fuerza resistente y la distancia de desplazamiento.
__ Fuerza resistente y la fuerza activa.
__ Fuerza activa y la distancia de desplazamiento.
__ Potencia y fuerza resistente.
21. ¿Qué es el rendimiento mecánico?
22. Las palancas de primer género tienen en el centro su punto de:
__ Resistencia
__ Apoyo
__ Potencia
__ Equilibrio.
23. Las palancas de segundo género tienen en el centro su punto de:
__ Resistencia
__ Apoyo
__ Potencia
__ Equilibrio.
24. Las palancas de tercer género tienen en el centro su:
__ Resistencia
__ Apoyo
__ Potencia
__ Equilibrio.
25. ¿Cuál es el rendimiento mecánico de una palanca cuyo brazo de potencia es de 20
centímetros y el de resistencia 10 centímetros?
26. Una tijera representa una palanca de:
__ Primer género.
__ Segundo género.
__ Tercer género.
__ Cuarto género.
27. La carretilla de una rueda representa una palanca de:
__ Primer género.
__ Segundo género.

19. 19
__ Tercer género.
__ Cuarto género.
28. El pedal de un acelerador de vehículo representa una palanca de:
__ Primer género.
__ Segundo género.
__ Tercer género.
__ Cuarto género
29. El coeficiente de rozamiento es la relación entre la fuerza:
__ De Rozamiento y el peso del cuerpo.
__ Activa y el peso de un cuerpo.
__ Activa y la fuerza de rozamiento
__ Ninguna de las anteriores
30. El objetivo de una máquina es de que se realice el trabajo:
__ En el mayor tiempo posible usando la mayor cantidad energía posible.
__ En el menor tiempo posible usando la menor cantidad energía posible.
__ En mayor proporción sin importar el tiempo.
__ Ninguno de los anteriores.
SISTEMAS BIOFISCOS MECANICOS
Los sistemas biofísicos mecánicos, son el conjunto de relaciones de los sistemas musculares y
esqueléticos. De esta armonía depende el desempeño en lo relacionado al sostén y
movimientos de los diferentes sitios de la economía; entonces, cuando un músculo o hueso se
altera, repercute en la movilidad, centro de gravedad o algo más complejo como es la marcha.
En ocasiones vemos que cuando se inmoviliza una articulación, los músculos adyacentes que
la mueven se atrofian y fibrosan e inclusive en los huesos hay disminución de su masa, lo que
alteraría la función músculo-esquelética. Cuando no hay orden motora del Sistema Nervioso
Central también sobreviene la inmovilidad con iguales consecuencias, admitiéndose que
siempre se cumplirá el principio de que la función hace al órgano.
El aplicar conocimientos de la Física en el sistema músculo esquelético, significa recordar o
saber lo que es la Estática, Cinemática y Dinámica para comprender el funcionamiento de este
sistema, y a su vez que nos ayuden a resolver problemas resultados por alteraciones o
incongruencias de los músculos, huesos o superficies articulares; por ello, el conocimientos de
los fenómenos biomecánicos servirá de base para integrarse en la Medicina Física y
rehabilitación, donde nos iniciaremos primero en recordar las estructuras anatómicas e
histológicos de huesos y luego de músculos, lugar donde incidirán los fenómenos biofísicos.
SISTEMA ESQUELETICO
Estructura general de los huesos: en el ser humano los huesos son estructuras blanquecinas,
duras y resistentes, de cuyo conjunto en un individuo forman el esqueleto. Los huesos se
ubican en el centro de los tejidos blandos (músculos, aponeurosis, ligamentos, etc.), sirviendo
de sostén y formar cavidades (torácica, craneal y abdominal principalmente), para albergar
órganos y protegerlos; y por último, para formar palancas con las masas musculares y
tendones que se insertan en sus superficies, formando la parte pasiva del aparato locomotor.
Número: el número de huesos del esqueleto es de 208, distribuidos así: 7 cervicales, 12
dorsales, 5 lumbares y sacro y 1 coxis, 8 en el cráneo, 14 en la cara, 1 hioides, 8 en los oídos,
24 costillas, 2 omóplatos, 1 esternón, 64 en los miembros superiores, y 62 en los inferiores.

20. 20
Los huesos de acuerdo a su forma se clasifican en: largos, anchos y cortos. Huesos largos: son
en los que la longitud domina sobre las otras dos dimensiones. Generalmente se los ubica en
las extremidades, tiene numerosas inserciones musculares dispuestas en tal forma, que el
hueso actúa como palanca que incrementa la potencia en la contracción que los músculos
realizan.
El cuerpo de un hueso largo se llama diáfisis, y los extremos se denominan epífisis. En los
niños, entre las epífisis y las diáfisis, hallados un disco cartilaginoso llamado cartílago de
crecimiento o metáfisis. Dentro del hueso largo hay una cavidad medular central llena de
tejido conectivo grasoso que es la médula amarilla. La cavidad medular está tapizada por una
membrana delgada llamada endostio, mientras que la superficie externa la cubre una
membrana de tejido conectivo denominada periostio. En forma general los huesos tiene una
delgada capa externa llamada hueso COMPACTO, muy denso y duro, esta capa se ubica muy
cerca de las superficies óseas, donde dan gran resistencia. En los huesos largos, en sus
epífisis, hallamos el tejido óseo ESPONJOSO, formado por trabéculas óseas de paredes finas
y frágiles, llenas de médula ósea roja (hematopoyética). También existe hueso esponjoso en el
esternón y en el coxal.
Histología: el hueso compacto consiste en unidades ahusadas entrelazadas que se llaman
osteomas o sistemas Havers. Dentro del osteoma, las células maduras (osteocitos) se hallan en
pequeñas cavidades, las lagunas óseas. Estas están dispuestas en círculos concéntricos,
circundando los conductos de Havers centrales. Por éstos pasan los Vasos sanguíneos que
nutren el tejido óseo. Prolongaciones filiformes del citoplasma de los osteocitos van por
estrechos conductos llamados canalículos, que hacen posible la interconexión entre los
osteocitos. . El hueso esponjoso consiste en una maraña de filamentos óseos delgados, cuyos
espacios trabeculares están llenos de médula ósea roja con sus elementos celulares
hematopoyéticos (Fig. 18).
Fig. 18
Huesos anchos: Estos son también llamados planos, porque las dimensiones de longitud y
anchura dominan sobre el espesor, siendo las dos primeras casi siempre iguales entre sí, por
Ej.: el frontal, parietales, occipitales, etc. En estos observamos la tabla interna y externa de
tejido compacto, limitando al tejido esponjoso (diploe).
El esqueleto del hombre como todo vertebrado, tiene dos divisiones principales: el esqueleto
axil y el esqueleto apendicular.
Esqueleto axil: está colocado a lo largo del eje central del cuerpo, y está formado por: el
cráneo, columna vertebral, costilla y esternón.
Esqueleto apendicular: está formado por los huesos de las extremidades más los huesos que
forman las cinturas que conectan los apéndices con el esqueleto axil -cintura escapular o
torácica y la mayor parte de la cintura pélvica
1.- Superficie exterior
2.- Tabla externa
3.- T. esponjoso
(diploe)
4.- tabla interna
(tejidocompacto)
HUESO LARGO
CARTILAGO
DECRECIMIENTO
T ESPONJOSO
DIAFISIS
T. COMPACTO

21. 21
(Biología de Villee, 3ª Ed. Pag. 739)
ESTÁTICA DEL SER HUMANO.- Si pensamos que el cuerpo humano es un cuerpo rígido,
la posición de pie solo será posible cuando el centro de gravedad esté en la vertical que pasa
por el polígono de sustentación, el cual está limitado por una línea que contornea el reborde
de las plantas de los pies. Al separar los pies, aumenta la superficie del polígono y la
estabilidad del individuo.
El centro de gravedad varía según la posición del cuerpo. En la posición de pie, el centro de
gravedad está a 4 centímetros por encima de la articulación coxofemoral, y a 1centímetro por
detrás de la línea horizontal que une estas articulaciones. Para saber dónde se encuentra el
centro de gravedad, es necesario establecer por segmentos los centros de gravedad
correspondientes. Si todas las moléculas del cuerpo humano están sometidas a pequeñas
fuerzas gravitacionales de igual sentido y de igual dirección, es fácil buscar las resultantes de
cada segmento.
Centro de gravedad de la cabeza: este centro se halla en la cavidad posterior del cráneo,
inmediatamente por detrás de la silla turca, en una línea que une el punto de adhesión de
ambas orejas; por tanto, el centro se encuentra por delante de la articulación occípito-atloidea.
Esta disposición hace que la cabeza tienda a caer hacia delante, lo que se demuestra en el
cadáver o en el sueño, por inhibición de los músculos de la nuca, los que normalmente gracias
a su tono efectúan la tracción de la cabeza hacia atrás.
Centro de gravedad del tórax: este centro de gravedad se halla por delante del eje central
del cuerpo, motivando cierta tendencia a proyectarse hacia delante, lo que es evitado por la
contracción de los músculos espinales. La atrofia de estos músculos durante la vejez, produce
no solo deformaciones de la columna vertebral, sino también pérdida de la posición erguida.
Centro de gravedad de la parte inferior del tronco: este centro de gravedad se encuentra
algo por detrás de la línea coxofemoral, siendo impedida la caída hacia atrás por la
contracción de los músculos psoas iliacos, y por el sostén de los músculos y ligamentos que
cubren la cara anterior de la articulación coxofemoral.
Centro de gravedad de la rodilla: el centro de gravedad de las partes que están por encima
de ella, está situado por delante de la articulación, lo que causará la cabida del cuerpo hacia
delante, si los músculos extensores no lo impidieran.
Centro de gravedad a nivel del pie: este centro de gravedad se encuentra ligeramente por
delante, pero los músculos de la pantorrilla lo llegan hacia atrás. La rigidez que necesita el pie
para soportar esta tracción, está dada por sus propios músculos.
(Biofísica de Cicardo, 7ª Ed. Pag. 20).
RESISTENCIA DE LOS HUESOS.- Los huesos son elementos que intervienen en la
estática y dinámica del cuerpo humano de manera eficaz, por sus propiedades mecánicas y por
sus formas y arquitectura que se adaptan a las funciones que desempeñan.
Concepto de huesos: Los huesos son materiales sólidos amorfos (isótropos) hasta cierto
punto elásticos, pero frágiles; ya que, cuando se sobrepasan los límites de elasticidad se
fracturan sin alcanzar deformaciones permanentes, que se observan en los cuerpos
plásticos por flexión o por torsión. Los huesos largos tienen una diáfisis casi siempre de
forma prismática triangular irregularmente cilíndrica, con laminillas condensada en la
superficie de los mismos y una cavidad central precedida de tejido esponjoso. Esto hace
particularmente resistente la diáfisis de los huesos, ya que se ha visto mediante experimentos

22. 22
que los tubos prismáticos (cuadrados o triangulares) huecos, caso de los huesos, tienen mayor
resistencia a deformarse por una fuerza, que los tubos prismáticos y circulares, macizos.
En los huesos largos sucede una paradoja mecánica, porque si bien, en la diáfisis predomina
el tejido óseo compacto y resistente, en las epífisis, donde incide la mayor presión se
concentra el tejido óseo esponjoso frágil. La fragilidad se explica porque este tejido
esponjoso está formado por celdillas limitadas por laminillas muy delgadas, que fácilmente se
aplastarían mediante escasa fuerza. Entonces, cómo son capaces los huesos largos de soportar
cargas relativamente grandes, sin aplastarse. Esto es como si fueran las vigas de un edificio
que soporta cargas elevadas, sin siquiera deformarse, debido a la correspondencia en cada
piso de las vigas; por esto mismo, la correspondencia que existe entre la distribución
trabecular y las trayectorias de las fuerzas dadas por la carga que soporta el hueso, explicarían
este efecto sorprendente. Esto es tan solo un
supuesto teórico que hábilmente trataron de
explicar Culmann y Mayer en su teoría.
Teoría de Culmann y Mayer: esta teoría establece
que: “La distribución trabecular de los huesos es
igual a las trayectorias de las fuerzas principales
en los cuerpos elásticos similarmente cargados”.
En base esta teoría puede calcularse de forma
compleja, el trayecto de las fuerzas en los huesos
comprimidos, aunque seguirá siendo una
suposición teórica (Fig. 19).
Hace poco, Milch, por artificios fotoelásticos, logra
fotografiar las líneas de fuerzas en los huesos, sin la
necesidad de recurrir a complicados cálculos que son
obligados según la teoría de Culmann y Mayer.
Fig. 19
Este método se basa en que las sustancias isótropas o
amorfas como los huesos, se vuelven birrefringentes
cuando están siendo cargadas o sometidas a presiones. La
birrefringencia ocurre con la luz polarizada, que cuando
es aplicada en los huesos cargados, aparecen en estos las
trayectorias de las fuerzas (Fig.20). Con esta
experimentación la teoría de Culmann y Mayer se
convierte en ley o principio.
Fig. 20
(Biofísica de Cicardo, 7ª Ed. Pag. 62)
ESTRUCTURA DE LOS MÚSCULOS.- El tejido muscular consta de células alargadas con
la capacidad de contraerse y generar una fuerza de tracción, motivando movimiento de los
diferentes sectores del individuo biológico. El conjunto de estas células forma, en los
vertebrados, unidades llamadas músculos, que son considerados verdaderos órganos con
función motora, apoyándose y transmitiendo fuerzas mediante tendones sobre un sistema
óseo. Tipos de músculos: fundamentalmente existen dos clases de músculos:
1. Voluntario o estriado (de la vida animal)
2. Involuntarios (de la vida vegetativa), que se divide en: liso y cardiaco.
Músculos estriados: se llaman así: porque en sus células (fibras musculares) se distinguen
estrías transversales sobre un fondo rojo, y la contracción está bajo la influencia de la

23. 23
voluntad. Estos se ubican alrededor de los huesos que están destinados a mover, ya sea en la
cabeza, tronco o extremidades.
Músculos lisos: son aquellos que en sus células fusiformes no se observan estrías, son de tono
rojo pálido y escapan a la acción de la voluntad. Se encuentran formando capas en el tubo
digestivo, bronquios, vasos sanguíneos, vías urinarias y reproductores.
Músculo cardiaco: es una variedad de músculo estriado que no obedece a la acción de la
voluntad. Siempre los músculos estriados tienen una contracción rápida y brusca, mientras
que las fibras lisas lo hacen lentamente.
El número de músculos estriados es de 501 (Sapey), que es igual al 40% del peso corporal
total. También los músculos se dividen según su forma en: largos, anchos y mixtos, y de
acuerdo al tipo de movimiento en: flexores, extensores, aductores, abductores y
circunductores.
Estructura macroscópica del músculo estriado: la sección transversal de un músculo
esquelético muestra una serie de paquetes de fibras musculares o fascículos. Cada fascículo
está rodeado de una vaina de tejido conectivo o perimisio, que constituyen tabiques que
parten del epimisio o vaina conjuntiva que rodea al músculo. Los fascículos están formados
de células alargadas o fibras.
Estructura microscópica del músculo estriado: la célula o fibra muscular está rodeada por
una membrana llamada sarcolema, y su citoplasma está constituido por unidades filamentosas
o miofibrillas, las que a su vez están formadas por dos tipos de elementos filiformes aún más
delgados: los filamentos de miosina (gruesos) y los actina (delgados). El sarcolema hace
múltiples extensiones hacia dentro, formando un conjunto de formas huecas y alargadas
llamados túbulos T. En las miofibrillas mediante el microscopio electrónico se observan
además la protofibrillas, cuyo diámetro oscila entre 0,005 y 0,025 micras.
Los filamentos de miosina y de actina se disponen a lo largo de las fibras musculares, en
ciertos trechos superponiéndose. La superposición de miofilamentos produce el patrón de
bandas o estrías, característicos del músculo estriado, que son una clara y otra oscura. Las
primeras son isótropas y se llaman bandas I; las segundas llamadas bandas A, son
anisótropas. Cada banda I a su vez es atravesada por una estría llamada línea Z (membrana
de Krause). La zona comprendida entre dos líneas Z se denomina sarcómera. En el centro de
cada banda A vemos una zona clara llamada banda H. La línea M es por un abultamiento
central en cada filamento grueso de miosina. Cada filamento de miosina contiene unas 200,
moléculas en una disposición paralela. Una molécula de miosina está formada por 6 cadenas
polipeptídicas arrolladas una sobre otra para formar una doble hélice.
Un extremo de cada molécula de miosina está plegado en dos estructuras globulares llamadas
cabezas. Las cabezas redondeadas de las moléculas de miosina se extienden desde el cuerpo
del filamento de miosina, y se colocan sobre apéndices flexibles en forma de brazos. Las
cabezas y los apéndices forman juntos de puentes transversales con los filamentos de actina.
En las cabezas de miosina ocurre la degradación del ATP en presencia de calcio, y se utiliza
la energía liberada en la contracción muscular; en la cual, las moléculas de actina y miosina
hacen tracción acortando las fibras, generándose un deslizamiento de los filamentos de actina
y de miosina, uno sobre otro.
Un examen de la fibra muscular con luz polarizada demuestra que las bandas oscuras son
anisótropas, mientras que las bandas claras son isótropas. Estos fenómenos se observan

24. 24
fácilmente con fibras simplemente fijadas con alcohol. Las zonas isótropas y anisótropas
existen también en las protofibrillas. Durante la contracción la zona anisótropa disminuye de
longitud. La anisotropía sería causada por la miosina, globulina cuyas moléculas estarían
dispuestas en forma de largos filamentos paralelos. En el segmento isótropo estaría otra
proteína fibrilar, la actina, cuya doble refracción es de signo opuesto al de la miosina,
neutralizando su poder óptico. La estriación anisótropa, que se colora con ácido
fosfotúngstico cuando el músculo está relajado, presenta una concentración local
principalmente de potasio, calcio y magnesio. La banda isótropa parece tener
adinosintrifosfato (ATP). Durante la contracción los electrolitos migran a la zona isótropa y
luego vuelven a su posición de reposo (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag637).
Fuentes de energía para el trabajo muscular: el músculo obtiene energía a partir de la
fosforilcreatina, adenosintrifosfato y ácidos grasos libre. En reposo utiliza la fosforilcreatina y
ácidos grasos y durante el ejercicio el ATP.
El ATP es un trifosfato nucleósido que consta de tres partes fundamentales:
1) Una base que posee nitrógeno (Adenina), que se encuentra también en los ácidos nucleicos.
2) Un azúcar de 5 carbonos llamado ribosa.
3) Un grupo fosfato (inorgánico)
Los enlaces químicos que mantienen unidos a los grupos fosfato de ATP son inestables, ya
que por simple hidrólisis quedan deshechos. AI hidrolizarse el ATP, se libera energía (7.3
Kcal/mol), parte de ella irá a formar nuevos enlaces (Síntesis orgánica) y otra se transforma
en calor que va al entorno. Así, la molécula de ATP se irá degradando en ADP y AMP,
otorgando energía; a su vez, mediante un proceso de fosforilación con ayuda de enzimas
específicas se revertirá el fenómeno restituyéndose los enlaces energéticos.
ATP + H2O ---------- ADP + P + energía
ADP + H2O ---------- AMP + P + energía
AMP + P + energía ------------ ADP
ADP + P + energía ------------ ATP
Esta energía química proviene casi totalmente del catabolismo aeróbico (respiración aeróbica)
de los nutrimentos, donde el mecanismo más usado es el desdoblamiento de la glucosa,
formándose de 36 a 38 moléculas de ATP. Si quemamos 1 mol de glucosa en un calorímetro,
logramos 686 Kcal en forma de calor, y si 1 mol de ATP nos da 7.3 Kcal., significa que
durante la respiración aeróbica de la glucosa tendríamos un total de energía aeróbica de 263
Kcal (7.3 x 36); de aquí que, la eficacia de la respiración aeróbica es de solo el 38% del total
(263/686), el resto de la energía se pierde como calor en el entorno (Biología de Villee, 3ª Ed.,
Pag. 164)
PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MÚSCULOS.- Son esencialmente dos: la elasticidad y
la contractibilidad.
MUSCULO AISLADO EN REPOSO: la única característica que nos interesa del músculo
en reposo es su comportamiento elástico, razón por la cual veremos a continuación algunas
nociones físicas sobre la elasticidad a la tracción.
Elasticidad a la tracción: si se aplica una fuerza de tracción, al extremo de un hilo cuyo otro
extremo está fijo, aquel sufre un aumento de longitud Δl. Dentro de ciertos límites, este

25. 25
alargamiento obedece a la ley de Hooke si el hilo de un material homogéneo, cuya
expresión es: Δl = Io . F / θ . S
En esta ecuación, Io es la longitud del cuerpo cuando no está sometido a la tensión, S el área
de su superficie de sección y θ (theta) una constante llamada módulo de elasticidad o de
Young, el cual, a una determinada temperatura, depende del material.
El cociente entre la fuerza F y la superficie de sección S del segundo miembro de la expresión
de Hooke se llama TENSION. Este término se aplica en Física con varios significados
distintos, en este caso lo representamos con la letra griega σ (sigma) y la llamaremos “tensión
del hilo” o “tensión de la fibra”. Entonces:
σ = F / S
Haciendo un reemplazo a la ecuación anterior, resulta: Δl = lo / θ . σ. De donde:
θ = lo / Δl . σ
De acuerdo con la última expresión el módulo de Young θ se expresa en N/m2
La longitud total lF que adquiere un hilo al aplicarle una fuerza de tracción F está dada por:
lF = lo + Δl
Introduciendo en ella el valor ∆l = Io / θ.σ se obtiene: lF = lo + lo / θ.σ
Esta ecuación se puede reordenar así: σ = θ / lo . lF - θ
Por tanto la representación gráfica de σ en la función de lF es una recta (Fig 21X) cuyo punto
de intersección con el eje de abscisas es la longitud del hilo cuando no se ejerce tracción, pues
si lF = lo y σ = 0
(Biofísica de Frumento, 3ª Ed, Pag. 72-73)
Fig. 21
X Z
Diagrama de la longitud-tensión: si consideramos un diagrama que represente la tracción
muscular, constituido por una abscisa y una ordenada, que en la primera valoramos la
longitud del cuerpo y en la segunda la fuerza o tracción, observaremos que no se cumple la
ley de Hooke, porque en vez de una figura recta obtenemos una curva, ya que el músculo es
un cuerpo heterogéneo. En estado de reposo, la mayoría de los músculos, en el organismo,
ejercen cierta fuerza de tracción, en virtud de su elasticidad.
En la figura 21Z se ilustra la relación entre la tensión y la longitud del músculo. El punto A
representa la longitud del músculo aislado en reposo cuando no se aplica ninguna fuerza. Pero
ésta no es la longitud que tiene (también en reposo) en el organismo, donde el músculo se
encuentra sometido a una pequeña tensión. La longitud en reposo en el organismo está dada
en la gráfica por la abscisa lo. La figura 21Z muestra que el músculo no obedece a la ley de
REPRESENTACION DE
LA LEY DEHOOKE
DIAGRAMA LONGITUD-
TENSION
ON

26. 26
Hooke, pues los incrementos de tensión necesarios para producir iguales variaciones de
longitud se tornan mayores a medida que la longitud aumenta.
Cuando se estira un músculo en reposo se puede observar que las bandas A no modifican sus
dimensiones; en cambio, se alargan los discos I así como las bandas H.
Estos hechos son consecuencia del desplazamiento de los filamentos finos respecto de los
gruesos
Efecto viscoelástico: los resultados arriba descritos son con fuerzas que actúan el tiempo
suficiente para conseguir el alargamiento; pero si se estira al músculo con rapidez, la curva
longitud - tensión se deforma, desplazándose hacia arriba, es decir, son necesarias fuerzas
mayores para las mismas longitudes (Fig. 22 central). Si, una vez estirado, permitimos que el
músculo se acorte con rapidez, las fuerzas serán menores que las que corresponden al
equilibrio; éste efecto recibe el nombre de histéresis, que puede ser mayor cuando más rápido
sea el proceso.
Fig. 22
La histéresis, por lo anterior descrito, se supone que se debe al rozamiento interno o
viscosidad, al cual, como todo rozamiento, depende de la velocidad con que las partes se
deslizan unas sobre otras. Tal rozamiento obedecería a que puedan las cadenas deslizarse
entre sí, pero las uniones laterales moleculares impedirían deslizamientos mayores.
MUSCULO EN ACTIVIDAD; desde el punto de vista mecánico, la actividad del músculo
se puede poner en manifiesto por un acortamiento, por el desarrollo de fuerzas de tracción o
por ambas cosas. Este proceso recibe el nombre de contracción muscular, y el pasaje del
estado de actividad al de reposo se llama relajación. Una representación gráfica de la
contracción es:
Sacudida simple: Si aislamos un músculo con su nervio y los conectamos a un quimógrafo,
al estimular el nervio con una descarga eléctrica el músculo se contrae bruscamente y se relaja
de inmediato; a este proceso se llama sacudida simple. Aquí, el acortamiento se realiza en un
tiempo más breve que el de la relajación (Fig. 22 izquierda).
Contracción tetánica: cuando los estímulos son lo suficientemente frecuentes, la relajación
no tiene tiempo de producirse, generándose una contracción tetánica o sostenida en meseta
(Fig. 22 derecha).
Relación entre longitud y fuerza: Para estudiar la relación entre la longitud y la tensión del
músculo en actividad es necesario producir la contracción tetánica y efectuar las
determinaciones en ese estado.
Los resultados que se obtienen con el músculo sartorio de la rana a diferentes longitudes se
muestran en la figura siguiente (22Y). En abscisas se representa la longitud l como fracción
SACUDIDA
SIMPLE
CONTRACCION
TETANICA

27. 27
dela longitud en reposo lo, y, en ordenadas, la tensión σ, como fracción de la tensión máxima
σo.
La curva a representa la tensión del músculo en reposo, la curva b corresponde a la tensión de
un músculo en actividad y la curva c la tensión contráctil.
La gráfica muestra que el músculo ejerce su tensión máxima σo, cuando se halla en las
cercanías de su longitud de reposos lo, y que decrece tanto a longitudes mayores como
menores.
Es decir, se demuestra gráficamente mediante una curva longitud -fuerza, que a partir de un
máximo la tensión decrece al aumentar la longitud, pero la fibra muscular puede ejercer una
pequeña fuerza aun cuando se haya estirado hasta cerca del doble de su longitud de reposo.
Igualmente puede acortarse ejerciendo fuerza hasta el 20%, aproximadamente, de dicha
longitud. Además, se puede demostrar que la fuerza máxima que desarrolla un músculo es
cuando se halla en longitud de reposo.
(Biofísica de Frumento, 3ª Ed. Pag. 74)
El músculo trabaja en el organismo dentro de un margen comprendido entre su longitud de
reposo y los 2/3 de ésta; nunca se acorta a una longitud inferior que esa, a la cual solo llegaría,
excepcionalmente. El músculo esquelético humano puede ejercer una tensión de 3 a 4 Kg/cm2
de sección transversal (Biofísica de Frumento 3ª Ed., Pag. 75).
TIPOS DE CONTRACCIÓN MUSCULAR: el acortamiento y el desarrollo de tensión son
manifestaciones de la contracción muscular; estas dos variables de la contracción se pueden
combinar de diferentes maneras, dando lugar a las 4 formas de contracción muscular, que son:
Isométrica, isotónica, auxotónica y de poscarga
Contracción ISOMÉTRICA: Cuando un músculo se contrae pero su longitud no varía y
solo varía la tensión o fuerza (Fig. 23). Para obtenerla necesitamos fijar los extremos del
músculo a soportes fijos, donde tendrán una longitud 1 determinada y estará sometido a una
tensión F1. Este estado se representa en la gráfica por el punto A, que corresponde a la curva
del músculo en reposo.
Al contraerse este músculo, por hallarse los músculos fijos, su longitud no cambia y solo varía
la tensión, que adquiere el valor F11. Este estado está representado por el punto B. La
contracción queda representada por el segmento AB.

28. 28
Fig. 23
Es necesario aclarar que exactamente no existe contracción isométrica pues ciertas partes del
músculo pueden acortarse a expensas del alargamiento de otras, o que se acorten fibras ya
actuadas a expensa de las que aún no entraron en actitud.
Contracción ISOTONICA: cuando un músculo al contraerse cambia de longitud, pero
mantiene constante la fuerza que ejerce durante toda la contracción (Fig. 24). Para llegar a
esto, sujetamos un extremo del músculo a un soporte fijo, y el otro extremo se ata a un hilo
que pasa por una polea y sostiene una pesa. Estando el músculo en reposo, la tensión F1 que
lo extiende, es la fuerza de la pesa y le corresponde la longitud l1, la cual se representa en la
gráfica mediante A.
Fig. 24
Al contraerse el músculo disminuye su longitud a l11 y eleva la pesa al contraerse, ejerciendo
constantemente la misma fuerza. La contracción está representada por el segmento AB
Contracción AUXOTONICA: cuando durante la contracción varía la longitud y la fuerza
ejercida por el músculo (Fig. 25). Aquí hay un extremo fijo y el otro soporta una tensión
F1dada por un resorte, y el punto A representa este estado en línea con l1
En la contracción al retraerse el músculo se estira el resorte y la fuerza va incrementándose
hasta que la fuerza ejercida por el resorte se equilibra con la fuerza que otorga la contracción
muscular, y el punto B representa este estado en línea con la longitud disminuida l11.el
segmento AB representa esta contracción.
Fig. 25
Contracción a POSCARGA: esta contracción está formada por una parte isométrica y otra
isotónica (Fig. 26). Para llegar a esto, fijamos por un extremo al músculo y el otro extremo lo
atamos a un hilo que pasa por una polea y sostiene una pesa. El músculo en reposo tiene la
longitud l1 y está sometida a la tensión F1, que es la necesaria para que el músculo en reposo
adquiera dicha longitud. El peso de la pesa es mayor que F1, pero el exceso es anulado por un

29. 29
soporte en que aquella se apoya. Todo se inicia con una contracción isométrica hasta que la
fuerza ejercida por el músculo iguala al peso de la pesa, esta fase está representada por el
segmento AB. Una vez alcanzad a dicha fuerza el músculo se acorta, levantando la pesa,
realizando así una contracción isotónica, esta segunda fase está representada por el segmento
BC.
Fig. 26
(Biofísica de Frumento 3ª Ed., Pag. 78).
TRABAJO MUSCULAR:
Representación gráfica: en que el trabajo (W) que realiza el músculo por unidad de
sección, de manera que en lugar de obtenerlo multiplicando la tensión por el desplazamiento
de su punto de aplicación, lo obtendremos multiplicando la tensión σ (sigma) –y no la fuerza-
por el desplazamiento de su punto de aplicación, para ser más breves llamaremos a esa
magnitud “trabajo” en lugar de “trabajo por unidad de sección”. La representaremos con el
símbolo Wσ
Fig. 27
En el sistema de coordenadas, el trabajo se lo represente como indicamos a continuación:
supongamos que la tensión σ (Fig. 27) se halla aplicada en el punto A, a una distancia l1 del
eje de ordenadas. Si la fuerza está dirigida hacia B y se desplaza hacia ese punto efectuará un
trabajo que está dado por: W = σ . (l1 – l2).
Este producto corresponde al área que abarca al rectángulo agrisado en la figura. En este
ejemplo, la tensión σ se ha mantenido constante a lo largo de la trayectoria, pero son
frecuentes los casos en los que la fuerza varía durante el desplazamiento
En la Fig.28 I, por Ej., la tensión se modifica desde el valor σA hasta σn a lo largo de la
trayectoria IA In. En este caso, el trabajo puede ser calculado dividiendo el área de la figura
en pequeños rectángulos de base Δl, sumando las áreas de éstos, o sea:
W = σ1 . Δl + σ2 . Δl + σ3 + …..Ʃ σ1 . Δl,

30. 30
Fig. 28
y determinando el límite de esta sumatoria cuando Δl tiende a cero. De esta manera el trabajo
viene dado por la integral:
En general, cualquiera que sea la forma de la curva que representa la tensión en función de la
longitud, el trabajo estará dado por el área delimitada por dicha curva, el eje de abscisas y dos
perpendiculares al mismo, trazadas por los puntos representativos de las longitudes inicial y
final (Fig. 28 II).
Fig. 29
Por ejemplo, en las Figs. 29 I, II y III, el área agrisada en cada gráfico representa el trabajo
realizado en una contracción isotónica, auxotónica y en una contracción a poscarga.
Corresponde señalar que en esta figura, el área más oscura que queda por debajo de la curva
de reposo (a) no representa el trabajo activo efectuado por el mecanismo contráctil, sino que
proviene del tejido conectivo y del sarcolema que constituyen el elemento elástico en
paralelo.
Trabajo interno: la presencia de un elemento elástico en serie hace que, por más que los
extremos del músculo se fijen para obtener una contracción isométrica, siempre el elemento
contráctil puede acortarse a expensas del elástico. Por ello, en la contracción isométrica el
mecanismo contráctil realiza trabajo, aunque éste no sale al exterior. Este trabajo recibe el
nombre de trabajo interno.

31. 31
Potencia: al igual que en el caso del trabajo, nos referimos a la potencia por unidad de
sección y la representaremos como Po.
Como sabemos, la potencia de una fuerza que se desplaza está dada por: P = F . v
Dividiendo ambos miembros por la sección obtenemos: Pσ = σ . v
Si aplicamos esta ecuación a los valores que representan las curvas
Relación entre tensión y velocidad:
CALOR MUSCULAR- Comparando la actividad de los músculos normales con otros en los,
que se bloqueó la formación de ATP se demostró que si el músculo se lo somete a contracción
isotónica consume menos ATP que en la contracción isométrica. En consecuencia, el ATP no
sería la fuente de calor del acortamiento0. En cambio, cuando el músculo realiza trabajo, el
ATP consumido es directamente proporcional al trabajo efectuado, por tanto, esa sustancia
seria la fuente energética del trabajo muscular.
Usando termocuplas se registra el calor producido por los músculos, que es muy pequeño y en
intervalos breves. Mediante este artificio deducimos la capacidad calorífica C del músculo, es
con gran aproximación constante.
El incremento de temperatura Δt producida por una determinada cantidad de calor Q
está dada por: Δt = Q/C
Además, la intensidad de la corriente I, dada por la termocupla es directamente proporcional
de t, de modo que: I = K. Δt = K. Q/C
Como K y C son constantes, I es directamente proporcional a Q.
Además del calor generado por músculos en estado de reposo, el calor que se da debido a la
contracción muscular puede ser dividido en dos partes principales: el calor inicial y el de
recuperación. El primero se produce durante la contracción, el cual, durante la sacudida
simple puede durar una fracción de segundo. El calor de recuperación se desprende a
continuación de la relajación y su producción dura varios minutos. Es significativo el hecho
de que ambos calores son proporcionales.
El calor inicial se produce tanto en presencia de oxígeno como en su ausencia, lo que indica
que es consecuencia de la liberación de energía por parte de sustancias contenidas en el
músculo. El calor de recuperación, en cambio, solo tiene la magnitud mencionada en
presencia de oxígeno, lo que indica que es consecuencia de las oxidaciones que, a
continuación de la contracción, reponen los compuestos de alta energía consumidos durante el
proceso (Biofísica de Frumento, 3ª Ed. Pag. 8).
LA MARCHA
Definición: es la resultante de una serie de actos coordinados, de iniciación voluntaria y que
se realiza luego automáticamente. Por tanto, la marcha requiere de un factor determinativo y
de otro elemento cerebro-espinal ejecutivo y coordinado.
La marcha en el hombre adulto se basa en la actitud vertical; en el recién nacido, la anterior
no es posible a causa del predominio del tono de flexión.

32. 32
La marcha cuadrúpeda aparece con la tonización de la musculatura de extensión, hacho
relacionado con la actividad funcional de la esfera mesencefálica; el paso de la fase
cuadrúpeda a la fase vertical, está relacionada con el desarrollo de cierta zona del lóbulo
frontal, considerado como el mantenedor de la estación bípeda y de la marcha.
El hombre de pie moviéndose en terreno plano puede: 1) Avanzar y retroceder, 2) Desplazarse
hacia la derecha, 3) Desplazarse a la izquierda, 4) Desplazarse en línea recta, 5) Dar media
vuelta, 6) Dar un cuarta de vuelta y 7) Volver a partir vuelta.
Fig. 30
Para estudiar el paso de una persona, se requiere examinarlo en el plano sagital y en plano
horizontal en los que evoluciona; es decir, visto de perfil o de frente (Fig. 30)
También se lo examina observando cierto movimiento giratorio del busto y la pelvis, que se
verifican en el plano horizontal, aunque estos movimientos giratorios encuentran su expresión
máxima en la media vuelta y marcha oblicua, deben estar igualmente incluidos en la marcha
normal en línea recta. Por lo tanto, la evolución de la persona en terreno plano, está en
realidad regida por un componente infinitamente ligado en los tres planos y que concede a la
armoniosa progresión en los diferentes modos de andar.
DUCROQUET describe 3 sistemas conjugados en la marcha bípeda, que son: sistema de
paso sagital, sistema de paso lateral y sistema de paso giratorio en el plano horizontal
SISTEMA DE PASO SAGITAL: utiliza las articulaciones de amplia movilidad como la
tibio-tarsiana, rodilla y coxofemoral, son impulsadas hacia la progresión por los músculos
más importantes de la economía por su fuerza y volumen (cuádriceps, glúteo mayor, etc.).
SISTEMA DE PASO LATERAL: este es necesario en la marcha bípeda, por desplazarse
alternativamente de derecha a izquierda y de izquierda a derecha del centro de gravedad del
cuerpo. Participan las articulaciones de la pronación subastragalina y cadera (músculos glúteo
mediano y menor) con exclusión de la rodilla.
SISTEMA DE PASO GIRATORIO EN EL PLANO HORIZONTAL: animado por los
músculos de orientación en el plano horizontal (fibras superiores del glúteo mayor, transverso
y oblicuo del abdomen, retromaleolares); precisa el viraje astragalino por encima del
calcáneo, un avance pelviano oblicuo alrededor de la cabeza del femoral y un giro en la
cintura escapular inverso al de la pelvis (Fig. 31).
Fig. 31

33. 33
Durante la marcha, los dos miembros inferiores se separaran manera de las ramas de un
compás, la cadera posterior junto con el miembro rezagado y la cadera anterior con el situado
delante (Fig. 32). Se observa rotación cotiloidea por encima de las cabezas femorales que se
encuentran en la anterior rotación externa, con una oblicuidad variable del eje transverso de la
pelvis (paso pelviano de Ducroquet).
Fig. 32
El giro pelviano aparece exactamente compensado por otro inverso de la cintura escapular
transmitido por un movimiento axial vertical de las articulaciones vertebrales, junto con un
viaje astragalino del calcáneo (Fig. 33). Los sujetos de corta talla, usan al máximo el paso
pelviano y el giro inverso de la cintura escapular, de lo que resulta una marcha agitada, en
contraste con los sujetos altos cuyo eje pelviano transverso se mantiene casi perpendicular a la
línea de progreso, usando muy poco la compensación escapular.
Fig. 33
EJE
OBLICUO
COMPONENTES DEL PASO GIRATORIO PELVIANO

34. 34
PREGUNTAS DE EVALUACION
1. ¿Qué dice la teoría vitalista sobre el servivo?
R. Dice que existe una fuerza vital irreductible en los procesos fisicoquímicos de los seres
vivos, independientemente de las leyes naturales que rigen a los seres inertes.
2. ¿Qué es un ser inerte?
R. Un ser inerte es aquel que tiene forma y tamaño, ocupa un lugar en el espacio y responde a
leyes de la Física y de la Química.
3. ¿Qué dice la teoría mecanicista o determinista sobre los seres vivos?
R. Dice que los seres vivos son sistemas materiales que obedecen a las mismas leyes físicas y
químicas que los seres inertes
4 ¿Cuál es el concepto mecanicista de ser vivo?
R. Un ser vivo es un sistema material que se encuentran en constante intercambio de
sustancias con el medio que lo rodea que asimila y se reproduce
5. ¿Por qué el concepto de ser vivo no es válido?
R. Porque las palabras asimilar y reproducir bien pueden ser características de otros sistemas
materiales inertes; por Ej.: la llama de un mechero, en cuya combustión se asimila oxígeno y
elimina CO2, reproduciéndose el fenómeno mientras no se agosten combustible y comburente
6. ¿Por qué los virus no deben ser considerados seres vivos?
R. Por no reproducirse libremente, pues para ello requieren introducirse en otros individuos.
Por no poseer núcleo, ribosomas ni otros arganelos. Por cristalizar como los sistemas
materiales inertes.
7. En la arbitraria escala de complejidad creciente, la división entre seres inertes y
vivos están los:
R. __ Parásitos __ Bacterias X Virus __ Metozos
8 ¿Por qué los virus son considerados seres vivos actualmente?
R. Por poseer ácidos nucleicos capaces de replicarse, por la participación de proteínas en la
composición del sistema, y la llama del mechero no contiene estas sustancias. Por último,
podríamos decir por ser biólogos los que primero lo estudiaron.
9. ¿Qué diferencia física y química hay entre un ser vivo y un ser inerte?
R. No hay ninguna diferencia en dichos sentidos, pues ambos sistemas obedecen a las mismas
leyes físicas y químicas.
10 ¿Qué son las macromoléculas en general?
R. Son proteínas, lípidos, polisacáridos y ácidos nucleicos que tienen una estructura especial,
definida y específica y que cumple funciones biológicas.
11. ¿Cuáles son las funciones de las macromoléculas proteicas en los seres vivos?
R. Enzimáticas, inmunológicas y de sostén.
12. Escriba la escala de complejidad creciente de las sustancias y organismos vivos.
R. Hidrógeno-Agua-gas carbónico-Aminoácidos-Macromoléculas-Virus-Células-Metozos.
13. ¿Qué propiedades tienen los ácidos nucleicos?

35. 35
R. Poseen la capacidad de replicarse y la de tener un código genético.
14. ¿Qué son los ácidos nucleicos?
R. Son macromoléculas específicas que contienen información, que permite a los seres vivos
transmitir sus características a los descendientes (ADN y ARN).
15. ¿Qué son los ácidos nucleicos químicamente?
R. Son sustancias complejas formadas por bases purínicas y pirimidínicas, grupo fosfato y un
azúcar.
16. ¿Cuáles son la característica de los ácidos nucleicos?
R. 1. En condiciones adecuadas puede replicarse, o sea servir de moldes para dar cadenas
idénticas portando casi siempre la misma información.
2. en base al ordenamiento de la bases purínicas y pirimidinicas, poseen un código que
dirige las secuencias de los aminoácidos antes dicho.
17. ¿Qué es el ser vivo biofísicamente hablando?
R. Es un sistema material que contiene proteínas y ácidos nucleicos en condiciones de
replicarse.
18. ¿Biofísicamente cuáles son las funciones del ser vivo?
R. La invariancia reproductiva, la homeostasis, la capacidad de transporte y la morfogénesis
autónoma.
19 ¿Qué es la invariancia reproductiva?
R. Es la capacidad genética que tiene un ser vivo para sintetizar proteínas de tipo enzimático,
inmunológicas o de sostén que determinan las características de las especies.
20. ¿Qué es la homeostasis?
R. Es la capacidad que tiene el ser vivo de adaptarse al medio que los rodea y mantener dentro
de ciertos límites la constancia de sus propiedades, mediante mecanismos de regulación y de
relación.
21. ¿Qué es la morfogénesis autónoma?
R. Es la capacidad que tiene el ser vivo de sintetizar sustancias particularmente
macromoléculas y desarrollar un cuerpo con cierta forma propia de su especie.
22. ¿Cuál es el concepto más apropiado de Biofísica?
R. Es la que estudia la Física y Fisicoquímica de los fenómenos biológicos.
23. Nombre los 8 capítulos que solo encerraría el concepto etimológico de Biofísica.
R. 1. Generación de calor por los seres vivos.
2. Generación de los biopotenciales.
3. La biomecánica
4. La mecánica cardiocirculatoria
5. La mecánica respiratoria
6. La audición
7. La visión
8. Los efectos espaciales y otros de menor cuantía
24. ¿En qué métodos se basa el estudio de la Biofísica?
R. En el método de la observación y de la experimentación.

36. 36
25. ¿Qué es el método de observación
R. Es un método cerrado y abierto. En el cerrado, el ser vivo que se investiga no tiene noción
de que es observado, es difícil realizarlo y requiere de instrumentación adecuada y compleja
para detectar los cambios fisicoquímicos y obtener parámetros. En el abierto el ser vivo de
alguna manera percibe que es observado,
26. ¿Por qué la Biofísica es una ciencia límite o interdisciplinaria?
R. Es debido a ello que es difícil definirla y dimensionarla, y que para la explicación de los
fenómenos biofísicos, se necesite adentrar en campos de otras ciencias como: la Física,
Química, Bioquímica, Fisiología, Estadística, etc., sin que ello reste individualidad a esta
materia, lo que hace que la Biofísica adquiera gran dimensión.
27 ¿Qué logra con el método experimental el investigador?
R. 1) Aislar al objeto y sus propiedades, 2) Reproducir el fenómeno, objeto de estudio, en
condiciones controladas y 3) Modificar las condiciones en las cuales tiene lugar el fenómeno,
de forma planificada.
28. ¿A qué método se recurre cuando es grande la complejidad del problema, para no
llegar a resultados imprecisos?
R. __ De observación __ Experimental __ Estadístico __ Ninguno
29. ¿Cuáles son los niveles de estudio de la Biofísica?
R. Macroscópico, celular y molecular.
29. ¿Qué es sistema material en fisicoquímica y dé un Ej?
R. Es el cuerpo o conjunto de cuerpos que analizamos, que tiene masa, que ocupa un lugar en
el espacio y que está sujeto a las leyes físicas y químicas, por Ej.: un trozo de hielo a -5o C
contactando agua a 6o C incluyendo el recipiente, todo este conjunto forma el sistema.
30. ¿Qué es un sistema material heterogéneo y dé un Ej.?
R. Son sistemas cuyas porciones del mismo volumen, extraídas de cualquiera de sus partes,
tienen iguales propiedades, Por Ej.: el agua con una densidad de 1g/cc y el hielo como un
sólido de menor densidad.
31. ¿Qué es un sistema material homogéneo y dé un Ej?
R. Son sistemas cuyas porciones de un mismo volumen, extraídas de cualquiera de sus partes,
tienen iguales propiedades. Por Ej.: las soluciones con uniones covalentes o electrovalentes
como una solución glucosada y de cloruro de sodio respectivamente.
32. ¿Qué son las propiedades extensivas de un sistema material y de un Ej?
R. Son las características que dependen de la masa de un sistema, por Ej.: el volumen
33. ¿Qué son las propiedades intensivas y dé un Ej.?
R. Son las características que no dependen de la masa, por Ej.: la densidad, calor específico,
34. ¿A qué se llaman fases de un sistema material?
R. Es el conjunto de todas las porciones del sistema que tienen iguales propiedades intensivas.
35. ¿Qué son las interfases en los sistemas materiales?
R. Son las superficies que separan las fases y donde se suceden una serie de fenómenos
llamados moleculares o de interfase.
36. ¿A qué se llaman componentes de un sistema material?

37. 37
R. Son las sustancias (especies químicas) que pueden separarse del sistema por medios
físicos.
37. Hasta qué limite, en su tamaño, se encontrarían las partículas de un sistema material
para ser consideradas generadoras de áreas de interfase, y ¿por qué?
R. Hasta 5 nm (nanómetros), porque por debajo de esta magnitud solo están los átomos y
moléculas pequeñas que no tienen superficies o interfases.
38. Defina la tensión superficial.
R. Es la presencia de una membrana con cierta tensión, en el límite de separación de una fase
sólida, líquida y otra gaseosa o entre dos fases líquidas no miscibles, como consecuencia de
las fuerzas de cohesión descompensadas, que inciden más en las moléculas superficiales.
39. ¿Por qué una aguja engrasada flota sobre el agua?
R. Porque las fuerzas de cohesión son superiores a las de adhesión..
40. ¿Por qué siempre toda gota líquida adquiere forma esferoide?
R. Debido a que las fuerzas resultantes de cohesión de cada molécula, desde las capas más
superficiales, tienen un sentido hacia el seno de la masa líquida.
41. ¿Cómo influye la temperatura en la tensión superficial?
R. La tensión superficial disminuye con el incremento de la temperatura y, aumenta con la
disminución de la misma.
42. El coeficiente de tensión superficial en la interfase aire/agua a 20o C. es de:
R. __ 62 dinas/cm X 72 dinas/cm
__ 68 “ “ __ 78 “ “
43. EL coeficiente de tensión superficial del suero sanguíneo (plasma sin fibrinógeno) en
el sistema cgs es de:
R.__ 52 dinas/cm X 67 dianas/cm __ 72 dinas/cm __ 79 dinas/cm
44. El coeficiente de tensión superficial de la sangre en el sistema MKS es de:
R. X 0,058 newton / m. __ 0.072 newton / m.
__ 0,065 “ “ __ 0.082 “ “
45. El coeficiente de tensión superficial de la sangre en el sistema cgs es de:
R. __ 34 dinas/cm. X 58 dinas/cm
__ 48 “ “ __ 62 “ “
46. ¿Qué ocurre con la tensión superficial del suero sanguíneo en el shock anafiláctico y
durante el curso de la anestesia?
R. En ambos casos disminuye.
48. ¿Por qué la sangre tiene menor tensión superficial que el agua?
R. Porque la sangre contiene sustancias batótonas como la bilis.
49. El coeficiente de tensión superficial de la orina es de:
R. __ 50 dinas /cm. __ 70 dinas/cm
__ 60 “ “ __ 78 “ “
50. ¿Qué es la reacción de HAY?

38. 38
R. Decimos que se produce la reacción de HAY, cuando al agregar flor de azufre sobre la
superficie de la orina, ésta se precipita al fondo debido a la presencia de sales biliares, por ser
éstas batótonas.
51. ¿Cuáles son los componentes del agente tensioactivo?
R. Está formado principalmente por el fosfolípido palmitil-fosatidilcolina, al que se añaden
otros lípidos, proteínas y escasos carbohidratos.
52. ¿Qué pasaría con el alvéolo pulmonar si no existiera agente tensioactivo y por qué?
R. Se colapsaría de acuerdo a la ley de Laplace (P=2.T/r), porque la tensión de la pared
alveolar (T) no se reduce cuando el radio (r) disminuye durante la espiración, entonces la
tensión de la pared vence la presión de distensión (P) pero apoyada por la tensión superficial
dada por la película de líquido que cubre los alvéolos, la que no disminuye por falta de la
sustancia tensioactiva.
53. ¿Qué es la enfermedad de la membrana hialina?
R. Es una afección que ocurre en el neonato por la deficiencia del agente tensioactivo, lo que
determina una insuficiencia respiratoria.
54. Indique dos factores que agraven y dos factores que mejoren la insuficiencia
respiratoria por deficiencia del agente tensioactivo.
R. Lo agrava la interrupción circulatoria pulmonar y la oclusión de los bronquios, lo mejoran
las hormonas tiroideas y los glucocorticoides
55. ¿Qué es la adsorción?
R. Es la fijación de líquidos o gases en las superficies de los cuerpos líquidos o sólidos, pero
también ocurre entre solutos y sólidos. También la podemos definir como la acumulación de
sustancias en una interfase.
56. Dé un ejemplo de adsorción.
R. Si incluimos carbón animal en una solución de azul de metileno y luego la filtramos,
observaremos que el líquido pasa incoloro; esto significa que el azul de metileno ha quedado
retenido en la interfase carbón-agua.
57. ¿Cómo se explica el proceso de adsorción?
R. Es el resultado de las atracciones ocasionadas por las fuerzas de Van der Waals o de
verdaderas uniones químicas (covalentes o electrovalentes), dando reacciones exotérmicas
con liberación de calor (calor de adsorción).
58. ¿Qué dice la ley de Gibbs?
R. Todo aumento de concentración de una sustancia soluble en la superficie de un líquido,
provoca una disminución de la tensión superficial y viceversa.
59. ¿Qué diferencia hay entre sustancias batótonas e hipsótonas?
R. En que las batótonas provocan disminución de la tensión superficial y las hipsótonas
elevación de la misma.
60. Señale la o las sustancias batótonas.
R. Cloruro de sodio Bromuro de potasio
Glucosa Orina
Alcohol etílico Suero humano.

39. 39
61. ¿Qué es la adsorción negativa?
R. Es cuando el soluto (sustancia hipsótona) tiende a alejarse de la superficie.
62. Entre la acumulación de una sustancia batótona en la superficie de una solución y la
formación de una capa oleoso existe:
R. __Diferencias químicas __ Diferencias físico-químicas
__ Diferencia físicas X Ninguna diferencia
63. ¿Cuándo una gota de aceite deja de extenderse sobre la superficie del agua?
R. Cuando la resultante de las fuerzas angulares que actúan en la superficie del aceite es igual
a la resultante de las fuerzas angulares que ejerce la superficie del agua.
64. ¿Cómo explica el emulsionar las grasas durante la digestión?
R. Es lograr transformar las masas grandes de grasas en pequeñas gotitas, al romperse su
tensión superficial mediante la bilis (sustancia batótona), y facilitar que el agua penetre en
dichas masas, para que sobre dicha emulsión puedan actuar las lipasas que degradarán a las
grasas en ácidos grasos y glicerina.
65. ¿Qué el fenómeno de capilaridad?
R. Es un fenómeno de interfase por la cual los líquidos ascienden o descienden por tubo
considerados capilares debido a las variaciones de las fuerzas de adhesión y cohesión.
66. ¿Con qué otros fenómenos está relacionada la capilaridad?
R. Está relacionada con la tensión superficial, las fuerzas de adhesión y de cohesión
molecular.
67. ¿Cuándo se produce el ascenso de un líquido por un tubo capilar?
R. Cuando el líquido presenta afinidad química a la pared del tubo, por ello las fuerzas de
adhesión son superiores a las fuerzas de cohesión molecular.
68. ¿Cuándo se forman meniscos cóncavos y cuándo convexos en los tubos capilares?
R. Se forman meniscos cóncavos cuando el líquido moja la pared del tubo y por tanto
asciende por el capilar, por Ej.: en el caso del agua y vidrio. Se forman meniscos cóncavos
cuando el líquido no moja la pared del tubo y por tanto desciende por el capilar, por Ej.: en el
caso del mercurio y el vidrio.
69. ¿Qué dice la ley de Jurin?
R. El ascenso o descenso de un líquido por un tubo capilar es directamente proporcional al
duplo de la tensión superficial e inversamente proporcional al radio del tubo, a la densidad del
líquido y a la aceleración de la gravedad.
70. ¿A qué es igual la fuerza que hace posible la elevación de la columna líquida por un
capilar?
R. F = 3,14 x r x T x Cos α (Fuerza = pi x radio x tensión superficial x coseno de alfa)
71. ¿Cómo explica que el algodón en bruto no se embeba de agua?
R. Porque al contener grasa la fibra de algodón, el agua no fluye entre sus fibras por
capilaridad, ya que las fuerzas de adhesión son inferiores a las de cohesión de las moléculas
de agua, pues el agua no es miscible o afín con la grasa.
72. ¿Cuál es el mecanismo biofísico de la embolia gaseosa pulmonar?

40. 40
R. Al entrar aire a los vasos venosos en cantidad suficiente, se irá a formar burbujas en los
vasos terminales venosos del pulmón, deteniendo la circulación con grave lesión en el mismo.
El paro circulatorio se basa en que el menisco de la burbuja se aplana del lado de mayor
presión mientras que se acentúa la concavidad del lado opuesto de menor presión, dando
fuerza resultantes opuestas , en que será notablemente mayor la que pertenece al menisco de
mayor concavidad, y ésta se opondrá al flujo.
73. ¿Qué tipos de meniscos y cuáles son los mecanismos de su formación en una burbuja
de aire dentro de un tubo de vidrio capilar lleno de agua estática?
R. Los 2 menisco que se forman en la burbuja son cóncavos e iguales, basándose su
formación en que las fuerzas de adhesión son superiores al de cohesión entre el agua y el
vidrio
74. ¿Qué es la estalagmometría?
R. Es la mensuración que se realiza sobre la formación de gotas, motivadas por la acción
gravitacional y la tensión superficial de los líquidos, al dejarse escurrir a través de orificios
pequeños.
75. ¿Cuánto pesa una gota de agua que emerge de un orificio que tiene un diámetro de
0,05 cm?
R. Peso = 2 x 3,14 x 0,025 x 72,7 dinas/cm = 11, 4 gramos.
76. Escriba 3 formas de encontrar el peso de una gota.
R. 1. Multiplicando el volumen de la gota por la densidad del líquido
2. Recogiendo en un vaso cierto número de gotas de un líquido y dividimos el peso de las
Gotas para el número de gotas.
3. Peso = 2 x 3,12 x radio x tensión superficial
77. ¿Qué es la ósmosis?
R. Es el paso del solvente a través de una membrana semipermeable, desde una sección donde
el soluto es más diluido hacia otra donde el soluto está más concentrado.
78. Indique la metódica para medir la presión osmótica en un osmómetro con
manómetro.
R. Se introduce la solución problema en el frasco superior conectado al manómetro y que
posee la membrana semipermeable, sumergiendo éste en un recipiente con agua destilada, y
cuando se llega al equilibrio osmótico se lee la presión en el manómetro.
79. La célula o membrana de ferricianuro de cobre se utiliza por primera vez en:
R. __ Adsorción __ Capilaridad
X Osmosis __ Diálisis
80. ¿Qué es la presión osmótica?
R. Es el producto de la densidad de la solución por la altura lograda cuando se llega al
equilibrio osmótico, lo que podríamos valorar como intensidad de la ósmosis.
81. ¿Por qué una solución de ClNa 0,2 molar desarrolla una presión osmótica de 8,7
atmósferas y una solución 0,2 molar de sacarosa una presión osmótica de 4,7
atmósferas?
R. Porque en las sales inorgánicas en soluciones diluidas existe disociación iónica,
aumentando el número de partículas o moléculas osmóticamente activas, pues todas las

41. 41
propiedades coligativas, entre las cuales está la presión osmótica, sus valores dependen del
número de moléculas. Pero este principio no se aplica a los líquidos corporales.
82. ¿Qué dicen las dos leyes de Pfeffer?
R. 1) Con la temperatura constante, la presión osmótica es directamente proporcional a la
concentración del cuerpo disuelto. 2) Con la concentración constante, la presión osmótica es
directamente proporcional a la temperatura.
83.¿Qué dice la ley de Vries?
R. La presión osmótica (PO) es directamente proporcional a una constante (R), a una
concentración molar (m) y a la temperatura absoluta (T), o sea: PO = R · m · T
84. ¿Cuál es la presión osmótica (PO) de una solución de sacarosa al 10% a 34 grados
centígrados?
R. C12H22O11 (Sacarosa) K = 273 + C = 273 + 34 = 307o
C = 12 x 12 = 144 10 g. 100 ml 1 mol 342 g
H = 22 x 1 = 22 X 1.000 ml X = 100 g. X 100 g X = 0,292 mol
O = 11 x 16 = 176
342 PO = R · m · T = 0,082 x 0,292 x 307 = 7,35 atmósferas
85. ¿Qué dice la ley de Avogadro relacionada a la presión osmótica de las soluciones?
R. Toda solución 1 molar presenta una presión osmótica de 22,4 atmósferas a 0o C y a 760
mmHg.
86. ¿Qué es la plasmólisis?
R. Es un fenómeno osmótico por el cual las células disminuyen de volumen, cuando se las
introduce en soluciones hipertónicas.
87. ¿Qué es la desplasmólisis?
R. Es el fenómeno osmótico por el cual las células aumentan de volumen, al introducírselas
en soluciones hipotónicas, pudiendo llegar hasta la ruptura de la membrana.
88. ¿Qué es la presión oncótica del plasma?
R. Es la presión osmótica del plasma, determinada por sus proteínas (albúmina, globulinas y
fibrinógeno), teniendo como membrana la pared capilar y un valor de 25 mmHg.
89. ¿Contra qué lucha la presión osmótica y la presión hidrostática del plasma y cómo
queda favorecida?
R. Lucha contra la presión osmótica y presión hidrostática de los fluidos intersticiales,
quedando favorecidos con 5 mmHg para que los fluidos del plasma penetren al intersticio.
90. La presión hidrostática efectiva (final) a favor de los capilares, que empuja a los
líquidos hacia los tejidos, es de:
R. __ 10 mmHg X 20 mmHg __ 30 mmHg __ 40 mmHg
91. ¿Cómo se calcula la presión osmótica (PO) de la sangre según su punto crioscópico
(z)?
R. PO/z = 22,4/1,86 PO == 0,56 x 12,4 = 7,6 atmósferas
92. ¿Cómo se define el osmol?

42. 42
R. Es la unidad que sirve para medir el número de partículas osmóticamente activas. Se la
define como el peso molecular de la sustancia en gramos, dividido entre el número de
partículas que se mueven libremente, liberadas por cada molécula-gramo al disolverse, por
Ej.: una molécula de ClNa se liberan 2 moléculas, por tanto habrán 2 osmoles de ClNa. Una
molécula-gramo de glucosa tendrá 1 osmol de glucosa, porque ella no se disocia.
93. ¿Qué es la osmolalidad y miliosmolalidad?
R. Se dice que cuando una solución tiene 1 osmol de soluto disuelto por cada litro tendrá una
osmolalidad de 1 osmol/litro. Se dice que hay un miliosmol/litro cuando existe 0.001 de
soluto disuelto en un litro.
94. Una solución de glucosa al 5% es:
R. __ Hipertónica __ Hipotónica X Isotónica __ Hipsotónica
95. Una solución de glucosa al 40% es:
R. X Hipertónica __ Hipotónica __ Isotónica __ Hipsotónica
96. Una solución de cloruro de sodio al 0,9% es:
R. __ Hipertónica __ Hipotónica X Isotónica __ Hipsotónica
97. ¿Cómo se valora la electroósmosis?
R. La electroósmosis se valora según la velocidad de transferencia del líquido entre los
electrodos del equipo que realiza la electroósmosis.
98. ¿Por qué ley está regida la velocidad de transferencia del líquido en la
electroósmosis?
R. Esta ley dice: la velocidad es directamente proporcional al voltaje aplicado y a la constante
dieléctrica del líquido, e inversamente proporcional al coeficiente de viscosidad por 4 π (pi).
99. ¿Qué es la ósmosis anómala?
R. Es cuando el movimiento del agua a través de la membrana se hace en dirección opuesta a
la prevista por las leyes de la ósmosis.
100. ¿Qué es la ósmosis anómala positiva?
R. Es cuando el desplazamiento del líquido se realiza en la dirección prevista, pero con una
velocidad mayor o menor que la normal.
101. ¿Cuáles son las explicaciones del desarrollo de la ósmosis anómala?
R. Se explica por el hinchamiento de las dos caras de la membrana que contactan ambas
soluciones, el solvente irá hacia el lado menos hinchado. Otra causa que explica está en los
fenómenos eléctricos que sobrevienen entre la membrana electrizada y las soluciones iónicas
del electrolito que contactan.
102. ¿Qué es la calorimetría animal?
R. Es el conjunto de procedimientos que nos permiten conocer la cantidad de calor y trabajo
producidos por los animales.
103. ¿Qué es el metabolismo?
R. Es el intercambio de materia y energía que surge luego de la digestión y absorción de los
alimentos y que están ligados a fenómenos calóricos,

43. 43
104. ¿Qué diferencia hay entre anabolismo y catabolismo?
R. En que el anabolismo considera la asimilación o incorporación de sustancias, mientras que
el catabolismo significa descomposición de las sustancias.
105. ¿De dónde deviene el calor animal?
R. De la combustión de los tejidos animales y vegetales, con consumo de oxígeno y
liberación de gas carbónico.
106. ¿Qué es el coeficiente respiratorio?
R. Es la relación que existe entre el consumo de oxígeno y la eliminación de gas carbónico.
107. ¿Cómo mide el calor emitido por 1 ser vivo en el calorímetro de Lavoisier y
Laplace?
R. Conociendo que la sustancia calorimétrica es el hielo y que 1 gramo de hielo se funde con
80 calorías absorbidas, se puede concluir que con la cantidad de agua recogida por el deshielo
se puede obtener la cantidad de calorías desprendidas por el animal.
108. ¿Qué es la calorimetría directa?
R. Cuando se ubica a un individuo dentro de un calorímetro donde se mide directamente el
calor que emite.
109. ¿Cuándo usamos el calorímetro de Atwater?
R. Para medir la cantidad de calor producido por individuos grandes como el hombre.
110. ¿Qué cantidad de calor se elimina por el sudor y la respiración de un sujeto a 20o C,
si hallamos 15 gramos de agua en el dispositivo D del calorímetro de Atwater?
R. 0,59 x 15 = 8,85 calorías
111. ¿Qué es la calorimetría indirecta o por balance energético?
R. Es un artificio aplicado en la práctica médica en la que se hace necesario medir el
metabolismo basal, y relacionarlo con el individuo según su sexo, edad y talla.
112. ¿Qué es el metabolismo basal?
R. Es la cantidad de calor desprendida por un individuo en un determinado tiempo y en
condiciones basales.
113. ¿Cuáles son las condiciones basales?
R. Son: ayuno, reposo de 30 minutos y una temperatura ambiente entre 18 y 25 grados
centígrados.
114. Calcular el metabolismo basal de una mujer de 55 años, 75 kilos de peso y de 1,8
metros de estatura. (36,6 Kcal/mt2/hora)
R. S = 0,007184 x P0,425 x A0,725 = 0,007184 x 750,425 x 1800,725
S = 0,007164 x 6, 2647 x 43,1591 = 1,94 mt2
MB = 1,94 x 36,6 = 71 Kcal/hora.
115. ¿Qué es la calorimetría indirecta respiratoria?
R. Es el cálculo del calor generado por el ser vivo a partir del valor calórico del oxígeno y de
los alimentos.
116. ¿Cuál es el valor calórico del oxígeno para los carbohidratos lípidos y prótidos?

44. 44
R. Carbohidratos: 4,95 Kcal/litro Lípidos: 4,60 Kcal/litro Prótidos: 4,48 Kcal/litro
117. Calcular el valor calórico del oxígeno sobre la glucosa,
R. C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O
1 mol de glucosa = 180 gramos 1 mol de oxígeno = 22,4 litros
180 g. 143,4 litros
1 g X X = 1 x 143,4 / 180 = 0,75 litros
Como el calor de combustión de la glucosa obtenido en un calorímetro es de 673 Kcal/,
entonces el valor calórico de la glucosa por mol será:
VC de la glucosa = 673 Kcal / 180 g = 3,74 Kcal/g
Como 0,75 litros de oxígeno hace desprender 3,74 kcal/g por mol de glucosa; por lo tanto,
para 1 litro de oxígeno el valor calórico será:
VC del oxígeno = 3,74 / 0,75 = 5 Kcal/litro
118. ¿Qué dice la ley de Hess?
R. Dice: en una reacción química a presión constante en que solo se produzca trabajo de
expansión, la cantidad de calor absorbido o desprendido, depende solo de las sustancias
iniciales y finales y no de los productos intermedios de la reacción.
119. ¿Por qué el valor calórico in Vivo de los prótidos no corresponde al valor calórico
de éstos in Vitro (calorímetro)?
R. Porque los productos finales de las reacciones químicas de las proteínas en el organismo
no son los mismos que los de su combustión completa en el calorímetro.
120. ¿Qué y cuál es el valor calórico fisiológico de los prótidos?
R. Es la cantidad de calor que un gramo de prótido desprende cuando es metabolizado en el
organismo. Dicho valor es de aproximadamente 4,1 kcal / g.
121. ¿Cuál es el cociente respiratorio para los glúcidos, lípidos y prótidos?
R. Glúcidos: Lípidos: Prótidos:
122. ¿Cuántas Kcal/hora nos indicará el calorímetro de Benedict-Roth, si en 6 minutos
la campana descendió 85 mm, a 0 grado centígrado y a 760 mmHg?
R. 85 Kcal
123. ¿Cuáles son los factores que alteran el metabolismo basal?
R. La edad, el sexo, el ayuno, la temperatura ambiental, el trabajo muscular, la acción
hormonal (adrenalina, tiroxina) y los estados febriles.
124. ¿Qué son los seres homeotermos?
R. Son aquellos en que los procesos biológicos se desarrollan dentro de un rango de
temperatura bastante estrecho, por tener eficientes sistemas termorreguladores (aves y
mamíferos).
125. ¿Qué son los seres Poiquilotermos?

45. 45
R. Son aquellos en que los procesos biológicos se desarrollan dentro de un rango de
temperatura amplio por tener deficientes sistemas termorreguladores. Aquí el individuo tiene
una temperatura que sigue aproximadamente los cambios de temperatura del medio (reptiles).
126.¿De qué depende la temperatura corporal del ser humano?
R. Del balance de los procesos de termogénesis y de termolisis, con una posición de los
medios para regular la temperatura corporal, dentro del rango más adecuado para las
funciones biológicas y que independientemente de las condiciones del ambiente, constituye
un perfeccionamiento en la evolución de las especies.
127. ¿De qué procesos se valen los seres poiquilotermos (reptiles) para obtener su
temperatura?
R. De termolisis, termogénesis y de captación de calor por exposición al Sol.
128. ¿Qué es la termogénesis?
R. Es el conjunto de transformaciones del organismo que producen calor, que se origina en
base a la influencia de la temperatura externa, y de los mecanismos de termorregulación.
129. Una persona desnuda en un ambiente con una temperatura de 32o C genera:
R. __ 50 Kcal/hora __ 90 Kcal/hora
X 70 Kcal/hora __120 Kcal/hora
130. ¿Qué es la termólisis?
R. Es el conjunto de procesos por los cuales la masa corporal pierde calor hacia el exterior en
base a la influencia de la temperatura exterior, y de los mecanismos de termorregulación.
131.¿Qué mecanismo de transferencia de calor se dan en la piel y explíquelos?
R. El calor se transfiere en la piel por conducción si el aire que contacta la piel no se desplaza
y por convección cuando el aire que contacta la piel se desplaza y por la circulación de la
sangre
132. El cuerpo humano pierde más calor por:
R. __ Conducción X Radiación
__ Convección __ Sudoración
134. ¿En base a qué se pierde el calor por radiación?
R. A la emisión de radiaciones electromagnéticas de tipo infrarrojo por el organismo.
135. ¿Por qué hay más calor en los pliegues del cuerpo humano (axilar, inguinal, etc.)?
R. Por autoirradiación de las superficies enfrentadas, donde al absorberse generan calor y
consecuente mayor sudoración.
136. El espectro de las longitudes de onda de las radiaciones infrarrojas emitidas por la
piel a 27o C es de:
R. __ 1 a 5 µm X 5 a 20 µm __ 20 a 30 µm __ 30 a 45 µm
137. ¿Por qué mecanismo el cuerpo humano en estado de reposo elimina calor?
R. Por perspiración cutánea y por la respiración pulmonar.
138. ¿Qué es la perspiración cutánea?
R. Es la eliminación de pequeñas cantidades de sudor, que el organismo normalmente emite
en estado de reposo y que no se percibe.

46. 46
139. ¿Cuál es la dieta de un hombre que trabaja 8 horas, duerme 8 horas y está
despierto 8 horas, en 24 horas?
R. 100 gramos de proteínas……………..410 calorías
100 gramos de grasas………………..930 “
400 gramos de carbohidratos……...1.640 “
Total……2.980 “
140. ¿Cuál es la temperatura promedio axilar, bucal y rectal en el hombre y cuándo es
su variación máxima y mínima durante el día?
R. Bucal: 37,2o C Axilar: 36-37o C Rectal: 37,5o C
La temperatura es mínima a las 4 horas y máxima a las 16 horas
141. ¿Cuál es el requerimiento energético de un hombre adulto de 85 kilos de peso?
R. E = 152 x P0,78 = 152 x 850,78 = 4.255 Kcal/día
142. ¿Cuál es el requerimiento energético de una mujer adulta de 85 kilos de peso?
R. E = 123,4 x P0,78 = 123,4 x 850,78 = 3.947 Kcal/día
143. ¿Por qué está dado el polígono de sustentación del ser humano?
R. Es el área que se encuentra delimitada por una línea que contornea el reborde de la planta
de los pies. Si se separan los pies aumenta la superficie del polígono.
144. ¿Dónde se ubica el centro de gravedad del cuerpo humano en la posición de pie?
R. En este caso, el centro de gravedad está a 4 centímetros por encima de la articulación
coxofemoral, y a 1 centímetro por detrás de la línea horizontal que las une.
145. ¿Dónde se encuentra el centro de gravedad de la cabeza, como se equilibra y en qué
casos se desequilibra?
R. Este se ubica en la cavidad posterior del cráneo, inmediatamente por detrás de la silla
turca, en una línea que une el punto de adhesión de ambas orejas. Esta disposición obliga a la
cabeza caer hacia delante, pero los músculos de la nuca contrarrestan este efecto; mas durante
el sueño, la pérdida de conciencia y la muerte, se hace notorio.
146. ¿Dónde se ubica el centro de gravedad del tórax, cómo se equilibra y caso en que se
desequilibra?
R. Este se halla por delante del eje central del cuerpo, determinando la tendencia de proyectar
el cuerpo hacia delante, lo que es evitado por la contracción de los músculos espinales. En los
ancianos se atrofian los músculos, y la columna se deforma al dominar la tendencia
gravitacional.
147. ¿Dónde está el centro de gravedad de la parte inferior del tronco?
R. Se encuentra algo por detrás de la línea coxofemoral, siendo impedida la caída hacia atrás
por la contracción de los músculos psoas iliacos, y por el sostén de los músculos y ligamentos
que cubren la cara anterior de la articulación coxofemoral.
148. ¿Dónde se encuentra el centro de gravedad del pie?
R. Se encuentra ligeramente por delante del mismo, pero los músculos de la pantorrilla lo
llevan hacia atrás. La rigidez que necesita el pie para soportar esta tracción, está dada por los
músculos propios del pie.

47. 47
149. ¿Cuáles son las características biomecánicas de los huesos?
R. Son sólidos isótropos hasta cierto punto pero frágiles, ya que cuando pasan los límites de
elasticidad se fracturan sin alcanzar deformaciones permanentes que se observan en los
cuerpos plásticos.
150. ¿Cómo explica la paradoja mecánica, de que en las diáfisis de los huesos largos
domine el tejido óseo compacto y resistente, mientras que en las epífisis, sitio de mayor
impacto, domine el tejido óseo esponjoso?
R. Porque existe una correspondencia entre la distribución trabecular y las trayectorias de las
líneas de fuerza principales que determinan la carga del hueso, lo que permite que el tejido
óseo frágil (esponjoso) soporte la carga.
151. ¿Qué dice la teoría de Culmann y Mayer?
R. La distribución trabecular de los huesos es igual a las trayectorias de las fuerza principales
en los cuerpos elásticos similarmente cargados,
152. ¿Cómo se demostró que la teoría de Culmann y Mayer es una verdad?
R. Mediante artificios fotoelásticos se logró fotografiar las líneas de fuerza en los huesos,
basándose en que las sustancias isótropas como los huesos, se vuelven birrefringentes cuando
están bajo presiones con la luz polarizada, y es cuando fácilmente observaremos las
trayectorias de las líneas de fuerza por el lugar que indicaba la teoría de Culmann y Mayer.
153. El porcentaje que equivale al total de la masa muscular del peso total del cuerpo, es
de:
R. __ 20% __ 30% X 40% __ 50%
154. ¿Dónde ocurre la degradación de ATP y en presencia de qué elemento, para
obtener la energía para la contracción muscular?
R. Ocurre en las cabezas de miosina en presencia del calcio.
155. Son de material anisótropo:
R. __ Las bandas I X Las bandas A __ La línea z __ La línea M
156. ¿A qué se debe la formación de líneas y banda en las fibras musculares?
R. Al entrecruzamiento de las fibras de miosina y actina.
157. Son de material isótropo:
R. X Las bandas I __ Las bandas A __ La línea z __ La línea M
158. ¿Qué dan ADP más agua?
R. AMP más fósforo más energía
159. ¿Qué da AMP más fósforo?
R. Energía más ADP
160. Del total de la energía aeróbica respiratoria solo es utilizable en el organismo el:
R. __ 28% X 38% __ 47% __63%
161. ¿Esencialmente cuáles son las propiedades físicas de los músculos?
R. La elasticidad y la contractibilidad.
162. Básicamente qué dice la ley de Hooke?

48. 48
R. Dice: el alargamiento de un cuerpo homogéneo es directamente proporcional a la fuerza
aplicada e inversamente proporcional a la sección del mismo
163. ¿Por qué no cumplen los músculos la ley de Hooke?
R. Debido a que el músculo no es un cuerpo homogéneo, y por tanto en su representación
gráfica entre abscisas y ordenadas no es una recta sino una curva.
164. ¿Qué es el efecto viscoelástico de los músculos?
R. Es la característica que tienen los músculos que al ser estirados con rapidez, son necesarias
fuerzas mayores que otras que actuaron un tiempo mayor consiguiendo igual alargamiento,
deformándose la curva longitud/tensión al desplazarse hacia arriba.
165. ¿Qué es la histérisis muscular?
R. Se genera al dejar acortar con rapidez un músculo estirado, entonces aquí las fuerzas serán
menores que las que corresponden al equilibrio, lo que se acentúa mientras más rápido se
acorte.
166. ¿Cuál es la característica de una sacudida simple?
R. Luego de una descarga eléctrica se contrae bruscamente el músculo y luego se relaja,
observando en el gráfico inscrito en un quimógrafo que el tiempo de relajación es menor que
el de acortamiento
167. ¿Qué es una contracción tetánica?
R. Es una contracción sostenida, debido a que los estímulos son tan frecuentes que no hay
tiempo para que la relajación se produzca.
168. El músculo está en capacidad de desarrollar su máxima fuerza cuando se
encuentra:
R. __ Estirado en el doble de su longitud de reposo. __ Contraído parcialmente
__ Estirado en el triple de la longitud de reposo. X En la longitud de reposo
169. Un músculo en el organismo se acorta desde el reposo como máximo hasta:
R. __ 1/3 de su tamaño X 2/3 de su tamaño __ ¼ de su tamaño __ ¾ de su tamaño
170. ¿Qué es la contracción isométrica?
R. Es cuando un músculo al contraerse su longitud no cambia, variando solo la fuerza de
contracción.
171. ¿Qué es la contracción isotónica?
R. Es cuando un músculo al contraerse cambia de longitud, pero mantiene constante la fuerza
que ejerce durante toda la contracción.
172. ¿qué es la contracción auxotónica?
R. Es cuando durante la contracción varía tanto la longitud como la fuerza del músculo.
173. ¿Qué es la contracción a poscarga?
R. Es aquella contracción que está formada por una parte isométrica y otra isotónica.
174. ¿Qué es el calor inicial?
R. Es el que se produce durante la contracción, el cual durante la sacudida simple puede durar
una fracción de segundo, que para producirse no requiere de oxígeno sino de sustancias
contenidas en el músculo.

49. 49
175. ¿Qué es el calor de recuperación?
R. Es el que se produce a continuación de la relajación y su producción dura varios minutos,
para producirse necesita la presencia de oxígeno.
176. La tensión a la que puede llegar un músculo estriado es de:
R. __ 1 a 2 Kg/cm2 2 a 3 Kg/cm2 X 3 a 4 Kg/cm2 __ 4 a 5 Kg/cm2
177. Escriba el concepto de MARCHA.
R. Es la resultante de una serie de actos coordinados, de iniciación voluntaria y que a
continuación se realiza automáticamente.
178. El transcurso de la marcha desde su etapa inicial cuadrúpeda a la fase bípeda se
debe al desarrollo del lóbulo:
R. __ Occipital __ Temporal X Frontal __ Parietal
179. Escriba los tres sistemas de marcha según Ducroquet.
R. 1) Sistema de paso sagita. 2) Sistema de paso lateral y 3) Sistema de paso giratorio en el
plano horizontal.
180. ¿Cómo se desarrolla el paso pelviano de Ducroquet y quienes lo utilizan?
R. Está animado por los músculos de orientación en el plano horizontal precisa el viraje
astragalino por encima del calcáneo, un avance pelviano oblicuo alrededor de la cabeza del
femoral y un giro en la cintura escapular inverso al del lado de la pelvis. Los dos miembros
inferiores se separan a manera de un compás, la cadera posterior junto al miembro
rezagado y la cadera anterior con el situado delante. Se observa rotación cotiloidea por
encima de las cabezas femorales que se encuentran en anterior rotación externa, con una
oblicuidad variable del eje transverso de la pelvis. Lo utilizan los sujetos de talla pequeña.
181. Describa el sistema de paso lateral.
R. Consiste en desplazarse alternativamente de derecha a izquierda y de izquierda a derecha
del centro de gravedad del cuerpo. Intervienen las articulaciones de la pronación
subastragalina y de cadera con exclusión de la rodilla.
SUMARIO 2
MECANICA CIRCULATORIA: Consideraciones anatómicas y fisiológicas del
aparato circulatorio (estructura, clasificación, funciones de los vasos sanguíneos,
ruidos cardiacos y soplos cardiacos).- Gasto cardiaco.- fuerza de contracción.-
Tensión y longitud de la fibra muscular cardiaca.- Ley de Starling.- Factores que
regulan la longitud de la fibra muscular ventricular.- Resistencia hemodinámica.-
Contractibilidad del miocardio.- Consumo de oxígeno por el corazón.- Trabajo
ventricular por latido.- Distribución del lecho circulatorio.- Consideraciones biofísica
del aparato circulatorio: presión hidrostática en arterias y venas.- Elasticidad de
arterias y venas.- Leyes de la circulación (leyes del caudal, de las velocidades y de
las presiones).- La sangre como sistema heterogéneo.- flujo por capilares rígidos.-
Flujo por capilares elásticos.
MECÁNICA RESPIRATORIA: respiración externa: concepto.- Temas
fundamentales de la respiración externa (Intercambio de gases entre los pulmones y
el exterior, intercambio de gases entre la cavidad alveolar y la sangre, intercambio
de gases entre la sangre y los tejidos y procesos físico-químicos que derivan de los
intercambios antedichos). Intercambios entre los pulmones y el exterior: reseña
anatómica del aparato respiratorio (Vías respiratorias, alvéolos y estructura osteo-
muscular. Mecánica respiratoria: causa de los desplazamientos respiratorios.-
Elasticidad pulmonar (Complacencia).- Presión intrapleural.- Presiones en el árbol
respiratorio.- Volúmenes respiratorios.- Dinámica de la respiración (Ventilación
pulmonar, coeficiente de ventilación, frecuencia volumen minuto, volumen minuto
respiratorio y trabajo respiratorio). Gases de la respiración: generalidades.- Aire

50. 50
atmosférico.- Aire alveolar.- Aire espirado.- Eliminación del vapor de agua.
Intercambios entre el aire alveolar y la sangre y los tejidos (Procesos físicos -
químicos a nivel alveolar de difusión, de disolución y de evaporación). Presiones
parciales del oxígeno, gas carbónico, nitrógeno y agua en la sangre arterial y
venosa.- intercambio de gases.
DESARROLLO
Consideraciones anatómicas y fisiológicas del aparato circulatorio: sabemos
que del corazón es un órgano hueco constituido por 4 cavidades (2 aurículas y 2
ventrículos) y por 3 capas (pericardio, miocardio y endocardio). De él salen
(ventrículos) vasos portando sangre llamados arterias (aorta y pulmonar) impulsada
por los ventrículos, y al corazón llegan (aurículas) las venas cavas con sangre no
oxigenada y las venas pulmonares con sangre oxigenada. Entre la arteria y las
venas pulmonares se forma la circulación pulmonar menor y, la general o mayor
entre la arteria aorta y la vena cava inferior. Se lo divide en 2 partes el corazón
izquierdo (arterial) y el corazón derecho venoso; el corazón es el motor que realiza
un trabajo que obligar a circular la sangre en un circuito mayor (arterial) y en uno
menor (venoso).
En la dinámica cardiaca el miocardio se contrae y se relaja en sucesión ordenada.
La contracción auricular (sístole auricular) va seguida de la contracción ventricular
(sístole ventricular) y durante la diástole las 4 cavidades están relajadas.
El impulso nervioso que genera la contracción del miocardio se origina en el nodo
sinoauricular, se continúa por las vías auriculares internodales, al nodo aurículo
ventricular, al haz de His y al sistema de Purkinje (todo esto se llama sistema
cardionector) que termina en el músculo ventricular.
Las diversas partes del sistema cardionector, y en situaciones anormales parte del
miocardio, son capaces de descargar impulsos nerviosos espontáneos.
Es el nodo SA, por descargarse más frecuentemente, el que comanda
rítmicamente las descargas nerviosas y por ello es el marcapaso cardiaco. Estas
descargas nerviosas que parten del nodo sinoauricular son en realidad ondas de
despolarización que van a llegar a las antedichas regiones, antes de que éstas se
descarguen espontáneamente.
Existe influencia del simpático (ganglios superior, medio y estrellado) y
parasimpático (MOC, GF, F y vago). En el miocardio existen fibras colinérgicas y
noradrenérgicas, disminuyen y aumentan la frecuencia cardiaca, que liberan
acetilcolina y noradrenalina respectivamente.
Al estimular el vago derecho se produce la bradicardia porque inhibe el nodo SA,
mientras que la estimulación del vago izquierdo disminuye la conducción del nodo
AV. La estimulación del ganglio estrellado acelera el corazón, y si lo hacemos con el
izquierdo la velocidad de conducción disminuye y baja la refractariedad del nodo AV.
Las fibras miocárdicas están separadas por la membrana celular individual, pero por
presentar uniones de fisura, la despolarización se propaga radialmente a través de
todo el tejido muscular como si fuera un solo sincitio. El potencial de reposo o basal
de la membrana de esta fibra es de -90 milivoltios (el interior el negativo con
respecto al exterior positivo). Cuando se estimula esta fibra produce un potencial de
acción propagado que inicia la contracción y se llaga hasta un potencial de +20.
Las fases del potencial de acción de la fibra muscular cardiaca son: 0. Fase de
despolarización, 1. Fase de repolarización rápida inicial, 2 Fase de meseta, 3 fase
de repolarización rápida tardía y 4. Potencial basal.

51. 51
Fig.1a
La despolarización es muy rápida (2 mseg.) y su valor sobrepasa el potencial de
membrana y va seguida de una meseta antes que se inicie la repolarización que
establezca el potencial basal.
Durante la fase 0 a 2 y casi la mitad de 3 (-50 mV) el miocardio no puede ser
excitado otra vez (periodo refractario absoluto). Luego permanece relativamente
refractario hasta la fase 4; por esto, no puede haber tétano como se ve en el
músculo esquelético.
Al final del potencial de acción, el músculo cardiaco se hace vulnerable, porque si se
lo estimula en ese momento se puede iniciar la fibrilación ventricular.
En general el músculo cardiaco es lento y posee una actividad de ATPasa
igualmente lenta. Sus fibras dependen del metabolismo oxidativo y, por ello de un
abastecimiento constante de oxígeno.
Las paredes de las arterias de gran diámetro poseen una cantidad relativamente
grande de tejido elástico, haciendo posible que estos vasos de dilaten en la sístole y
se contraigan en la diástole, manteniendo la presión y el flujo en ciertos niveles. Los
grandes vasos arteriales en su trayectoria se van dividiendo y disminuyendo de
calibre, hasta llegar a las llamadas arteriolas, cuyas paredes tienen más tejido
muscular liso que tejido elástico, pues en ellas recae casi todo el peso de la
regulación de la presión arterial.
El músculo liso está inervado por fibras noradrenérgicas constrictoras y por fibras
colinérgicas que dilatan los vasos. Como dijimos, las arteriolas son los vasos más
importantes, por ser el sitio donde se
controla la presión o en otras palabras
la resistencia al flujo de la sangre
arterial, y cualquier cambio pequeño en
su calibre generará variaciones grandes en
la resistencia de flujo.
Fig.1b ARTERIA
2 ESFINTER PRECAPILAR
3 METARTERIOLA
4 VENA
5 VENULA
6 CAPILARES
7 ARTERIOLA
Las arteriolas a su vez se dividen en vasos más pequeños de paredes musculares
llamados metarteriolas, y éstas desembocan en otros vasos llamados capilares, los
mismos que terminangeneralmente enlas vénulas por intermediode conductos de paso;
los verdaderos capilares y los conductos de paso forman una red anastomótica con sus
colaterales(Fig. 1). La luzde las capilares en sulado proximal está rodeada por pequeños
esfínteres precapilares de músculo liso sin inervar, pero podríanresponder a sustancias
vasoconstrictoras locales o circulantes.
Los capilares verdaderos tienen un diámetro de 5 µm en el cabo arterial u de 9 µm
en el cabo venoso. Cuando los esfínteres precapilares están dilatados, este diámetro
es suficiente para permitir el paso de los eritrocitos en una sola fila.

52. 52
El área total de todas las paredes capilares en el cuerpo excede de 6.300 mt2 en el
adulto, y están estructurados por solo una capa de células endoteliales. En ciertas
partes del cuerpo (dedos, palmas, lóbulos de las orejas, etc.) existen conductos
cortos, que relacionan arteriolas con las vénulas evitando los capilares y se llaman
anastomosis arteriovenosas, las mismas que tienen paredes musculares gruesas.
Vasos Diámetro Espesor Area de la % del volumen
Sanguíneos de la luz de la pared sección (cm2) sanguíneo
Aorta 2.5 cm 2 mm 4.5 2
Arteria media 0,4 cm 1 mm 20 8
Arteriolas 30 µm 20 µm 400 1
Capilares 5 µm 1 µm 4500
Vénulas 20 µm 2 µm 4000---------
Vena median 0.5 cm 0,5 mm 40------------- 54
Vena cava 3 cm 1,5 mm 18---------
(Porcentaje del volumen sanguíneo: 12 % en el corazón y 18 % en el pulmón).
Las vénulas tienen paredes algo más gruesas que los capilares. Las paredes de las
venas son también de poco espesor y se dilaten fácilmente. Estas poseen músculo
liso escaso pero generan fuerte vasoconstricción por acción de sustancias como la
noradrenalina y la acción de los nervios noradrenérgicos. Es fácil en ocasiones ver el
espasmo de las venas del antebrazo al realizar punciones venosas o sucederse
descargas adrenérgicas bajo efecto del miedo o terror, en cuyo momento
desaparecen casi de la vista. Las variaciones en el tono venenoso son de gran valor
para los ajustes circulatorios.
La capa íntima de las venas de las extremidades está plegada a intervalos para
formar las llamadas válvulas venosas que impiden el flujo de la sangre en sentido
contrario al normal. No existen válvulas en las venas muy pequeñas, en las grandes
venas ni en las venas del cerebro y de las grandes vísceras.
Ruidos Cardiacos: normalmente se oyen 2 ruidos, el LUB que es el primero, tiene
tono bajo y es ligeramente prolongado; se sucede por el cerrado brusco de las
válvulas mitral y tricuspídea. El segundo es el DUP de tono elevado y más corto; se
produce por el cierre de las válvulas aórtica y pulmonar esencialmente. El primer
ruido dura 0.15 segundos y tiene un tono de 35 hertz, y el segundo dura 0.12
segundos y tiene un tono de 50 hertz.
Los murmullos y soplos: son ruidos ANORMALES que pueden ser oídos en
diversas partes del aparato cardiovascular. Primero tenemos que el flujo sanguíneo
es laminar o silencioso, pero si se llega a sobrepasar la velocidad critica se hace
turbulento, manifestándose por un ruido llamado SOPLO, que se sucede
generalmente cuando hay estenosis o dilatación de una válvula o vaso sanguíneo
importante. Por otra parte el MURMULLO, se escucha en zonas muy
vascularizadas; por Ej.: en un bocio grande, en una dilatación aneurismal, en una
fístula arteriovenosa, en la persistencia del conducto arterioso, etc.
Cuando una válvula es insuficiente (dilatada), la sangre fluye hacia atrás a través de
ella (regurgita) durante el sístole, pasando de una cavidad mayor (ventrículo) hacia
el anillo valvular de menor diámetro, acelerando el flujo y dando una turbulencia
sonora que es el soplo de insuficiencia. Cuando una válvula está con estenosis,
sencillamente hace que se incremente la velocidad de la sangre sobrepasando la
velocidad crítica, lo que origina turbulencia y se llama soplo de estenosis.
La anemia determina disminución de la viscosidad de la sangre, debido a que origina
menor roce axil y periférico, que unido a otros factores como gravedad, motivan
incremento de la velocidad de la sangre dándose soplos sistólicos pero suaves, y
que desaparecen al variar de posición al sujeto (soplos funcionales).
GASTO CARDIACO: es la cantidad de sangre que emite el corazón en la unidad de
tiempo (5 litros por minuto). Se encuentra el gasto cardiaco dividendo el oxígeno
molecular (O2) consumido en un período, para la diferencia de la concentración de
oxígeno entre el lecho arterial y venoso, o sea que normalmente:

53. 53
Debido a la sangre arterial tiene el mismo contenido de oxígeno en todas las partes
del cuerpo, éste puede ser medido en una muestra obtenida de cualquier arteria
conveniente.
Las variaciones del gasto cardiaco pueden ser producidas por cambios en la
frecuencia o en volumen por latido. El gasto también está influenciado por el
metabolismo basal; por ello, para obtenerlo tendremos que poner al hombre en
condiciones básales, y así, con una frecuencia cardiaca de 70 a 72 latidos / min.,
obtendremos 5 litros / minuto.
La frecuencia cardiaca está regulada esencialmente por la innervación autónoma
del corazón, aumentándola la estimulación simpática y la disminuye la parasimpática.
También el volumen minuto está influenciado por el sistema nervioso autónomo, y
así: los estímulos simpáticos provocan que las fibras musculares miocárdicas se
contraigan con mayor fuerza a una longitud dada, mientras que los estímulos
parasimpáticos relajan dichas fibras.
La fuerza de contracción del músculo cardiaco, está determinado por la precarga y
por la poscarga. En la Fig. 1b vemos una fracción de músculo (1) estirada por una
carga (precarga) que descansa sobreuna superficie S. La fase inicial de la contracción es
isométrica; aquí el componente elástico (CE), que se continúa con los elementos
contráctiles, es estirado y la tensión aumenta hasta que llega a un valor suficiente para
levantar la carga.
O: Estimulación
1. Reposo
2. Concentración parcial
3. Concentración completa
A. Precarga
B. Poscarga
CE Componente elástico
C Carga
Fig. 1a Fig. 1b
La tensión a la cual se levanta la carga corresponde a la poscarga. Entonces el
músculo se contrae isotónicamente sin dar más tensión. En el individuo vivo la precarga
es la extensión en la cual el músculo cardiaco se relaja distendiéndose antes de
contraerse y la poscarga es la resistencia contra la cual la sangre es expulsada por el
corazón.
(Fisiología de Ganong 13ª Ed., Pág. 517).
Tensión y longitud de la fibra muscular cardiaca: la relación entre la tensión y la
longitud de la fibra muscular cardiaca es similar a la del músculo esquelético.
Cuando el músculo es traccionado, la tensión generada aumenta hasta cierto máximo
y luego disminuye cuando el alargamiento se vuelve extremo. Esto lo señaló Starling al
dar su ley.
Ley de Starling: "La energía de la contracción es proporcional a la longitud inicial de
la fibra muscular cardiaca". Para el corazón, la longitud de las fibras musculares (esto es, la
magnitud de la precarga) es proporcional al volumen diastólico final.
Hay factores que influencian o regulan la longitud de las fibras musculares
ventriculares y que consecuentemente dan el volumen diastólico final, y son:
Aumentan: contracciones auriculares más intensas, aumento del tono venoso, aumento de
la volemia, subida de la acción de bombeo del músculo esquelético y aumento de la
presión intratorácica negativa.
Disminuyen: la posición de pie, baja de la adaptabilidad ventricular y aumento de la
presión intrapericárdica.
Un incremento de la presión intrapericárdica tiende a limitar el llenado ventricular. Igual cosa
sucede con una baja de la adaptabilidad, como sucede en el infarto del miocardio o alguna
enfermedad infiltrativa. La contracción auricular ayuda al llenado ventricular.
Hay otros factores que alteran la cantidad de sangre que ingresa al corazón, que por
tanto también afectará el llenado cardiaco durante la diástole. Conocemos que el
aumento de la volemia aumenta el retorno venoso; la contracción de las venas
reduce la magnitud de los reservorios venosos, bajando el estancamiento venoso y

54. 54
por ende aumentando el retorno venoso. Un aumento de la presión negativa
intratorácica normal eleva el gradiente de presión junto con el cual la sangre fluye al
corazón, mientras que una disminución impide el retorno venoso. El estar de pie
disminuye el retorno venoso y la actividad muscular lo aumenta como respuesta de
la acción de bombeo del músculo esquelético
(Fisiología de Ganong, 13ª Ed., Pág. 516)
Factores que controlan el gasto cardiaco: hay acciones recíprocas de los
componentes que regulan el gasto cardiaco y la presión arterial. En la Fig. 4, la línea
que une la sobrecarga con el acortamiento de la fibra miocárdica representa la
disminución, y el resto de líneas los aumentos.
Fig. 4
Resistencia hemodinámica: también llamada impedancia o resistencia al flujo
sanguíneo (Es un factor que influye sobre la fuerza de contracción cardiaca). Esta
resistencia es baja en la arteria pulmonar, pero es particularmente alta en la aorta.
Fig. 5
La impedancia aórtica es proporcional a la
resistencia al flujo a través de la válvula
aórtica y a la presión arterial general. Los
cambios de impedancia aórtica determinan
cierto efecto que puede ser mensurado en
la preparación cardiopulmonar (Fig. 5).
En esta preparación, el corazón y los
pulmones de un animal de experimentación
anestesiado, generalmente un perro, son
canulados de tal manera fluye desde la
aorta a lo largo de un sistema de tubos y
reservorios, hasta la aurícula derecha y de
ahí, cruzando el corazón y los pulmones del
animal, otra vez a la aorta. Privado del
riesgo sanguíneo, el resto del animal
muere, así que el corazón está
funcionalmente desnervado y la frecuencia
cardiaca varía poco, si acaso varía. Al
reducir el calibre del tubo de salida, se
incrementa la resistencia (resistencia
periférica) contra la cual bombea el corazón. Cuando se aumenta la resistencia
periférica, el corazón expulsa menos sangre que la que recibe durante varios latidos.
La sangre se acumula en los ventrículos y el tamaño del corazón crece. El corazón
dilatado se contrae más fuerte y el gasto vuelve a su valor inicial. El efecto de las
variaciones en el retorno venoso también puede mostrarse en esta experimentación,
al elevar el vaciado del reservorio en la aurícula derecha y notar que se incrementa
la presión venosa y, por ello, el retorno venoso. Las fibras musculares son estiradas
y aumenta el gasto cardiaco (Fisiología de Ganong 13 Ed., Pág. 518)
Contractibilidad del miocardio: Este efecto del miocardio ejerce una importante
influencia sobre el volumen sistólico. Sabemos que aumenta la contractibilidad: la
estimulación simpática, las catecolamina, la teofilina, la cafeína, el ejercicio
(aumenta la descarga simpática), los cardiotónicos (digital), etc. Por otro lado,
disminuye la contractibilidad: la estimulación vagal, la hipercapnea, la hipoxia, la
acidosis, la quinidina, insuficiencia cardiaca, etc.
En el ser humano hay una serie de mecanismos que de forma correlacionada trabajan
para mantener el gasto cardiaco. Conocemos que en el ejercicio aumenta la

55. 55
contractibilidad del miocardio y la frecuencia. El incremento de la frecuencia es intenso
en sujetos normales pero hay poco cambio en el volumen sistólico. Las catecolaminas
(adrenalina y noradrenalina) contribuyen en este efecto.
Normalmente conel ejercicio, el corazónexpele todala sangre yno hay cambio en el tono
simpático, la presión venosa sube, el flujo diastólico es mayor, la presión diastólica
ventricular final aumenta y el músculo cardiaco se contrae con más fuerza.
Durante el ejercicio muscular, el retorno venoso estáaumentando por acción del bombeo
de los músculos esqueléticos y el incremento de la respiración; además, debido a la
vasodilatación en los músculos que se contraen, la resistencia periférica está disminuida.
La respuesta final será un marcado aumento del gasto cardiaco.
En los atletas entrenados encontramos menor frecuencia cardiaca, mayores volúmenes
sistólicos finales en los ventrículos y volúmenes sistólicos más elevados en reposo, que en
los sujetos no entrenados; por tanto, los atletas pueden lograr un incremento determinado
del gasto cardiaco sin tanto acelerar su frecuencia, como sucede en los no entrenados
(Fisiología de Ganong 13ª Ed. Pág. 519).
Consumo de oxígeno por el corazón: el miocardio en estado basal (corazón
detenido pero con circulación coronaria) el consumo de O2 es de aproximadamente
2 ml/100 g/min. Este valor es considerablemente más alto que el del músculo
esquelético.
El consumo de O2 del corazón latiendo en reposo es casi de 9 mi/100 g/min. Ocurre
aumento en el ejercicio físico.
El consumo de oxígeno por el corazón está dado esencialmente por la tensión
intramiocárdica, el estado contráctil del miocardio y la frecuencia cardiaca (Fisiología de
Ganong 13ª Ed. Pág. 520)
El trabajo ventricular por latido está en relación con el consumo de oxígeno. El
trabajo es el producto del volumen sistólico y la presión arterial media en la arteria
pulmonar (para el ventrículo derecho) o la aorta (para el ventrículo izquierdo) y está en
relación con el oxígeno.
Debido a que la presión aórtica es 7 veces mayor que la presión de la arteria
pulmonar, el trabajo sistólico del ventrículo izquierdo es cerca de 7 veces más que el
trabajo sistólico del ventrículo derecho. Entonces teóricamente, un 30% de incremento
en el volumen sistólico sin un cambio de presión arterial debería dar el mismo
aumento en el consumo de oxígeno, y también un 30% de aumento de la presión
arterial sin cambio en el volumen sistólico. Pero, por motivos pocos comprendidos, el
trabajo de la presión produce un mayor aumento en el consumo de O2 que el trabajo del
volumen. De otra manera, diríamos que un aumento en la poscarga determina un
mayor aumento del consumo cardiaco de oxígeno que un aumento de la precarga. Por
esto, la angina de pecho es más común en la estenosis que enla insuficienciaaórtica. En
la estenosis aórtica la presión intraventricular debe aumentar para forzar a la sangre
cruzar la válvula estrecha, mientras que en la insuficiencia aórtica (dilatación), el
retorno de la sangre genera una elevaciónenel volumen sistólico con poco cambio en la
impedancia aórtica.
Cuando aumenta el volumen sistólico determinando el aumento de consumo de O2
por el estiramiento de las fibras del miocardio se opera la ley de Laplace. Esta ley
dice que la tensión desarrollada en la pared de una víscera hueca es proporcional,
entre otras cosas, al radio de la víscera, y el radio del corazón dilatado se halla
aumentado.
El consumo de oxígeno por unidad de tiempo aumenta cuando la frecuencia cardiaca lo
hace por estimulación simpática, debido al aumento del número de latidos y
velocidad así como en la fuerza de cada contracción. Pero esto se compensa hasta
cierto punto por la disminución del volumen sistólico final y por causa del radio del
corazón.
Distribución del lecho circulatorio: el diámetro de los vasos arteriales individuales
va disminuyendo conforme se alejan de su origen (corazón), pero aumenta el
número de sus similaresconformese incrementa la distancia. Entonces, a cualquier nivel
podríamos calcular la seccióntotal del lecho circulatorio, al sumar las secciones parciales
de los vasos paralelos, Ej.: la sección total a nivel de la aorta es mínima (3 cm2) y va

56. 56
aumentando hasta llegar a un máximo a la altura de los capilares, donde tiene un valor de
600 veces mayor que al inicio, y se continua disminuyendo hacia las venas.
CONSIDERACIONES BIOFÍSICAS DEL APARATO CIRCULATORIO
A. Presión hidrostática en arterias y venas: en los animales en general existe una
gran diferencia de presión entre arterias y venas cuando el corazón está ejerciendo
su trabajo. La presiónmedia arterial en un hombre adulto joven es de aproximadamente
95 mm Hg., mientras que a nivel de las venas mayores es de 17 mm Hg. o incluso
menos. Si queremos saber cuánto de comprimida se halla la sangre dentro de los vasos
sanguíneos, tendremos que producir un paro cardiaco y esperar que la sangre se
distribuya en forma equilibrada en todo el lecho circulatorio. Al darse el paro cardiaco,
podemos ver que la presión arterial cae rápidamente hasta unos 15 mm Hg. y luego
sigue descendiendo lentamente, hasta llegar a unos 7 mm Hg. Por otro lado al presión
venosa que con el paro ha caído a casi cero sube unos cuantos milímetros (Fig. 6-1).
Esto se debe a las presiones que las paredes de los vasos ejercen sobre la sangre
en reposo, sin considerar fuerzas gravitacionales.
Elasticidad de las arterias y las venas: para determinar el grado de elasticidad de
estos vasos, tomamos sendos trozos de ellos y los llenamos con suero fisiológico a
diferentes presiones. Entonces medimos a cada presión, el volumen de suero
fisiológico, que cabe en el trozo del vaso, el mismo que se dilata según la presión
ejercida.
Fig. 6
Los resultados de estos experimentos se representan en gráficos formados por
abscisas y ordenadas, asignando valores de presión en cm. de agua al eje de
abscisas, y de volumen contenido en el vaso al de ordenadas.
En la gráfica del segmento arterial Fig. 6-2 se puede ver que para dilatar a éste en
forma apreciable se apreciable se requiere de presiones muy altas (100 a 200 cm de
agua); por otro lado, en el gráfico correspondiente a la vena Fig. 6-3 se demuestra
que, aunque la curva se va haciendo horizontal, los mismo incrementos de volumen
del lado arterial se logran ahora en el lado venoso con presiones muchos más bajas
(10 a 20 cm. de agua). Esto quiere decir, que las venas son mucho más distensibles
que las arterias.
Esta diferencia de elasticidad se adapta a las funciones que ambos tipos de vasos
tienen en el organismo, donde van a soportar presiones muy diferentes.
La presión de la sangre contenida en los vasos es compensada por la presión
opuesta que realizan las paredes de aquellos y los tejidos que los rodean.
B. LEYES GENERALES DE LA CIRCULACIÓN: La circulación está regida por tres
leyes generales, que se llaman:
1) Ley del caudal 3) Ley de las presiones
2) Ley de las velocidades
Ley general del caudal: esta ley establece que el caudal sanguíneo es el mismo en
cualquier sección completa del lecho circulatorio.
En el caso hipotético de haber 2 secciones diferentes del circulatorio que tengan
distintos caudales, la sangre se iría acumulando o excluyéndose entre ellas.

57. 57
El término caudal es igual a lo que en fisiología se llama volumen minuto circulatorio.
El volumen minuto no es otra cosa que el caudal expresado en litros por minuto.
Directamente relacionado con el volumen minuto se encuentra el volumen sistólico, que
es el volumen de la sangre expulsado por el ventrículo en cada sístole.
De ello es fácil deducir, que el volumen minuto (Vm) está determinado por el
volumen sistólico (Vs) y por la frecuencia cardiaca (f), es decir: Vm = Vs . f
Problema: ¿Cuál es el volumen minuto, si la frecuencia cardiaca es de 65 latidos por
minuto y el volumen sistólico de 40 ml.?
Vm = 65 x 70 ml = 4550 ml. = 4,55 litros
Ley de las velocidades: partiendo del hecho de que el gasto o caudal (C) es
directamente proporcional a la velocidad (V) y a la sección (S), deducimos que la
velocidad promedio de la sangre en los diferentes vasos es inversamente proporcional
a la sección completa del echo circulatorio (Suma de las secciones individuales) en la
porción estudiada.
La ley general de las velocidades no es otra cosa que una derivación de lo expuesto.
Ella dice: “La velocidad sanguínea disminuye desde la aorta hacia los capilares
(donde es máxima la sección total)”, para ir aumentando nuevamente desde éstos
hacia las venas. La magnitud de la velocidad sanguínea es de 30 cm/seg en la aorta, y de
0.5 mm/seg en los capilares.
Ley de las presiones: como en todo fluido la presión hidrostática P, se ve tanto en
la sangre en reposo como en movimiento, pero en este último caso aparece
agregándose a la presión cinemática Pc. Entonces la presión hidrodinámica PH es
igual a la suma de la presión hidrostática con la cinemática, o sea:
PH = P + ½.d.v2
Problema: cuál es la presión cinemática a nivel de la aorta torácica, de un sujeto
adulto joven ubicado a nivel del mar y a 0° C.
1 baria = 1g/cm² ▲ 1 atmósfera = 760 mmHg = 1033.6 g/cm² ▲ 1 mmHg = 1.332
barias = 1 torricelli = 1,33 pascal
Considerando que la sangre es un líquido ideal (sin roce) al calcular la presión
cinemática (Pc) en arterias mayores, en condiciones normales, obtenemos valores
de 1 torricelli (torr); este valor es despreciable frente al de la presión hidrostática, la
cual fluctúa en 100 torr. Pero la presión cinemática puedes ser muy apreciable si el
caudal sanguíneo crece, como pasa en el ejercicio muscular. Además, en las venas
la presión cinemática es del mismo orden que la presión hidrostática.
Para hallar experimentalmente la presión hidrodinámica, introducimos en la parte
terminal de la arteria un tubo manométrico; en cambio, si el tubo se lo introduce
lateralmente solo se registra la presión hidrostática (Fig. 7).
Ley general de las presiones: en lo anterior
nuestro estudio lo hemos basado solo en las
propiedades de los líquidos ideales, y las
conclusiones que deducimos son válidas. Ahora
en adelante tendremos en cuenta otras propiedades
de la sangre.
Fig. 7
La sangre no es un líquido ideal sino un líquido
viscoso, (en los líquidos ideales no se considera el roce) y ello motiva una
determinada distribución de presiones en el lecho circulatorio. La ley de las presiones

58. 58
establece que la presión hidrostática es mayor en el inicio de la aorta, y a partir de ella
va disminuyendo hacia la parte venosa, para ser mínima en la desembocadura de
las venas cavas. Esto aparentemente se contradice con el teorema de Bernouilli,
pues en la zona de mayor sección y de velocidad menor (a la altura de los capilares) la
presión debería ser mayor. En verdad, no hay tal contradicción, pues el teorema de
Bernouilli solo se cumple cuando se trata de líquidos ideales; cuando se trabaja con
líquidos reales, los resultados que se pueden extraer de dicho teorema deben ser
corregidos de acuerdo a los efectos de la viscosidad. Siempre, entodo líquido viscoso,
el razonamiento hace que se pierda una cantidad de energía en forma de calor a lo largo
del tubo y la presión caiga.
Si el tubo es horizontal y de sección constante, la diferencia de presión por el roce,
se la calcula por la fórmula de Poiseville.
Si la sección no es uniforme (Fig. 8), las presiones correspondientes al teorema de
Bernouilli deben ser corregidas introduciendo en cada segmento las caídas de presión
por viscosidad.
Fig. 8
Consecuentemente se ve, que tanto el teorema de Bernouilli como los fenómenos de
viscosidad trabajan en la generación de las presiones en el caso de un líquido real.
Sin embargo, en el caso de la circulación de la sangre en condiciones normales, el
problema se facilita un poco. Efectivamente, si usamos los valores de la sección, del
caudal, de la velocidad, etc. que surgen en el aparato circulatorio, se calculan las
variaciones de presión, de acuerdo al teorema de Bernouilli, y las que corresponden a
la viscosidad, se demuestra que las primeras son muy pequeñas comparadas con las
segundas; por tanto, las presiones en el aparato circulatorio están prácticamente
dirigidas por la fórmula de Poiseville (con ciertas limitaciones).
Resistencia periférica total (RPT): es el cociente entre la diferencia de presión
arteriovenosa (ΔPa-v) y el volumen minuto (VM), o sea:
Problema: ¿cuál es la resistencia periférica total, si el
volumen minuto es de 5.51/min y la caída de presiónenel circuito
sistémico es de 110 torricelli?
Los sitios más importantes de la resistencia periférica se ubican en los territorios de las
arterias terminales, arteriolas y los capilares.
Diferencia de presión arteriovenosa: hasta aquí se explicó la diferencia de presión
arteriovenosa en el animal normal. Los mismos fundamentos nos hacen entender
también algo de lo que ocurre en el paro cardiaco, así como el origen de la llamada
hipertensión venosa en la insuficiencia cardiaca. Para lograr una mejor comprensión,
consideremos un modelo simplificado de la circularon sistemática, formado por un
corazón C, una arteria A, una vena V y una resistencia periférica R (Fig. 9).

59. 59
Fig. 9
El volumen de sangre incluida en este circuito es mayor que el que podría caber en los
vasos sin distenderlos. A causa del trabajo del corazón, pasa por él un cierto caudal
hacia la arteria. Para que este caudal cruce por la resistencia R es necesaria, como
conocemos, una diferencia de presión ΔP, que solo es posible aumentando la presión
arterial Pa. Pero este aumento de presión se alcanza cuando la arteria está algo
distendida, de modo que la sangre estará acumulada en parte en ella y faltará en la
vena; por ello, la presión en ésta se encuentra muy caída. A causa de este mecanismo,
normalmente el corazón mantiene comprimidos en el territorio arterial unos 100 ml de
sangre sustraídos del área venosa.
Toda disminución del caudal se acompaña de una disminución de la presión ΔP.
Esta baja de ΔP se da especialmente por descenso de la presión arterial Pa, la
misma que, a su vez se hace menor por la disminución del volumen de sangre
contenida en la arteria. Parte de ese volumen deberá acumularseobligatoriamente en la
vena, incrementando la presión venosa. Esto es parte de lo que sucede en ciertas
enfermedades, en los que se abate el caudal expulsado por el corazón.
C. LA SANGRE COMO SISTEMA HETEROGÉNEO (difásico): se habla que un
líquido es newtoniano cuando cumple con la ley de Poiseville. A partir de esta ley se
puede calcular su viscosidad, así:
En este caso, se realizan varias determinaciones con diferentes valores de las
variables, el valor de la viscosidad n, calculando mediante ésta fórmula, se mantiene
constante. Esto es lo que sucede con la sangre por tubos de más de 0,4 mm de
diámetro (400 um); pero su comportamiento es otro cuando se conduce por tubos de
menor diámetro o por vasos capilares. Por esto se dice, que la sangre es un líquido NO
newtoniano.
Flujo por capilares rígidos: si se hace circular la sangre por tubos rígidos con un
diámetro menor de 400 micrómetros se demuestra que le valor de n, que se calcula
por la fórmula de Poiseville, depende de la diferencia de presión usada, así como el
radio del tubo; es decir, que no es constante. Entonces no es verdad afirmar que la
sangre tiene una determinada viscosidad, ya que el valor resultante depende de las
condiciones experimentales. Se calcula pues la viscosidad por la fórmula de Poiseville,
pero el valor hallado se llama viscosidad aparente
Se puede ver que a medida que se incrementa la diferencia de presión, la viscosidad
aparente (curva x) disminuye, acercándose a un valor estable. Este efecto puede
explicarse de la siguiente forma: cuando existen diferencias de presión bajas, circula la
sangre con escasa velocidad y los hematíes se encontrarían distribuidos
uniformemente (Fig. 10-I); en este caso, la sangre tiene una cierta viscosidad que
corresponde a un sistema heterogéneo constituido por plasma y glóbulos.

60. 60
Fig.10
Cuando aumenta la diferencia de presión y se eleva la velocidad, los glóbulos se
ubican en el centro del vaso quedando entre ellos y la pared solo una capa de plasma
Fig 10-II. Esta masa central de glóbulos que se desplaza como una sola pieza, sin
rozamientos interiores, estableciéndose éste solo con la capa de plasma exterior. Por
tanto la viscosidad aparente se abatirá, haciéndose casoigualaladelplasma.
La ecuación de Poiseville se deduce considerando infinitas capas concéntricas de
fluido, que se conducen dentro de un tubo. Esto se cumple para un líquido homogéneo,
pero en la sangre cada capa líquida no se puede ser más delgada que un hematíe, por
tanto debe medir por lo menos 0.007 mm de espesor. Se pueden entonces calcular que
entre el eje central y la pared de un tubo de 0.1 mm de radio caben cerca de 15 capas,
cantidades que no puede ser considerada infinita. Esto puede ser un motivo que explica
el por qué no se cumple para este caso la ecuación de Poiseville. Como sabemos, el
coeficiente de viscosidad aparente también depende del radio del tubo empleado.
En la Fig. 11 (izquierda), se muestra los cambios de viscosidad aparente en las
ordenadas en función del radio del tubo (abscisas), manteniéndose constantes el resto de
valores de la fórmula de Poiseville.
Fig. 11
En la figura 11 (izquierda) se observa que la viscosidad aparente relativa al agua
crece a medida que se incrementa el diámetro del tubo, hasta llegar a un diámetro de
0.4 mm, a partir del cual se mantiene constante.
Flujo en los vasos capilares: sabemos que al fluir la sangre por tubos capilares
rígidos (por Ej. de vidrio) a diferentes presiones, aunque la viscosidad aparente varíe,
a cualquier valor de la diferencia de presión (por mínima que sea) le corresponde un
caudal.
Como vemos, una presión menor a un valor determinado, en este caso 20 mm Hg, no
llega a motivar la circulación de la sangre por los capilares. Por esta causa se dice
que el flujo de la sangre es plástico enlos vasos. Como los hematíes tienen tamaños casi
iguales a la luz de los capilares, se deduce el fenómeno pensando que se necesita una
presión mínima, paraque dichos glóbulos puedan cruzar la luz de aquellos.
Esta forma de comportarse la sangre en los capilares, constituyen una explicación de
que en el paro cardiaco no se equilibren totalmente la presión arterial y venosa y de
que se mantenga una pequeña diferencia entre ambas. Otra explicación posible se
basa en los fenómenos de tensión superficial.
D. PAPEL DE LOS VASOS SANGUÍNEOS:
Influencia de la elasticidad en el caudal: debido a la elasticidad de los vasos
sanguíneos, estos tiene una manera diferente de comportarse que lo tubos rígidos. Esto
se observa principalmente al estudiar el caudal correspondiente a distintas diferencias de
presión.

61. 61
Por Ej.: si a lo largo de un vaso sanguíneo (A) la presión baja de 60 mm Hg a 20 mm
Hg, la caída de presión es de 40 mm Hg, correspondiéndole un caudal determinado.
Pensemos ahora que queremos saber a qué caudal corresponde una caída de presión
de 50 mm Hg; este valor podemos obtenerlo incrementando la presióninicial enel vaso
(B) a 70 mm Hg ó disminuyendo la presión final en el vaso (C) a 20 mm Hg. Las
respuestas no son iguales en los dos casos.
En el primero, el aumento de presión en la parte inicial del vaso lo dilatará aumentando
su radio; el caudal subirá por el incremento de la diferencia de presión y la
disminución de la resistencia, y este caudal será obviamente mayor que en un tubo
rígido. Inversamente, si se disminuye la presión final, el área inmediata del vaso
disminuiráde sección; por lo que, en el caso de un tubo rígido, el caudal será menor, de
modo que aumentará la resistencia. En consecuencia el caudal será menor que en el
caso de un tubo rígido. Todos los cambios se grafican en la Fig. 12.
En general, el primer caso es el que ocurre en los vasos capilares cuando por alguna
causa aumenta la presión arterial, por lo que la resistencia no solo disminuye en
ellos por baja de la viscosidad aparente como sucede en los tubos rígidos, sino también
por el incremento del radio.
Fig. 12
La presión sanguínea y la tensión de la pared vascular: la presión de la sangre
que se encuentra en los vasos es equilibrada por la presión opuesta que generan las
paredes de aquellos y los tejidos que lo circundan. La diferencia entre la presión
sanguínea y la de los tejidos se llama presión transmural, y es la que ejercen los vasos
sanguíneos en razón de la tensión de su pared. O sea, la tensión es la fuerza por unidad
de longitud (dinas x centímetro).
Para deducir qué relación hay entre la presión transmural y la tensión de la pared,
recurrimos a un artificio simple: supongamos una sección que pasa por el eje de una
porción de vaso de cierta longitud l. La presión transmural tiende a separar las dos
partes con una fuerza F que depende de la superficie de sección s de forma rectangular
ABCD (Fig. 13), o sea: F = P . a, y como: S = 2 . r . l, tendremos que: F = P . 2 . r . l
Esta es la fuente que deben realizar las paredes del vaso a lo largo de su longitud.
Para conocer la tensión T se requiere dividir esa fuerza por el duplo de su longitud (2 l),
esto es:
Esta expresión (x) es un caso particular muy sencillo de la ley de Laplace. Según
esta ecuación, a presiónconstante la tensiónde la paredes directamente proporcional al
radio del vaso; es por ello, que la representacióngráfica de la tensión en función del radio
mediante abscisas y ordenadas, es una recta que pasa por el origen.

62. 62
Fig. 13
Como en el caso la presión es el coeficiente angular, la pendiente de la recta se
incrementará conforme la presión aumente. De acuerdo a la ecuación anterior (X),
para una determinada presión la tensión de la pared será más baja según valla
disminuyendo el radio; por esta razón, los vasos de menor calibre soportan altas
presiones aunque tienen paredes de poco espesor en relación a los grandes vasos.
Por esta misma causa, toda dilatación aneurismática tendrá más tendencia a estallar
por hallarse aumentado el radio en esa área anómala.
Fig. 14
Elasticidad de la pared vascular: para estudiar la elasticidad de la pared vascular
debemos recurrir a la ley de Hooke, que relaciona los cambios de longitud
(deformación) por tracción de los cuerpos simples (homogéneos).
Ley de Hooke: "El aumento de la longitud l dado por una fuerza que hace tracción en
el extremo de un hilo elástico, es directamente proporcional a la longitud inicial lo, a la
fuerza F aplicada y a una constante, proporcional a la sección s del hilo".
Recordemos que la representación gráfica de esta ley, mediante abscisas y
ordenadas, es mediante una recta que pasa por el origen. El eje de la abscisa
representa la longitud del hilo l y el eje de la ordenada la fuerza (Fig. 15).
Fig. 15
Representación gráfica de la
tensión de la pared del vaso en
función del radio para distintas
presiones interiores.

63. 63
Sabemos que el módulo de elasticidad E es igual a la inversa de la constante e, o
sea:
La longitud final que adquiere el hilo al aplicar la fuerza lf estará dada por la
ecuación:
lf = lo + 1
l = lf - lo
Esta última fórmula expresa que la longitud del hilo es una función lineal de la fuerza.
Por lo tanto, la representación gráfica es una recta que no pasa por el origen; el
punto de intersección de dicha fuerza con el eje de abscisas es la longitud del hilo sin
tracción.
Fig. 16
Aplicación de esta ley a los vasos sanguíneos: la ley de Hooke no se cumple con
exactitud en los vasos sanguíneos del cuerpo humano, pues vemos que la formación
gráfica que corresponde no es una recta, sino una curva de concavidad hacia arriba que
muestra que a medida que el radio se incrementa, son necesarios aumentos cada
vez mayores de tensión (Fig. 16).
Esto se comprende si consideramos que cuando un vaso no está dilatado, las fibras
colágenas de su pared se encuentran plegadas en mayor o menor grado; a medida
que la pared se va distendiendo aumenta el número de dichas fibras que se
despliegan en forma completa y comienzan a estimularse elásticamente, adicionado su
fuerza a la que ya están ejerciendo los otros elementos.
Equilibrio entre la presión transmural y la elasticidad del vaso: si superponemos
los gráficos que representan la ley de Laplace con el de la ley de Hooke respecto a
la elasticidad del vaso, podemos determinar el radio de equilibrio para una presión
transmural dada.
Fig. 17

64. 64
En la Fig. 17 derecha, la línea continua a representa la ley de Laplace para una
determinada presión, y su intercepción A con la curva de elasticidad representa el
radio de equilibrio para aquella presión, ya que es el único sitio en que la tensión y el
radio cumplen con la ley de Laplace y con las propiedades elásticas del vaso. Si la
presión no es muy alta se autorregula; en efecto, si la presión aumenta (recta b), el
punto de intersección se transfiere a B, el radio del vaso aumenta y la mayor tensión de
la pared compensa el incremento de la presión transmural. Lo opuesto sucede si la
presióndecrece (recta c). Pero, si la presión crece mucho, puede ocurrir que la recta d
no llegue a cortar la curva de elasticidad por haber llegado ésta a la tensión de rotura.
En este caso el vaso se rompe, pero las presiones que se necesitan para ocurrir son
mucho más altas a las fisiológicas. En el gráfico se ve, por más que baje la presión, la
elasticidad del vaso nunca es suficiente para cerrarlo totalmente; a pesar de que la
presión sea nula, el radio del vaso estará dado en el gráfico por r0 pero, la tensión de
la pared vascular no se debe únicamente a su elasticidad, pues la musculatura lisa
que forma parte de la pared, principalmente en las arteriolas, producen una tensión
activa que se suma a la elástica.
Presión crítica de cierre: si a las tensiones que se expresan en figura superior
(izquierda) se añade la tensión activa se logra una curva semejante, pero
desplazada hacia arriba (Fig. 18)). Si se sobreponen a dicha curva las rectas de la
ley de Laplace para diferentes presiones, se observa esto: igual que en el caso del
gráfico superior (derecho), aquí también hay una presión Pl, que determinaría el
estallido del vaso, y algunas presiones P2, P3 para las cuales el sistema se regula.
Pero para presiones suficientemente bajas, P5, no hay punto de intersección entre la
recta y la curva; la tensión elástica más la activa de la pared es mayor que la que, de
acuerdo a la ley de Laplace, puede ser equilibrada por la presión transmural, y el
vaso se ocluye. La presión P4 que llega a formar
un punto X de tangencia con la curva (Fig. 18), y
por debajo de la cual el vaso se cierra, se llama
presión critica de cierre.
Fig. 18
La presión crítica de cierre no explica la escasa
diferencia de presión arteriovenosa que se
mantiene luego del paro cardiaco, pues esta
persiste a pesar de suprimir el tono vasomotor por
medio de sustancias tóxicas adecuadas. Se
piensa que la tensión superficial explicaría mucho
de este fenómeno.
E. FENÓMENOS PERIÓDICOS CARDIOCIRCULATORIOS
Generalidades: hasta aquí solo hemos considerado a la mecánica circulatoria como
procesos estacionarios. Pero esto, no es un hecho verdadero. Realmente sabemos
que el corazón tiene un ciclo periódico formado por la sístole auricular, la sístole
ventricular y la diástole. El tiempo que duraesteproceso es cerca de 0.8 seg.
El primer problema que enfrentamos se relaciona con los instrumentos de medida
usados para realizar el estudio de los fenómenos periódicos, especialmente los
manómetros. Estos deben tener 2 condiciones fundamentalmente:
1) Tener suficiente sensibilidad para medir cambios muy pequeños.
2) Tener poca inercia para medir los fenómenos sin deformarlos.
Actualmente estos problemas se han resuelto casi mediante el uso de trasductores
y amplificación por medios electrónicos. Varios son los fenómenos periódicos, pero
solo estudiaremos la propagación de la onda de presión en las arterias, que recibe el
nombre de onda depulso, en que la elasticidad tiene un rol importante.
Papel de la elasticidadde las paredes arteriales: Marey fue quien estudió por primera
vez los efectos de la elasticidad de las paredes arteriales sobre la circulación de la
sangre mediante su clásico experimento.
Experimento de Marey: con un frasco de Mariotte se alimenta con un líquido a dos
tubos: uno elástico X, y otro rígido Z. La llave A hace posible interrumpir en forma
periódica la circulación en ambos tubos a la vez. Si la frecuencia de las
interrupciones y la elasticidad del tubo X son las adecuadas, se verá que a la salida
de este tubo el flujo es continuo, mientras que en el tubo rígido Z, es periódico; es decir,
que se interrumpe cada vez que la llave M se cierra, como se ilustra en la figura 19. Este
experimento demuestrala importancia que tiene la elasticidad de las arterias en relación
con el trabajo cardiaco. Entonces, si los vasos sanguíneos fueran rígidos, la sangre no

65. 65
circularía durante la diástole, como lo demuestra el experimento, parándose en todos
los puntos del cuerpo. Para introducir una nueva masa de sangre en la tubería rígida
durante la sístole, el corazón tendría que poner en movimiento toda la sangre del cuerpo.
Para realizar esto, debemos hacer un trabajo igual a la energía cinética ya no del
volumen sistólico, sino de toda la masa sanguínea circulante.
Evidentemente, el corazón desarrollaría un trabajo
inmenso en cada sístole, pues en cada diástole toda la
sangre se pararía yla energía cinéticase perdería en forma
de calor.
En verdad, todo ocurre de diferente manera. Como los
vasos son elásticos, el volumen de sangre impulsado en
cada sístole del corazón, se acumula por cierto instante
en el inicio del circuito circulatorio, distendiéndolo.
Entonces, el trabajo realizado por el corazón queda
acumulado en forma de energía potencial elástica, en las
paredes de los vasos. La sangre acumulada durante la
sístole va fluyendo durante la diástole, de modo que la
energía potencial elástica se transforma gradualmente en
cinética.
Fig. 19
La acumulación de la sangre en el inicio de los grandes
vasos arteriales va unida obviamente a un aumento de
presión. El aumento de presión y la dilatación
correspondiente se desplazan a lo largo de los vasos arteriales, dándose la llamada onda
de pulso, en que la elasticidad juega un rol importante.
Características de la onda de pulso: consideramos un vaso algo largo en el que
se han incluido una serie de manómetros que marcan la presión de la sangre en
cada punto y en cada momento. La presión que indica cada uno de los manómetros
varía cada vez que pasa una onda depulso.
Si en un momento dado se tomará una fotografía instantánea de todo el sistema
(vaso con manómetros), obtendríamos la siguiente imagen (Fig. 29).
Fig. 20
Se observa que la onda de presión, que avanza en el sentido de la flecha, se inicia
con una cabeza de presión alta, que se acompaña de la correspondiente dilatación
del vaso, y concluye con una cola que decrece gradualmente. Los valores sucesivos
de la presión se repiten, y entre dos puntos de la curva con igual variación de presión
existe una distancia constante L, que es la longituddeonda.
Si en vez de medir las presiones en distintos puntos en un momento dado, solo se
registra las presiones en un solo punto a lo largo del tiempo, insertando un solo
manómetro, a éste llegará primero la cabeza de la onda y luego la cola. Por ello, si se
registran las presiones en función del tiempo en un punto dado de un vaso, se obtiene
una curva similar a la expresada arriba, pero invertida (abajo se la representa)
Fig. 21
Representación de la presión arterial en función del
tiempo

66. 66
La velocidad de onda del pulso varía de acuerdo a: 1. Densidad de la sangre. 2.
Presión arterial. 3. Radio de la arteria por la que se propaga. 4. Grosor de sus
paredes y 5. Elasticidad de las paredes. A partir de estos valores se la puede calcular
teóricamente y se logran resultados bastantes cercanos a los experimentales. La
velocidad aumenta con la edad, conforme las paredes arteriales se van haciendo
más rígidas. Su valor medio en la aorta ascendente, para una edad de 35 años, es
de 5 mt/seg, a los 20 años 3mts/seg y hasta 1mt/s a los 70 años de edad. El pulso
se siente en la arteria radial de la muñeca, cerca de 0,1 seg después, del máximo de
expulsión sistólica en la aorta.
La fuerza del pulso está determinada por la presión del mismo y guarda poca relación
con la presión media general. El pulso en el estado de choque (hipovolémico,
traumático, etc.) es débil y filiforme, mientras que es muy intenso cuando la presión del
pulso es alta, las ondas pueden ser sentidas u oídas por el individuo mismo
(palpitación). Cuando la válvula aórtica es insuficiente el pulso es muy fuerte, y la
cabeza de expulsión sistólica puede ser suficiente para mover la cabeza en cada latido
(pulso de Corrigan).
Como vemos, la velocidad de la onda del pulso difiere mucho de la velocidad con
que circula la sangre (flujo o caudal), la cual tiene un valor mucho más bajo (según
el diámetro del vaso).
Para calcular la longitud de onda L del pulso, dividimos la velocidad v para la
frecuencia f, osea:
Esto quiere decir, que la onda completa que se expresa en los gráficos no cabe en
ningún vaso sanguíneo del organismo. La tercera parte de la onda,
aproximadamente, corresponde a la expulsión de la sístole. Por tanto, la cabeza de
la onda llegará a las arterias del pie antes que la cola haya concluido; es decir, haya
salido del ventrículo.
F. DINÁMICA DEL CORAZÓN: en el funcionamiento del corazón, vernos que este
ejerce presión sobre la sangre que impulsa, y esta presión es el resultado de la
fuerza que desarrolla cada una de sus fibras musculares. Al impulsar la sangre se
realiza un trabajo con cierta potencia.
Primero relacionemos la presión ventricular, la fuerza de sus fibras y el volumen
ventricular. Para esto, haremos un razonamiento similar al realizado cuando se
estudia la ley de Laplace que se da a los vasos
Entonces, consideremos que el ventrículo es una esfera (Fig.
22) en cuyo interior se halla la sangre a una presión P. Para
saber la fuerza que hace la fibra, supondremos una sección
perpendicular a la direcciónde las fibras que divide al ventrículo
en dos hemisferios. La fuerza F que tiende a separar los dos
hemisferios depende de la presiónP yde la superficiede sección
s,
O sea: F = P. s
Como: s = π. r2
Tendremos que: F = π. P. r2
Fig. 21
Esta fuerza es la que debe ejercer el conjunto de fibras que
abarca la sección imaginada. Si el número de fibras es N, la
fuerza F que debe ejercer cada una de ellas está dada por:
De éstas fórmulas se deducen las siguientes conclusiones:

67. 67
1. para una fuerza determinada de la fibra cardiaca, la presión será mayor cuanto
menor sea el diámetro del ventrículo. Pero, no se debe suponer que la sola
disminución del radio ventricular produce un aumento de presión. Esto solo pasaría
si la fuerza de las fibras se mantuviesen constante, pero vemos que la fuerza de
estas cambia al variar su longitud.
2. si él radio aumenta, la presión tiende a disminuir por razones geométricas, pero
por debajo de ciertos límites este efecto puede quedar compensado por otros
factores. Pero por debajo de la longitud de la fuerza máxima, la fibra estará
ejerciendo mayor fuerza a medida que su longitud aumenta. Por otro lado, si el
volumen de sangre a expulsar aumenta, la fibra tiene más posibilidades de ejercer la
mayor fuerza de que es capaz, lo que no llega a realizar cuando la cantidad de
sangre es pequeña y, por así decir, se escurre antes que la fibra haya podido
desarrollar toda su fuerza.
Si el corazón se ha distendido de manera que la longitud de fuerza máxima de las
fibras es sobrepasada, la presión cae no solo por las relaciones entre las fuerzas y la
presión propias de la geometría del ventrículo, sino también por la disminución de la
fuerza individual de las fibras musculares.
Trabajo cardiaco: durante el sístole cada ventrículo mete en las arterias una cierta
cantidad de sangre (volumen sistólico) en contra de la presión que en ellas existe,
para lo cual debe realizar cierto trabajo. También, como la sangre adquiere cierta
velocidad al penetrar en las arterias, el ventrículo debe realizar además el trabajo
necesario para imprimirle la energía cinética adecuada.
El trabajo Wp, necesario para introducir el volumen sistólico en contra de la presión
arterial está dado por:
Wp = Pa ۰ V (1)
En que la que Wp, es el trabajo contra la presión; Pa, la presión arterial y V, el
volumen sistólico. Esta ecuación sirve para una presión constante, pero este no es el
caso de la presión arterial.
Pero, se logra una buena aproximación si, para realizar el cálculo, se usa la presión
media, que en el hombre tiene un valor de 100 mm Hg.
El trabajo realizado para dar una porción de sangre una determinada velocidad
equivale a su energía cinética (Ec), o sea:
También la velocidad v es variable durante el periodo expulsivo; pero, sin incurrir en
un gran error, se puede calcular la velocidad media, que es de 50 cm/seg. En cuanto
a la masa M, se obtiene multiplicando el volumen sistólico por la densidad de la
sangre D, o sea:
M = V ۰ D (3)
El trabajo total del corazón se obtiene remplazando M en la ecuación 2 y sumándole
la ecuación 1, ósea:
W = Pa ۰ V + ½ V ۰ D ۰ v2
Por Ej.: ¿para un volumen sistólico de 60 cm3, una presión media de 100 mm Hg. y
una velocidad de la sangre de 70 cm/seg en el inicio de la aorta, cuál es el trabajo
del ventrículo izquierdo?
Como la densidad de la sangre es de 1,055 g/cm3, y la masa M = V.D, se tendrá
que: M = 60cm3. l,055 g/cm3 = 63.3 g
La presión debe expresarse en barias entonces:
1 mmHg = 1332 BARIAS
1 BARIA = DINA x cm2
P = 100 x 1,332 x 103dinas/cm2
P = 1332 x 103dinas/cm2
Por tanto:
W = 1332 x 103 x 60dinas/cm2 + ½ x 63,3 x 702 dinas/cm2

68. 68
W = 8 x 106 ergios 1 joule = 107 ergios
W = 0,80 joule
Si el trabajo se duplica por aumento de la presión, el gasto de oxígeno (que refleja el
consumo energético) también se duplica; pero si el mismo aumento de trabajo se
obtiene por incremento del volumen sistólico, el consumo de oxígeno solo se eleva
en un 20% aproximadamente.
Potencia: para saber acerca de la eficiencia del funcionamiento cardiaco no es
suficiente conocer cuánto trabajo realiza, es necesario también determinar en cuanto
tiempo lo hace. Entonces requerimos precisar cuánto trabajo puede efectuar el
corazón en la unidad de tiempo, es decir la potencia cardiaca.
Es fácil calcularla cuando se conoce el trabajo efectuado por el ventrículo durante el
sístole, pues el otro dato que se necesita es la duración de está. Para una frecuencia
de 72 ciclos por minuto, la sístole dura cerca de 0,3 segundos, de modoque la potencia P
está dada por:
Formas de valorar el flujo.- La sangre fluye desde áreas de mayor presión hacia
áreas de menor presión, excepto en cierto caso cuando la inercia sostiene
transitoriamente el flujo. Se puede establecer una analogía entre el flujo medio, la presión
media y la resistencia en los vasos sanguíneos, con la relación entre la intensidad, la
fuerza electromotriz y al resistencia en un circuito eléctrico expresada en la ley de Ohm.
En que I es la intensidad de la corriente eléctrica y F es el flujo sanguíneo. En cualquier
parte del aparato vascular el flujo es igual a la presión de perfusión efectiva, divida
entre la resistencia.
La presión de perfusión efectiva es la presión intraluminal media en el extremo arterial
menos la presión media en el extremo venoso. La resistencia vascular algunas veces se
expresa en unidades R, que resulta de dividir la presión en mm Hg. para el flujo en
ml / seg. Así por Ej.: cuando la presión aórtica media es de 90 mm Hg. y el gasto
ventricular izquierdo es de 90 ml / seg, la resistencia periférica total es de 1 unidadR.
Métodos para medir el flujo
sanguíneo: Para medir el flujo sanguíneo se utilizan los flujómetros, que utilizan principios
electromagnéticos, ultrasónicos y también fisiológicos indirectos.
Flujómetros electromagnéticos: se basan en el principio de que un voltaje se genera en un
conductor que se mueve cortando las líneas magnéticas de un imán o electroimán, y la
magnitud del voltaje inducido es proporcional a la velocidad del movimiento. Debido a que la
sangre es un conductor, se coloca un imán alrededor del vaso, y el voltaje, que es proporcional
al volumen del flujo se mide con un electrodo adecuadamente colocado sobre la superficie del
vaso.
Flujómetros ultrasónicos o Doppler: en este método se envían ondas ultrasónicas al interior
del vaso diagonalmente desde un cristal, y las ondas reflejadas por los eritrocitos y leucocitos
son recogidas por un segundo cristal abajo del flujo. La frecuencia de las ondas reflejadas es
más elevada por un valor que es proporcional a la velocidad del flujo hacia el segundo cristal
debido al efecto Doppler.
(Fisiología de Ganong 13ª Ed. Pag. 524 y 525

69. 69
Método indirecto de Fick para medir el flujo cerebral: según pick, el flujo sanguíneo de
cualquier órgano puede ser medido determinando la cantidad de una sustancia dada (Qx),
captada de la sangre por el órgano por unidad de tiempo dividida por la diferencia entre la
concentración de la sustancia en la sangre arterial y en la sangre venosa del órgano. Se usa
óxido nitroso (N2O) que es un gas anestésico, haciendo inhalar este gas en dosis
subanestésicas. Este gas es captado por el encéfalo y su concentración alcanza el equilibrio
con el óxido nitroso de a sangre en 9 a 11 minutos. Después de alcanzado el equilibrio, la
concentración de N2O en la sangre venosa cerebral es igual a la concentración en el encéfalo
debido a que el coeficiente de repartición para el N2O es 1. Por tanto, la concentración en la
sangre venosa cerebral, después de la equilibrio, dividida entre la diferencia media
arteriovenosa de N2O (durante el estado de equilibrio) es igual al flujo sanguíneo cerebral por
unidad de encéfalo (el flujo sanguíneo cerebral promedio en un adulto joven es de 54 ml/100
g/min y el peso promedio del encéfalo adulto es de cerca de 1.400 g., por lo que el flujo al
encéfalo es de alrededor de 756 ml)min (Fisiología de Ganong 13ª Ed. Pag553).
La pletismografía, es una técnica que sirve para medir el flujo en las extremidades, que utiliza los
cambios de volumen de la extremidad por oclusión venosa, puesto que la tasa de incremento de
volumen en el segmento es una función del flujo arterial.
Como sabemos, la sangre en los vasos sanguíneos circula normalmente en forma
laminar, el cual se mantiene hasta alcanzar cierta velocidad crítica; a esta velocidad o
por arriba de ella el flujo es turbulento. La probabilidad de turbulencia se expresa así:
Donde R es el número de Reynolds(descubridor deesta relación), d es la densidad del
líquido, D el diámetro del tubo, v la velocidad del flujo y N la viscosidad del liquido.
Mientras mayor sea R mayor será la posibilidad de turbulencia.
No hay que confundir con velocidad de la sangre con el flujo; la velocidad, es el
desplazamiento por unidad de tiempo (cm/seg), y flujo es el volumen por unidad de
tiempo (ml/seg). La velocidad(V) es proporcional al flujo (O) divididoentre el área de del
conducto (A) o sección transversal del conducto: V = O / A.
La velocidadmedia del movimiento deunlíquido en un sistema de tubos es inversamente
proporcional al área de sección transversal total en ese punto. Por tanto, la velocidad
media de la sangre es rápidaenla aorta, declina paulatinamente en los vasos menores y
es mínima en los capilares, los cuales tienen un área de sección transversal total 1.000
veces mayor que la aorta. La velocidad media del flujo sanguíneo aumenta de nuevo
cuando la sangre entra enlas venas y es relativamente rápida enla vena cava, aunque no
tanto como en la aorta (Fisiología de Ganong 13ª Ed., Pag 524).
Problema: calcular el flujo o caudal a nivel de la porción ascendente de la aorta, si la
sangre tiene una velocidad de 30 cm/seg.
En este caso, debemos despreciar el roce por estar el cálculo al inicio del vaso,
recordando que eldiámetro de la aorta es de 2,4cm.
Superficie = (1.2)2 x 3,14 = 4,5cm2 (Sección)
Caudal (flujo) = velocidad x sección = 30 cm/seg x 4,5 cm2 = 135 ml/s
Vemos entonces que al velocidad es rápida en la aorta y mínima en los capilares, los
cuales tienen una área de sección transversal total 1 .000 veces mayor que la aorta. En
las vénulas la velocidad media del flujo sanguíneo comienza a aumentar y es
relativamente rápida en la vena cava,perono tanto como en la aorta.
Como vimos, el flujo también puede calcularse por la ecuación de Poiseville, en la que
éste es directamente proporcional a la gradiente de presión (ΔP) y al radio del vaso
e inversamente proporcional al índice de viscosidad (η) y al largo del vaso, o sea:

70. 70
De esta fórmula se deduce que le flujo sanguíneo y al resistencia son muy afectados
por pequeños cambio en el calibre de los vasos; así por Ej.: el flujo a través de un vaso
se duplica por un incremento de solo el 19% de su radio, y cuando el radio se duplica
la resistencia se reduce al 6% de su valor inicial. Esta es la causa por la que el flujo
sanguíneo en el organismo es regulado conmucha eficacia mediante pequeños cambios
en el calibre de las arteriolas yel por qué las variaciones en diámetro arteriolar tienen un
efecto tan pronunciado sobre la presión arterialgeneral.
En los vasos menores de 400 micrómetros de especies vivas, los eritrocitos tienden
a acumularse enel centro de la corriente; por ello, la sangrede éstos tiene un hematócrito
bajo, o sea una baja viscosidad en relación a los vasos grandes, disminuyendo hasta en
un 25 por ciento enocasiones.
PRESIÓN ARTERIAL Y VENOSA.- En la arteria pulmonar la presión es de 25 / 10 mm
Hg o incluso menos. En las grandes arterias, en un adulto joven, la presión asciende
a un valor máximo (presión sistólica) de 120 mm Hg. aproximadamente cada ciclo
cardiaco, y cae a un valor mínimo (presión diastólica) cerca de 70mm Hg., habiendo
entre las presiones diastólica y sistólica normalmente unos 50 mm Hg. (la mitad de la
sistólica más diez).
La presión cae muy poco en las arterias de grueso calibre porque su resistencia al
flujo es escasa; pero lo hace rápidamente en las pequeñas arterias y arteriolas, que
son los sitios principales de la resistencia periférica. La presión media al final de las
arteriolas es de 34mm Hg.
La presiónenlas vénulas es de 12mm a 18 mm Hg., y disminuye sostenidamente en las
grandes venas, hasta cerca de 5.5mm Hg. La presión en las grandes venas a su
entrada en la aurícula derecha (PVC)tiene alrededor de 4.6 mm Hg., pero su fluctuación
con la respiración y la acción delcorazón.
La presión sube en los vasos arterial o venoso por debajo del nivel del corazón y la de
cualquier vaso por encima del corazón está disminuida por efecto de la gravedad. Esto
es debido a la presión hidrostática (PH = densidad x gravedad x altura). Por cada
centímetro por arriba del corazón disminuye 0.77 mm Hg., y por cada centímetro por
debajo del corazón aumenta 0.77 mm Hg. Así, en una arteria de la cabeza (50cm por
arriba del corazón) la presiónmedia es de 62 mm Hg., y la que hay en una arteria del pie
(105 cm más lejos) es de 108 mm Hg. El efecto de la gravedad sobre la presiónvenosa
es similar.
Problema: Calcular la presión arterial y venosa de u vaso mayor a 15 cm sobre el corazón
de un individuo erguido.
PA = 100 – (15 x 0.77) = 100 – 11.55 = 88.45 mmHg
PV = 17,5 – (15 x 0.77) = 17.5 – 11.55 = 6 mmHg (en cerebro puede ser negativo el valor)
BIOFÍSICA DE LA RESPIRACIÓN EXTERNA
Se denomina a la respiración externa como todos aquellos procesos que tienen
como fin el intercambio de gases entro los tejidos y el exterior.
Para estudiar la respiración externa, la dividimos en 3 temas fundamentales:
I El intercambio de gases entre los pulmones y el exterior.
II El intercambio de gases entre la cavidad alveolar y la sangre, y entre ésta y los tejidos.
III Los procesos fisicoquímicos que se suceden en la sangre debido a esos intercambios.
INTERCAMBIO PULMONES-EXTERIOR
A. Reseña anatómica: consideraremos al aparato respiratorio formado por 3 partes,
pues son funcionalmente diferentes, y son:
1. Una serie de vías que tienen como función llevar el aire desde el exterior hasta la
cavidad alveolar, y viceversa.
2. Una gran cantidad de microcavidades llamadas alvéolos, a través de cuyas
paredes se produce el intercambio gaseoso con la sangre,
3. Una estructura osteomuscular, formada por la jaula torácica y los músculos
respiratorios (intrínsecos y extrínsecos), cuyo trabajo es generar la expansión y
retracción alternada delos pulmones, motivando así el movimiento de los gases.
1- Vías respiratorias: En primer lugar tenemos las vías aéreas superiores, que son:
fosas, nasales, faringe, laringe y tráquea; luego tenemos las vías aéreas inferiores
que son: bronquios, bronquiolos y bronquiolos terminales incluidos en el parénquima
pulmonar. Todos estos deben considerárselos cuando se determina el volumen o la

71. 71
composición de las tantas fracciones de gases que intervienen en el proceso de la
respiración. Así vemos, que no todo el aire inspirado llega a los alvéolos ni se mezcla
con los gases allí contenidos; una parte del aire inspirado queda en éstas vías
mencionadas, acumulando un volumen de 150cc, que no interviene .en el intercambio
gaseoso y por ello se lo ha llamado ESPACIO MUERTO, su contenido es casi igual a la
composicióndel aire atmosférico. El aire eliminado en la espiración es una mezcla entre
el aire del espacio muerto y de una parte del alveolar; por lo tanto, su composición,
difiere de la de ambos.
2- Alvéolos: Son un conjunto de microcavidades por cuyas paredes se produce el
intercambio de gases con la sangre. El área total de éstas paredes es de unos 50 a
100 mt2 y su espesor de aproximadamente 2 micras, está formado por los endotelios
alveolar y capilar. El volumendé sangre que contienen los capilares que están adjuntos a
la pared alveolar es de unos 60cc, los que se van renovando de acuerdo al flujo capilar.
La pared alveolar está formada por dos tipos de células: los neumocitos I forman
una capa delgada que la cubren, y neumocitos II formando parte de la pared
alveolar poseen un citoplasma rico en organelos que almacenan sustancia
surfactante.
3- Estructura osteomuscular: Tenemos la jaula torácica formada, por las costillas,
esternón y columna dorsal; lo limitan por arriba el cuello y por abajo el diafragma.
Estos huesos, músculos, facias y tendones, forman una estructura adecuada para
hacer variar apropiadamente los ejes transversal, anteroposterior y vertical de la
cavidad torácica, los cuales aumentan con la inspiración y disminuyen con la
espiración. El elemento que juega el rol más importante en la respiración es el
DIAFRAGMA, que es un músculo que al contraerse se asemeja a un potente pistón.
Los movimientos de las paredes torácicas originan roces con la superficie pulmonar,
sobre la cara interior de esas paredes, los que pueden producirse gracias a la
existencia de las membranas pleurales parietales y viscerales con cierta lubricación
intermedia (serosa), y que van a formar la cavidad pleural (virtual).
B. MECÁNICA RESPIRATORIA.
La salida y entrada del gas atmosférico en los pulmones, es consecuencia de los
desplazamientos que realizan las paredes torácicas y de la elasticidad pulmonar.
Estos 2 elementos (movimiento yelasticidad) motivar cambios de volumen y diferencias
de presión que determinan la circulación del aire durante la inspiración y espiración.
1- Elasticidad pulmonar: al abrir el tórax y exponer su contenido, observaremos
que el tamaño de los pulmones se reduce a 1/3 de su valor normal. La causa de esto, se
explica por la existencia de fibras elásticas en esta víscera, las mismas que tenderían a
retraerla
La elasticidad pulmonar puede evaluarse metiendo aire por la tráquea de un animal
a diferentes presiones, observando que un incremento de volumen de 400cc, esto nos
conduce a deducir que cuando el aumento es de 200 cc en el pulmón, es porque la presión
aumento en 1 cm de agua La elasticidad pulmonar puede evaluarse metiendo aire por
la tráquea de un animal a diferentes presiones, observando que un incremento de
volumen de 400cc, esto nos conduce a deducir que cuando el aumento es de 200 cc en el
pulmón, es porque la presión aumento en 1 cm de agua. La elasticidad pulmonar puede
evaluarse metiendo aire por la tráquea de un animal a diferentes presiones,
observando que un incremento de volumen de 400cc, esto nos conduce a deducir que
cuando el aumento es de 200 cc en el pulmón, es porque la presión aumento en 1 cm de agua
La elasticidad pulmonar puede evaluarse metiendo aire por la tráquea de un animal
a diferentes presiones, observando que un incremento de volumen de 400cc, esto nos
conduce a deducir que cuando el aumento es de 200 cc en el pulmón, es porque la presión
aumento en 1 cm deagua.
Complianse, es un término inglés, que en español significa complacencia, y que los
aplicamos, aunque no muy acordemente, para nombrar el cociente L, que resulta de
dividir entre las variaciones de volumen del pulmón y de las variaciones de presión del mismo,
o sea:
Es obvio que un pulmón pequeño como el de un lactante, al sometérselo a un
aumento de presión, dará un aumento de volumen menor, que el de un adulto, por lo
tanto L resultará más pequeña. Esto nos lleva a pensar equivocadamente que el

72. 72
pulmón del niño es menos elástico o más rígido que el de un adulto. Para evitar esto,
se ha propuesto el nuevo concepto de COMPLACENCIA ESPECIFICA Le, en que:
En esta ecuación V es el volumen pulmonar en condiciones normales. Esto significa
que un aumento de presión de 1 cm H2O, es capaz de originar un aumento de 3 centésimos
del volumen delos pulmones
2- Presiones.
a) Presión intrapleural: ya vimos que los pulmones tienden a retraerse en razón de
su elasticidad. La causa, de que se encuentren distendidos completamente ocupando
toda la caja torácica, es porque su presión interior es superior a la que está sometida
externamente. Si paramos la respiración por un instante, la presión interior pulmonar
es igual a la atmosférica; por tanto, la presión en su superficie externa es menor a
una atmósfera. Esto puede demostrarse experimentalmente metiendo en la cavidad
pleural un tubo con un manómetro, el cual mide como se piensa, una presión menor
a la atmosférica; por ello se dice que la presión intrapleural es NEGATIVA. Su valor
varía en las diferentes fases del ciclo respiratorio normal; tiene un valor de -10
cmH2O durante la inspiración, y de -5 cmH2O durant5e la espiración (Fig. 23).
Fig. 23
b) Presiones en el árbol respiratorio: durante la apnea las presiones interna y
externa son iguales, pero esto no sucede cuando el aire circula por las vías
respiratorias. A semejanza de los líquidos reales los gases tienen cierta viscosidad,
aunque ésta es mucho menor de lo que necesita una diferencia de presión para que
circulen. Por ésta causa, la presión intrapulmonar debe ser menor que la atmosférica
durante la inspiración y mayor que aquélla en la fase espiratoria. Así: durante la
respiración tranquila varía entre -2cm H2O y +2cm H2O, pero puede variar en límites
mucho más grandes en condiciones forzadas
3-Volúmenes.
a) Aire corriente respiratorio: son unos 500 ce de aire que entran y salen
sucesivamente. Como se ha visto, parte de él, 150cc, forma el espacio muerto.
b) Aire complementario pulmonar: son 1.500 ce, y resultan luego de una
inspiración forzada
c) Aire de reserva: son 1.500 ce, se eliminan durante una espiración forzada, luego
de una inspiración normal tranquila.
d) Aire residual: son unos 1.500 ce, resulta de lo que queda en los pulmones, luego
de finalizar una espiración forzada (solo se lo obtiene comprimiendo los pulmones
directamente).
e) Capacidad vital: es la suma de los volúmenes de aire complementario, corriente
y de reserva.
4- Dinámica de la respiración.
a) Ventilación pulmonar: es el intercambio de aire entre el interior de los pulmones
y el exterior.

73. 73
La eficacia de la ventilación pulmonar está determinada por el coeficiente de
ventilación, que es el cociente entre el volumen de aire corriente (Vo), y el volumen total
de los pulmones (Vt).
El coeficiente de ventilación normalmente vale cerca de 0,1
b) Frecuencia-volumétrica minuto: normalmente la frecuencia respiratoria es de l6
/ minuto, y si el airé corriente es de 500cc, la cantidad de aire que circula por los
pulmones en 1 minuto es de 8.000cc(8litros).
Volumen minuto respiratorio: es el volumen de aire que circula en un minuto por
los pulmones. Su valor normal oscila entre 6 y 8 litros por minuto.
c) Trabajo respiratorio: para distender los pulmones durante la respiración, los
músculos respiratorios deben efectuar un trabajo, el cual es usado casi totalmente
para vencer la elasticidad de los pulmones y de las paredes torácicas y en provocar la
circulación viscosa de los gases en las vías aéreas. Una pequeña parte se pierde en
rozamiento, deformaciones de órganos y energía cinética de las partes que se mueven,
incluyendo el aire. Esta última cantidad es prácticamente despreciable.
Para medir el trabajo respiratorio es necesario cambiar todas las fuerzas por
presiones, y todos los desplazamientos por variaciones de volumen. En un aparato
llamado PULMOTOR (Fig. 24), puede calcularse el trabajo respiratorio. Consiste en
una caja donde se introduce todo el cuerpo de la persona, excepto la cabeza; dentro
de la caja se reduce intermitentemente la presión atmosférica mediante una bomba
neumática, lo suficiente para motivar la dilatación de la jaula torácica y de los
pulmones, provocando la respiración, siempre y cuando este juego mecánico de la jaula
torácica se halle deprimido por drogas.
Fig. 24
Si regulamos el funcionamiento del aparato para que circule el mismo volumen de aire con
igual frecuencia que en las condiciones normales, el trabajo del pulmotor reemplaza
exactamente al que realizan los músculos respiratorios. El trabajo del aparato (W)
puede ser determinado con facilidad por la presión que la bomba debe ejercer contra
la presión atmosférica durante la inspiración (P) y por el volumen de aire (AV) que ella
desplaza, o sea: W = P.Δ V
En reposo el trabajo respiratorio es menos del 2% del metabolismo energético total,
pero en una respiración acelerada puede aumentar a valores más de 100 veces mayores
(Biofísica de Frumento 2ª Ed., Pag 256, 257, 258 y 269)
5- Los gases de la respiración.
1- Generalidades: el aireatmosférico que-respiramos, cede oxígeno a la sangre y recibe
de ella dióxido de carbono, por tanto su composición se hace diferente a la que tenía
en la atmósfera. Este recambio es lo suficientemente rápido como para que la
composición del aire alveolar se mantenga relativamente constante a pesar de la
constante renovación originada por los movimientos respiratorios. Cuando el aire así
cambiado sale de los alvéolos, se mezcla con el aire del espacio muerto; por tanto,
el aire espirado que resulta de esta unión, difiere en composición del aire alveolar y del
atmosférico.

74. 74
2- Aire atmosférico: considerando al aire atmosférico SECO es sensiblemente igual
en los diferentes lugares de la tierra y a distintas alturas sobre el nivel del mar. Está
formado por cerca de 1/5 de oxígeno, 4/5 de nitrógeno y una pequeña fracción de
dióxido de carbono; los otros gases que lo componen, salvo el vapor de agua, no juegan
ningún papel de importancia.
Oxígeno 20.94% Nitrógeno 79.02% Dióxido de C. 0.04%
Composición porcentual en volumen del aire atmosférico seco: Siempre el aire
atmosférico contiene una cierta cantidad de vapor de agua, lo que depende de la
humedad relativa y de la temperatura; por Ej.: a 16° C y con una humedad relativa del
40% el vapor de agua es de un 0.7% en volumen. En este caso, obviamente, los
porcentajes de los otros gases son ligeramente inferiores a los mostrados en la tabla
superior.
En realidad lo que se altera con la altura es la presión parcial de cada componente
gaseoso, y recordando la ley de Dalton de las presiones parciales que dice que en una
mezcla de varios gases que no reaccionanentre sí, la presión total es igual a la suma de
las presiones parciales, y además si tenemos en cuenta que el aire atmosférico ejerce
sobre los cuerposuna presiónde 760 mm Hg., entonces esta presión estará dada por la
suma de las presiones de los distinto gases que lo componen, conforme sus
respectivas concentraciones; así por Ej.: el oxígeno que se encuentra a 20.94%
desarrollará una presión igual a 158 mm Hg.
Problema: ¿Cuál es la presión parcial de oxígeno a nivel del mar?
Entonces realizamos una regla de tres.
760 100%
PO2 20,78 PO2 = 20,78 x 760 / 100 = 157,93 mmHg
De la misma manera que con el oxígeno, podremos calcular el resto de los
componentes.
3- Aire alveolar y aire espirado: en la composición del aire alveolar y espirado, así
como las presiones parciales correspondientes, se observa que si bien las presiones
parciales del oxígeno, del nitrógeno y del CO2 son diferentes en los dos aires, la
presión parcial del, vapor de agua es igual en ambas. Esto se explica, porque en el
interior de las cavidades aéreas hay humedad y se encuentra a 37° C; tanto el aire
alveolar como el espirado se hallan saturados de vapor de agua a esa temperatura
Porcentajes presiones parciales en mm Hg.
02 N2 C02 02 N2 C02 H20
Aire alveolar 13 75 5.3 100 573 40 47
Aire espirado 15 74 4.2 118 565 32 47
Tabla 1
4- Eliminación del vapor de agua: se ha visto que la presión parcial del vapor de
agua en el aire atmosférico es usualmente mucho menor que el aire espirado. Esto
quiere decir, que el organismo por la respiración está perdiendo constantemente
agua en forma de vapor. La cantidad de agua que se pierde diariamente por este
mecanismo depende de la humedad atmosférica; por Ej.: para una presión parcial de
vapor en la atmósfera de 7 mm Hg. la pérdida es de alrededor de 400cc. Para
comprender mejor este fenómeno analicemos el estado de vapor atmosférico.
(Biofísica de Frumento 2ª Ed., Pag 262).
EVAPORACION: es el escape de las molécula de la superficie de un líquido contra
las fuerza de la atracción molecular. La evaporación se produce con cualquier
temperatura y se acelera con el vacío.
Si se coloca un líquido en un recipiente cerrado, el vapor producido se va a acumular
por encima del líquido, hasta que se llega a establecer un estado de equilibrio entre
el líquido y su vapor, es decir que no hay vaporización ni condensación. En estas
circunstancias, el número de moléculas que se evaporan es igual al de las que
vuelven a la masa líquida. Cuando se ha alcanzado este equilibrio, se dice que el

75. 75
espacio está saturado de vapor, y la presión correspondiente a este vapor se llama
presión o tensión de vapor saturado, el cual depende de la temperatura del líquido.
La vuelta de las moléculas a la masa del líquido se debe al choque de ellas contra
las moléculas del vapor. En un espacio abierto es imposible la saturación, pues las
corrientes del aire eliminan el vapor formado, lo que hace que la producción de
vapor continúe hasta la completa desaparición de la masa líquida.
Si se tiene un líquido con su vapor encerrado en un cilindro con un pistón movible,
se puede aumentar o disminuir la masa de vapor saturado retirando o comprimiendo
el pistón, el cual permite una mayor o menor evaporación del líquido. Si el pistón
aumenta suficientemente el volumen.
Ley de Dalton: establece que la velocidad de la evaporación de un líquido es
proporcional a la extensión de su superficie libre S, a la diferencia de tensión de
vapor F correspondiente a la temperatura del líquido y a la tensión f de ese mismo
vapor contenido en el aire, e inversamente proporcional a la presión atmosférica H.
M = C ۰ S ( F – f ) / H
M de líquido evaporado en un tiempo dado y C una constante propia de cada líquido.
Por la fórmula puede verse que si la masa de aire que se encuentra por encima del
líquido está en movimiento, la diferencia F – f aumenta y que la evaporación se hará
más rápidamente (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag 117).
ESTADO HIGROMÉTRICO: la atmósfera contiene siempre una cantidad variable de
vapor de agua que determina el grado de humedad del ambiente. Una parte de este
vapor puede condensarse en forma de gotas o de hielo, originando las nubes
causantes de las lluvias, granizo o nieve.
La evaporación, como es natural, se realizará más fácilmente en ambiente seco
que en uno húmedo, pues la diferencia F – f que hemos establecido en la fórmula de
Dalton será mayor. Por lo tanto, el calor en los días de humedad se hace más
insoportable, pues la evaporación se efectúa más difícilmente y, por consiguiente,
será menor el enfriamiento de la piel que produce la evaporación del sudor, que
tanta importancia tiene en la termorregulación.
La higrometría tiene por objeto medir el grado de humedad de la atmósfera. La
humedad absoluta es la cantidad de vapor de agua contenido en 1 mt 3 de agua.
Mucho más práctico es expresar la humedad relativa, es decir la relación entre la
masa del vapor de agua presente en un volumen de aire y la masa de vapor
necesaria para saturar este mismo volumen a la misma temperatura.
La humedad relativa se expresa en tanto por ciento (%). Si el aire contiene el 100 %
de humedad, significa que está saturado, mientras que una humedad del 70 % nos
expresa que el ambiente presenta esa proporción de vapor de agua con respecto al
aire saturado.
Si no sobreviene ningún cambio en la cantidad de vapor de agua presente en la
atmósfera, la humedad relativa aumenta si disminuye la temperatura y viceversa,
puesto que la temperatura modifica el grado de saturación. Cuanto menor sea la
temperatura, tanto menor será la cantidad de vapor de agua necesaria para saturar
el ambiente. Por ello, el frío produce más fácilmente atmósferas saturadas de vapor
de agua, que determinan la formación de gotas de agua sobre las superficies de los
cuerpos. La temperatura necesaria para producir la condensación del vapor de agua
se denomina punto de rocío.
La humedad relativa se determina por los higrómetros, que son aparatos destinadas
a medir: 1) el punto de rocío y 2) el peso de la humedad contenido en un volumen
determinado de aire como sucede en el higrómetro químico. También son de uso
frecuente los psicómetros.
Higrómetro de Daniell: es un higrómetro de punto de rocío más usado. Consta de
dos recipientes A y B que se comunican entre sí (Fig. 25).

76. 76
Fig. 25
En el interior de A hay cierta cantidad de éter que destila hacia B cuando se vierte
sobre éste (que está cubierto por una funda de algodón) algunas gotas de éter. Al
evaporarse el éter vertido en B, se produce el enfriamiento de este recipiente y
sobreviene la destilación del éter contenido en A. La evaporación del éter de A hace
descender la temperatura, que se mide en el termómetro contenido en el interior, y
en un momento dado comienzan a depositarse gotitas de agua sobre A, que se
aprecian fácilmente sobre una franja dorada que se encuentra sobre esta esfera.
Cuando comienza a empañarse, se lee la temperatura que registra el termómetro
interior y se establece la temperatura ambiente dada por el termómetro que lleva el
soporte del aparato. Se leen luego, en la tabla, las tensiones de vapores saturados
correspondientes a las temperaturas registradas. El cociente entre las tensiones de
los vapores saturados en su punto de rocío y la temperatura ambiente mide la
humedad relativa.
Tabla 2
Así, por ejemplo, supongamos que la temperatura ambiente es igual a 22o C, cuya
tensión de vapor saturado es, como puede verse en la tabla, 19,7 y el punto de rocío
es igual a la del vapor saturado a 10o C, que según la tabla corresponde a una
tensión de 9,2. Por lo tanto, la humedad relativa será:
Humedad relativa = 9,2 / 19,7 = 0,40 = 46 %
Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 119 y 120
INTERCAMBIOS ENTRE EL AIRE ALVEOLAR LA SANGRE Y LOS TEJIDOS:
A- Procesos fisicoquímicos a nivel alveolar: los fenómenos que dan por resultado
el intercambio gaseoso a través de la pared alveolar son básicamente tres: Difusión,
disolución y evaporación.
1- Difusión: básicamente la difusión se la conceptúa como el número de moles que
atraviesan la unidad de sección por unidad de tiempo.
2- Disolución: la disolución de los gases en el agua de la sangre sigue la ley de
Henry, de modo que el volumen de gas disuelto depende de la presión parcial y de
su coeficiente de absorción, el cual, a su vez, es una función de la temperatura, en

77. 77
nuestro caso debemos usar los coeficientes de absorción a 37° C, que es1a
temperatura del organismo.
3- Evaporación: la evaporación del agua que pasa de la sangre y de los demás
tejidos del aparato respiratorio al aire contenido en él sigue la ley de Dalton de la
evaporación.
Presiones parciales de los gases en la sangre: en general, para cada gas de la
sangre existe una presión tal que puesta aquella en contacto con el gas, el sistema
se mantiene en equilibrio. A esta presión se llama presión parcial de dicho gas en la
sangre. Por Ej., para que la sangre (arterial o venosa) no gane ni pierda nitrógeno,
debe ser puesta en contacto con ese gas a una presión parcial de 570mrn Hg. Este
es precisamente, el valor que corresponde al 75% de nitrógeno.
Presiones parciales de los gases en sangre arterial y venosa en mm Hg.
02 C02 N2 H2O
Sangre arterial 100 40 570 47
Sangre venosa 40 46 570 47
Tabla 3
Intercambiogaseoso: Lasdiferenciasde presiónparcial de los diferentes gases entre la
sangre y el aire alveolar por una parte, y entre aquella y los tejidos por otra, son el
motivo de intercambio de gases que se desencadena entre los tejidos y el aire
alveolar.
EL TRANSPORTE DE GASES
Aire atmosférico, aire alveolar y aire espirado: el aire atmosférico seco está constituido
aproximadamente por ⅕ de oxígeno, ⅘ de nitrógeno y una fracción despreciable de otros
gases, los cuales no desempañan ningún papel fisiológico de importancia en la respiración.
En realidad, el aire atmosférico no es seco, sino que contiene una fracción variable de vapor
de agua, que depende de la humedad del ambiente. Cuando aquel ingresa en los alvéolos,
cede oxígeno a la sangre y toma de ella dióxido de carbono y su composición se modifica
con suficiente rapidez como para que el aire alveolar en su conjunto adquiera una
composición media relativamente constante, propia de las diferentes condiciones fisiológicas.
Cuando el aire así modificado sale de los alveolos, se mezcla con el contenido en el espacio
muerto, de modo que el aire espirado, resultado de esa mezcla, difiera en composición no
solo del aire atmosférico, sino también del alveolar.
Tabla 4
Los porcentajes, concentraciones parciales y presiones parciales de los gases del aire
atmosférico, del alveolar y del espirado, para un grado de humedad atmosférica elegido
arbitrariamente (70% a 20o
C)
En esta tabla se dan las concentraciones fraccionadas, los porcentajes y las presiones parciales
de los principales gases del aire atmosférico, del alveolar y del aire espirado, a presión
normal.
En ella se observa que la presión parcial de vapor de agua en el aire alveolar y en el aire
espirado es la misma; como la superficie de todas las cavidades aéreas son húmedas, el aire se
satura en ellas de vapor de agua a 37o C. En la tabla 1 se puede comprobar que a esa
temperatura corresponde, precisamente, una presión de vapor saturado de 47 torr.

78. 78
INTERCAMBIO ALVEOLO-CAPILAR: en el intercambio alveolo-capilar participan
fundamentalmente dos procesos: 1) Difusión de los gases y 2) Disolución de los gases
1) Difusión de los gases: La difusión de un gas en solución obedece a la ley de Fick
Ley de Fick: Cuando la diferencia de concentración es la única causa del desplazamiento de
una especie química y la concentración cae en forma lineal, la densidad de flujo m entre 2
puntos de la solución es directamente proporcional a la diferencia de concentración ∆C entre
2 puntos, e inversamente proporcional a la distancia ∆x que los separa. m = D.M1– M2 / ∆x.
∆x es el espesor de la membrana alveolo-capilar y D es el coeficiente de difusión y es
numéricamente igual a la cantidad de soluto que pasa por unidad de tiempo a través de una
superficie perpendicular de 1 cm, cuando el gradiente de concentración es unitario.
En términos generales, a temperatura constante la solubilidad de un gas es
directamente proporcional a la presión. Este es el enunciado de la ley de Henry, que se
expresa mediante la ecuación siguiente: m = β . P, en la que β representa la molaridad
del gas que se disuelve cuando la presión parcial del mismo en la fase gaseosa es
entonces, reemplazando tendremos: m = D . β . P1 – P2 / ∆x
Reuniendo D, β y ∆x en un solo factor, resulta: m = K . (P1 – P2), en la que P1 es la
presión parcial del gas en el agua que tapiza la pared alveolar (Igual a la presión
parcial en el aire alveolar) y P2 la presión parcial en el agua del plasma.
A los afectos del estudio de intercambio de gases, es habitual expresar las cantidades
de los mismos en cm3 en lugar de mmol. En ese caso, debe escribirse: ∆V / ∆t =
K.(P1 – P2)
La constante K vale, para el oxígeno, alrededor de 30 cm / min.Torr, lo que significa
que si la diferencia de presión parcial es de 1 torr, el oxígeno difunde a través de la
barrera alveolo-capilar a razón de 30 cm3 por cm2 de barrera y por minuto. El dióxido
de carbono difunde 20 veces más rápido. En el lapso en que la sangre recorre la red
capilar ambos gases llegan a igualar sus presiones parciales en solución con las del aire
alveolar.
2) Disolución de los gases: en la sangre, el dióxido de carbono y el oxígeno se hallan
en estado de solución en el agua del plasma y de los glóbulos, y combinados. Por
supuesto, la parte disuelta obedece a la ley de Henry, de modo que podemos calcular la
cantidad de cada gas disuelto a partir de su solubilidad β y de su presión parcial.
El valor de β para la disolución del oxígeno en el plasma a 37o C es 0,0014 mmol/l /
torr de modo que, como la presión parcial de este gas en la sangre arterial es 100 torr,
su concentración en el plasma es: O2 = 0,0014 mmol/l / torr x 100 torr = 9,14
mmol/l. Esto equivale a 3.1 ml de oxígeno disuelto por litro de plasma y a 2.4 ml por
litro de sangre entera.
Para el dióxido de carbono β vale 0,03 mmol / l / torr y su concentración en el agua de
la sangre es: CO2 = 0.03 mmol / l / torr x 40 torr = 1.2 mmol/l.
Esto equivale aproximadamente a 15 ml de dióxido de carbono por litro de sangre
entera.

79. 79
TRANSPORTE DE LOS GASES POR LA SANGRE: en todos los casos los gases
se desplazan por difusión pasiva de la zona de mayor presión parcial hacia las de
menor presión como lo demuestra la Fig. 1. Interesa destacar que, si bien en el pulmón
la sangre alcanza normalmente con la fase gaseosa, por la cual las presiones parciales
de los gases en la sangre arterial son iguales a las del aire alveolar, ello no ocurre en
los tejidos, en los cuales las presiones parciales de la sangre no llegan a igualarse con
las del líquido intersticial.
Simultáneamente con la difusión y disolución de los gases se producen en la sangre
ciertos equilibrios químicos entre los gases disueltos y otras especies químicas que se
estudiarán luego.
Fig. 26
EQUILIBRIO QUÍMICO EN LA SANGRE
1. Transporte de oxígeno
a. Contenido de oxígeno: antes dijimos que un litro de sangre arterial contiene 2,4 ml
de oxígeno disuelto. Sin embargo, de esa cantidad de sangre es posible extraer 190 ml
de ese gas aproximadamente. Ello se debe a que la mayor parte de oxígeno viaja por la
sangre combinado con la hemoglobina. Un fenómeno similar ocurre en la sangre
venosa. En la Fig. 1 se muestran las diferentes fracciones de oxígeno en ambos tipos
de sangre.
b. Curva de la disociación de la oxihemoglobina: la reacción entre el oxígeno y la
hemoglobina es reversible; ese gas se combina con la hemoglobina a nivel de los
alvéolos y se desprende en los tejidos, el equilibrio puede expresarse así: Hb + 4O2 →
HbO8, pues la molécula de hemoglobina se halla constituida por cuatro cadenas
proteicas, cada una de las cuales posee un grupo protético (hemo), el cual se une a la
molécula de oxígeno.
Fracciones de oxígeno en la sangre arterial y venosa
(mililitros de oxígeno por litro de sangre)

80. 80
Total Disuelto Combinado
Sangre arterial 190 2,4 Prácticamente 190
Sangre venosa 120 1 Prácticamente 120
Tabla 5
Por tratarse de un proceso reversible, la concentración de oxihemoglobina depende de la
concentración de oxígeno, la cual, a su vez, está determinada por la presión parcial de ese gas.
En consecuencia, eligiendo convenientemente los módulos pueden representarse la cantidad
de oxihemoglobina como porcentaje de la hemoglobina total, en función de la presión parcial
de oxígeno. La curva que resulta (curva de disociación de la hemoglobina) tiene ña forma
representada en la Fig. 2. Puede observarse en ella que a una presión parcial de oxígeno de
100 torr (sangre arterial), el grado de saturación de la hemoglobina es casi total (punto A). En
cambio, a una presión de oxígeno de 40 torr (punto B), la saturación es alrededor del 60 %.
Fig. 26
La temperatura, la presión parcial de dióxido de carbono,, la concentración de
hidrogeniones y otros factores desplazan la curva modificando su forma. La figuro no
se adapta exactamente a las condiciones de la sangre arterial ni de la venosa, pues no
se han considerado los factores mencionados. Esto es suficiente como introducción,
para ver más detalles de la curva consultar en textos de bioquímica y de fisiología.
2. Transporte de dióxido de carbono
a. contenido de dióxido de carbono: vimos que la cantidad de dióxido de carbono
disuelto en la sangre arterial es de 24 ml por litro de sangre. Sin embargo, si se
acidifica y somete al vacío, es posible extraer alrededor de 480 ml de CO2 por litro de
sangre, lo que significa que la mayor parte de esta sustancia se encuentra combinada.
En la sangre venosa ocurre algo similar.
En la tabla 3 se dan los valores correspondientes para la sangre arterial y la venosa
Fracciones de dióxido de carbono en la sangre arterial y venosa Tabla 6
(mililitros de dióxido de carbono por litro de sangre)
Tota Disuelto Combinado
Sangre arterial 480 24 456
Sangre venosa 520 30 490
b. Estado del bióxido de carbono en la sangre: en la sangre, el bióxido de carbono
disuelto se combina con el agua y con las proteínas del plasma y de los glóbulos. Con
la primera forma ácido carbónico: CO2 + H2O ↔ CO3H2

81. 81
Este se disocia dando ion hidrógeno y bicarbonato según la ecuación:
CO3H2 ↔ CO3H-- + H-
Con las proteínas, que simbolizaremos con Pr-NH2 forma compuestos carbamínicos:
Pr-NH2 + CO2 ↔ PrNHCOOH
Los cuales, a su vez, se disocian produciendo ion hidrógeno:
PrNHCOOH ↔ PrNHCOO + H+
De lo explicado surge que el transporte de CO2 desempeña un papel importante en la
determinación de la concentración de hidrogeniones del plasma y, en consecuencia,
todos los medios líquidos del cuerpo con los cuales se halla en equilibrio
PREGUNTAS DE EVALUACION:
1. Indique tres partes del cuerpo humano en que los capilares son reemplazados por
anastomosis arteriovenosas.
R. Palmas, pulpejo de los dedos y lóbulos de las orejas
2. ¿Cuál es la sección de la aorta si su diámetro es de 2,5 centímetros?
R. Área o sección = r2 x 3,14 = (1,25)2 x 3,14 = 4,9 cm2
3. ¿Cómo los esfínteres precapilares están controlados?
R. Estando constituidos por tejido muscular sin inervar, lo probables es que respondan a
sustancias vasocontrictoras locales o generales.
4. ¿En qué partes del organismo las venas no tienen válvulas?
R. En las venas muy pequeñas, en las grandes venas, en las venas del cerebro y en las venas
de las grandes vísceras.
5. ¿Cuáles son las características físicas del primer ruido cardiaco (LUB) y que lo generan?
R. Tiene un tono bajo y es ligeramente prolongado, y se sucede por el cerrado brusco de las
válvulas mitral y tricuspídea.
6. ¿Cuáles son las características físicas del segundo ruido cardiaco (DUP) y qué lo genera?
R. Tiene un tono elevado y es más corto, se produce por el cierre de las válvulas aórtica y
pulmonar
7. ¿Qué duración y qué frecuencia tienen el primero y segundo ruido cardiaco?
R. El primer ruido tiene 0,15 segundos y tiene un tono de 35 herzt/s. El segundo ruido dura
0,12 segundos y tiene un tono de 50 hertz/s.
8. ¿Cómo explica biofísicamente un soplo cardiaco?
R. Cuando existe una estenosis o una dilatación de una válvula cardiaca o de un vaso
sanguíneo importante, donde por estas alteraciones el flujo laminar silencioso se pierde por
llegar y sobrepasar la velocidad crítica de la sangre, volviéndose turbulento y ruidoso como
un soplo.

82. 82
9. Indique las causas y características de un soplo funcional.
R. Es debido a la disminución de la viscosidad de la sangre (anemia) y a la acción
gravitacional especialmente, que motivan un incremento de la velocidad de la sangre, dándose
los soplos sistólicos suaves y que desaparecen al variar de posición al sujeto.
10. ¿qué es el gasto cardiaco?
R. Es la cantidad de sangre que expulsa el corazón en la unidad de tiempo y que normalmente
es de alrededor de 5 litros.
11. ¿Cuál es el gasto cardiaco, si tenemos un consumo de oxígeno de 240 ml/minuto, se
detectan 170 ml/litro de oxígeno en las arterias y 130 ml/litro en las venas?
R. Consumo de O2 = 240 ml/min____ = 6 litros/min
(A)O2 – (V)O2 170 ml/l – 130 ml/l
12. ¿Qué condiciones debe guardarse para medir el gasto cardiaco?
R. Debe obtenérselo con el individuo en condiciones basales y teniendo una frecuencia
cardiaca de 70 a 72 latidos por minuto, y así obtendremos 5 litros/minuto.
13. ¿Qué regula la frecuencia cardiaca?
R. Está regulada por el sistema nervioso autónomo, aumentándola la estimulación simpática y
disminuyéndola la parasimpática.
14. ¿A qué corresponde la precarga cardiaca?
R. A la distensión de las fibras musculares que el miocardio llega antes de contraerse; o sea,
corresponde a cuando una fracción de músculo es estirada por una carga que descansa sobre
una superficie.
15. ¿A qué corresponde la poscarga cardiaca?
R. Es la contracción de las fibras del miocardio, que lanza a la sangre contra una oposición
(resistencia periférica) hasta vencerla. Corresponde a cuando una fracción de músculo se
contrae y va aumentando su tensión hasta levantar la carga que descansa sobre la superficie.
16. Que tipos de contracciones encierra la poscarga?
R. Al inicio es isométrica y luego se hace isotónica.
17. ¿Qué dice la ley de Starling?
R. La energía de la contracción es proporcional a la longitud inicial de la fibra muscular
cardiaca.
18. ¿Qué relación hay entre la longitud y la tensión de la fibra muscular cardiaca?
R. Cuando el músculo cardiaco es traccionado, la tensión generada aumenta hasta cierto
máximo, y luego disminuye cuando el alargamiento se vuelve extremo.
19. ¿Qué factores aumentan el volumen diastólico final?
R. Contracciones auriculares intensas, aumento de la volemia, aumento del retorno venoso,
incremento de la acción del músculo esquelético e incremento de la presión intratorácica
negativa.
20. ¿Qué factores disminuyen el volumen diastólico final?
R. La posición de pie, el aumento de la presión intrapericárdica, la baja de la adaptación
intraventricular y la subida de la presión intratorácica negativa.

83. 83
21. ¿Qué es la resistencia o impedancia hemodinámica?
R. Es la resistencia al flujo sanguíneo, que es baja en la arteria pulmonar y particularmente
alta a nivel de la arteria aorta, siendo un factor que influye sobre la fuerza de contracción
cardiaca.
22. ¿Qué se estudia en el preparado cardiopulmonar de un animal de experimentación privado
de su riego sanguíneo y denervado (muerto)?
R. La resistencia hemodinámica y su efecto sobre el corazón.
23. ¿A que es proporcional la impedancia aórtica?
R. A la resistencia al flujo a través de la válvula aórtica y a la presión arterial general.
24. ¿Qué sucede en el corazón con el aumento de la resistencia periférica?
R. El corazón expulsa menos sangre de la que recibe durante varios latidos, la sangre se
acumula en los ventrículos, el tamaño del corazón crece, el corazón dilatado se contrae más
fuerte y aumenta la presión venosa; por ello sube el retorno venoso y el gasto cardiaco.
25. ¿Qué aumenta la contractibilidad del miocardio?
R. La estimulación simpática, las catecolaminas (adrenalina y noradrenalina), la teofilina, el
ejercicio y los cardiotónicos (digitálicos).
26. ¿Qué disminuye la contractibilidad del miocardio?
R. La estimulación vagal, la hipercápnea, la hipoxia, la acidosis, la quinidina y la
insuficiencia cardiaca-
27. ¿Hemodinámicamente qué encontramos en los atletas entrenados?
R. Hallamos menor frecuencia cardiaca, mayores volúmenes sistólicos finales en los
ventrículos, y volúmenes sistólicos más elevados en el reposo, que en los sujetos no
entrenados.
28. Durante el ejercicio muscular la resistencia periférica está:
R. __ Aumentada X Disminuida __ Igual
29. ¿Por qué está disminuida la resistencia periférica durante el ejercicio muscular?
R. Por la vasodilatación en los músculos que se contraen.
30. ¿Cuál es el consumo de oxígeno del miocardio en estado basal y del corazón latiendo en
reposo?
R. En estado basal es de 2 ml/100 g/minuto, y latiendo en reposo es de 9 ml/100 g/minuto.
31. ¿A qué se llama trabajo ventricular por latido?
R. Es el producto del volumen sistólico y la presión arterial media en la arteria pulmonar
(para el ventrículo derecho) o la aorta (para el ventrículo izquierdo).
32. El trabajo ventricular izquierdo es mayor que el trabajo ventricular derecho en:
R. __ 3 veces __ 5 veces X 7 veces __ 9 veces
33. ¿Por qué en la angina de pecho (dolor precordial por insuficiencia coronaria) es más
común en la estenosis que en la insuficiencia aórtica?
R. Porque el trabajo de presión produce un mayor aumento de consumo de oxígeno, por
razones poco comprendidas (un aumento de la precarga produce un mayor consumo de
oxígeno que un aumento de la precarga).

84. 84
34. La sección total del lecho circulatorio a la altura de los capilares en relación al inicio
(aorta) es mayor en:
R. __ 200 veces __ 400 veces __ 600 veces __ 800 veces.
35. ¿A qué se debe que la presión venosa luego de haber caído a cero con el paro cardiaco,
sube unos cuantos milímetros, no considerando las fuerzas gravitacionales?
R. Se debe a que las presiones que las paredes de los vasos ejercen sobre la sangre en reposo.
36. ¿Cómo se compensa la presión de la sangre detenida en los vasos?
R. Se compensa por la presión opuesta que realizan las paredes de los vasos y la de los tejidos
que los rodean.
37. ¿Qué es el caudal o flujo o gasto sanguíneo e indique su cantidad normal?
R. Es la cantidad de sangre que transcurre por un vaso sanguíneo en la unidad de tiempo. Esta
en relación a la sección del vaso y a la velocidad de la sangre, corresponde al volumen minuto
y es normalmente en promedio de 5 litros por minuto
38. ¿Qué dice la ley general del caudal?
R. Dice: el caudal sanguíneo es el mismo en cualquier sección completa del lecho circulatorio
39. ¿Cuál es el volumen minuto (Vm), si la frecuencia cardiaca (f) es de 65 latidos por minuto
y el volumen sistólico (Vs) es de 55 mililitros?
R. Vm = Vs x f = 55 x 65 = 3,57 litros
40. ¿Qué dice la ley de las velocidades?
R. Dice que: la velocidad promedio de la sangre (v) es directamente proporcional al caudal
(C) e inversamente proporcional a la sección completa del lecho circulatorio (S) en la porción
estudiada, o sea: v = C/S. Es decir, que la velocidad de la sangre disminuye desde la aorta
hacia los capilares (donde es máxima su sección total), para ir aumentando hacia las venas.
41. La velocidad promedio de la sangre a nivel de la aorta es de:
R. __ 20 cm/seg X 30 cm/seg __ 40 cm/seg __ 50 cm/seg
42. La velocidad promedio de la sangre a nivel de los capilares es de:
R. X 0,5 mm/seg __ 1 mm/seg __ 1,5 mm/seg __ 2 mm/seg
43. ¿Qué dice la ley de las presiones en los líquidos ideales?
R. Dice: la presión hidrodinámica (PH) es igual a la suma de la presión hidrostática (P) con la
fracción cinemática, o sea: PH = P + ½ d.v2.
44. ¿Cuál es la presión cinemática (Pc) a nivel de la aorta torácica, de un sujeto adulto joven
ubicado a nivel del mar y a 0o C.?
R. Pc = ½ x 1.055 g/cm3 x (30)2 cm/seg = 474 g/cm2/seg.
45. ¿Cómo explica la aparente contradicción del principio de Bernouilli, cuando la presión
sanguínea baja a nivel de la desembocadura de las cavas, donde por su mayor sección y
velocidad menor debe subir?
R. El principio de Bernouilli solo se cumple en líquidos ideales, ya que en los reales los
resultados deben ser corregidos de acuerdo a los efectos del roce interno y periférico, por lo
que se pierde energía cinética en forma de calor a lo largo del tubo y la presión cae.
46. La presión que nos da canulando con un tubo manométrico la parte terminal de una arteria
es:

85. 85
R. __ Hidrostática __ Cinemática X Hidrostática y cinemática
47. La presión que nos da canulando con un tubo manométrico la parte lateral de una arteria
es:
R. X Hidrostática __ Cinemática __ Hidrostática y cinemática
48. ¿Qué es la resistencia periférica total?
R. La resistencia periférica total (RPT) es el cociente entre la diferencia de la presión
arteriovenosa (ΔPa-v) y el volumen minuto (VM), o sea: RPT = ΔPa-.v / VM.
49. ¿Cuál es la resistencia periférica total si el volumen minuto es de 5,5 litros por minuto y la
caída de presión en el circuito sistémico es de 110 torricelli?
R. RPT = 110 torr / 5,5 l x min = 20 torr
50. ¿Esencialmente en qué sitios del lecho circulatorio se halla ubicada la resistencia
periférica?
R. En las arterias terminales, arteriolas y capilares.
51. ¿Qué pasa cuando el caudal expulsado por el corazón disminuye?
R. Disminuye la presión arterial, baja el volumen de sangre contenida en las arterias, se
acumula la sangre en las venas, lo que aumentará la presión venosa. Esto sucede en
enfermedades que abate el caudal expulsado por el corazón, como en la insuficiencia
cardiaca.
52. El valor de la viscosidad (η) calculado por la ecuación de Poiseville se mantiene constante
cuando los vasos tienen un diámetro mayor de:
R. __ 200 micrómetros X 400 micrómetros __ 600 micrómetros __ 800 micrómetros
53. ¿Por qué la sangre es un líquido no newtoniano?
R. Porque no se cumple la ley de Poiseville, ya que su viscosidad relativa aparente (en
relación a la viscosidad del agua) varía con el radio del vaso y la presión, porque la deducción
de esta ley considera un número infinito de capas y cada capa de sangre no puede ser menor al
de un hematíe (0,007 mm). Todo esto es debido a que la sangre es un sistema heterogéneo
(microscópicamente) compuesto de plasma y glóbulos rojos.
54. Escriba la ecuación de Poiseville y despeje el valor η (viscosidad).
R. C = π . ΔP . r 4
η = π . ΔP . r 4
8 . l . η 8 . C . l
En estas ecuaciones: C es el caudal, π es 3.14, ΔP variaciones de presión, r es el radio del
vaso, l el largo del vaso y η es la viscosidad.
55. ¿Qué sucede al variar la diferencia de presión sanguínea y el radio de los vasos?
R. Con baja presión y un radio mayor hay menor velocidad, los eritrocitos se distribuirán
uniformemente, teniendo una cierta viscosidad; pero si aumenta la diferencia de presión y
disminuye el radio, subirá la velocidad, los glóbulos rojos se ubicarán en el centro del vaso,
quedando entre ellos y la pared una capa de plasma, y así los glóbulos rojos se desplazarán en
una solo pieza sin rozamiento con una capa de plasma exterior; por lo tanto, la viscosidad
aparente se abatirá llegando a un valor igual a la del plasma
56. ¿Cómo incide la variación de presiones sobre los volúmenes de sangre obtenidos en
capilares rígidos y capilares de animales?

86. 86
R. En el capilar rígido, cualquier variación de presión por mínima que sea le corresponde un
volumen o caudal, pero en un capilar animal se hace necesario presiones mayores de 20
mmHg para lograr la circulación de la sangre.
57. ¿Por qué se dice que el flujo sanguíneo es plástico en los vasos?
R. Porque al tener los hematíes tamaños algo mayores a la luz del capilar, se requerirá de una
presión mínima para atravesarla y mantener la circulación.
58. ¿Por qué durante el paro cardiaco no se equilibra totalmente la presión arterial y venosa?
R. Por la dificultad del paso de los hematíes por la luz del capilar ante la pérdida de presión y
por efecto de la tensión superficial.
59. ¿Qué es la presión transmural de los vasos sanguíneos?
R. Es la diferencia entre la presión sanguínea y la de las paredes de los vasos. En otras
palabras es la presión que ejercen los vasos sanguíneos en razón de la tensión de su pared
sobre la sangre.
60. ¿Qué dice la ley de Laplace?
R. Cuando es de una sola interfase, la presión distenderte (P) es igual al duplo de la tensión
transmural (T) dividida para el radio (r) del vaso, o sea: P = 2.T / r .
61. ¿Qué conclusiones desventajosas orgánicas se generan a partir de la ley de Laplace?
R. Que en todo aneurisma o corazón dilatado, sus paredes van a tener una mayor tensión en
razón de que el radio de estas cavidades aumenta, pudiendo romperse el aneurisma o el
corazón trabajará más y al final volverse insuficiente.
62. ¿Qué dice la ley de Hooke?
R. El aumento de longitud dado por una fuerza (F) al hacer tracción sobre una fracción de
materia homogénea es directamente proporcional a la longitud inicial, a la fuerza aplicada y a
una constante (e) e inversamente proporcional a la sección (s) del cuerpo, o sea: Δl = l .F.e / s.
63. ¿Por qué no se cumple la ley de Hooke en los vasos sanguíneos?
R. Al no estar alargado un vaso las fibras colágenas de su pared se encuentran plegadas en
mayor o menor grado, a medida que la pared se va distendiendo por la tracción el número de
fibras que se despliegan en forma completa y comienzan a estimularse elásticamente,
adicionando sus fuerzas a la que ya están ejerciendo otros elementos, por no ser cuerpos
homogéneos sino heterogéneos.
64. ¿Qué condiciones deben tener los manómetros que miden los fenómenos periódicos
circulatorios?
R. Deben tener suficiente sensibilidad para medir cambios muy pequeños y deben tener poca
inercia para no deformar los fenómenos
65. ¿Qué se demuestra con el experimento de Marey?
R. Se demuestra que el flujo sanguíneo es siempre continuo, debido a la elasticidad de las
arterias en relación con el trabajo cardiaco.
66. ¿Cuál es el radio de equilibrio para una presión transmural?
R. Al superponer los gráficos de la ley de Laplace y la ley de Hooke se forma una
intercepción de una línea de presión con la curva de elasticidad, que representa el único sitio
en que la tensión y el radio cumplen con la ley de Laplace y que se llama radio de equilibrio.

87. 87
En el extremo superior del gráfico puede llegarse a presiones de rotura, pero en el otro las
presiones por menores que sean nunca generan colapso del vaso, porque su elasticidad nunca
es suficiente para cerrarlo totalmente.
67. ¿Qué es la presión crítica de cierre?
R. Cuando se suma la tensión elástica y la tensión activa de pared se obtiene un resultado
superior a la que de acuerdo a la ley de Laplace pueda ser equilibrada por la presión
transmural. Superpuestos ambos gráficos (de la suma y la de Laplace) se obtiene un punto de
tangencia con la curva, llamado presión crítica de cierre, desde donde se cierra el vaso.
68. ¿Qué es la onda de pulso?
R. Es el desplazamiento del aumento de presión y su dilatación correspondiente a lo largo de
los vasos sanguíneos.
69. ¿Cuáles son las causas que hacen variar la velocidad de la onda de pulso?
R. La densidad de la sangre, la presión arterial, el radio de la arteria, el grosor de las paredes
del vaso y la elasticidad de las paredes.
70. ¿Por qué la velocidad del pulso aumenta con la edad?
R. Porque las arterias van perdiendo su elasticidad o se van haciendo más rígidas con los
años.
71. La velocidad del pulso en un individuo de 35 años es de:
R. __ 3 m/seg X 5 m/seg __ 8 m/seg __ 11 m/seg
72. Calcular la longitud de onda (L) del pulso, en un sujeto de 35 años (5 m/seg), cuya
frecuencia (f) es de 0,8 ciclos/seg.
R. L = v / f = 5 m/seg x 0,8 c/seg = 6,25 m
73. ¿Cuál es el trabajo del ventrículo izquierdo, para un volumen sistólico de 70 cm3, una
presión media de 120 mmHg y una velocidad de la sangre de 65 cm/seg.
R. Como 1 mmHg =1.332 barias, se deduce que
120 mmHg x 1.332 = 159,8 x 103 dinas/cm (barias)
Trabajo = fuerza x distancia
1 ergio = 1 dina x cm
M = V x D = 70 cm3 x 1.055 gr/cm3 = 73,85 gr
W = Pa x v + ½ x M x v2 = 159,8 x 103 dinas/cm x 70 cm3 + ½ x 73,85g x (65)2 cm/seg
W = 11.186 x 103 dinas/cm + 156.008,12 dinas/cm = 11’ 342.008 ergios
Como 1 joule = 107 ergios
W = 1,13 Joules
74. ¿Cuál es la potencia de un ventrículo cuyo trabajo es de 1,13 joules, que se contrae con
una frecuencia de 72 ciclos/seg, en cuyo caso la sístole dura cerca de 0,3 segundos?
R. Potencia = 1,13 joules / 0,3 seg = 3,76 watt
75. ¿Cómo se utiliza la ley de Ohm para calcular el flujo sanguíneo?
R. Primero consideraremos valores medios de flujo, presión y resistencia en los vasos
sanguíneos y la relacionamos con intensidad (I), voltaje (V) y resistencia eléctrica (R)

88. 88
respectivamente de la ley de Ohm, o sea: I = V/R. Entonces: Flujo = Presión sanguínea/
resistencia periférica
76. ¿Cuál es la resistencia vascular (R) expresadas en unidades R, si la presión aórtica media
es de 105 mmHg y el gasto ventricular izquierdo es de 95 ml/seg
R. R = V. I = Presión x Flujo = 105 mmHg / 95 ml x seg = 1,1 unidades R
77. ¿Qué es la pletismografía?
R. Es una técnica que se usa para medir el flujo sanguíneo de las extremidades, que se basa en
valorar los cambios de volumen de las extremidades al ocluir las venas, ya que la tasa de
incremento de volumen en el segmento es una función del flujo arterial.
78. ¿Cuál es la realidad de las leyes físicas como de Torricelli, Bernouilli, Poiseville, etc., en
su aplicación a la mecánica circulatoria?
R. Generalmente estas leyes están diseñadas para líquidos ideales y tubos rígidos, pero en el
organismo los tubos son flexibles y la sangre es un sistema heterogéneo o bifásico, entonces
el comportamiento de la circulación se desvía, a veces mucho, del predicho por los principios;
sin embargo, los principios físicos son de valor cuando se usan como un auxiliar para
entender lo que pasa en el cuerpo humano
79. ¿Qué es el número de Reynolds?
R. Es una unidad llamada R, que sirve para medir la velocidad crítica y la posibilidad de
turbulencia, está dada por la fórmula: R = d.D.v / N. En que d es la densidad del líquido, D el
diámetro del tubo, v la velocidad del flujo y N la viscosidad del líquido.
80. Calcular el flujo o caudal a nivel de la porción ascendente de la aorta, donde el roce de
deprecia, y recordando que el diámetro de la aorta es de 2, 4 cm de diámetro y su velocidad de
30 cm/seg.
R. Area (sección) = r2 x π = (1,2)2 cm x 3,14 = 4,5 cm2
Caudal = velocidad x sección = 30 cm/seg x 4,5 cm2 = 135 cm3 /seg
81. La presión en la arteria pulmonar es de aproximadamente:
R. __ 120/70 mmHg __ 90/50 mmHg X 25/10 mmHg __ 2/5 mmHg
82. ¿Cuál es la presión arterial media de un sujeto en posición de pie, a una distancia de 95
centímetros por debajo y a 50 cm por arriba del corazón?
R.__ Presión = 0,77 x 95 cm + 100 = 173,15 mmHg.
Presión = 100 - 0,77 x 50 cm = 61,50 mmHg
83. ¿Cuál es la presión venosa media de un sujeto en posición de pie, a una distancia 80 cm
por debajo del corazón?
R. __ Presión = 0,77 x 80 + 18 = 79,6 mmHg
84. ¿A qué se llama respiración externa?
R. Son los procesos que tienen como fin el intercambio de gases entre los tejidos y el exterior.
85. ¿A qué se llama espacio muerto en las vías respiratorias?
R. Es un volumen de aproximadamente 150 cc que se acumula en las vías respiratorias, que
durante la inspiración no llega a los alvéolos ni se mezcla con los gases allí contenidos y que
por lo tanto no intervienen e4n el intercambio gaseoso.
86. ¿Qué es lo hace posible la entrada y salida del aire atmosférico a los pulmones?

89. 89
R. Es consecuencia de los desplazamientos que realizan las paredes torácicas, mediante los
músculos respiratorios intrínsecos y extrínsecos y por la elasticidad pulmonar.
87. ¿Qué es la complacencia respiratoria o coeficiente L?
R. Es un coeficiente que sirve para medir la elasticidad pulmonar, que resulta de dividir las
variaciones de volumen del pulmón con las variaciones de presión del mismo, pero es solo
válido para el adulto.
88. ¿Qué es la complacencia específica?
R. Es la que resulta de dividir las variaciones de volumen del pulmón para el volumen
pulmonar en condiciones normales y las variaciones de presión pulmonar.
89. ¿Cuál es la presión intrapleural durante la inspiración y la espiración?
R. Durante la inspiración: -10 cm de H2O
Durante la espiración: -5 cm de H2O
90. ¿Cómo varía la presión intrapulmonar durante la respiración tranquila?
R. Varía entre -2 cm de H2O y +2 cm de H2O; es decir, que durante la inspiración es menor
que la atmosférica y mayor en la fase espiratoria.
91. ¿Qué es el aire corriente respiratorio?
R. Son unos 500 cc de aire que entran y salen sucesivamente durante cada fase respiratoria,
incluyéndose los 150 cc del espacio muerto.
92. ¿Qué es el aire complementario pulmonar?
R. Son unos 1500 cc de aire, que resultan luego de una espiración forzada,
93. ¿Qué es el aire de reserva?
R. Son unos 1500 cc. de aire, los que se eliminan durante una espiración forzada, luego de
una espiración normal.
94. ¿Qué es el aire residual?
R. Son unos 1500 cc de aire, que resulta de lo que queda en los pulmones, luego de una
espiración forzada, y solo se obtiene comprimiendo los pulmones directamente.
95. ¿Qué es la capacidad vital?
R. Es la suma de los volúmenes de aire complementario, corriente y de reserva.
96. ¿Qué es el coeficiente de ventilación?
R. Es el cociente entre el volumen del aire corriente y el volumen total de los pulmones.
97. ¿Qué es el volumen minuto respiratorio e indique su valor normal?
R. Es el volumen de aire que circula en un minuto por los pulmones. Su valor oscila entre 5 y
6 litros.
98. ¿De qué artificio nos valemos para medir el trabajo respiratorio?
R. Se hace preciso cambiar las fuerzas por presiones y todos los desplazamientos por
variaciones de volumen, entonces nos valemos del pulmotor, donde relacionamos la presión
que la bomba de este artefacto ejerce contra la presión atmosférica durante la inspiración (P)
con el volumen de aire que ella desplaza, o sea W = p . ΔV.
99. ¿Cuál es la composición porcentual en volumen del aire atmosférico seco?
R. Oxigeno: 20,94 %, Nitrógeno: 79,02 %, Gas carbónico: 0,04 % y Vapor de agua 0,7 %

90. 90
100. ¿De qué factores físicos depende el vapor de agua en el aire atmosférico?
R. Depende de la humedad relativa y temperatura.
101. ¿Cuál es la humedad relativa de un ambiente que se encuentra a 28o C?
R. Humedad relativa (HR) es igual a la tensión de vapor de agua saturado en punto de rocío
dividido para la tensión de vapor de agua saturado, o sea: HR = 9,2 / 22,2 = 0,41 % en
volumen = 41 %
(El punto de rocío se da a 10o C, el resto de valores se obtuvieron de tabla higrométrica de
Cicardo en página 120)-
102. ¿Cuál es el rango de humedad relativa de un ambiente normal?
R. Entre 41 y 75 %
103. ¿Cuál es la presión parcial del oxígeno atmosférico?
R. 760 100
X 20,94 X = 20,94 x 760 / 100 = 159 mmHg
104. ¿Cuáles son los contenidos porcentuales en el aire alveolar del oxígeno, nitrógeno y gas
carbónico?
R. Oxígeno: 13 %, Nitrógeno: 75 % y Gas carbónico: 2,3 %
105. ¿Cuál es la cantidad de agua que se elimina por la respiración en forma de vapor, si la
presión parcial de vapor de agua es de 7 mmHg?
R. __ 300 cc x día X 400 cc x día __ 500 cc x día __ 600 cc x día
106. ¿Cuál es la presión parcial del oxígeno, nitrógeno y gas carbónico en la sangre arterial?
R. Oxígeno: 100 mmHg, Nitrógeno: 570 mmHg, Gas carbónico: 40 mmHg
107. ¿Qué procesos físicos y fisicoquímicos intervienen en los intercambios entre el aire
alveolar, la sangre y los tejidos?
R. De difusión, disolución y evaporación.
108. La disolución de los gases en la sangre sigue la ley de:
R. __ Dalton __ Avogadro X Henry __ Gay Lussac
ELECTROFISIOLOGIA
I. INTRODUCCION
Generalmente, en todos los tejidos orgánicos se producen procesos bioeléctricos, pero los
de mayor interés son los procesos ocurridos en el tejido muscular y nervioso. En ellos existen
estructuras individuales, tales como: cilindroeje amielínico, cilindroeje mielínico, músculo estriado,
músculo cardiaco y músculo liso.
Antes de abordar los procesos bioeléctricos, estudiaremos los principios básicos de la
electrofisiología:
Las células nerviosas o musculares en un estadio no estimulado, tienen un potencial de
reposo estable; esto es, existe una diferencia de potencial entre el interior y el exterior de
las mismas, siendo negativo el interior con respecto al exterior y por ello se expresa con
signo negativo. Esto se debe a que es distinta la composición iónica de los fluidos en ambos
lados de la membrana celular selectivamente permeable. Esta diferencia se mantiene en
parte por las bombas de sodio-potasio activadas por ATP (Fisiología de Ganong 13ª Ed., Pag 27).

91. 91
Cuando se estimula a éstas células, la energía utilizada en este estímulo incrementa la
permeabilidad de la membrana a determinados iones, modificando la diferencia de potencial
entre ambos lados de la membrana. Si la diferencia de potencial aumenta, la célula se
hiperpolariza. Cuando la diferencia de potencial cambia de polaridad, disminuye o
desaparece, la célula se despolariza. Si recobra su potencial se denomina repolarización-
Sabemos que hay células receptoras (parte del órgano. sensorial) y efectoras. En un
receptor, la despolarización causada por un estímulo se llama potencial de receptor; es
una respuesta gradual que va difundiéndose en forma relativamente lenta por la dendrita,
desvaneciéndose a su paso, si no alcanza el umbral, ó si la despolarizaciónllega a la prominencia
axónica es posible que alcance el nivel umbral y se genere un potencial de acción, el cual
viajará, por el axón al sistema nervioso central.
Un estímulo intenso causa una mayor despolarización de membrana de la célula receptora
que un estímulo débil, los potenciales de acción son repetitivos, y la frecuencia a la que son
generados se relaciona con la magnitud del potencial de receptor; es decir, la fuerza de un
estímulo se manifiesta en la frecuencia de los potenciales de acción.
Conforme a la ley del todo o nada, la amplitud de cada potencial de acción carece de
relación con el estímulo; pero ésta es solo una característica de la neurona efectora
particular de cada respuesta a un potencial de acción. En contraste a esto, sabemos que el
potencial de receptor es unarespuestaescalonada o gradual.
Cuando el impulso nervioso (potencial de acción) pasa por una neurona motora (efectora) y
llega a la unión entre neurona y fibra muscular, la neurona libera acetil colina, la que se
difunde en la unión mioneural acoplándose con sus receptores en la superficie de la fibra
muscular. En respuesta a esto, el sarcolema (membrana plasmática de la fibra M.)
experimenta despolarización; ésta puede iniciar una corriente eléctrica (impulso nervioso) o
potencial de acción, que se distribuye por el sarcoplasma (citoplasma de la fibra M.), lo que
permite la salida de calcio del depósito al sarcolema, que se une a la troponina, alterando su
estructura, logrando que la troponinamiosina se desplace más adentro y queden los
filamentos de actina descubiertos, y es donde se unen las cabezas de miosina con ATP;
liberan ADP y se flexionan o doblan 45°, lo que hace tirar al filamento de actina y el músculo
se acorta. Cuando se bombea calcio de regreso al retículo endoplásmico (depósito), se
requiere ATP para que se genere la relajación. Estos procesos ocurren en milisegundos.
Medición de los fenómenos bioeléctricos: Los fenómenos eléctricos en las neuronas y
músculos se miden en milisegundos (ms) y los cambios de voltaje son pequeños y se miden
en milivoltios (mV). Además, hasta el desarrollo de los microelectrodos con una punta de
diámetro menor a 1 µm, los principales progresos que hicieron posible el estudio detallado
de la actividad bioeléctrica fueron la construcción de amplificadores electrónicos y el
osciloscopio de rayos catódicos.
Los amplificadores modernos amplifican los cambios de potencial 1.000 veces o más y el
osciloscopio de rayos catódicos provee una palanca prácticamente sin inercia y de
respuesta casi instantánea para registrar los fenómenos eléctricos (Fisiología de Ganong
13ª Ed., Pag. 45)
A. POTENCIALES BIOELÉTRICOS:
1. Potencial de lesión: si tenemos un músculo seccionado y le aplicamos los electrodos
de un micro voltímetro, colocando el electrodo negativo en la superficie seccionada y el
positivo en una zona indemne, se registrará una diferencia de potencial (voltaje). Como
vemos en la Fig. 25, la parte lesionada es electronegativa respecto al área sana. El valor
medido se llama potencial de lesión.
2. Potencial de acción: si aplicamos los electrodos A y B de un microvoltímetro, a cierta
distancia, en la superficie de un músculo intacto (figura inferior), no encontraremos ningún
voltaje, si está el músculo en reposo. Pero si cogemos una fuente de energía eléctrica y
mediante los electrodos S aplicamos una pequeña descarga eléctrica, cerca de uno de los
extremos del músculo, motivando una contracción muscular, observaremos que el aparato

92. 92
de registro detecta una diferencia de potencial entre los electrodos A y B. El electrodo A se
hace primero negativo respecto al B, y luego éste se hace negativo respecto al primero;
decimos entonces, que se desplaza una onda negativa a los largo del músculo. El registro
gráfico de la diferencia de potencial producida a lo largo del tiempo está constituido, a
grandes rasgos, por una curva difásica (Fig. 27) cuya forma exacta depende de la distancia
de separación entre los electrodos registradores (figura inferior).
Fig. 26 Fig. 27
Es de notar que en esta experiencia los fenómenos eléctricos no se pueden considerar
producidos por la contracción mecánica del músculo, pues aquellos se inician antes de ella,
como se lo demuestra en la figura adyacente, en la que se han superpuesto el electrograma
(e) y el mecanograma (m) de la contracción muscular.
Fig. 27
En el nervio se registran fenómenos eléctricos similares. Para ello, usamos una preparación
neuromuscular de rana (Fig. 28), formada por el nervio ciático y el músculo gastrocnemio.
Se demuestra en esta prueba, que para los procesos eléctricos mencionados tengan lugar, la
descarga eléctrica aplicadamediantelos electrodos S debe ser lo suficientemente intensa como
para provocarla contracción del musculo.La variación de potencial que tiene lugar en cada punto
de la superficie muscular o del nervio cuando éstos entran en actividad recibe el nombre de
potencial de acción (BiofísicadeFrumento 1ª Ed. Pag., 324 y 325)
Fig. 28
El osciloscopio y los potenciales de acción: el osciloscopio de rayos catódicos (ORC) se utiliza
para medir los fenómenos eléctricos en los tejidos vivientes (Fig- 29). Un cátodo emite electrones
cuando se aplica un alto voltaje a través de él y un ánodo adecuado al vacío. En ORC los electrones
que emana el cátodo, son enfocados y dirigidos contra el frente del tubo donde halla colocada una
lámina de sustancia fosforescente que emite luz cuando impactan los electrones. Una placa metálica
vertical está colocada a cada lado del rayo catódico. Cuando se aplica un voltaje a estas placas, los
electrones del rayo de carga negativa son atraídos hacia la placa de carga positiva y repelidos por la
placa de carga negativa.

93. 93
Fig. 29
Si el voltaje aplicado a las placas verticales (placas X) es incrementado lentamente, y luego reducido
de golpe e incrementado de nuevo, el rayo se mueve en forma continua hacia la placa positiva,
regresa a su posición anterior y se dirige otra vez hacia la placa positiva. La aplicación de un “voltaje
en diente de sierra” de este tipo hace que el rayo barra a través de la pantalla del tubo, siendo la
velocidad de barrido proporcional a la tasa de incremento del voltaje aplicado. Otro par de placas
(placas Y) están dispuestas horizontalmente, arriba y abajo, del haz. Los voltajes aplicados a estas
placas desvían el haz para arriba y para abajo conforme éste barre en la pantalla del tubo, y la
magnitud de la desviación vertical es proporcional a la diferencia de potencial entre las placas
horizontales. Cuando estas placas se conectan con electrodos en un nervio, los cambios del
potencial que ocurren en el nervio se registran como deflexiones verticales del haz a su paso a
través del tubo.
Registro con el ORC con axones únicos: con el ORC pueden demostrarse los fenómenos
eléctricos que ocurren en un nervio periférico aislado de algún animal de laboratorio. Sin embargo,
esta preparación contiene muchos axones y es importante poder estudiar las propiedades de un
solo axón. Los axones de mamíferos son relativamente pequeños (20 µm o menos de diámetro) y
son difíciles de separar del resto; pero existen células gigante no mielinizadas en cierto número de
especies de invertebrados. Tales células gigantes se encuentran en los cangrejos (Carcinus) y en la
jibia (Sepia); pero los más grandes axones conocidos se encuentran en el calamar (Loligo). La
región del cuello del manto muscular del calamar contiene axones únicos de hasta 1 mm de
diámetro. Las propiedades básicas de estos axones largaos son semejantes a la de los axones de
mamíferos.
Registro del Potencial de membrana en reposo con el ORC: Cuando se conectan los electrodos,
a través de un amplificador apropiado, a un ORC y se colocan sobre la superficie de un axón, no se
registra diferencia de potencial. Sin embargo, si un electrodo se inserta en el interior de la célula (Fig.
30), se observa una diferencia de potencial constante, siendo negativo el interior con respecto al
exterior mientras las células está en reposo. Este potencial de membrana en reposo se encuentra en
casi todas las células y su origen lo trataremos más adelante. En las neuronas por lo general es de –
70 mV.
Fig. 30
Periodo de latencia: Si el axón es estimulado y aparece un impulso propagado, se observa una
serie de cambios de potencial característicos, conocida como potencial de acción, cuando el
impulso pasa por el electrodo de registro.
Cuando se aplica el estímulo aparece una breve desviación irregular de la línea basal, el artefacto
del estímulo. Este artefacto se debe a la fuga de corriente de los electrodos estimulantes a los de
registro, y por lo general ocurre a pesar del aislamiento cuidadoso; pero es útil porque marca en la
pantalla el momento de que se aplica el estímulo.

94. 94
El artefacto del estímulo es seguido por un intervalo isopotencial (periodo de latencia) que termina
con el inicio del potencial de acción y corresponde al tiempo que tarda en viajar el impulso a lo largo
del axón desde el sitio de estimulación hasta los electrodos de registro. Su duración es proporcional
a la distancia entre los electrodos estimulantes y los de registro, así como a la velocidad e
conducción del axón.
Problema: supóngase que la distancia entre el electrodo catódico estimulante y el electrodo exterior
de la figura inferior es de 4 cm, y si el período de latencia dura 2 mseg, la velocidad de conducción
es de 4 cm / 2 mseg o 20 mseg.
Potencial de acción en el ORC: la primera manifestación del potencial de acción que se
aproxima es una despolarización inicial de la membrana. Después de una despolarización
inicial de 15 mV, aumenta la velocidad de despolarización. El punto en el cual ocurre este
cambio se llama nivel de descarga. De ahí en adelante, el trazo en el osciloscopio
rápidamente alcanza la línea isopotencial (potencial cero) y la sobrepasa en
aproximadamente +35 mV. Entonces se revierte y cae rápidamente hacia el nivel de reposo.
Cuando la repolarización alcanza el 70%, la velocidad de repolarización disminuye y el trazo
se acerca a nivel de reposo más lentamente. El ascenso brusco y el descenso rápido forma
el potencial de espiga del axón, y la caída lenta final es la posdespolarización. Después
de que alcanza el valor de reposo previo, el trazo asciende ligeramente en la dirección de la
hiperpolarización para dar una pequeña pero prolongada poshiperpolarización. Cuando se
registra con un electrodo en la célula, el potencial de acción se llama monofásico porque
ocurre primordialmente en una dirección.
Fig. 31
Las proporciones del trazo, en la figura superior izquierda, están distorsionadas
intencionalmente para ilustrar los diferentes componentes del potencial de acción. Un
registro con los componentes puestos en escalas de tiempo y magnitud exactas para una
neurona de mamífero, puede verse en la figura superior derecha. Nótese que el ascenso del
potencial de acción es tan rápido que no se puede percibir claramente el cambio de la
velocidad de despolarización en el nivel de descarga, y también que la poshiperpolarización
es solo de 1 a 2 mV de amplitud aproximadamente, aunque dura más o menos 40 mseg. La
duración de la posdespolarización en este caso es de 4 mseg, pero en muchas neuronas es
más corta y menos prominente. Pueden ocurrir cambios en las pospolarizaciones
independientemente del resto del potencial de acción. Por Ej., si el nervio ha estado
conduciendo iterativamente por largo tiempo, la poshiperpolarización es usualmente más
grande.
Ley del todo o nada: Si un axón se dispone para registro, como se ve en la figura superior,
con los electrodos de registro a una distancia considerable de los electrodos estimulantes,
es posible determinar la intensidad mínima de la corriente estimulante (intensidad umbral)
capaz de producir un impulso. Este umbral varía con las condiciones experimentales y el
tipo de axón; pero una vez que se alcanza se produce un potencial de acción completo. Los
incrementos ulteriores en la intensidad el estímulo no producen incrementos u otros cambios
en el potencial de acción mientras las condiciones experimentales permanezcan constantes.
El potencial de acción deja de presentarse si el estímulo es de magnitud subumbral; pero
aparece con una forma y amplitud constantes, sin que importe la intensidad del estímulo,
siempre y cuando sea de intensidad umbral o mayor. El potencial de acción es, por tanto, de
carácter “todo o nada” y se dice que obedece a la ley del “todo o nada”.
Curva de intensidad-duración: En la figura superior, los estímulos de duración
extremadamente corta no logran excitar el axón, sin importar que intensos sean. Con
estímulos de mayor duración, la intensidad umbral con la duración del estímulo. Con bajas

95. 95
corrientes se llega a un nivel donde no ocurre respuesta alguna por largo que sea el tiempo
de aplicación del estímulo. La relación se aplica solo a corrientes que ascienden a su
intensidad máxima rápidamente. Las corrientes que ascienden lentamente no hacen
descargar al nervio porque éste se adapta al estímulo aplicado, un proceso llamado
acomodación (Fisiología de Ganong 13ª Ed. Pag. 46 y 47).
B. EXCITABILIDAD
1. Conceptos: Hemos visto que tanto el nervio como el músculo tienen la propiedad de
responder con un estado de excitación a la aplicación de una pequeña descarga eléctrica.
Esta propiedad recibe el nombre de excitabilidad. El factor capaz de provocar el estado de
excitación recibe el nombre de estímulo, y los cambios provocados en el órgano por aquel
constituyen la respuesta.
2. Estado de excitación: es el estado durante el cual se propaga a lo largo de las fibras
nerviosas o musculares un impulso nervioso, del cual la onda eléctrica es uno de los componentes.
3. Velocidad de la excitación: al parecer hay otro componente en el impulso nervioso, que
obviamente no es eléctrica; así pues, registrando el cruce de la onda negativa por dos puntos
separados de una fibra nerviosa, y teniendo en cuenta la distancia de separación y el tiempo
empleado por el impulso para propagarse entre ellos, se puede calcular la velocidad con
que viaja el estado de excitación. Esta velocidad es del orden de los metros por segundo; por
ello, el estado de excitación propagado no es exactamente igual a una corriente eléctrica se
propaga con una velocidad de 300.000 Km / seg por un conductor metálico.
4. Tipos de estímulos: el estímulo que hemos mencionado es eléctrico, pero los hay de
otras naturalezas: mecánicos, químicos, luminosos, etc. Los estímulos más empleados en la
experimentación son los eléctricos, pues es muy fácil regular su intensidad y duración.
Además, este tipo de estímulos es el más adecuado por la naturaleza misma del proceso de
excitación.
5. Umbral: para que un estímulo provoque una respuesta es necesario que su intensidad
sea mayor que un determinado valor mínimo, por debajo del cual no se produce el estado de
excitación. Este valor mínimo recibe el nombre de umbral.
ELECTROTONO: si aplicamos dos electrodos, A y B, sobre la superficie de una fibra
nerviosa y danos una descarga eléctrica inferior al umbral, circulara una corriente I por los
fluidos que bañan el área de la fibra enmarcada entre dichos electrodos. Pero, también se
comprueba que aparecen voltajes en porciones de la fibra adyacente a dichos electrodos,
que pueden ser registrados como se aprecia.
Fig. 32

96. 96
En la figura. Este fenómeno recibe el nombre de electrotono. Como la superficie de la fibra
es conductora, si hay diferencia de potencial habrá también corrientes eléctricas (I), que se
las llama corrientes electrotónicas, las mismas que tienen un sentido inverso al de la
corriente comprendida entre los primeros electrodos A y B llamados electrodos polarizantes.
Si las mediciones de las corrientes electrotónicas se van alejando de los electrodos
polarizantes, se comprueba que los potenciales electrotónicos van decreciendo hasta
hacerse practícame nulos.
En la zona en contacto con el cátodo y en sus alrededores la excitabilidad aumenta al igual
que la velocidad de conducción; esto se llama catelectrotono. En la región anódica la
excitabilidad disminuye y la conducción se retarda, y a esto se llama anelectrotono.
(Biofísica de Frumento 1ª Ed. Pag., 327).
C. HIPÓTESIS DE BERNSTEIN: con el fin de explicar los potenciales de acción y de lesión,
Berstein pensó que la membrana celular en reposo se halla polarizada, de tal manera que el
interior de la célula es negativo respecto al exterior. La causa de ésta polarización sería la
desigual distribución de los iones en ambos lados de la membrana.
Fig. 33
Por medio de esta teoría queda directamente explicado el potencial de lesión. Para explicar el
potencial de acción, se pensó que la membrana se despolarizaba en los puntos por donde
pasaba la onda de excitación y que luego vuelve a polarizarse (repolarización), hasta quedar
por ultimo en el mismo estado inicial. Así la superficie de la porción excitada se haría
electronegativa respecto de las partes que aún se hallan en reposo (Biofísica de Frumento 1ª Ed., Pag.
328).
ESTUDIO DE LOS TEJIDOS EXCITABLES: Como hemos visto, a través de la membrana celular
existe una diferencia de potencial (está polarizada). Este hecho, que ya fue enunciado en forma de
hipótesis y atribuido a la desigual ubicación de potasio por Berstein a principios de siglo, es la base
de los fenómenos que hemos mencionado. En consecuencia, para comprender el mecanismo de
esos fenómenos es necesario estudiar las propiedades eléctricas de la membrana celular y su
modificación durante el estado de excitación, y qué papel desempañan los iones en reposo y en
actividad.
II MEMBRANA EN REPOSO
A. PROPIEDADES ELECTRICAS: las propiedades eléctricas de la membrana de la fibra nerviosa
se han podido estudiar muy bien colocando electrodos en el interior de cilindroejes de calamares y
otras especies afines (Fig. 34). Dichos electrodos, conectados a otros exteriores a través de equipos
especiales, permiten determinaciones muy precisas. Se ha podido establecer un circuito equivalente
de la membrana.
1. Circuito equivalente
a. Impedancia:
Como a través de la membrana celular existe una diferencia de potencial, aquella debe tener cierta
resistencia o, en términos generales, cierta impedancia. De lo contrario, constituiría un cortocircuito
entre el citoplasma y el medio interior, y éstos serían equipotenciales

97. 97
Fig. 34
La membrana ofrece una alta impedancia a la corriente directa, aquella es menor para la alterna de
frecuencia baja y decrece tanto más cuanto más aumenta la frecuencia. Tales hechos muestran que
la membrana tiene propiedades de capacitor o condensador, pues la impedancia capacitiva
disminuye al aumentar la frecuencia de la corriente alterna.
Por otra parte, el hecho de que la membrana también conduce, aunque en mucho menor
grado, por la corriente directa, aquella se comporta también como una resistencia óhmica,
dispuesta en paralelo con el condensador. En consecuencia con el punto de vista de su
impedancia, la membrana se puede esquematizar mediante el circuito equivalente de la Fig.
35 b, en que la corriente puede circular por la resistencia, mientras que la alterna puede
hacerla por ambos elementos.
Fig. 35 a Fig. 35 b
b. Diferencia de potencial
Por convención, la polarización de la membrana se expresa como diferencia entre el
potencial interior y el exterior, o sea: Vm = V1 – V2
En reposo, esta diferencia es negativa y la simbolizaremos con Em. Este potencial de reposo
puede ser representado en el circuito equivalente por una pila con su polo positivo dirigido
hacia el exterior (Fig. 35 b).
c. Circuito equivalente de una fibra
Para diseñar el circuito equivalente correspondiente a una fibra, se debe tener en cuenta
que, tanto la capa de líquido que la baña por fuera como el citoplasma, son capaces de
conducir corrientes longitudinales y que cada uno de ellos tiene una determinada corriente
específica. En consecuencia, a lo largo de la fibra, la membrana puede quedar
representado (Fig. 36) por una sucesión de circuitos elementales como el que se muestra en
la Fig. 35 b contenidos en el espesor de la membrana y unidos entre sí, por fuera y por
dentro de ella, por las resistencias ro, del medio exterior, y r1, del citoplasma (Biofísica de
Frumento 3ª Ed. Pag. 139-140).
Fig. 36
Los circuitos equivalentes de una fibra. A, B, C, circuitos equivalentes; ro, resistencia
longitudinal exterior; r1, resistencia longitudinal interior.
Los valores obtenidos en el cilindroeje de calamar para los distintos elementos estudiados, son los
siguientes:

98. 98
-Resistencia transversal de la membrana (τm): 1.000 ohm x cm3
-Resistencia específica del
citoplasma (τ1): 29 ohm x cm
-Resistencia específica del medio exterior -agua de mar- (τo): 20.5 ohm x cm
-Capacidad de la membrana (Cm): 1 µfaradio / cm3
-Diferencia de potencial a través de la membrana (Em): -60 mV
(Biofísica de Frumento 1ª Ed., Pag. 331)
Empleando otras técnicas, como la introducción de micropipetas (Fig. 37) cargadas de una solución
conductora se ha logrado determinar las propiedades eléctricas de otros tejidos excitables y de muy
diverso tipos de células. Fig. 37
Introducción de una micropipeta en el interior de una fibra muscular
2. Teoría del cable: El circuito equivalente de la Fig. 36 es semejante al empleado para el
estudio de los cables submarinos, en los que la envoltura aisladora reemplaza a la membrana
celular. Por este motivo la teoría basada en este circuito recibe el nombre de teoría del cable.
Mediante ella se puede determinar matemáticamente cuál será la distribución de las corrientes y de
los potenciales en diferentes casos.
a.Fibranormalenreposo:Comoen reposo todamembranaestá igualmentepolarizada,
todas las pilas están orientadas de igual manera(Fig. 38)y todas tiende a hacer circular corriente
en el mismo sentido (de dentrohacia fuera). En consecuencia, el circuito no se cierra por ningún
lado y la circulaciónde corriente es imposible. Por lo tanto, todos los puntos exteriores tienen el
mismo potencial y lo mismo ocurre con los interiores. Como entre el citoplasma y el medio no
circula corriente,la diferencia de potencial entre ellos es igual a la fuerza electromotriz Em de las
pilas.
Fig.
37
Corrientes que se establecen al excitar una fibra excitable. AB, cortocircuito
b.Potencialde lesión:si se secciona la fibra, el citoplasma se pone en contacto con el
líquido exterior. Esto equivale a un cortocircuito como el representado en la Fig. 37 entre los
puntos Ay B. Las pilas puedengenerarahora corrientes que atraviesan la membrana, circulan por
ro hacia el lugar del cortocircuitoy retornanpor r1,en sentido contrario. El potencial va cayendo en
el sentido de la corriente y, si seconsidera cero el potencial en la zona del corte, los potenciales
exterior e interiora lo largo de la fibraquedanrepresentados por la figura inferior. Como se ve en
ella, si se conecta un electrodo en la zona de corte y otro en un punto de

99. 99
Fig. 38 Fig.39
Corrientes electrotónica Distribución de los potenciales a
lo largo de una fibra seccionada
c. Corrienteselectrotónicas:si sobre los puntos de la superficie de una fibra sana se
aplican dos electrodos (figura inferior) y, mediante una fuente externa, se hace circular una
corriente eléctrica, de intensidadinferioral umbral,esta se distribuye comose ilustra. Una parte de
la corriente circula porel exteriory el resto lo hace por el citoplasma atravesando la membrana,
incluso fuera de la zona comprendida entre los electrodos.
Estas corrientes se denominan corrientes electrotónicas. De la misma clase son las corrientes
generadas en la figura de la página anterior. Fig. 40
En la Fig. 40, se ha simplificado la Fig. 38 representando solo la línea de corriente que más nos
interesa, en una fibra cuyo potencial de reposo Em es de -60 mV. La corriente atraviesa la
membranahacia el citoplasma porla resistencia rm (Biofísicade Frumento 3ª Ed., Pag. 142-143).
III. MEMBRANAEN ACTIVIDAD (Potencial de acción)}
A. FENOMENOS ELECTRICOS
Además de las variaciones de potencial que aparecen durante el estado de excitación se producen
modificaciones de la impedancia de la membrana, que pasamos a estudiar a continuación.
1. Impedancia:se ha comprobado que la capacidad de la membrana no se modifica durante la
excitación;en cambio, su resistencia transversal cae a valores muy bajos comparados con los de
reposo. Las variaciones de conductancia Gm a lo largodel tiempo, durante el estado de excitación
se ilustra en la Fig.41 a Como se ve, la conductancia aumenta rápidamente hasta un máximo y
luego desciende lentamente a su valor de reposo (en cilindroeje del calamar el proceso dura
aproximadamente 5 mseg.
2. Potencial: las variaciones de potencial que se producen durante la excitación pueden ser
registradas con el mismo dispositivo empleado para determinar el potencial de reposo. Los
resultados obtenidos semuestranen la Fig. 41 b.Comose observa en ella, la membrana invierte
su potencial,de modo queel interiorllega a hacersepositivo respecto al exterior. Luego el potencial
desciende hasta hacerse más negativo que el de reposo para ascender gradualmente el valor
inicial. Este excesode polarización negativa recibe el nombre de hiperpolarización pospotencial.

100. 100
Fig. 41 a Fig. 41 b
En la figura están representados los diferentes segmentos que pueden reconocerse en estas
variaciones de potencia.
Fig. 42
En la fig. 42 se muestra el registro local de un potencial de acción propagado juntamente con las
variaciones de conductancia de la membrana que lo acompañan. Puede observarse en ella que los
cambios de potencial de acción comienzan ligeramente antes de que aparezcan las variaciones de
conductancia.
(Biofísica de Frumento 3ª Ed., Pag. 151).
B. PROCESOS IONICOS
III PAPEL DE LOS IONES EN LOS BIOPOTENCIALES: se sabe que la diferencia de
potencial a través de la membrana podría ser producida por la desigual distribución de los
iones a ambos lados de ella. Esta situación se modifica durante la actividad para dar lugar
al potencial de acción. Debemos entonces estudiar la distribución de los iones en reposo y
sus modificaciones durante el estado de excitación. Para esto es necesario que veamos
antes algunos conceptos básicos.
A. CONCEPTOS BASICOS
1. Densidad de la corriente iónica: sabemos que si una solución de electrolitos de
concentración uniforme se introducen dos electrodos y se establece entre ellos una
diferencia de potencial. Los iones se desplazan originando una corriente eléctrica. Los
cationes se mueven en el sentido en que el potencial disminuye, vale decir, en el sentido
del campo eléctrico, mientras que los iones negativos lo hacen en sentido contrario. Si en un
sistema de coordenadas se representa el potencial V a lo largo de la distancia AB entre los
electrodos (Fig. 43), la velocidad con que los iones se desplazan es representada por los
vectores v+
(cationes) y v˜ (aniones). Ambas velocidades no tienen por qué ser
necesariamente iguales, pues ellas dependen de la movilidad de los iones (es la velocidad
con que un tipo de ion se desplaza cuando se establece en la solución un campo eléctrico).

101. 101
Fig. 43 a Fig. 43 b
Pero no solamente el campo eléctrico puede ser la causa del desplazamiento de los iones
en una solución, sino también cuando en ella hay una diferencia de concentración, en este
caso el soluto difunde de las zonas de mayor concentración a las de concentración menor.
Por lo tanto, si en un gráfico semejante al anterior representamos la concentración C de un
determinado tipo de iones en función de la distancia, éstos se desplazarán en ausencia del
campo eléctrico, como lo indican los vectores de la Fig. 43 b, de acuerdo con el gradiente de
concentración. Nótese, que en este caso el sentido del movimiento de los cationes y de los
aniones es el mismo, independientemente del signo de su carga eléctrica..
Ahora bien, si un determinado tipo de ion se encuentra sometido a la vez a los efectos de un
campo eléctrico y de un gradiente de concentración, su velocidad será la resultante de las
velocidades que produciría por separado cada uno de estos factores.
En la Fig. 44 se representan las concentraciones y el potencial, así como los dos vectores
componentes de la velocidad y el potencial, así como los 2 vectores correspondientes de la
velocidad, v1, determinado por el gradiente de concentración, y v2, determinado por el campo
eléctrico, y la velocidad resultante v para el caso de un catión y de un anión.
Fig. 44
La velocidad v con que se desplaza una determinada clase de ion determina la cantidad de
electricidad que estos transportan por unidad de tiempo (seg) y de sección (cm2
). Esta
magnitud recibe el nombre de densidad de corriente iónica.
La carga eléctrica Q transportada por n moles de iones está dada por la ecuación: Q = n.z.F
Si dividimos ambos miembros de la ecuación por el tiempo Δt en que el número de moles n
atraviesa una determinada sección obtenemos: Q/Δt = n / Δt.z.F
El primer miembro de la ecuación es la intensidad de la corriente i y el primer factor del
segundo miembro es el flujo de iones j, entonces: I = j.z.F
Como en el estudio de las propiedades de la membrana conviene con frecuencia referirse a
la unidad de superficie, dividimos ambos miembros de la última ecuación por el área

102. 102
atravesada, obteniendo así la densidad de corriente en función de la densidad de flujo: i =
m. z.F.
2. Conductancia iónica: la intensidad de una corriente eléctrica producida por una
diferencia de potencial a través de la conductancia G está dada por:
I = - ΔV . G
Dividiendo ambos miembros por el área atravesada, obtenemos:
I = - Δt . G
En que i es la intensidad de la corriente y G la conductancia iónica por unidad de área, pero
para abreviar solo decimos conductancia.
La conductancia iónica de la membrana es distinta para las corrientes llevadas por los
diferentes iones.
3. Potencial de equilibrio: observando la Fig. 44 se comprende que si el potencial en el
punto A fuese más bajo, el vector v2
+
del catión sería mayor y podría compensar
exactamente al componente v1
˜
(Fig. 45). En este caso la velocidad resultante sería nula y
los cationes no se desplazarían.
Fig. 45
Vale decir, para un gradiente dado de concentración existe un determinado campo eléctrico
capaz de compensar exactamente los efectos de aquel de modo que no se produzca
corriente iónica. Se puede demostrar que esta misma condición se cumple no solo para el
campo eléctrico y el gradiente de concentración en un punto, sino también para diferencias
de potencial y la diferencia de concentración entre dos puntos separados. Por tanto, para
cada diferencia de concentración de un determinado tipo de ion existe una diferencia de
potencial capaz de oponerse exactamente a los efectos de aquella, de modo que la corriente
iónica sea nula. Esta diferencia de potencial recibe el nombre de potencial de equilibrio
para esa diferencia de concentración, y su valor está dado por la siguiente ecuación:
En que, E es la diferencia de potencial entre ambos electrodos, R la resistencia eléctrica, z
es la valencia del ion, F la energía libre, T la temperatura absoluta y C concentraciones
molares en la solución A y B
4. Permeabilidad: conocemos que la diferencia de concentración es la única causa del
movimiento de un soluto (en el caso de los iones, cuando no hay campo eléctrico). El flujo
está dado por la ley de Fick: “El flujo m entre dos puntos es directamente proporcional a la
diferencia de concentración (V1 – V2) entre ellos e inversamente proporcional a la distancia
Δx que los separa, por una constante de proporcionalidad D que se llama coeficiente de
difusión”:

103. 103
Ahora bien, en el caso de la membrana celular, el espesor Δx es una constante que
llamaremos a, y las concentraciones que intervienen son la interior C1 y la exterior Co, de
modo que considerando positivo el flujo hacia adentro, la ley de Fick toma la forma: M =
D/a.(Co – C1)
Por ser D y a constantes, su cociente también lo es, de modo que, en el caso particular de
un espesor determinado y cuando no existe campo eléctrico (y aún con campo eléctrico para
los no electrolitos), el flujo es directamente proporcional a la diferencia de concentraciones:
m = - P. ΔC
Fig. 46
En este caso el factor P = D/a recibe el nombre de permeabilidad y es un valor propio de la
membrana de que se trata y de la sustancia que la atraviesa. A pesar d que en el caso de la
membrana celular el movimiento de los iones es afectado por el campo eléctrico; igualmente
la permeabilidad de la membrana para los distintos iones es una medida de la facilidad con
que cada uno de ellos puede atravesarla. En el caso particular del cilindroeje, su membrana
es muy permeable a los iones potasio y cloruro, pero su permeabilidad al sodio es
relativamente baja.
B. DISTRIBUCIÓN DE LOS IONES EN REPOSO
1. Composición iónica del citoplasma y del medio: la composición iónica del citoplasma,
así como del medio exterior, puede ser determinada por análisis químico. Para el caso del
cilindroeje amielínico del calamar la composición iónica del citoplasma y la del medio
exterior (Agua de mar) es la siguiente:
Na K Cl
Citoplasma 65 340 140
Agua de mar 400 10 540 Tabla A-1
2. Potencial de reposo: si modificamos la; concentración de sodio e incluso si se lo
reemplaza completamente por otro ion, se aprecia, que el potencial de reposo no se altera
mayormente. En cambio, las variaciones en la concentración de potasio producen cambios
notables en el potencial de reposo. En términos generales, al aumentar la concentración de
potasio la membrana se va despolarizando. Y para concentraciones superiores a 50 mmol / l
se cumple aproximadamente la ecuación de potencial de equilibrio. Esto haría pensar que el
potencial de reposo de la membrana es simplemente un potencial de equilibrio de potasio,
sino fuera por la falta de coincidencia de los resultados con dicha ecuación a
concentraciones bajas. Esta discordancia se muestra en la Fig. 47, en la que se representa
el potencial de membrana en función de la concentración de potasio.

104. 104
Fig. 47
La línea llena representa el potencial real y la de puntos, el que debería tener la membrana
si su potencial fuese el de equilibrio del potasio. De todos modos hay un hecho cierto que
surge de estas observaciones: el aumento de concentración de potasio despolariza la
membrana. Si la concentración de potasio es suficientemente alta, la membrana llega a
hacerse inexcitable.
Ahora bien, si se supone que solo el movimiento pasivo de los iones impulsado por el
gradiente de concentración o por el campo eléctrico pueden transportar cargas eléctricas a
través de la membrana, el potencial de ésta puede ser calculado a partir de los valores
dados en la tabla A-1 (esto no se describirá en este texto).
Tanto el sodio como el potasio no se hallan en la célula distribuidos de acuerdo con su
potencial de equilibrio, de modo que como consecuencia del campo eléctrico y del gradiente
de concentración el sodio se halla entrando permanentemente, mientras que el potasio
atraviesa la membrana hacia afuera. Ambos flujos son relativamente pequeños.
Conviene hacer notar ahora que, aunque la permeabilidad al potasio es mucho mayor que la
correspondiente al sodio, los flujos de esos iones en reposo son del mismo orden debido a
que el primero está relativamente cerca de su potencial de equilibrio, mientras que el
segundo se encuentra completamente alejado.
Fig. 48
En la figura 48 se muestra esquemáticamente la distribución de la concentración, el
potencial de membrana, la fuerza fe con que el gradiente de concentración tiende a
desplazar los iones los iones, la fuerza f1 con que tiende a moverlos el campo eléctrico y la
fuerza resultante fR, para el caso del potasio (K) y del sodio (Na). Asimismo, la
permeabilidad para cada ion se halla representada por el diámetro del canal que atraviesa la
membrana. Esquemáticamente se muestra que el potasio pasa por un canal ancho
impulsado por una fuerza pequeña, mientras que el sodio atraviesa un canal estrecho
empujado por una fuerza grande; los flujos resultan entonces del mismo orden
Debemos aclarar ahora que, si bien la ecuación de potencial de equilibrio se puede calcular
el potencial de la membrana a partir de las concentraciones de los iones en ambos lados de
ésta, queda aún sin resolver cuál es la causa de la desigual distribución de aquellos.
(Biofísica de Frumento 1ª Ed., Pag. 336-337-338-339 y 340- 341 y 342)
C. PROCESOS IONICOS EN ACTIVIDAD

105. 105
1. Papel del sodio: Los cambios en la concentración exterior de sodio apenas modifican el
potencial de reposo. Sim embargo, en usencia de este ion la fibra se hace inexcitable y, si
se ensayan diferentes concentraciones de sodio inferiores a la normal, se observa que a
medida que la concentración exterior disminuye el potencial invertido se hace cada vez
menor. Para concentraciones no muy bajas, dicho potencial es cercano al potencial de
equilibrio correspondiente a la concentración de sodio empleada.
Vm = ENa
Obsérvese que esta aproximación surge de la Fig. 41 b, si en ella aumenta suficientemente
la conductancia al sodio, en este caso la conductancia al potasio gk+ se hace despreciable
y resulta:
Vm = gNa - + ENa ∕ gNa - = ENa+
De acuerdo con lo observado, durante la espiga se produciría un gran aumento de la
conductancia de sodio. Si esta conductancia aumenta notablemente en un momento
determinado, dicho ion se precipita al interior de la fibra gracias al campo eléctrico y a su
gradiente de concentración. Esto ha sido confirmado estimulando una fibra en un baño con
sodio radiactivo, y comprobando que durante la estimulación la radiactividad interior de la
fibra aumenta rápidamente. De esta manera se ha podido establecer que la cantidad de
sodio que entra en la fibra por impulso a través de la membrana es de 4 mol/cm2
aproximadamente. Al precipitarse el ion sodio en el interior de la fibra entran en ella cargas
eléctricas positivas, de modo que el potencial interior aumenta acercándose el potencial de
la membrana al potencial de equilibrio del sodio.
2. Papel del potasio
Durante la hiperpolarización pospotencial (Fig. 41 b), el potencial de la membrana se acerca
al potencial de equilibrio del potasio.
HPP = Ek+
Como en el caso del sodio, esta ecuación surge de la Fig. 41 b, si en ella aumenta
suficientemente la conductancia al potasio, de modo que los términos del cociente relativos
al sodio se hagan despreciables. La conclusión es similar a la del apartado anterior. La
hiperpolarización pospotencial es debido a un aumento de conductancia al potasio.
También en este caso se ha estudiado el movimiento de este ion mediante el potasio
radiactivo. Se ha comprobado así que cada impulso va acompañado por la salida de una
cantidad de potasio de igual orden que la de sodio ingresado.
3. Conductancia y corriente iónica
a. Método de estudio
Los cambios que se producen en las conductancias de los diferentes iones durante la
actividad pudieron ser estudiados mediante la llamada técnica del potencial controlado,
que permite modificar a voluntad el potencial de una porción aislada de la membrana (para
impedir las corrientes electrotónicas) y medir la densidad de las corrientes de los diferentes
iones. La figura 43 muestra esquemáticamente el dispositivo original empleado.

106. 106
Fig. 49
El cilindroeje pasa a través de dos tabiques, p y q, que separa el baño en tres
compartimientos, A, B y C, en el segundo de los cuales se efectúan los registros.
El osciloscopio G registra el potencial e membrana Vm por medio de los electrodos R y S.
Esta misma diferencia de potencial es captada por el circuito de realimentación CR.
Mediante éste último el experimentador puede fijar el potencial de membrana y envía en el
momento oportuno, por el electrodo T la corriente necesaria para llevar dicho potencial al
valor programado. El aparato de medida I registra, mediante los electrodos S y U la corriente
que atraviesa la membrana.
Cambiando la composición iónica del baño y modificando convenientemente el potencial ha
sido posible discriminar qué tipos de iones llevan la corriente a través de la membrana
durante las diferentes fases del potencial de acción y cómo evolucionan las conductancias
para esos iones.
b. Resultados
En la Fig. 50 se muestra la variación de conductancia al sodio en función del tiempo (II) que
acompaña a una despolarización prolongada de la membrana (I). Se comprueba que al ser
despolarizada la membrana, su conductancia al sodio aumenta hasta llegar a un máximo y
luego cae a su valor de reposo a pesar de mantenerse la despolarización.
La conductancia al potasio también crece cuando la membrana es despolarizada, pero a
diferencia de lo que ocurre con el sodio, su ascenso se inicia más tardíamente y su valor se
mantiene elevado mientras dura la despolarización (Fig. 51). Solo cuando la membrana se
repolariza desciende la conductancia del potasio a su valor de reposo.

107. 107
Fig. 50 Fig. 51
El máximo valor alcanzado por la conductancia al potasio asciende (hasta un límite) al
aumentar la despolarización de la membrana, y los cambios de aquella se producen con cierto
atraso respecto de las modificaciones del potencial (Fig. 52).
Fig. 52
Modificaciones de la conductancia al potasio en función del tiempo (derecha)
para diferentes desviaciones del potencial de la membrana (izquierda).
c. Cambios durante el potencial de acción
Los tres resultados en las tres últimas figuras son suficientes para que se comprendan, a un
nivel elemental, los cambios que ocurren durante el estado de excitación.

108. 108
En primer lugar, recordemos que en estado de reposo el sodio tiene una gran tendencia a
entrar en la fibra, mientras que el potasio tiene una tendencia menor a salir, por hallarse el
potencial de membrana bastante cerca del potencial de equilibrio de ese ion.
Imaginémonos que una causa cualquiera provoca una despolarización de la membrana; la
Fig. 53 muestra los cambios que se suceden a continuación. En la parte superior se han
representado el potencial de la membrana Vm, el potencial de equilibrio del sodio ENa+ y el
potencial de equilibrio del potasio EK+. En la parte media se muestra la evolución de las
conductancia al sodio, gNa+ y al potasio gK+ en función del tiempo, y en la parte inferior se
representa mediante flechas de diferentes tamaños las variaciones de las corrientes de sodio
(flechas negras hacia abajo) y en la de potasio (flechas blancas hacia arriba).
Fig. 53
Procesos que se suceden en función del tiempo durante el estado de excitación
Para facilitar la explicación, el tiempo ha sido dividido en varios intervalos cuyos límites son un
tanto arbitrarios. La consecuencia inmediata de la despolarización inicial es un rápido aumento
de la conductancia del sodio, el cual se precipita hacia el interior de la fibra. . Esta entrada de
iones positivos produce una mayor despolarización de la membrana, y esto, a su vez, provoca
un aumento de la conductancia al sodio, flujo hacia adentro se acrecienta aún más. Como se
ve, en un primer momento el proceso se realimenta (intervalo I), incrementándose. Pero a
medida que la membrana se despolariza y el tiempo transcurre (intervalo II) entran en juego
varios factores que limitan este proceso. En primer lugar, al despolarizarse la membrana su
potencial se acerca al potencial de equilibrio del sodio, de modo que la diferencia Vm – ENa+
se va haciendo cada vez menor; en segundo lugar, una vez que alcanza su máximo la
conductancia al sodio comienza a decrecer. Como de acuerdo con la primera la densidad de
la corriente del sodio (en valor absoluto) está dada por:
INa+ = (Vm – ENa+).g Na+

109. 109
Estos dos cambios hacen disminuir el flujo de sodio hacia dentro con que se inició el proceso.
Como consecuencia, la despolarización se va produciendo con mayor lentitud y el trazo del
potencial va ascendiendo con menor pendiente a medida que se acerca a su máximo.
Además, a causa de la despolarización, en el intervalo II comienza a crecer la conductancia al
potasio y, como el potencial de la membrana se halla ahora lejos del potencial de equilibrio de
ese ion, su flujo hacia afuera comienza a aumentar. La corriente de potasio, al transportar
hacia afuera cargas positivas, contribuye a repolarizar nuevamente la membrana.
Como los cambios de conductancia se producen con cierto retraso respecto a los cambios de
potencial, el aumento de conductancia al potasio continúa aun cuando la membrana haya
comenzado la repolarización (intervalo III). Cuando la conductancia de este ion llega a un
máximo, la conductancia del sodio ya ha decrecido enormemente, de modo que el flujo de
potasio hacia fuera es ahora el fenómeno predominante. Esto provoca al principio una
repolarización más veloz de la membrana. La salida de potasio continúa hasta que el potencial
de la membrana se acerca al potencial de equilibrio del potasio (intervalo IV). En ese
momento la conductancia al potasio ya ha comenzado a caer, debida a la repolarización de la
membrana, y esto, unido a la proximidad entre el potencial de la membrana y el de equilibrio
del potasio, reduce la corriente del ion. Finalmente, la conductancia al potasio, así como el
potencial de membrana, llegan a su valor de reposo, los cuales no han sido representados en
la figura.
En resumen, la entrada de sodio provoca despolarización con la que se inicia el potencial de
acción y la repolarización es producida por la salida de potasio.
RADIACIÓN LUMINOSA
Concepto.-Teoría de la luz.- Propiedades de la luz (propagación rectilínea, velocidad, reflexión,
refracción, difracción, interferencia).- Espejismo.- Espejos (planos, convexos y cóncavos).- Ley de
Huygens.- Leyes de la reflexión y refracción.- Índice de refracción.- Ángulos limite. Interferencia:
concepto.- Refuerzoyoscuridadenlainterferencia.- Anillosde Newton.Difracción:concepto.-Redes
de difracción.

110. 110
ÓPTICA: concepto.- Prismas (concepto, elementos y tipos).- Lentes (concepto, clases, elementos,
distanciafocal,potenciaóptica,unidadesde potenciaóptica,formaciónde imágenes, fórmula de las
lentes).Descomposiciónde laluz:espectrosolar.- Prismade Flintyde Crown.- Líneas de Fraunhofer.
Espectroscopía:concepto.-Espectroscopio.- Espectrógrafo.- Espectrogramas.-Espectroscopio con red
de difracción.- Espectrosde emisión(continuosydiscontinuos).-Espectro de absorción. Polarización
de la luz: concepto.- polarizador y analizador.- Sustancias dextrógiras y levógiras.- Polarímetros.
Termorradiación: concepto.- Cuerpo negro.- Ley de Kirchoff.- Ley de Stefan- Boltzmann.- Ley de
Wien.Origende lateoría del quantum.Luminiscencia:concepto.- Clasificación(cristaloluminiscencia,
triboluminiscencia, electroluminiscencia, fluorescencia, fosforescencia, quimioluminiscencia,
bioluminiscencia). Fotometría: concepto.- Ley de la inversa de los cuadrados.- Unidades de
intensidad.
DESARROLLO:
R A D I A C I O N L U M I N O S A
Concepto.- Es un tipo de radiación electromagnética con una longitud de onda entre 4000 y 8000
Angström (Å) y que tiene como característica más importante el excitar la retina, generando las
sensaciones luminosas.
Teorías de la luz. El hombre ha tratado de explicar la naturaleza de la luz a través del tiempo; para
ello, se han concebido 4 teorías, que son:
1. La Ondulatoria
2. La Corpuscular
3. La Electromagnética
4. De la mecánica ondulatoria y corpuscular quántica
Teoría ondulatoria.- Fue iniciadapor Malebranche en el siglo XVII, y la desarrolló el físico holandés
Huygens(1690) para explicarlareflexión,refracciónydoble refracciónde laluz.Según esta teoría, la
luzestádeterminadaporunmovimientovibratoriosimilaral del sonido,el cual emergeríadel cuerpo
luminoso propagándose en un medio elástico e imponderable llamado éter, y así llegar hasta
nuestrosojos.El éterocuparía todos los espacios interplanetarios e intermoleculares; esta idea del
éterera básica,pueslaluz se propaga en el vacío y era necesario pensar en un medio de transporte
de la radiación luminosa.
Teoría corpuscular.- Su iniciadorfue el filósofoymatemáticogriegoPitágoras,enel sigloV a.C.,pero
lo concretó Isaac Newton en el siglo XVIII. Esta teoría dice: la luz está formada por pequeñas

111. 111
partículas que, saliendo de los focos luminosos penetrarían luego el ojo a través de la pupila. Esta
teoría resulta adecuada para comprender la propagación rectilínea de la luz, y la reflexión sería un
caso particularde los cuerpos elásticos. De acuerdo a esta teoría, los colores se explicarían según la
naturaleza y tamaño de las partículas; según Newton, la refracción estaría dada por las fuerzas de
atracción entre los corpúsculosylas moléculas de los cuerpos, que motivaría la desviación del rayo
acercándolo o alejándolo de la normal, según pase el rayo de un medio menos denso a otro más
densoo viceversa.Segúnesto,lavelocidadde laluzsería mayor en el agua que en el aire, lo que no
esasí; perola gran personalidadcientífica de Newton, hizo imponer esta teoría entre los científicos
de esos tiempos por varias décadas. Esta teoría se aceptó hasta que Young (1801) demostró los
fenómenos de interfase en que luz podía dar oscuridad, lo que se explica solo con la teoría
ondulatoria. También rebatieron la teoría corpuscular los experimentos de Fresnel (1815) sobre la
difracción y la interferencia de la luz, confirmando más la teoría ondulatoria.
Teoría electromagnética.- Fue formulada por James Maxwell en 1862, al explicar los experimentos
de inducciónde Faraday.Este admitiólaexistenciade ondas electromagnéticas que se propagan en
el espacio a partir de artificios de inducción y que las ondas luminosas tenían igual naturaleza que
éstas. Pero fueron las conclusiones de Heinrech Hertz (1867) que confirmaron el anterior acierto,
puesdemostróque lasondaselectromagnéticas producidas en los experimentos de Faraday tenían
la misma velocidad que la luz, y también presentaban fenómenos de reflexión y refracción.
De la mecánica ondulatoria y corpuscular quántica.- La teoría corpuscular se actualizó en 1900,
cuandoMáx. Planckemitióla“teoría del quantum”,segúnlacual la emisiónyla absorción de luz por
loscuerposse hacen enformadiscontinua,comopaquetesde energíallamadosquantum(cincoaños
despuésEinsteinlosllamóFotones).Estostendríandiferentesvalores para cada longitud de onda l ó
frecuencia f.
La energía que se asigna a cada quantum o fotón de radiación depende de la frecuencia del haz
radiación y de una constante h, cuyo valor es igual a 6,62 x 10-23
ergios/seg. El valor h es conocido
con el nombre de constante de Planck, en honor a su descubridor.
La energía E de un quantum es igual a la frecuencia f por la constante de Planck h, o sea: E = f .h
En 1834, el geógrafo irlandés Hamilton, pensaba que la trayectoria de una partícula material
colocada en un campo electromagnético, seguía una trayectoria ondulatoria. Esta teoría fue
perfeccionada por el matemático Jacobi, dándose la llamada teoría de Hamilton-Jacobi. Con esta
teoría Luis De Broglie (1924) concilia la teoría ondulatoria con la corpuscular y por ello recibe el
premio Nobel en 1929.

112. 112
De Broglie sostenía que todas las partículas seguían una trayectoria ondulatoria con cierta longitud
de onda llamada onda piloto. Esta quería decir que tanto los fotones de la luz como los electrones
tienenunmovimientoondulatorio,yel valorde lalongitudde onda 1 estárelacionadoconlamasa m
y la velocidad v de la partícula, de acuerdo a la siguiente ecuación:
Entones De Broglie relacionó la teoría del quantum y la de relatividad de Einstein; esta última
establece que la energía que posee un cuerpo está en relación directamente proporcional de su
masa y del cuadrado de la velocidad de la luz o sea:
E = m . v²
(1) E = f . h (2) E = m . v²
f . h = m . v²
Por oto lado sabemos, que las vibraciones armónicas son ondas o tren de ondas que salen del
elemento generador y se propagan por medios homogéneos, con una velocidad constante v. Esta
velocidad de propagación de las ondas es directamente proporcional a la longitud de onda 1 y a la
frecuencia f, o sea:
Reemplazando valores tendremos:
Si despejamos 1 y simplificamos, tendríamos:
Esta última ecuación nos explica que la longitud de onda que recorre un electrón esta dada por la
misma relación que rige la longitud de onda que sigue un fotón, el cual poseería una masa m y una
velocidad v.

113. 113
Los físicos norteamericanos Davinson y Germer fueron los primeros en demostrar
experimentalmente (1937) la veracidad de los conceptos de la Mecánica ondulatoria formulada por
de Broglie.Estosinvestigadoresdeterminaronque unhazde electrones se reflejaba sobre un cristal
de níquel, generando fenómenos de interferencia exactamente igual como lo haría un haz de
radiaciónelectromagnética (luz, rayos x, etc.). Estas experiencias también fueron verificadas por el
físico inglés G. P Thomson (hijo de J. J. Thomson) en 1937, y por Kikuchi en el Japón, ellos lograron
difractarel haz de electronesde manera similar a al que logró Von Laue con los rayos X. Todas estas
experiencias han creado un nuevo y amplio capítulo de la física moderna, como es la óptica
electrónica,unade cuyasaplicacionesprácticasesel microscopioelectrónico.Esta teoría también es
importante en los estudios de la física nuclear.
La última teoría descrita, también es válida para todas las partículas energéticas y corpusculares,
inclusive átomos y moléculas livianas.
PROPIEDADESDE LA LUZ: laspropiedadesde laluzson:
1. Propagación rectilínea. ,
2. Velocidad constante (Según el medio).
3. Reflexión.
4. Refracción.
5. Difracción
6. Interferencia
7. Polarización
Propagación rectilíneade la luz: La luz se propaga en línea recta en cualquier medio, inclusive en el
vacío. La demostraciónde estacaracterísticase hace cuandola luz de una vela o lámpara eléctrica la
hacemos atravesar un orificio de 1 milímetro de sección de una lámina, haciéndola incidir luego
sobre una superficie blanca, donde observaremos la imagen invertida de la fuente luminosa.

114. 114
También logramos demostrar la trayectoria rectilínea de la luz al proyectarse las sombras de los
cuerpos opacos.
Velocidadde la luz: la luzse propaga a diferentesvelocidadessegúnel medioen que se propaga sea
de una densidad u otra. Mientras más denso es el medio más lento es el paso de la luz. Según
Michelson y colaboradores, tenemos las siguientes velocidades:
Vacío: 299.774 Km./seg
Aire: 299.704 “ “ (70 Km. menos que en el vacío)
Agua: 225.000 “ “
Vidrio: 200.000 “ “
En el vacío todas las radiaciones, cualquiera sea su longitud de onda desde los rayos cósmico hasta
las ondas hertzianas, Tienen igual velocidad de propagación.
Reflexión de la luz: todos los cuerpos o superficies reflejan la luz, por ello son visibles. Solo una
superficie negra perfectamente mate absorbe toda la luz, pero es muy difícil obtenerla. Muchas
superficies reflejan la luz de solo determinadas longitudes de onda y se ven de color cuando las
ilumina la luz blanca, la cual contiene todas las longitudes de ondas visibles.
Las superficiesirregularesylasde mate suave reflejanlaluz desordenadamente, por lo que en ellas
no se formarán imágenes; por Ej., las páginas de un libro reflejan la luz desordenadamente,
permitiendo solo la lectura de las letras en vez de reflejar la imagen del lector. En cambio, las
superficies muy pulidas y lustrosas reflejan la luz de un modo uniforme, a estas superficies se
denominan espejos. Aquí vemos la reflexión total.
Hay tres tipos de espejos: 1) Planos, 2) Cóncavos y 3) Convexos

115. 115
Los espejos planos constituyen el tipo más familiar; los cóncavos son ahondados, y los de afeitarse
son un ejemplo; los convexos o abultados, se utilizan como retrovisores para automóviles, porque
proporcionan un gran ángulo de visión.
Leyes de la reflexión: La reflexión de los tres tipos de espejos se rige por las dos leyes principales,
que son:
Primera Ley: “El rayo incidente, el rayo reflejado y la normal están en el mismo plano.”
Segunda Ley: “El ángulo de incidencia (formado por el rayo incidente A y la normal B) es igual al de
reflexión (formado por el rayo reflejado C y la normal)”.
La normal: es una línea imaginaria perpendicular a la superficie en el punto donde la toca el rayo
incidente.
Reflexiónde laluz en espejoplano:la imagenformadaporun espejoplano,geométricamente esdel
mismotamañoque el objetoreflejado,muestrainversiónlateral,laimagenyel objetoequidistandel
plano del objeto y es virtual.

116. 116
Si miramos un objeto en un espejo plano, su imagen es del mismo tamaño que la del objeto según
vemoslafigurade arriba, donde se han trazado unas pocas líneas para demostrar la geometría de la
localizaciónde laimagen;ademásse observa, que imagen y objeto están a igual distancia del plano
reflector del espejo y la inversión es lateral.
La imagenesvirtual,porque resultade laintercepciónde lasprolongacionesde losrayosdespués de
reflejados,ynopuedenserrecogidos o proyectados en una pantalla: La imagen virtual parece estar
enun lugar donde enrealidadnohaynada (detrásdel espejo).Si concebimoslaimagen,eneste caso,
del mismotamañoque el objeto,¿porqué,generalmente,aparece máspequeña?Estose debe aque
la imagenvirtual que percibimosestáubicadapordetrás del espejo y nosotros estamos por delante
del mismo, por tanto la distancia total será la suma de la distancia imagen-espejo más la distancia
observador –espejo.
Reflexión en una superficie curva: es el caso de reflexión de la luz en los espejos cóncavos y
convexos.
Los elementos de un espejo cóncavo: 1) Centro de curvatura (C), 2) Vértice, 3) Ejes principal y
secundarios, 4) Angulo de abertura, 5) Foco principal
El centro de curvatura: es el centro de la superficie esférica a la cual pertenece el espejo.
El vértice: corresponde al centro del polo del casquete donde llega el eje principal.

117. 117
El eje principal:es la recta que une el vértice y el centro de curvatura. Cualquier recta que pase por
el centro de curvatura se llama eje secundario.
Angulo de abertura del espejo: es el ángulo formado por eje principal (radio) y cualquier otro eje
secundario y que no debe ser mayor de 4 grados.
foco principal del espejo: es el sitio donde convergen los rayos reflejados (f). La distancia Vf, a lo
largodel eje principal al espejose llamadistancia focal (F), que es igual a la mitad del radio, o sea: F
= r/2 ó 1/F = 2/r
Tipos de imagen.- Las imágenes pueden ser: real, virtual, derecha, invertida, aumentada o
disminuida de tamaño
Imagen real:es la imagende unobjetoque se formaenel punto de intercepción de todos los rayos,
después de reflejados, y que es susceptible de proyectarse sobre una pantalla.
Imagen virtual: es la imagen solo creada por un artificio perceptivo, que nunca puede proyectarse
sobre una pantalla, y que se explica según la óptica geométrica por la prolongación de los rayos
incidentes.
Imagen derecha: es cuando la imagen que genera el sistema óptico está igualmente dispuesta
conforme la figura del objeto.
Imagen invertida: es cuando la imagen aparece con sus puntos dispuestos en sentido contrario, ya
sea en sentido vertical u horizontal.
Tamaño dela imagen:En un sistema óptico, la imagen puede aparecer aumentada o disminuida de
tamaño, lo que depende de la distancia del objeto al espejo y del radio de curvatura del espejo.
Imagen derecha: es cuando la imagen que resulta del sistema óptico está igualmente dispuesta
conforme la figura del objeto.
Imagen invertida: es cuando la imagen aparece con sus puntos en sentido contrarios ya sea en
sentido vertical u horizontal.
Tamaño de la imagen: La imagen puede aparecer aumentada o disminuida de tamaño, lo que
depende de la distancia del objeto a la lente y del radio de curvatura del espejo.
Rayos notables: para explicar la formación de las diferentes imágenes en los espejos cóncavos,
tenemos los rayos notables, cuya descripción es la siguiente: un rayo central, rayos paralelos
necesarios al eje central, un rayo que pasa por el foco del espejo y otro por el centro de curvatura.

118. 118
El tipode imagenformadapor unespejocóncavodepende de ladistanciaexistenteentre el objeto y
el espejo.Laimagenesinvertiday real cuando el objeto está más distante que el foco del espejo, y
derecha virtual cuando el objeto está del lado de dentro del foco.
De acuerdo a la posición del objeto, en los espejos cóncavos, tenemos 5 casos con sus imágenes
características:

119. 119
Ahora tenemos 2 casos para espejos convexos (Objeto cercano y objeto distante).
Reflexiónlaluz enespejosconvexos:losespejos convexos producen siempre imágenes derechas y
virtuales, independientemente de la posición del objeto.
Fórmula de los espejoscóncavos y convexos:realizandoun gráfico usando solo 2 rayos incidentes y
2 reflejadosporunespejo cóncavo y,consideramosladistanciaOV (del objeto al vértice del espejo)
que llamamos p,la distanciaIV (de laimagenal espejo) que llamamos q, que el objeto se encuentre
por fuera del centro de curvatura y relacionando los valores de estas distancias con el radio de
curvatura r segúnlasleyesde laópticageométrica, obtendremos la siguiente ecuación: 1/p + 1/q =
2/r
Debemosconsiderarenestaecuacióndarlesunsignopositivoparala imagen real y negativo para la
virtual; así por ejemplo, tenemos el siguiente problema:

120. 120
¿Si la distanciadel objetoal vértice del espejo cóncavo (q) es de 10 cm y el radio de curvatura es de
40 cm, cuál es la distancia de la imagen al espejo (p)?
1/p + 1/q = 2/r 1/10 + 1/q = 2/40 q = -10 (imagen virtual)
Para el caso de espejos convexos obtendríamos la siguiente relación entre p, q y r, o sea:
1/p - 1/q = -2/r
El cálculo de la distancia focal también la podemos calcular por la ecuación siguiente: 1/p + 1/q =
1/f. Como 1/F = 2/r, tendremos que: 1/p + 1/q = 2.r
REFRACCION DE LA LUZ.- Se da cuando un haz luminoso incide en un medio de distinta densidad al
que se ha venidopropagando,yestaincidencianoesperpendicularala superficie;porello,se desvía
al penetrar el segundo medio, diciéndose entonces que el rayo se ha refractado. Al refractarse el
rayo luminoso se acerca a la normal.
Leyes de la refracción: fueron estudiadas por el matemático holandés Snell y por Descartes, en el
siglo XVI, y son dos fundamentalmente:
Primera ley:“El rayo incidente,la norma a la superficie y el rayo refractado están enel mismo plano”.
Segunda ley: “El seno del ángulo de incidencia sobre el seno del ángulo de refracción es igual a una
constanten quecorresponde al índice de refracción del segundo medio con respecto al primero”, por
tanto:
El índice de refracción del agua con respecto al aire es alrededor de 4/3; el del aire-vidrio 3/2, de
donde se determina como índices absolutos valores de 1,33 para el agua y de 1,50 para vidrio

121. 121
Ley de Huygens: “La relaciónentre lossenosdel ángulode incidencia y de refracción es igual a la de
lasvelocidadesde propagación en ambos medios”. Si V’ es la velocidad de propagación en el aire y
V” en el agua, se tendrá que:
El índice de fracción varía con la longitud de onda utilizada. Los distintos índices de refracción para
losdistintoscoloresexplicanladispersiónque experimenta la luz blanca al cruzar ciertas sustancias.
Problema: ¿cuál es la velocidad de la luz en el agua si sabemos que en el aire es de 300.000 Km/s?
Refracción total (espejismo):estosucede al pasar un rayo luminoso de un medio más refringente a
otro de menor refringencia; esto motiva que el rayo se aleja de la normal. Este alejamiento es tan
mayor cuanto mayor es el ángulo del rayo incidente sobre la superficie de separación.
Ángulo límite: cuando el ángulo de refracción es de 90º, lo que
determina que el rayo salga rasante a la superficie.
Más allá del ángulo límite sobreviene la reflexión total del rayo
incidente.
En el caso del agua y el aire, el ángulo límite es de 48º 3’ y el del vidrio y aire 42º
Espejismo:esun fenómenoque se sucedeensitiosque existencapasde aire de diferente densidad,
que se sucedenporefectodel calory humedad,en que siempre la más próxima a la superficie de la
tierra es la menos densa. Entonces el rayo luminoso se irá retractándose hasta superar el ángulo
límite,yescuando finalmente llegalareflexión total,ycomoconsecuenciade elloel puntoA va a ser
percibido por el observador colocado en E, en el punto B, viéndose el objeto invertido.
A E

122. 122
B
Un ejemplode espejismo, es ver en los días calurosos, que el asfalto de las carreteras está mojado.
Interferencia.- Es un fenómeno que ocurre cuando dos ondas luminosas de igual longitud se
encuentran en un punto del espacio.
Si la unión se realiza cuando las dos ondas luminosas se hayan vibrando en una misma fase, se
origina el refuerzo de la luz; en caso contrario se anulan las vibraciones y viene la oscuridad.
Los fenómenos de interferencia se observan en los llamados anillos de Newton. Estos anillos se
lograncolocandouna lente planoconvexade pequeñacurvaturasobre unaplacade vidrio,lascuales
determinanunadelgadacapade aire entre lasdos superficiessólidas,que constituyen el asiento de
anillos de interferencia claros y oscuros.
Las franjas de interferencia se explican por la flexión que sufren los rayos luminosos sobre la
superficie superior e inferior que limitan la capa de aire. Cuando los rayos alcanzan la superficie
inferiorhanrecorridouncaminomayorque los reflejados en la superior, al encontrarse en la retina

123. 123
del observador lo hacen con cierta diferencia de marcha, que es la causa de los fenómenos de
interferencia. Los anillos de Newton se usan para probar la calidad de los lentes e instrumentos
ópticos.
DIFRACCION.-Esladeviaciónque experimenta un rayo luminoso un rayo luminoso cuando pasa por
un orificio estrecho o una fina hendidura.
A causa de este fenómeno que parece contradecir la propagación rectilínea de la luz una pantalla
ubicada más allá de la pequeña abertura iluminada, en vez de recibir un punto luminoso simple,
evidencia un punto luminoso central rodeado de anillos claros y oscuros.
Los fenómenos de difracción están en desacuerdo con la hipótesis de la óptica geométrica y se
explican solo por el principio de Huygens que dice: “Todo punto del espacio alcanzado por un
movimiento vibratorio se convierte en un nuevo centro de vibraciones”
O P T I C A
Concepto:Es la parte de La física que estudialosfenómenosrelativos a la visión y a la propagación a
la luz por un conjunto de superficies reflectoras o refringentes.

124. 124
PRISMAS.- Son mediosrefringenteslimitadospordossuperficiesplanasque se cortanenuna arista y
forman un ángulo, llamado ángulo del prisma (A).
El rayo incidente penetra por la cara del prisma y emerge
por la otra cara luegode sufrirdosrefracciones sucesivas,
una encada cara, conservandosiempreel mismoplano.Al
salir del prisma, el rayo luminoso se desvía hacia la base.
El ángulo D en que ha sido desviado el rayo incidente O,
se llamaángulo de desviación,que estantomayor cuanto
mayor es el ángulo del prisma A. La desviación D que
experimenta un rayo estará dada por la siguiente
ecuación:
D = i + i’ – A
En que i es el ángulo de incidencia e i’ es el de refracción y A es el ángulo del prisma.
Cuando i = i’ el ángulo de desviación tiene un valor mínimo y es el ángulo mínimo de desviación,
éste permite medir el índice de refracción del prisma.
Prisma de reflexióntotal:son prismas rectangulares isósceles, usualmente de vidrio común, en los
cuales los rayos luminosos inciden sobre una de las caras con un ángulo de 45º; es decir, con un
ángulo mayor al límite de reflexión total, que en el caso del vidrio es de 42º
Hay tres posiblesmodos de incidencias sobre prismas de reflexión total en todos ellos se ve que la
incidencia se realiza sobre superficies inclinadas en 45º, las cuales se comportan como espejos
planos que reflejan la luz.
O

125. 125
LENTES.- Sonsistemasópticoscondossuperficiesrefractantes. Estos medios refringentes isótropos
están limitados por dos caras curvas, o una plana y otra curva. Hay dos tipos de lentes: esféricas y
cilíndricas.
Esféricas: Son las que están limitadas por superficies esféricas
Cilíndricas: Son las que están limitadas por superficie cilíndricas.
Al comunicarun movimientode rotaciónaunalente esféricase observaque no deforma los objetos
vistos a su través, pero esto si ocurre en sulas cilíndrica.
Más interesantes son las lentes esféricas, y las hay delgadas y gruesas. Las delgadas son más
sencillas, ya que poseen escasos elementos ópticos, por tener sus superficies limitantes muy
próximas.
Elementos geométricos de una lente: en las lentes delgadas prácticamente se considera un solo
plano principal, que pasando por el centro divida a la lente en dos partes iguales, y cuyo punto
principal coincida con el centro óptico de la lente.
Mientras la lente sea más gruesa aparecen más puntos notables, y se caracteriza porque todo rayo
que pasen por ellos no se desvían. En las lentes finas solo hay un punto nodal que coincide con el
centro óptico.
Eje principal:eslalíneaimaginariaque pasapor loscentrosde ambassuperficiesde la lente, y sobre
esta se disponen los focos principales el centro óptico y los puntos antiprincipales.
Los puntos cardinales de las lentes delgadas están constituidos por 2 focos principales y un punto
principal.

126. 126
Los puntosantiprincipales simétricos con respectos al centro ópticos están situados a una distancia
doble de la distancia focal del centro óptico
Clasificación de las lentes: existen dos grupos de lentes, convergentes y las divergentes
Las convergentespresentanbordesdelgadosyson:biconvexas,planoconvexas y concavoconvexas.
Las divergentes presentan borde gruesos y son: bicóncavas, planocóncavas y convexocóncavas.
En las lentes, los rayos paralelos al eje principal que inciden sobre su superficie después de
refractarse, se encuentran en el foco principal F si son convergentes.
En el caso de lentesdivergenteslosrayosparalelos al eje principal, al atravesar la lente se refractan
alejándose del eje, cortándose los rayos en sus prolongaciones que determinan un foco virtual F
situado del mismo lado de los rayos incidentes
El mecanismo de los fenómenos de convergencias o de divergencias se explica considerando a las
lentes constituidas por una serie de prisma, cuya bases están dirigidas hacia el eje en las
convergentes y hacia los borde en las divergentes.
Comolos rayosse desvíanhacia la base del prisma,al refractarse,losrayosse dirigiránhaciael eje en
las lentes positivas, y hacia los bordes en las negativas.

127. 127
Distancias focal: es la longitud que existen entre el foco principal de la lente y el centro óptico. El
plano perpendicular el eje que pasa por el foco, se llama Plano focal.
La distancia focal de una lente está determinada por el índice de refracción n y de sus radios de
curvatura r“y r“, que se consideran positivos para las caras convexas y negativos para las caras
cóncavas.
La inversa de la distancia focal está dada por la siguiente ecuación:
r’ y r” sonpositivos,Fserápositiva;encasocontrario será negativa. Si una de las cara es plana, 1 / r
= 0 y F tiene el mismo signo que el radio de la cara esférica. Si los radios poseen signos distintos, F
tendrá el mismo signo que el menor de ellos.
Si las dos caras de la lente son iguales (r‘= r“ ), se tiene:
Potencia óptica: es la inversa de la distancia focal, o sea:

128. 128
Dioptría: esla unidadde potenciaóptica,yequivale alaque tiene unalente que posee másdistancia
focal de 1 metro.
Una lente positivaque tieneuna distancia focal de 0,50 metros tendrá una potencia de 2+ dioptrías;
si es de 0,20 m, la potencia será de +5 dioptrías. Si las distancias focales corresponden a lentes
divergentes, las dioptrías serán negativas.
La potenciade unalente puede hallarse porel acoplamientoconlentesde poderdióptrico conocido
o con focómetro de Badal.
Formación de imágenes: ello depende de si son lentes convergentes o divergentes.
Imágenes con lentes convergentes: existen tres posibilidades de formación de imagen:
1. Si el objeto estamas alládel puntofocal,laimagenserá:real invertida,del otrolado de la lente y
su tamaño varía según la distancia al foco.
2. Si el objeto está en el foco, la imagen se forma en el infinito, y
3. Si el objetoestáentre el foco y la lente, la imagen será: virtual, derecha, de mayor tamaño y está
situada del mismo lado del objeto
Imágens con lentes divergentes: aquí, las imágenes son siempre virtuales, derechas, y de mayor
tamaño que los objetos
Fórmulas de las lentes:si u es ladistanciadel objetoala lente, vladistanciade la imagenala lente y
F la distancia focal, se puede establecer la ecuación fundamental de las lentes:

129. 129
O también:
u siempre es positiva para un objeto real; v es positiva para imágenes reales y negativa para
imágenesvirtuales; esdecircuandose tomadel mismoladoque el objeto, Fes positiva en las lentes
convergentes y negativa en las divergentes.
Conociendolasdistanciasdel objetoyde laimagena lalente,se puede determinarladistancia focal.
Si X y Z son las distancias del objeto e imagen a sus respectivos focos principales, o sea: X = u – F
y Z = v – F, se tiene entonces que: X . Z = F2
Tamaño de la imagen puede calcularse basado en el teorema geométrico que dice: “Dos triángulos
rectángulos opuestos por su vértice sus lados son proporcionales”.
Por tanto el tamaño de la imagen puede calcularse por la siguiente relación
Defectosde las lentes:Se presentanenlaslentestresdefectosprincipalmente: aberración esférica,
aberración cromática y astigmatismo.
Aberraciónesférica: esaquellaque esmotivadaporla mayordesviación:que experimentanlosrayos
paralelos marginales de la lente con respecto a los rayos centrales

130. 130
Por esta causa, en vez de un foco único, hay una serie de focos. Para corregir este defecto se usan
diagrama, que eliminan los rayos marginales y permiten al paso de los rayos centrales.
Aberracióncromática: esaquella que ocurre porque la lente refracta más los rayos violetas que los
rojos.Por esto,los focos más próximos a la lente son de color violeta, y los más alejados, rojizo; las
imágenes toman entonces con una aureola violeta o rojiza. Se corrige con lentes acromáticas o
apocromáticas.
Astigmatismo se generacuandounrayo de luz intensoincideoblicuamente sobre unalenteesférica,
la cual no tiene la misma convergencia en la dirección vertical y horizontal. La lente se comporta
como unalente cilíndrica, dando una imagen lineal de un punto en vez de dar una imagen puntual.
Así se tiene una línea astigmática primaria, y una más alejada línea anastigmática secundaria. Se
corrige con lentes anastigmáticas.
DESCOMPOSICIONDE LA LUZ.- Fue Newton quiendescubrióque la luz blanca al atravesar un prisma
de vidriodeterminabanosololadesviación,sinotambiénladescomposiciónde laluz, en un número
infinito de colores que forman el espectro luminoso; pero se definen 6 colores que por nuestra
percepción los diferenciamos fácilmente y valorados en nanómetros (nm) son:

131. 131
Rojo 627-770 nm (710) Azul 436 – 495 nm (480)
Anaranjado 589-627 nm (620) (Indigo)
Amarillo 566-589nm (580) Violeta 380 – 436nm (410)
Verde 495-566nm (530)
Los rayos ubicados por arriba del rojo (más de 770 nm) se los llama infrarrojos y los ubicados por
debajo del violeta (menos de 380 nm) se los llama ultravioletas.
Los rayos infrarrojos los emite todo cuerpo que posee calor, o sea los que tienen una temperatura
superior al cero absoluto, y siempre en el lugar que se absorben generan calor
Color: es una forma de percibir de nuestra retina al incidir en ella los rayos luminosos reflejados o
generados por un cuerpo, en sus diferentes longitudes de onda asignadas para cada tipo color; se
observa,que el colorrojoes el menosrefractadoyel violeta el que más se refracta. Cada uno de los
rayos enque se descompone laluzblancaessimple omonocromático,yaque si se lo hace cruzar por
un segundo prisma se obtiene la desviación, pero no la descomposición del rayo.
La recomposiciónde la luz blanca se la puede obtener recogiendo los colores del espectro con otro
prismaidénticoal de ladescomposición.Tambiénexistenotrosmétodosde recomposición de la luz,
como es el de la lente convergente, el del disco de Newton, etc.
Para la descomposición de la luz se puede usar además las redes de difracción, cuyo poder de
separación es tanto mayor cuanto menor es la distancia que hay entre las hendiduras de la red.

132. 132
El poderde separaciónodispersiónde unprismaestádeterminadoporladistanciaque hayentre los
colores extremos del espectro visible. El prisma de Flint a pesar de tener índice de refracción casi
igual al de Crwon, presenta el primero un poder de dispersión de casi el doble. Juntando ambos
tiposde prismasse logra tenersistemasque generandesviaciónsindispersiónyviceversa.Unprisma
de Crown y otro de Flint de ángulos iguales, pero invertidos da dispersión sin desviación
Dispersiones producidas por 3 tipos de primas de iguales ángulos
Aumentandoel númerode prismade CrownyFlint,dispuestosalternativamente,se tieneunsistema
que produce una gran dispersiónde laluzvariar su dirección. Esto se llama prisma de visión directa,
que son utilizados en los espectroscopios del mismo nombre
Líneas de Fraunhofer: si pasamos un rayo luminoso por una angosta hendidura, y después se lo
descompone por medio de un prisma, se logra un espectro caracterizado por una serie de Líneas o
rayas. Fraunhofer (1814) diferenció 8, y las llamó: A, B, C, D, E, F, G y H. Este investigador logró
detectar hasta 600 líneas en el espectro solar, pero en el presente se han logrado contar más de
20.000.
Estas líneas se caracterizan por la constancia de su ubicación: hablamos de luz correspondiente a la
raya D, expresa que se refiere a la luz amarilla, que se logra tener en estado de pureza en la
incandescencia del sodio.
Se puede establecer el índice de refracción de diferentes sustancias para las distintas líneas de
Fraunhofer, cuyos valores aumentarán de la primera A a la H.
Sustancia A B C D E F G H_
Flint (cristal) 1,578 1,581 1,583 1,597 1,592 1,597 1,606 1,614
Crown (cristal) 1,528 1,530 1,531 1,534 1,537 1,540 1,546 1,551

133. 133
Agua 1,330 1,331 1,332 1334 1,335 1,338 1,341 1,344
La distancia entre la línea A y H del espectro, determina la dispersión total del prisma, lo que
depende de la diferencia de los índices de refracción nH – nA correspondientes a las rayas H y A.
En la figurade la páginaanteriorse demuestralosdiferentesgradosde dispersiónde tresprismas de
igualesángulos:de Flint,de Crownyde agua.El del Flintdaun espectrocasi doble al de Crowny este
mucho mayor al de agua. Como vemos, no hay similitud de las posiciones de las líneas.
longitudes de onda de las líneas de fraunhofer
Línea Color Longitudde onda(A) Fuente
A………………….. Rojo oscuro…………….7594……………………….Oxigeno
B………………….. Rojo…………………….6870..……………….……..Oxigeno
C………………….. Naranja………………....6563..………….…………..Hidrogeno
D………………….. Amarillo………………..5890……………………….Sodio
E……………...........Verde…………………...5269……………………….Hierro
F…………………... Azul……………………4861……………………….Hidrogeno
G………………….. Indigo…………………..4340……………………….Hidrogeno
H………………….. Azul…………………….3968……………………….Calcio
Espectroscopía: para ver los colores del espectro luminoso proyectado en una pantalla, generados
por un prisma, tiene que el rayo luminoso ser intenso, de lo contrario hay que recurrir a una
espectrógrafo.
Espectroscopio:esun aparato que sirve para verel espectrosolar,ysus elementosson:
a) Fuente luminosa d) Telescopio
b) Colimador e) Proyectorde escala
c) Prisma

134. 134
Espectrofotómetro: es 1 espectrógrafo más 1 fotómetro, y mide la intensidad de las radiaciones en
las distintas zonas del espectro luminoso.
Espectrógrafo: son aparatos similares a los espectroscopios; que solo se diferencian por tener
remplazadoel oculardel telescopioporunaplacafotográfica,porloque logramosun registrografico
o espectrograma. La ventaja de la espectrografía es que podemos ver las zonas infrarroja y
ultravioleta,soloque pararegistrarestosespectrosse necesitanusarprismasylentesde cuarzo, que
no absorbenestasradiaciones(losdioptrosde cuarzo son transparentes para los rayos ultravioletas
hasta de 2000 angstrom).
Espectroscopia con red de difracción: la diferencia que existe entre el espectro producido por un
prismay el de una red,es que enel primeroel espectroessimple,peroen el segundo hay espectros
de primer orden, de segundo orden, etc. También, en la red el rojo se desvía más que el violeta, al
inversode loque pasa conel prisma. Actualmente se usa el espectrógrafo de Littrow y su gráfico es:
Los espectroscopios con red de difracción se diferencian de los de prismas, en que estos son
reemplazadosporla red en la plataforma giratoria. El colimador y el telescopio siguen en el mismo
orden en ambos aparatos.
Tambiénexistenlasredescóncavasde reflexión(Rowland),lascuales se usanenespectrógrafosque
grafican espectros en el ultravioleta de menos de 2000 Ả. También los espectrógrafos de vacío
permiten estudiar los espectros en el lado ultravioleta.
espectro de emisión.- Es el espectro emanado por toda sustancia sólida o líquida en estado de
incandescencia. El estado incandescente se logra calentando la sustancia a 1500 grados C o más.
Los espectros que se logran pueden ser continuos y discontinuos (líneas o rayas).

135. 135
Espectroscontinuos:eneste casoloscoloresse suceden sin ninguna solución de continuidad, no se
ven rayas ni bandas negras.
Espectrosdiscontinuoso delíneas: Son aquellosque se manifiestaporlíneasbrillantes separadas por
zonas oscuras más o menos grandes.
Para cada gas o metal, las líneas ocupan una determinada posición en el espectro, a causa de la
constancia de las longitudes de onda en las radiaciones emitidas. El conocimiento previo de la
posiciónde laslíneaspara cada sustanciaensu espectro,nospermite realizarel análisis espectral de
un cuerpodesconocido.Graciasala elevadasensibilidad de este método pueden detectarse trazas
de un elemento;asípor Ej.: el sodio de una línea amarilla con solamente 1/3’000.000 de miligramo
de concentración.
Espectrode emisiónde líneasbrillantes:se suceden en gases y vapores de metales incandescentes,
se logran por 3 métodos:
1. Introduciendoenlallamade unmecherode Bunseno enuna lámpara de arco, sales o soluciones,
como CINa, CIK, CILi, etc.
2. Exponiendoel Cu,Fe,Zn,etc.,a la exposiciónde un arco eléctrico, por la que el metal se vaporiza
por acción del calor y emite el espectro característico
3. Descargandolostubos de Geisslerconelectrodosde platino.Dentrodel tubohay ungas ionizable,
el cual al paso de la corriente eléctrica emitirá radiaciones características en un espectro propio del
gas o vapor contenido.
Se observaque a medidaque aumentala temperatura de la fuente, aumenta el número y la nitidez
de las líneas características. Las temperaturas bajas incrementan la intensidad de las líneas en el
espectro visible mientras que las altas suben las del ultravioletas.
Hay espectros como el del Fe y el vanadio que están formado un gran número de líneas, y otros
como del H y Na con escasas líneas.
espectro de absorción.- La aparición de este espectro se basa en el principio de que hay sustancias
que al seratravesadaspor laluz,absorbenparte de ella.PorEj. La luz blanca, al cruzar un vidrio rojo,

136. 136
es absorbida de tal modo, que solo deja pasar los rayos rojos y si hubiera sido azul el vidrio, la
absorción hubiera sido para todos los colores excepto para el azul.
La luzque penetraenel espectroscopioesparcialmente absorbidaporel filtroy el espectro de la luz
restante, se pone en evidencia mediante líneas oscuras, características de cada sustancia.
Los gasesy losvaporesdanespectros de absorción de líneas, mientras que los sólidos y los líquidos
presentanespectrosde absorciónde banda; así por Ej.: si entre el foco de la luz blanca y la abertura
del colimador se intercalan vapores de sodio, se observa que, precisamente en la zona de la línea
amarilladel sodio,existen una línea oscura. Esto se da porque la sustancias absorbe justamente las
radiaciones que es capaz de emitir.
Se ha demostradaal estudiarlaslíneasde Fraunhoferdel espectrosolar,que se trata de un espectro
de absorción. Las líneas están exactamente ocupando la misma posición que la que corresponde a
elementosterrestres;asípor ej.:lalínea D coincide con la línea amarilla del sodio. Esto se explicaría
al admitir que el núcleo incandescente del sol o fotosfera, que daría un espectro continuo, está
rodeadode una atmósferagaseosaocromosfera,donde hallaríamoslosvaporesde sodio, los cuales
absorberían las radiaciones que ellos producen en estado incandescente.
Es así como se ha demostrado que la mayor parte de los elementos terrestres se encuentran en el
Sol. Los espectros de algunas de estas sustancias no aparecen en la misma forma que se ven en la
tierra, debido a que las altas temperaturas existentes en el sol ionizarían la mayor parte de los
átomos.
Las líneasespectralesse modificancomovimosporlasvariacionesde temperatura, pero además les
afectan los campos magnéticos (efecto Zeeman) y los campos eléctricos (efecto Stark).
Efecto Doppler: Cuando el foco luminoso se acerca al espectroscopio, el investigador percibe las
radiaciones con una frecuencia mayor, ósea que las longitudes de onda se corren hacía la zona del
violeta, ocurriendo lo contrario cuando el foco se aleja. Este efecto es similar al que ocurre con los
sonidos.
Este efectose usa enAstronomíapara medir el acercamiento o distanciamiento de las estrellas. Las
radiaciones solares tienen menor longitud de onda cuando llegan del Este, que están cercas de la
tierra, que cuando llegan del Oeste.

137. 137
Existe unaestructurafinae hiperfinasenlaslíneasespectrales. Si trabajamos con espectrógrafos de
gran poderde magnificación,laslíneasque aparecensimples se presentan dobles; la simple es una
estructura fina y la doble corresponde a una estructura hiperfina.
La estructura fina sería debida a la rotación del electrón sobre su propio eje, es decir, al momento
angular del spin del electrón, en tanto que la estructura hiperfina se explicaría, según Pauli, por el
spin del núcleo
POLARIZACION DE LA LUZ: Decimos que una luz es polarizada, cuando por ciertos artificios se
puedeneliminarplanosvibratoriosde laluz,modificandode estamanerasuspropiedades en ciertas
direcciones. Esta polarización puede llegar a ser total, en cuyo caso la luz vibra en un solo plano.
Para comprender mejor este fenómeno, estudiemos la polarización producida por una lámina de
turmalina. Si de un cristal de turmalina sacamos 2 láminas paralelas al eje principal, y proyectamos
un haz de luza travésde una de ellas,éste haztransmitidoporlaláminade cristal primero se recoge
enla segundalámina,cuyoeje estádispuestaparalelamente al primer cristal, observando que la luz
es totalmente transmitida por la segunda lámina; pero si se gira el segundo cristal alrededor de su
eje,se ve que va disminuyendolaintensidadde laluzque laatraviesa,hastaque finalmentese acaba
cuandolos ejesde ambasláminasestánen ángulo recto. El primer cristal, al que llega la luz natural,
se denominapolarizador:al segundoque noshace conocer los cambios de las propiedades de la luz
en los distintos planos, los llamamos analizador.
La luz polarizada se puede obtener por tres métodos principales: 1) Por reflexión, 2) por doble
refracción y 3) por absorción.
Ciertos materiales ubicados en el trayecto de haz de luz polarizada presentan la particularidad de
girar el plano de vibración hacia la derecha o hacia la izquierda, originando las denominadas
sustancias dextrógirasy levógirasrespectivamente. Cuando una sustancia tiene poder rotatorio, se
dice que es ópticamente activa.
El poderrotatoriose demuestrafácilmente conel cuarzo,el que puede serfuertemente dextrógiro o
levógiro.

138. 138
Si disponemos de dos nicoles cruzados (sistemas de cristales polarizador y analizador) que no
permiten el paso de la luz (rayo extraordinario); pero, si entre ellos intercalamos una lámina de
cuarzo tallada perpendicularmente al eje óptico, se obtiene la reaparición de la luz.
El ánguloenque hay que girar el cristal analizadorparaobtenerlaextinciónde laluz mide un ángulo
de rotación, que para una lámina de 1 mm de espesor y utilizando la luz amarilla del sodio, es de
21,7o
, y para otro de de 10 mm es de 210o
.
Para las sustancias dextrógiras es preciso girar el cristal analizador hacia la derecha y hacia la
izquierda las levógiras.
La rotación del plano de polarización aumenta cuando la longitud de onda de la luz empleada
disminuye. Como se pudo ver, la rotación del plano de polarización depende de:
a) De la naturaleza de la sustancia interpuesta entre los cristales (nicole).
b) Del espesor de la sustancia
c) De la longitud de onda usada
Cuando dos sustancias ópticamente activas son mezcladas, la rotación observada es la suma
algebraica de la rotación producida separadamente por cada una de ellas.
La actividadópticase admite,que estádeterminadaporla asimetríamolecular.Por ello usualmente
se halla en compuestos que contienen un carbono asimétrico, es decir con valencias ligadas a 4
átomos o grupos de átomos diferentes. El Ej. más simple es el del ácido láctico, cuya fórmula
estructural evidencia que por el carbono no pasa ningún plano de simetría.
El ácidolácticopresentadosisómerosópticos,casi conidénticaspropiedades,unodextrógirosy otro
levógiro, según el átomo de hidrógeno esté a la derecha o a la izquierda del átomo de carbono.

139. 139
Las sustancias con carbono asimétrico, cuando son sintetizadas en
laboratoriodanuna mezclallamada racémica,que contiene partesigualesde
sustancia levógira y dextrógira, las cuales puedes aislarse por sus distintas
solubilidades en bases ópticamente activas o por otros métodos.
Polarímetros: es un aparato que mide el poder rotatorio de una sustancia. Existen numerosos
modelos, como por Ej.: Los sacarímetros, que son polarímetros calibrados para la determinación
industrial de la proporción de azúcar contenida en el azúcar bruto.
TERMORADIACION: corresponde a la energía radiante emitida por un cuerpo, determinada por el
aumento de temperatura.
La radiacióntérmicaotermorradiaciónse diferenciade laluminiscenciaoluzfría, en que ésta es una
radiación emitida por el cuerpo en forma independiente de su temperatura.
Cuerpo negro: es cuando un cuerpo absorbe todas las radiaciones sin reflejar ninguna.
Ley de kirchhoff: “La capacidad de un cuerpo de emitir radiaciones cuando es calentado, es
proporcionala su capacidad deabsorberlas”.Si E es el poder de emisión y A el absorbente, se tiene
que:
E = s . A
En que s es una constante. En un cuerpo negro A = 1 y E = s
Ley de Stefan – Boltzmann: dice que “la energía total irradiada por centímetro cuadrado y por
segundo por un cuerpo es proporcional a la temperatura absoluta elevada a la cuarta potencia”.
Donde la constante ó equivale a: erg/cm²/seg/grado

140. 140
Por esta ley se puede calcular la cantidad de calor irradiada por la superficie de la piel y la
temperatura del sol, que sería del sol, que sería de 1000º C en la superficie de unos 20 millones de
grados en el centro.
Ley de Wien: “En los cuerpos absolutamente negros, la longitud de onda correspondiente a la
máxima energía irradiada (Ymax) para una temperatura determinada es inversamente proporcional
a la temperatura absoluta T”, o sea:
γmax . T = constante = 2900 µ
Donde el productode ambos factoresnosda una constante que equivale aalrededorde 2900 micras
cuando γmax se expresa en micrones.
Origen de la teoría del quantum.- Del estudio de las dos leyes anteriores deducimos que la
intensidad irradiada por un cuerpo varía con la temperatura y con la frecuencia. La interpretación
teórica entre la temperatura y la intensidad y frecuencia de la radiación, era un problema
fundamental, el cual no se ajustaba a los conocimientos de la física clásica. Los intentos por hacer
una ecuación que incluya la distribución de la energía emitida por los cuerpos incandescentes,
coincidía bien en los resultados experimentales para la zona del infrarrojo, pero en la zona del
ultravioleta, la formula se elevaba indefinidamente cuando en verdad, según se sabe, caía a cero.
Este problema envolvió a los físicos de fines del siglo 18, quienes llamaban a está incongruencia
“catástrofe violeta”. Se estaban refiriendo a la imposibilidad de explicar las características de la
emisión en las radiaciones de corta longitud de onda. En el año 1900, Máx. Planck encontró una
fórmulaque permitíaexplicarel hechoanterior,peroque dejabade ladolasideasde la Física clásica,
para dar paso a una nuevateoría en que se basó la Física moderna. Según Planck, el intercambio de
energía,contra loque se suponía,se daría discontinuamente en forma de corpúsculo o quantum de
energía. Estos quantum tendrían diferentes valores para cada longitud de onda, es decir para cada
frecuencia de los cuerpos radiadores (que emiten radiación).
La unidad de energía radiante o quantum E proporcional a la frecuencia v de la radiación y la
constante universal h, o sea:
Pasado en su hipótesis, Planck propuso para explicar la emisión de energía por los cuerpos
incandescentes, la siguiente fórmula:

141. 141
Donde Ey es la energía de la radiación para longitud de onda y; c es la velocidad de la luz; k es la
constante de los gases molécula (R/ N), llamada constante de Boltzmann; h es la constante de
Planck.
Esta ley puede integrarse y dar la ley de Stefan- Boltzmann y concuerda con la ley de Wien.
LUMINISCENCIA.- Es la luz fría, o sea: la generación de la luz sin calor.
Segúnlosmétodosparaobtenerluzfría tenemos:lacristaloluminiscencia, la triboluminiscencia y la
electroluminiscencia
Cristalominiscencia: es la luz que se genera durante la cristalización de ciertas sustancias, como el
sulfatode potasio y el ácido arsenioso, mientras que el proceso contrario o lyoluminiscencia, se da
cuando se disuelven en agua cristales coloreados de cloruros alcalinos.
Triboluminiscencia: es el caso en que se produce luz por aplastamiento de ciertos cristales como:
cuarzo, azúcar mica, SO4K2, etc.
Electroluminiscencia: consiste en la generación de luz en los tubos de descarga con gases a baja
presión: se ve luz al darse la descarga eléctrica, tal como pasa en los tubos de mercurio y neón.
Una mención especial merece la fluorescencia, fosforescencia, quimioluminiscencia y
bioluminiscencia.
Fluorescencia:esobtenerluzpor la capacidad que tienen ciertas sustancias en que luego de recibir
radiación las reemiten pero modificando su longitud de onda. Se llama así a este fenómeno por
haber sido en la fluorita donde por primera vez se lo observó.

142. 142
Por lo general son las radiaciones de menor longitud de onda las que más excitan a las sustancia
señaladas a emitir luz. Según la ley de Stokes la radiación emitida por una sustancia fluorescente
tiene una longitud de onda mayor que la absorbida; por esto, la fluorescencia no se logra con la luz
roja o amarilla, pero si con los yayos violetas, ultravioletas o equis.
Fosforescencia:eneste caso,haycambiode longitudde ondadel rayoincidente,peroque al parecer
loalmacenay lo remite aúndespuésde que hadejadode actuarel rayo incidente. Son de sustancias
fosforescentes: los sulfuros de zinc, cadmio, calcio, bario, estroncio, los cuales muestran colores
variados, según el metal u óxido, que lo impurifica.
Las pinturasfosforescentesemitenluzenlaoscuridaddurante algúntiempo,cuandose hanexcitado
con luzvisible oultravioleta.El incrementode temperaturaylafluidezde la sustancia disminuyen el
tiempo de excitación de la luz.
Este fenómenose explicaporel efectofotoeléctrico.Losfotones de la luz mueven las electrones de
losátomosde lassustancia,loscualesquedaríandentrodel cuerpo,yal volvera su posiciónprimitiva
lohacen emitiendoluz. Esto explica que la conductividad eléctrica de las sustancias fosforescentes
aumente cuandose las ilumina. Este efecto es notorio en el selenio que se usa en la fabricación de
células fotoeléctricas.
Quimioluminiscencia:se refiere alaproducción de luz en ciertas reacciones u oxidaciones químicas
Esto ocurre por la movilizaciónde electronesenel interiorde losátomosque danorigena la emisión
de radiaciones. Por Ej.: al mezclar 30 ml de agua oxigenada al 30% con 20ml de bicarbonato de
potasio al 40% (caliente), se agita y se ve una luminiscencia roja.
Bioluminiscencia: es la emisión de luz por ciertos seres vivos, básicamente es un ejemplo de
quimiluminiscencia,por Ej.:losmetazoariosllamadosciempiés (Geophiluselectricus),el protozoario
Noctiluca miliares en el mar agitado emite luz, etc.
Fotometría.- Es una técnica que tiene por objeto la medición de la intensidad de una fuente
luminosa.
Ley de la inversa de los cuadrados.- “La intensidad de iluminación de una fuente varía en relación
inversamente proporcional con el cuadrado de las distancias”. O sea que: la iluminación A será
directamente proporcional ala intensidad l e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia
d.

143. 143
Unidad de intensidad luminosa.- Estas unidades son: la bujía, el Hefner y el Violle.
Bujía: es la cantidad de luz que emite una bujía esteárica bajo ciertas condiciones (trenzado, etc.).
Hefner: es la cantidad de luz emitida por una llama de acetato de amilo de 40 mm de altura
producida por una mecha de 8mm de altura.
Violle:eslaintensidadde luzemitidapor1cm 2 de superficie de unamasade platinoincandescente
a su temperatura de fusión (1770ºC,).
Flujo luminoso: es la cantidad de luz que emerge de una fuente luminosa en la unidad de tiempo.
La unidadde flujoesel lumen,que equivalealacantidadde luzque recibe perpendicularmente una
superficie de 1 m² ubicada a una distancia de 1m. de una bujía
Iluminación: es la densidad del flujo luminoso por una unidad de superficie: en este efecto no
incluye el color de la superficie iluminada y no debe confundirse con el brillo de la superficie.
Una superficie blanca y otra negra reciben la misma iluminación, pero como la superficie negra
absorbe la luz, se ve menos brillante que la blanca que la refleja.
La unidad de iluminación es el lux y corresponde a la iluminación de una bujía sobre 1 metro².
Brillo: esuna característica que depende delcoloryde la intensidadde la luz que recibe o emite. La
unidadde brilloesel lamberque esel brillo de una superficie que emite o refleja 1 lumen por cm².
Fotómetro.- Es un artificio destinado para medir la intensidad de la luz basándose en la medición
comparativa de dos focos luminosos. En este caso se conoce la intensidad de uno de los focos y la

144. 144
distanciaa que se encuentrade la superficie detectora, calculándose con facilidad la intensidad del
foco desconocido, según la ley de la inversa de los cuadrados.
PREGUNTAS DE EVALUACION: conteste las preguntas o señale la respuesta correcta.
1. El espectro de la radiación luminosa oscila entre:
__ 1.000 y 2.000 Angstrom de longitud de onda.
__ 2.000 y 4.000 “ “ “
__ 4.000 y 8.000 “ “ “
__ 8.000 y 9.000 “ “ “
2. La teoría que explica la naturaleza de la luz, y que supone que ésta se propaga por un medio
imponderable llamado ETER, es la:
__ Electromagnética.
__ Corpuscular.
__ Ondulatoria.
__ Mecánica ondulatoria y corpuscular quántica.
3. La teoría de Hamilton-Jacobi concilia las teoría:
__ Ondulatoria con electromagnética.
__ Electromagnética con corpuscular.
__ Ondulatoria con corpuscular.
__ Electromagnética con ondulatoria.
4. La energía del fotón es directamente proporcional a la:
__ Frecuencia y a la constante de Planck.
__ Velocidad de la luz y a la frecuencia.
__ Longitud de onda y al espacio recorrido.
__ Frecuencia y espacio recorrido.

145. 145
5. La velocidad de la luz en el vacío es mayor que en el aire atmosférico en:
__ 50 Kilómetros/segundo.
__ 70 “ “
__ 90 “ “
__ 120 “ “
6. Los espejos que proporcionan gran ángulo de visión son los:
__ Planos.
__ Cóncavos.
__ Convexos.
__ Plano-convexos.
7. Cuando la imagen que se forma en un espejo es del mismo tamaño que el objeto, este será:
__ Plano.
__ Cóncavo.
__ Convexo.
__ Plano-cóncavo.
8. El índice de refracción es de ¾ (1.33) del:
__ Agua con respecto del aire.
__ Vidrio con respecto del aire.
__ Aire con respecto del vidrio
__ Vidrio con respecto del agua.
9. Aplicando la ley de Huygens, encontramos que la velocidad de la luz en el agua es de:
__ 200.000 Km/seg.
__ 225.000 “ “

146. 146
__ 250.000 “ “
__ 300.000 “ “
10. La ley de Huygens relaciona velocidades con:
__ Intensidad de la luz
__ Índices de refracción.
__ Grados de reflexión.
__ Intensidad de la difracción.
11. El espejismo se produce por una sucesión de fenómenos primero de:
__ Reflexión y luego de refracción.
__ Refracción y luego de reflexión.
__ Difracción y luego de refracción.
__ Polarización y luego de reflexión.
12. ¿Qué es el ángulo límite de la refracción de la luz?
13. Los anillos de Newton se forman en base de fenómenos lumínicos de:
__ Interferencia.
__ Difracción.
__ Polarización.
__ Doble-refracción.
14. Es convergente la lente:
__ Biconvexa
__ Bicóncava
__ Plano-cóncava.
__ Cóncava-convexa.

147. 147
15. Es divergente la lente:
__ Biconvexa.
__ Plano-convexa.
__ Cóncavo-convexa.
__ Plano-cóncava.
16. ¿Qué es la distancia focal?
17. Nombre los elementos geométricos que sirven para crear la imagen en un sistema óptico.
18. La potencia óptica está determinada por:
__ El eje óptico principal.
__ La distancia focal
__ El centro óptico de la lente
__ El centro de curvatura.
19. Si tenemos una distancia focal de 0.5 metros , la potencia óptica será de:
__ 1 dioptría.
__ 2 “
__ 3 “
__ 4 “
20. Para hallar la distancia focal es necesario saber:
__ Los radios de curvaturas y el índice de refracción
__ Índice de reflexión y radios de curvaturas.
__ Índice de reflexión e índice de refracción.
__ Tamaño del objeto e índice de refracción.

148. 148
21. Si el objeto está en el punto focal, la imagen será:
__ Real. __ Disminuida.
__ Virtual. __ Invertida.
__ Aumentada __ Ninguna de las anteriores.
22. La aberración esférica se caracteriza por dar:
__ Un punto focal.
__ Varios puntos focales.
__ Ningún punto focal.
__ Una imagen virtual.
23. El color del espectro solar que es más refractado por el prisma es el:
__ Verde. __ Amarillo.
__ Naranja. __ Azul.
__ Rojo. __ Violeta.
24. Para obtener las líneas de Fraunhofer se necesita pasar el rayo luminoso por una:
__ Lente y un prisma.
__ Hendidura y una lente.
__ Hendidura y un prisma.
__ Lente gruesa.
25. Para realizar una espectroscopia necesitamos un rayo de luz:
__ Poco intenso.
__ Medianamente intenso.
__ Muy intenso.
__ Sin importar su intensidad.

149. 149
26. El astigmatismo se caracteriza por dar una imagen de un punto:
__ Igual o puntual.
__ Lineal.
__ Curvilínea
__ Sinusoidal.
27. La sensibilidad de un espectrógrafo, para identificar un elemento mediante su espectro de
emisión, sin importar la distancia, es del orden de:
__ Milésimas de miligramos.
__ Diezmilésimas de miligramo.
__ Cien milésimas de miligramos
__ Millonésimas de miligramos.
28. Las líneas de Fraunhofer del espectro solar corresponden a un espectro de:
__ Emisión continuo.
__ Emisión discontinuo.
__ Absorción.
__ Ninguno de los anteriores.
29. En las líneas espectrales, su estructura fina e hiperfina estaría dada por:
__ Los saltos quánticos.
__ La emisión de neutrinos.
__ El spin del electrón.
__ El efecto de pares de iones.
30. ¿Qué es la luz polarizada?
31. La luz polarizada se utiliza para valorar la:
__ Existencia de un elemento químico.

150. 150
__ Concentración de una sustancia óptimamente inactiva
__ Concentración de una sustancia óptimamente activa.
__ Ninguna de las anteriores.
31. ¿Qué es un cuerpo negro?
32. ¿A qué se llama luminiscencia?
33. La diferencia entre fluorescencia y fosforescencia radica en que:
__ En la fluorescencia la sustancia reemite la radiación con igual longitud de onda.
__ En la fosforescencia la sustancia reemite los rayos con otra longitud de onda.
__ En la fluorescencia no se modifica la longitud de onda
__ Ninguna de las anteriores
V I S I O N
El globo ocular funciona de una manera similar a una cámara fotográfica, y determina sobre la
retina una imagen de los objetos del entorno. Es un sistema complejo, pues los rayos
luminosos antes de alcanzar la retina deben atravesar distintos medios: aire, córnea, humor
acuoso, cristalino y humor vítreo, cada uno de los cuales está limitado por superficies
esféricas, o sea por un conjunto de dioptros.
El ojo humano se muestra como una esfera irregular, en la que 5/6 de su superficie externa
están cubiertos por la esclerótica, y la sexta parte restante por la córnea.
CÓRNEA: ocupa la zona anterior del globo ocular, es transparente y convexa, con muy
escaso contenido celular, se continúa con la esclerótica en el limbo, y las fibras de ésta se
entrecruzan ligeramente con las de la córnea formando la unión esclerocorneal.

151. 151
La transparencia de la cornea se la explica mayormente por la especial disposición de las
células y de las fibras de colágena en un medio de mucopolisacárdidos, y además por la
ausencia de vasos sanguíneo (Alder 1972). La cornea posee 6 capas: 1) capa de lágrima, 2)
epitelio, 3) membrana de Bowman, 4) estroma, 5)membrana de Descement, y 6) endotelio.
La capa de lágrima présenla tres estratos: Una posterior rica en glucoproteínas elaborada
por las células caliciformes del epitelio conjuntival, otra intermedia o hídrica secretada por
las glándulas lagrimales; y una anterior o oleosa secretada por las glándulas de Meibomio,
Molí y de Zeis. Esta película posibilita la claridad óptica adecuada de la córnea.
El epitelio es escamoso no queratinizado y estratificado, son casi 5 estratos de células peor
dispuestas más regularmente que cualquier otro epitelio igual en otra parte del cuerpo.
La membrana de Bowman es homogénea sin células y no tiene por tanto capacidad para
regenerarse. Está formada por fibras de colágena.
El estroma está formada por laminillas de colágena que son algo oblicuas unas con respecto
a otras, pero que se van haciendo paralelas a medida que se aproximan a la membrana de
Descemet. Aquí se encuentran células llamadas queratocitos entre las laminillas de
colágena, pero muy escasas.
La membrana de Descemet es un producto cuticular que se forma a partir de las células
endoteliales. Es en cierta medida elástica y es la más resistente que el resto de la córnea a
los traumatismos y enfermedades.
Fig. 54
El endotelio corneal está formado por una capa de células cuboides aplanadas, es decir es
un mesotelio y termina en la línea de Schwalbe. En la córnea no se encuentran vasos
sanguíneos, pero si en el limbo, que son ramas de los vasos ciliares anteriores, formándose las
arcadas del limbo. Los nervios cornéales son ramas de los nervios ciliares. Pasan a la córnea
por el limbo, penetrando la membrana de Bowman acaban entre las C. Epiteliales. A pesar
de que la córnea es muy sensible no existen todas las formas de sensibilidad, pues si los
receptores al dolo y al frío sonnumerosos,noloson los de calor y contacto.
Corte de lacorneanormal. E. Epitelio; B membrana de Bowman; S,
estroma; D, membrana de Descemet; Lacapade lagrimasno puedeser
demostradaen loscorteshidrostáticos(hematoxilinay eosina, X 115)

152. 152
Fig. 55
ESCLERÓTICA: es una capa del ojo que tiene un espesor de 1 a 0.3 milímetro, turgente
(muy hidratada), opaca y blanca, rica en fibras colágenas con muy escasa celularidad
(fíbrositos). Tienen 3 capas: 1) la episclara o externa, 2) la esclerótica propiamente dicha y
3) la lámina fucsa o capa melanocítica.
La epíscalara es una capa delgada formada por tejido conectivo y muy vascularizada.
La esclerótica propiamente dicha es un estrato fuerte y grueso, escasamente
vascularizado y rico en tejido elástico.
A continuación existe otra capa de color pardo clara, por lo que se llama lámina fucsa. El
color pardo es causado por los abundantes melanocitos uveales, que están adheridos a los
haces internos de la colágena de la esclerótica. Esta lámina marca el límite con la úvea.
Oftalmología de Scheie-Albert 8ª Ed., Pag.56-57-58-59)
TRACTO UVEAL: está constituido por el iris, el cuerpo ciliar y las coroides, transcurriendo
desde el borde de la pupila hasta el nervio óptico, y su función más importante es la proporcionar
elementos nutritivos al globo ocular.
EL IRIS: es una estructura de tejido muy delicado que se origina en el cuerpo ciliar y divide
el espacio que contiene el humor acuoso en dos partes (cámaras anterior y posterior), es
opaco y posee varia dos colores según cada persona. Esta perforado en su parte central
circunscribiendo un orificio central llamado pupila, cuyo diámetro aumenta o disminuye según
la intensidad de la luz, llamándose a la dilatación midriasis y al estrechamiento miosis,
regulando el haz luminoso que llega al ojo, eliminando los rayos periféricos e impidiendo la
aberración esférica.

153. 153
Fig.56
Estas variaciones de la pupila se logra mediante dos músculos antagonistas: 1) el constrictor
de la pupila y 2) el dilatador de la pupila.
El constrictor o esfínter de la pupila está inervado por el tercer par craneal (parasimpático) y
determina la miosis. El dilatador de la pupila está inervado por el simpático y motiva la
midriasis. El esfínter está formado por una banda de músculo liso de 1 mm que se halla
rodeando la pupila, mientras que el dilatador de la pupila está formado por fibras musculares
lisas que corren radialmente por la porción periférica del iris.
La parte anterior del iris es parcialmente pigmentada, mientras que la posterior lo está
completamente, y este es el motivo que explica el impedimento del paso de la luz por su
estructura.
CUERPO CILIAR: es de forma triangular, en su cara anterior se origina el iris y por detrás
se continúa con las coroides. El cuerpo ciliar tiene dos partes llamadas: 1) la corona ciliaris
(pars plicata) y 2) la orbicularis filiares (pars plana).
1) Corona ciliares: abarca los 2mm anteriores y contiene los procesos filiares.
2) Orbicularis ciliares: forma la parte posterior del cuerpo ciliar y 4,3 mm de longitud.
El cuerpo ciliar esta recubierto en su cara interna por un epitelio no pigmentado que termina
en la retina sensitiva, y otro externo (sobre el anterior) pigmentado que llega al epitelio retinal
pigmentado. Estos epitelios (procesos ciliares) elaboran el humor acuoso. La capa interna del
epitelio ciliar no pigmentado se convierte en pigmentada sobre el iris, mientras que la capa
superficial se continúa sobre el iris sin mayor cambio.
Fig 57

154. 154
La parte muscular del cuerpo ciliar permite la acomodación, esto es, el ajuste de la
distancia focal según las distancias del objeto.
Existen dos grupos musculares diferentes (Además un tercero pero vagamente definido): 1)
el músculo redondo o radial, que es la capa muscular más interna, y 2) el músculo
meridional o longitudinal, el que corredesde un punto fijo en la espuelade la esclerótica hasta la
coroides no fija. Entre estas dos prominentes bandas musculares encontramos los músculos
oblicuos del cuerpo ciliar. Todos estos músculos tienen una acción similar, pues relajan las
fibras del ligamento suspensorio del cristalino (zónula de Zinn), permitiendo que el cristalino
se haga más esférico, aumentando la potencia óptica del ojo y permitiendo enfocar los objetos
cercanos (Acomodación).
COROIDES:es una estructura que forma parte del tracto uveal, constituida por un panalde vasos
sanguíneos, que abarca desde la ora serrata hasta el nervio óptico, sus funciones son: 1)
nutrir las capas externas de la retina, 2) conducir los nervios y las arterias a las porciones
anteriores del ojo, 5) absorber la luz si esta es excesiva, mediante su pigmento, 4) actuar como
un ganglio linfático junto al resto del tracto uveal, proliferando linfocitos, células plasmáticas y
elaborando anticuerpos para combatir infecciones, 5) mantener la presión de los líquidos
infraoculares, y 6) conservar la temperatura que se necesita para el funcionamiento de los
elementos nerviosos de laretina.
Fig. 58
El espesor de la coroides en el polo posterior puede tener 0.22mm mientras que por la
periferia puede llegar a 0.1 mm. Se reconocen 5 capas; 1) la supracoroidea,2) la capa de Haller,
5) la capa de Sattler, 4) la cariocapilaris, y 5) la membrana de Bruch.
La capa supracoroidea une flojamente la coroides a la esclerótica. La capa de Haller posee
grandes vasos conteniendo 15 o más arterias ciliares cortas.
La capa de Haller tiene vasos de calibre mayores mientras que en la Sattler son de calibre
medio, existiendo libre anastomosis entre las arterias ciliares anteriores y posteriores, pero
en ambas capas predominanlas venas quedrenanen las 4 venas del vórtex. En la cariocapilaris
es donde el calibre de los vasos capilares es probablemente mayor que en cualquier otra parte
del cuerpo. La membrana de Bruch es una estructura delgada formada externamente por la
membrana basal del endotelio de la cariocapilaris, por un tejido mesenquimatoso (colágena
suelta más elastina)y una capa interna o cuticular que es la capabasal del epitelio pigmentario de
la retina.
CRISTALINO: es una lente biconvexa que está por detrás del iris. El radio de curvatura de
la superficie anterior tiene un promedio de 10 mm, pero sufre cambios durante el reflejo de
acomodación. El radio de curvatura de la superficie posterior es promedialmente de 6 mm.
El borde del cristalino (ecuador) no es curvado uniformemente, pues presenta numerosas
irregularidades debidoa la tracción que hacen las fibras zonulares durante la contracción de los
músculos ciliares. Cuando los músculos ciliares se contraen, los que mantienen la atracción
de estas zónulas se relajan y el cristalino se hace más esférico, con aumento de su potencia
(acomodación).

155. 155
Fig. 59
Este cuerpo transparente y convexo está encerrado por una cápsula que es más gruesa en
la parte anterior y más delgada en la posterior. Esta cápsula, bajo el microscopio electrónico,
parece tener una estructura laminar y esta compuesta de un complejo de gluocoproteinas y
colágena, igual que en las membranas básales de otras partes del organismo.
Inmediatamente por debajo de la cápsula se hallael epitelio del cristalino. Además tenemos las
fibras cristalinas,que se formana partir de las células epiteliales ecuatoriales durante toda la vida;
a medida que se va formando esta sustancia fíbrilar, se desplaza lentamente hacia el centro
del cristalino donde se hacen más compactas. Se va depositando urocromo en el cristalino
que confiere un color desde amarillo hasta pardo que puede hacerse intenso en la vida
adulta generando la catarata senil (nuclear).
El cristalino está suspendido por toda su periferia ecuatorial por medio de las zónulas de
Zinn. Cuando el ojo está en reposo, las zónulas están tensas y dan cierto tiro sobre la cápsula
del cristalino que aplana su superficie. En la acomodación, las zónulas se relajan por acción
de la contracción de los músculos ciliares; este relajamiento de la zónula hace posible que la
cápsula elásticainherente al cristalino sobresalga y haga más convexo al cristalino. El cristalino
además está sostenido por el ligamento hialoideo capsular, que los une al cuerpo vítreo. El
índice de refracción del cristalino es de 1.41.
HUMOR ACUOSO: es un líquido claro que llena las cámaras anterior y posterior del ojo, o
sea: todo el espacio entre el cristalino y la córnea, teniendo al iris como divisor del espacio
determinado por la cámara anterior y al posterior. El humor acuoso es secretado en una
cantidad aproximada de 50 mi/minuto por el epitelio ciliar del cuerpo ciliar, pasando a la
cámara posterior, de donde sale a la cámara anterior a través de la pupila. Se establecen
corrientes de convención por diferencia de temperatura entre el humor acuoso posterior tibio y
el humor acuoso anterior enfriado por la superficie corneal así, el humor acuoso no solo circula
de la cámara posterior a la anterior, sino que también de modo circular tiende a elevarse hacia
atrás y caer por delante.
La zona de avenamiento (drenaje) del humor acuoso se ubica en el ángulo iridocorneoescleral,
donde encontramos capas perforadas de colágena trabecular que crean la primera porción de
drenaje llamada red trabecular (uveal y corneoescleral); En la región de la red corneoescleral
terminalacaba la cámara anteriory se inicia el canal de Schlemm. que posee una sola capa de
células endoteliales sin aberturas o poros ni atenuaciones (menestras) siendo ancho,
ramificado y redondeado, ubicándose profundamente en el surco escleral interno. Este canal
se continúa con los vasos del plexo corneoescleral, los cuales llegan a los vasos venosos
epiesclerales, en la superficie de la esclerótica y de aquí a la circulación general. Los vasos
corneoesclerales al llegar a la superficie de la esclerótica pueden ser observados y se los llama
"venas del humor acuoso". Si algo ocluye alguna parte de estas vías, parcial o totalmente,
automáticamente asciende la presión ocular.

156. 156
Fig. 60
La presión intraocular normalmente varía entre 12 y 20 mm Hg., esta presión hace que el
globo ocular mantenga su morfofisiología, pues si la presión disminuyera o aumentara
habría notarías molestias en la capacidad visual; pero lo peor que puede ocurrir es el
aumento de la presión, porque esto además afectaría las células retinianas, produciendo su
necrosis por aplastamiento de los capilares que las nutren, y ocasionando una ceguera
irreversible;esto último se conoce con el nombre de glaucoma, quepude serde ángulo estrecho
o de ángulo abierto.
Las funciones del humor acuoso son: 1) nutrir la córnea y el cristalino, 2) imbibición del
vítreo, y 3) mantener la presión intraocular
La constitución del humor acuoso es diferente a la del plasma y la de la linfa. Este
contiene una mayor cantidad de ácido láctico y de cloro y mucha mayor cantidad de ácido
ascórbico que el plasma. Su contenido proteico es de 0.02% frente al 7% del plasma
sanguíneo. Además encontramos enzimas proteolíticas, histamina y elevada concentración de
oxigeno.
El índice de refracción del humor acuoso es de 1.33
HUMOR VITREO: este llena la gran cavidad existente en el interior del ojo entre la retina, el
cristalino y la pars plana del cuerpo ciliar. Es una masa transparente, gelatinosa, no
homogénea, compuesta de un delicadoesqueleto de colágenaasociada a un mucopolisacárido
hidrófilo, que es el ácido hialurónico; mientras exista equilibrio entre estos dos componentes no se
alterara el vítreo. Este a diferencia del humor acuoso no contiene oxigeno y tiene muy poca
cantidad de glucosa, debido posiblemente a que las estructuras adyacentes los consumen
rápidamente (en especial la retina); sin embargo el humor acuoso perfunde constantemente
el vítreo y participa al parecer en su metabolismo.
El vítreo tiene una condensación anterior llamada membrana hialoide, que ayuda a evitar que
vítreo escape durante la extracción del cristalino; en la parte posterior el vítreo tiende a
condensarse y vemos algo línea o membrana limitantes posterior, y en algunos puntos esta
fuertemente adherida a la retina por lo que si el vítreo es traccionada, puede ocurrir el
desprendimientode la retina.En las personas jóvenes el vítreo también se une firmemente a la
cara posterior de la retina, lo cual dificulta la extracción del cristalino con catarata obligando a
realizar la extracción extracapsular de la catarata.
A veces la transparencia del vítreo se ve afectada como resultado de la filtración de
eritrocitos o de fragmentación de sus fibras colágenas, motivando pequeñas opacidades
llamadas "moscas volantes". En otras ocasiones puede haber una gran opacidad por
exudados inflamatorios, fragmentos de retina o hemorragias masivas, obligando al drenaje total
del vítreo (vitriectomía) reemplazándolopor un vítreo de cadáver.
El índice de refracción del vítreo es igual que el del humor acuoso.
(Oftalmología de Scheie-Albert, 8ª Ed., Pag. 60-61)

157. 157
RETINA: es la capa más interna del ojo, es una membrana transparente, delgada y frágil; la
retina tiene un espesor de aproximadamente 0.4 mm en el borde del nervio óptico y se va
adelgazando hacia la periferia, hasta llegar aproximadamente a 0.14 mm en la ora serrata.
Entonces hay una creciente delgadez en los cuatro cuadrantes de la retina, excepto en la parte
temporal sobre la macula,donsigue con un espesor de 0,4 mm.
Capas de la retina: esta estructura histológicamente presenta 10 capas, que de adentro
hacia afuera son:
Fig. 61
1. El epitelio pigmentario
2. Capa de los conos y bastones
3. Membrana limitante externa
4. Capa nuclear externa
5. Capa plexiforme externa
6. Capa nuclear interna
7. Capa plexiforme externa
8. Capa de células ganglionares
9. Capa de fibras nerviosas
10 Membrana limitante externa
Nota: la capa nuclear externa contiene la capa
limitante media
El epitelio pigmentario se continua con el epitelio pigmentario del cuerpo ciliar en la ora
serrata, estando constituido porcélulas hexagonales monoestratificada, adheridas unas a otras
fuertemente por barras terminales; sus gránulos de pigmento son grandes y elípticos, con
mayor densidad en zona macular y en la periferia. Sigue la segunda capa en que hallamos
los fotorreceptores (conos y bastones) los cuales están íntimamente conectados con el
epitelio pigmentario. La luz debe alcanzar la mayor parte de las capas retinales para alcanzar y
estimular la capa de conos y bastones La tercera capa o membrana limitante externa separa los
cuerpos de los fotorreceptores de sus núcleos. En la capa plexiforme es donde las dendritas
de los conos y bastones se unen con las dendritas de la capa siguiente. La sexta capa
corresponde a los núcleos de las células intermedias (bipolares) que se unen a las anteriores.
La capa plexiforme externa (7) es donde las dendritas de las células bipolares se unen a las
dendritas de las células nerviosas o ganglionares que forman la capa siguiente. La novena caga
esta constituida por los axones de las células ganglionares que se dirigen hacia la papila para
formar el nervio óptico. La ultima capa es la limitante externa, que no es una membrana genuina,
sino una serie de de guiones o rayitas formadas por las inserciones de las barras terminales de
los cuerpos celulares de los bastones, conos y células de Müller. En la retina se encuentran
dos estructuras muy importantes:
.
1. Fóvea o macula lútea: llamada también mancha amarilla porque de este color la vieron
los antiguos en estado post-morten, también papila óptica. Aquí solo existen las capas de
los conos y bastones, la membrana limitante externa y la capa nuclear externa. Esta área no
tiene vasos retínales y solamente es esta nutrida por vasos capilares de la coroides, lo cuales
muy útil pues impide que pierda transparencia al ser atravesada por los vasos. Esta estructura
forma una pequeña de presión roja -naranja en el centro de la retina, y esta compuesta solo de
conos especiales (4.000)
2. Papila óptica: también llamada disco óptico, se encuentra un poco por dentro de la
mácula y está constituida por la convergencia de las fibras nerviosas que se inician en la
células nerviosas ganglionares retinianas, para luego formar el nervio óptico que se dirigirá al
cerebro. Esta zona no tiene fotorreceptores, por lo tanto es afuncional, por ellos también se la
llama "punto ciego", que se ubica hacia el centro de la retina, ligeramente del lado nasal.
Estructura periférica de la retina: hacia el centro de la retina, los conos son más
numerosos que los bastones, pero los bastones van dominando en número a medida que
avanza a la periferia, excepto en la periferia extrema, donde son reemplazados por cono
defectuosos.

158. 158
Vías nerviosas de la visión: las fibras del nervio óptico primero llegan a la neurona
intercalar del ganglio retinal, donde hacen sinapsis con otras células nerviosas cuyos axones
formaran el quiasma óptico; luego los axones ascienden formando el haz espinotalámico lateral
hacia el núcleo ventral posterolateral del tálamo (tercera y ultima neuronal intercalar ); por
ultimo, las fibras que emergen del tálamo corren formando las radiaciones ópticas hasta la
corteza occipital en el área 17 alrededor de la cisura calcaría, que corresponde al centro
superior de la visión.
Fig. 62
(Oftalmología de Scheie-Albert 6ª Ed., Pag. 83-64-65-66-67)
Metabolismo de la retina: la glucosa es la base del metabolismo retiniano; esta llega de los
vasos sanguíneos, ya que en la retina misma hay muy poca cantidad de glucosa, y casi toda
ella está dentro de las células retinales de Müller. Para obtener energía la retina utiliza
reacciones fosforilativas conocidas como ciclo de Embden-Meyerhof; hay también en menor
grado oxidación de la glucosa por medio del ciclo de Krebs. El metabolismo energético de la
retina es mucho mayor que el de otras partes del organismo, incluido el cerebro. Se sabe
que la sustancia que produce la transmisión de los impulsos nerviosos en la retina es la
acetilcolina pues seha encontrado gran cantidad de colinesterasa en sus capas sinápticas. El
potencial de hidrogeniones (pH) de la retina adaptada a las oscuridad es de 7.3 y el de la retina
adaptada a la luz es de 7; la energía para transmitir la obtiene la retina de uniones fosfato del
tipo DPN (nucleótido de difosfopiridina) que se relaciona con la riboflavina del complejo B, y
además ayuda en el metabolismo retiniano y en la síntesis de pigmentos de la visión.
BIOFÍSICA DE LA VISION.- El espectro de la energía radiante correspondiente a la LUZ
(4000 a 8000 A) es el que va a estimular a los fotorreceptores de la retina, y para llegar a
ellos la luz debe atravesarla mayor partede las capas retínales (8). Los conos funcionan mejor
con la luz intensa y medianamente intensa, siendo mas numerosos que los bastones conforme
nos acercamos a la zona central retinal, siendo el único tipo de fotorreceptor en la mácula o
fóvea centrales; por tanto, aquí reside la mayor agudeza visual y además se ubica la visión
de color, requiriendo para ello significativas cantidades de luz (visión fotópica).
Contrariamente los bastoncillos van aumentando su numero hacia la periferia de la retina;
como estos son extraordinariamente sensibles funcionan mejor con una iluminación reducida
(visión escotó pica), y están encargados de la visión en blancoy negro; es decir, contrastando
únicamente lo oscuroconlo blanco.
CONSTANTES OPTICAS DEL OJO
El conocimiento de las curvaturas, de los índices de refracción y de las distancias que median entre
los elementos del ojo, permite establecer los puntos cardinales, el trayecto de los rayos luminosos y
la formación de imágenes. Al establecer los valores medios de dichas características de los
elementos constituyentes del ojo, se fijan las llamadas constantes ópticas del ojo esquemático.
Curvaturas: los valores medios de los radios de curvaturas son los siguientes:

159. 159
Radio de curvaturas de la cara anterior de la cornea..............8 mm
Radio de curvatura de la cara posterior de la cornea..............7 mm
Radio de curvatura de la cara anterior del cristalino..............10 mm
Índices de refracción: el refractómetro de Abbé indica que son iguales a los del agua,
el humor acuoso y humor vítreo, así:
Índice de refracción de la córnea.............................. 1.37
Índice de refracción del humor acuoso..................... 1.33
Índice de refracción del cristalino............................. 1.42
Índice de refracción del humor vitreo....................... 1.33
Distancias: las distancias medias entre las superficies principales son:
Distancia de la córnea a la cara anterior del cristalino.......................................3.5 mm
Distancia de la córnea a la cara posterior del cristalino........................................8 mm
Distancia de la cara posterior de la córnea al nodo posterior del cristalino..........7 mm
Distancia del nodo posterior del cristalino a la fóvea......................................... 15 mm
Distancia de la córnea a la fóvea central.............................................................24 mm
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 492-493).
ELEMENTOSOPTICOS DEL OJO.- De acuerdo a lo anterior, para describir al ojo como sistema
óptico centrado basta con dar la ubicación de sus planos principales, sus focos y sus puntos
nodales. La posición de estos elementos está representada en la Fig. 63; en la tabla A-2 se dan
las distancias que guardan los mismos con respecto a la superficie anterior de la córnea.
Teorema de gauss:este teorema dice: "en un sistema de superficies ópticas esféricas cuyos
centros se encuentran en un mismo eje presentan tres pares de puntos cardinales: dos
puntos principales (My M’), dos puntos nodales (Q y Q’) y dos puntos focales (X y X’)". El punto
anterior (X) tiene cerca del 15 mm, y está a 13 mm por delante de la córnea; los rayos que
salen de este punto emergen en el ojo paralelamente. El punto focal posterior (X’) tiene cerca
de 20 mm y se localiza a 22 mm por detrás de la córnea.
Fig. 63.

160. 160
Las distancias de los puntos cardinales del ojo esquematizado arriba con respecto a la cara
anterior del ojo son:
1. Punto principal anterior (M).....................................1,7 mm
2. Punto principal posterior (M')......................................2 mm
3. Punto nodal anterior (Q).............................................7 mm
4. Punto nodal posterior (Q')........................................7.3 mm
5. Foco principal anterior (X).........................................13 mm Tabla A-2
6. Foco principal posterior (X').......................................22 mm
Los dos puntos principales están tan próximos que pueden considerarse, prácticamente,
como uno solo colocado entre ambos, lo mismo sucede con los puntos nodales.
De los distintos medios de refracción del ojo, la córnea es el que más interviene en la
formación de imágenes, pues debido a su menor distancia focal tiene mayor poder dióptrico.
Veamos las distancias y las dioptrías correspondientes a:
Distancia focal de la córnea 24 mm 42 dioptrías
Distancia focal del cristalino 44 mm 23 dioptrías Tabla A-3
Distancia focal de todo el ojo 15.5 mm 65 dioptrías.
Según estos datos, cuando se extirpa el cristalino afectado de catarata, es preciso
reemplazarlo por una lente de un poder dióptrico similar, es decir 23 dioptrías.
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 492-493)
VISION DE LA FIGURAPLANA
Formación de la imagen en la retina
De acuerdo a lo visto anteriormente, la formación de la imagen de un punto cualquiera siempre
se encuentra situada sobreel rayo que pasa por los puntos nodales. También sabemos,que si el
objeto se encuentra en el infinito, la imagen se formará en el plano focal. Por tanto, como el ojo
en reposo tiene su foco imagen sobre la retina, se formará en ella la imagen de cualquier punto
situado suficientementelejos como para que pueda serconsiderado prácticamente en el infinito.
Esta condición se cumple cuando el objeto se encuentra a más de 6 metros del ojo. Como,
además, los puntos nodales distan muy poco entre sí, no se comete error apreciable si se
reemplazan ambos por uno solo colocado entre ellos, que nosotros llamaremos punto nodal
equivalente.
A los efectos de estudiar la marcha de los rayos cuando el ojo se encuentra en reposo. Éste
puede ser reemplazado por un medio de 1,33 de índice de refracción, limitado por una superficie
esférica anterior de 5 mm de radio y por la superficie de la retina, situada 15 mm por detrás del
centro de curvatura (Fig. 64). El sistema así constituido recibe el nombre de ojo reducido. Sus
elementos ópticos,asícom las distancias respectivas, están representados en la misma figura
mediante los símbolos ya empleados.

161. 161
Fig. 64
Cuando el punto objeto se encuentra más cerca, interviene otro mecanismo que se verá en la
secciónsiguiente, perode todos modos suimagendeberá hallarse sobre el rayo que pasa sobre
el punto nodal equivalente. En consecuencia, para obtener la imagen de in punto cualquiera
basta trazarel rayo que pasa por el punto nodal y determinar su intersección con la retina (Fig.
65)
Fig. 65
2. Tamaño real de la imagen y tamaño aparente: a partir de la figura 65 se puede calcular el
tamaño de la imagen A´B´. Como los triángulos rectángulos ABN y A´B´N son opuestos por el
vértice, sus lados son proporcionales (despreciando la curvatura de la retina) y se cumple la
siguiente relación:
Problema: ¿Cuál es el tamaño de la imagen en la retina si tenemos un cuerpo de 10 cm de
altura que se halla a 6 metros de la superficie anterior de la córnea?
A´B´= 10 cm x 1,7cm / 600 cm + 0,5 cm = 17 / 600,5 = 0,028 cm
Problema: calcular la potencia total del globo ocular
P = 1 / 0.015 = 65 dioptrías
Si a dos personas se les muestra el mismo objeto (por ejemplo, un segmento vertical) a
diferentes distancias (Por Ej.: a 1 mt una y a 2 mt la otra) y luego se les pregunta de qué tamaño
vieron el objeto, se comprueba que las dos personas tamaños muy cercanos. Sin embargo, el
tamaño de la imagen formada en la retina de uno de ellos es diferente (en este caso, el doble) de
la correspondiente al otro. Si ambos “han visto” el objeto de igual tamaño, ello se debe a que en
la apreciación intervienen otros factores de tipo sicológico, como la comparación con la imagen
de otros objetos cercanos de tamaño conocido,la estimaciónde la distancia a que se encuentre
el objeto, la apreciación de detalles, etc. Por otra parte, cuando dos personas ven un mismo
objeto a la mismadistancia, pero faltando estos elementos de comparación /como ocurre cuando
se observa un barco a la distancia, un avión en vuelo, etc.), ocurre con frecuencia que ambas
afirman ver el objeto de tamaños diferentes, a pesar de que en este caso las imágenes formadas
en la retina tienen igual magnitud. De ahí que no tenga sentido decir “de qué tamaño se ve” un

162. 162
objeto. A parte de su tamaño real, solo se puede definir con precisión el llamado tamaño
aparente.
Fig. 66
Se denomina asíal cocienteentre el tamaño real AB (Fig.65)y la distancia BNdel objeto al punto
nodal (prácticamente, del objeto del ojo). Este cociente es la tangente del ángulo alfa (α). En la
Fig. 66-I se muestra que el mismo objeto colocadoa diferentes distancias del ojo tiene tamaños
aparentes distintos, mientras que diferentes objetos pueden tener el mismo tamaño aparente si
están colocados a distancias adecuadas (Fig 67-II)
(Biofísica de Frumento 1ª Ed., Pag.495-496)
Trayectoriade la luz en eldioptroocular: la mayorparte de la refracciónestá dada
por la córnea, porque los rayos de luz pasan desde el aire, cuyo índice de refracción es 1.0, a
la córnea cuyo índice de refracción es 1.37, que hace las veces de lente convexa. Luego de
la córnea los rayos van al humor acuoso cuyo índice de refracción es algo inferior al del vítreo
(1.33), continuado la luz por el cristalino con mayor poder de refracción (1.42); por ultimo,
saliendo del cristalino los rayos llegan al humor vítreo, cuyo índice de refracción es igual al
del humor acuoso.
Los rayos luminosos divergirán si pasan de un medio óptimamente más denso a otro menos
denso; por tanto, del cristalino al humor vítreo divergirán hacia fuera del eje óptico principal.
Si van de un medio de menora otro de mayor densidadlos rayos convergirán hacia adentro del eje
óptico principal.
Cuando el foco o cuerpo emisor de rayos luminosos se localizan en el mismo plano del eje
óptico principal, y proviene de una distancia de más de 6 metros, los rayos son considerados
paralelos, o también podemos decir,cuando los rayos provienen del infinito; de esta manera, los
rayos convergirán a formarel foco posterior a nivel de la retina. Cuando los rayos se encuentran
originándose a menos de 6 metros, los rayos no son paralelos, y por tanto divergen, y esta
divergencia iráaumentando mientras más cerca esté el objeto luminoso, formándose el foco por
detrás de la retina dando una imagen retinal borrosa. Esta deficiencia la compensa el ojo
humano medianteel reflejo de acomodación,cuyo mecanismo exacto no ha sidocomprendido a
la perfección.
Mecanismo de la acomodación: cuando los músculos ciliares (longitudinal,
redondo y oblicuo) se contraen, desplazan el cuerpo ciliar hacia delante y disminuyen el
diámetro de la empalizada circular que forman los procesos ciliares, lo que hace que la zónula
del que está sostenido el cristalino al cuerpo ciliar se afloje, disminuyendo la tensión que ejerce
sobre la cápsula del cristalino, permitiendo que ésta se relaje, y que el cristalino se abombe
aumentando su curvatura principalmente a expensas de la cara anterior, aumentando su poder de
convergencia,

163. 163
Fig. 67
La acomodación es un movimiento reflejo cuyas fibras aferentes van por el nervio óptico, y
las eferentes son fibras parasimpáticas que entran con el motor ocular común; el reflejo
tiene un tiempo de reacción de más de 36 centésimas de segundo, y es motivado cuando la
imagen se hace borrosa en la retina.
Amplitud de la acomodación: es el número de dioptrías en que el cristalino puede
aumentar y así incrementar su poder de convergencia, partiendo desde la posición de
reposo. Esta amplitud disminuye gradualmente con la edad, así: a los 8 años llega a las 12
dioptrías a los 20 a 11 dioptrías, a los 30 a 9 dioptrías y a los 50 a menos de 2 dioptrías. La
disminución de la amplitud de la acomodación con la edad, se debe a la disminución de la
elasticidad del cristalino y a la disminución fuerza de contracción de los músculos ciliares.
Este fenómeno se llama presbiopía o presbicia, mientras que a la pérdida total de la
acomodación se denomina cicloplejía.
Sin presbicia el individuo podrá leer a una distancia de 33 centímetros utilizando 3 dioptrías
en la acomodación, pero si hay disminución de la acomodación el punto cercano retrocede y
la lectura solo será posible a 40 o 50 cm.
Campo visual: es el campo o área en que le ojo humano, que se mantiene inmóvil,
puede ver un objeto.
Campímetro: Es un artificio que sirve para medir el campo visual, estando formado por un
pizarrón de 2 metros de diámetro, en el que se dibuja un cuadrante horario y una serie de
círculos concéntricos. Al individuo se sienta a 50 cm del pizarrón, diciéndole que enfoque
con un solo ojo (el otro cerrado) de manera fija en el centro del diagrama, y entonces se va
desplazando desde la periferia al centro un disco que el paciente registra cuando ha llegado
a cierta distancia del centro.
Fig. 68
De esta manera se puede determinar el campo nasal, que es más estrecho porque el
reborde de la nariz limita la visión periférica, y el campo temporal que se muestra delimitado
con este artificio. Si bien resulta difícil establecer el campo visual periférico con este método,
en cambio es adecuado para hacer exámenes de las porciones centrales de la retina y

164. 164
encontrar fácilmente manchas ciegas o escotomas, inclusive la mancha de Mariotte
(escotoma fisiológico), que se encuentra a la mitad del lado temporal del campo.
La agudeza visualo poder resolutivoocular: es la capacidad que tiene el ojo
de ver los objetas más pequeños. La agudeza visual es propia de la porción central de la
retina, más exactamente de la fóvea, porque ella está formada solo por conos y cada cono
está conectado a una célula ganglionar propia, resultando en aquel sitio, una imagen con
mayor cantidad de detalles (máximo de nitidez); esto es lo que llamamos agudeza visual
central. Los objetos que percibamos con el resto de la retina poseen menor número de detalles,
los mismos que disminuyen conforme nos alejamos de la fóvea, y esto es los que se denomina
visión periférica, la cual nos ayuda para dirigirnos al caminar y no tropezar con las cosas, y
para orientarnos en el espacio.
Fig. 69
Agudeza visual normal: es cuando un individuo es capaz de distinguir 2 puntos separados por
un ángulo de 1 minuto. Si éste ángulo es menor a 1 minuto, la percepción será de uno y no
de 2 puntos. El ángulo de 1 minuto corresponde al determinado por dos puntos cuya separación es
de 3 mm y ubicado a una distancia de 10 metros; y si es de un solo cuerpo, este debe tener
0.29 mm y estar colocado a 1 metro de distancia para poder distinguirlo.
Cuando mayor sea el ángulo exigible para diferenciar dos puntos a la vez, tanto menos será
la agudeza visual. Según Snellen, la agudeza visual debe expresarse por el inverso del
ángulo mínimo necesario para diferenciar 2 puntos a la vez. Entonces, un ojo que necesita
que le objeto forme sobre la retina una imagen correspondiente a un ángulo de 3 minutos,
tendrá una agudeza de 1/3; si el ángulo es de 4, tendrá una agudeza de 1/4, etc.
A medida que el objeto se aleja del ojo, el ángulo visual formado se va haciendo menor, y
por ello el objeto se va haciendo más pequeño. La relación que existe entre el tamaño real de
un objeto y su distancia del ojo, se llama tamaño aparente del objeto.
Mecanismo de la agudeza visual (Teoría de Helmholtz): según Helmholtz, como los
conos de la fóvea se disponen apretadamente obligando a formar un mosaico de células
hexagonales, para tener una visión distinta de los puntos separados, es necesario que se
estimulen a la vez en la retina2 conos NO contiguos (A y B).
Fig. 70

165. 165
La teoría de Helmhotz se explica cuando conociendo que el diámetro de los conos que es
de 1.5 a 3 mieras y sabiendo que en el mejor de los casos el ángulo mínimo sea de 0.5 minuto
va a formarse una imagen de 2.18 mieras, reconociendo un foco posterior del ojo de 15 mm.
Para un ángulo de 1 minuto para el mismo foco pertenecería una imagen de 4 mieras. Ambas
imágenes pueden producir la excitación de los conos no contiguos A y B (Fig., Superior), que
tendrían en este caso un
diámetro de 3 mieras. Según Helmholtz, también se demuestra el fenómeno al mirar un
conjunto de líneas negras y blancas de 0.4 mm de ancho, colocados alternativamente, a una
distancia de 1.2 mt del ojo las mencionadas líneas se observan de forma ondulada o con
sinuosidades (Fig. 67).
La agudeza visual puede descomponerse en 3 sensaciones: 1) Lo mínimo visible, 2) Lo
mínimo separable, y 3) El poder de alineación Lo mínimo visible: consiste en la visión del
más pequeño objeto; se lo llama también "punto fisiológico de Aubert", el cual posee una
extensión a diferencia del punto geométrico. Esta dimensión se valora de acuerdo al .ángulo
visual que genere, quesegúnAlbert oscila entre 25 y 30 segundos. El punto mínimo varía con el
contraste como se observa en el caso de las líneas blancas sobre un fondo negro o gris.
Lo mínimo separable: se sabe que dos cuerpos separados a 3 mm y a 1 metro de
distancia forma un ángulo visual de 1 minuto, que en promedio es lo necesario para percibir la
separación de ellos. Según el Consejo Internacional de Oftalmología de Budapest de 1972,
este valor de lo mínimo separable, sería lo más indicado paradefinirla agudeza visual, con fines
prácticos para la aplicación de todos los optotipos, el mismo Consejo de Budapest acepta, que
la agudeza visual se debe expresar con la educación: V = d/D; en que d es la distancia a la que
es leído el optotipo y D la distancia a la que es leído el caráctermás pequeñode optotipo (mínimo
legible) y que corresponde a un ángulo visual de 5 minutos. Para la determinación de la
visión lejana, los optotipos se colocan de 5 a 6 metros, pues a esta distancia o más, los
rayos luminosos son paralelos y no se pone en acción el mecanismo de acomodación.
Poder de alineación: es la capacidad de determinación de ligeras diferencias en el
alineamiento de una recta, o de distinguir el paralelismo de los bordes de una línea. El poder
de alineamiento es una percepción más fina que el mínimo visible.
El percibir el alineamiento de las líneas verticales es diferente, pues hay mayor percepción
en las verticales; los ejercicios visuales pueden mejorar el poder de alineamiento.
Factores que alteran la agudeza visual.- Existen causas que producen variaciones en la
agudeza visual y son: a) Fijación de la mirada, b) Grado de iluminación del objeto, c)
Diámetro pupilar, d) Color de la luz y e) Edad
Fijación de la mirada: como sabemos, la mayor agudeza visual reside en la fóvea, por
tanto conforme se aleja la imagen de esa zona, la agudeza visual disminuye.
Grado de iluminación del objeto (observado): a mayor iluminación de los objetos
observados, mayor es la agudeza visual. Se logra un máximo de agudeza visual cuando el
grado de iluminación alcanza unos 50 lux. Opuestamente actúa la iluminación lateral,
disminuyendo la agudezavisual a medida que aumenta la iluminación.
Diámetro pupilar: la disminución del diámetro pupilar aumenta la agudeza visual si el grado
de iluminación del medio es grande, debido a la disminución de la aberración esférica que
incrementa la nitidez. Si la iluminación del medio es escasa, la disminución del diámetro
pupilar disminuye la agudeza visual.
Color de la luz: los colores ubicados entre el rojo y el verde dan imágenes más nítidas, que
los situados entre el verde y el violeta. El amarillo es el que da más agudeza visual, y es
justamente el que posee mayor energía solar, lo que determina la adaptación del ojo a la luz
solar.

166. 166
Edad: la agudeza visual durante la infancia es máxima, así: a los 10 años se tiene un valor
promedio de 1.2, y va disminuyendo por valores inferiores de la unidad después de los 40
años, decreciendo hasta un 50% en la ancianidad.
RANGO DE ACOMODACIÓN: es la amplitud que existe entre el punto remoto y el punto
próximo.
Punto remoto: es la distancia menor posible, desde donde se percibe claramente, la
imagen de un objeto, sin que se requiera acomodación. Normalmente oscila entre los 5 a 10
metros.
Punto próximo: es el que se encuentra a la distancia mínima en que captamos nítidamente
la imagen del objeto, cuando el ojo está en sumáxima acomodación.Normalmente en individuos
jóvenes es de 10 centímetros.
VISIÓN BINOCULAR: es el trabajo visual que se efectúa normalmente con los ojos, y tiene
que ver con la apreciación del relieve y la distancia.
Para captar imágenes nítidas de los objetos es necesario fijar la mirada, para que las imágenes
ocurran en la fóvea de cada una de las retinas, observando que a pesar de haberse formado
2 imágenes solo tenemos sensación de una; esto se produce siempre y cuando las
imágenes se produzcan en puntos simétricos de la retina, como ocurre con las fóveas, o sea son
puntos que poseen la misma posición topográfica (puntos correspondientes).
La apreciación del relieve se demuestra de la siguiente manera: si se cierran ambos ojos y
hacemos girar la cabeza, al abrir un ojo se comprueba que los objetos aparecen sin relieve.
También se afecta la apreciación de la distancia, como se demuestra al indicar conun puntero un
objeto con la visión monocular. Ambas desaparecen al abrir el otro ojo.
En la visión binocular intervienen dos elementos: la convergencia de los glóbulos oculares y
la formación de las imágenes en los puntos correspondientes.
Convergencia: la convergenciade los ojos sesucedeal mismo tiempo que la acomodación, y se
realiza por medio de los músculos rectos internos. La convergencia será mayor mientras

167. 167
más cerca esté el objeto. En la visión binocular se formará una imagen única del objeto
siempre y cuando se desarrollen en puntos correspondientes, de lo contrario se produce la
diplopía (visión doble).
Horóptero: cuando fijamos la mirada sobre un objeto, podemos apreciar una serie de
puntos del espacio que además seformanen puntos correspondientes de la retina. Estos puntos
tienen un posición que depende del punto fijado, y unidos entre si circunscriben una curva
llamada horóptero. Los puntos situados fuera del horóptero se verán dobles.
Si los ojos fijan sus líneas visuales sobre X de la figura derecha, el horóptero estará formado
por la circunferencia que pasa por los centros ópticos o y o’ Otro punto Z situado en el
horóptero dará dos imágenes que se formarán en dos puntos correspondientes n y n', debido a
que presentan los ángulos aya’
s on iguales, porque poseen sus vértices en la circunferencia
y abarcan sus lados un mismo arco. Contrariamente, el punto Y ubicado fuera del horóptero,
se verá doble, pues las imágenes m y m' se forman a distancias diferentes de la fóvea en la
retina.
La diplopía se observa en el estrabismo, que es una afección originada por parálisis de los
músculos del ojo que conducen a una desviación de los ejes oculares.
VISIÓN ESTEREOSCOPICA: es la percepción de relieves, y para ello se necesita la
convergencia de los ejes oculares y una pequeña diferencia entre las imágenes formadas en
las fóveas. Pero la sensación de relieve es producida esencialmente por las dos imágenes
diferentes formadas en la retina. Esta diferencia de las imágenes se debe a que el ojo
derecho ve más detalles del lado derecho del objeto,mientras que el ojo izquierdo ve mejorel lado
izquierdo del objeto; de este modo, las dos imágenes ligeramente desiguales, se funden a
nivel del cerebro, y en la imagen única en relieve formada desaparecen algunos de los detalles
correspondientes a las imágenes separadas.
Estereoscopio: es un aparto destinado a observar en relieve dos imágenes planas
ligeramente diferentes. Por medio del estereoscopio se pueden establecer las diferencias
que existen entre las láminas o grabados falsos y originales; ya que la menor diferencia
entre dos puntos comunes aparecen en relieve o profundidad.
Existe una agudeza estereoscópica que nos indicala capacidad de un sujeto en mayor o menor
grado de apreciar las distancias en profundidad. Las valoraciones de la agudeza
estereoscópica se hacen en algunas profesiones, como en los aviadores, telemetristas, etc.
En sujetos NO adiestrados la agudeza puede llegar a 30 segundos, mientras que por el
adiestramiento puede descenderelvaloramás delamitad.
PROCESO FOTOQUIMICO EN LA RETINA.- En la oscuridad la retina tiene un color rojo,
que se decolora por acción de la luz, pero que vuelve a tomar dicho tono al cesar la
excitación luminosa. Estos cambios se deben a la existencia de un pigmento llamado púrpura
visual o rodopsina, que se ubica preponderadamente en los bastoncillos. Este pigmento
resulta de la unión de una opsina (proteína) más retinal o retineno, emparentado con la
vitamina A, el primero es incoloro y el segundo es amarillo. Este cambio fotoquímico implica
la formación varias formas isómeras del retineno en base a enzimas (deshdrogenasas),
DPN y vitamina A; pero la configuración retineno 11-cis es la única adecuada para la formación de
rodopsina.
La rodopsina es la base del mecanismo para la visión adaptada a la oscuridad (visión
escotópica). Cuando el ojo pasa de un sitio más iluminado a otro muy oscuro, inicialmente su
visión en ese sitio es muy mala; luego de poco tiempo comienza a percibir los objetos, porque
la falta de iluminación permite la síntesis de nuevos pigmentos en los bastones, los que si
son sensibles a la luz; entonces se dice que el
ojo está adaptado a la oscuridad. Cuando de la oscuridad el ojo pasa a un sitio iluminado,
inicialmente se deslumbra por cuanto son descompuestos los pigmentos rápidamente de los
bastones; pero en poco tiempo empiezan a funcionar los pigmentos de los conos; en este
estado se dice que el ojo se halla adaptado a la iluminación; iluminación igual a la que acaba
de estimular al ojo, ya no ejercerá efecto en él, por cuanto ya el estímulo anterior habrá
destruido el pigmento encargado de producir la descarga eléctrica. Sin embargo, a medida
que los pigmentos se van destruyendo, se los va sintetizando de nuevo, de manera que el ojo
pueda continuar viendo en un sitio iluminado. Esta síntesis se hace en el hígado y en algunos
otros órganos en la forma Cis-trans que es la que puede ser convertida en retineno; por esta

168. 168
causa la vitamina A mantiene este proceso y su carencia impide la síntesis de nuevos
pigmentos y hace que la persona tenga una mala agudeza visual; como los pigmentos más
abundantes son los de la visión nocturna, estos son los primeros en sufrir las consecuencias y
se produce la ceguera nocturna (hemeralopia). La reacción fotoquímica que se ha descrito
motivaría el impulso nervioso y sería el elemento determinante de la transformación de la
energía radiante en un potencial eléctrico.
DE LOS COLORES: el mecanismo íntimo de la visión de los colores no ha sido
perfectamente entendido, y tan solo tenemos teorías que tratan de explicarnos este proceso.
La teoría tricromática de Young- Helmholtz diceque existen 3 receptores visuales diferentes en la
retina y que cada uno es sensible a un solo color fundamental (rojo, verde y azul). La
apreciación del blanco resulta de la estimulación de los tres receptores en conjunto, mientras
que la percepción del negroindica faltade estimulo. Hay pruebas importantes de que existen en
los conos 3 pigmentos diferentes sensibles al calor. Existen anomalías de la visión en las
siguientes formas:
Sujetos tricrómatas A:
1) Protanómalos (disminución de la sensibilidad al rojo)
2) Deuteranómalos (disminución de la sensibilidad al verde)
3) Trianómalos (disminución de la sensibilidad al azul)
Otro grupo son de aquellos sujetos completamente carentes de la actividad de unos de los
pigmentos, así tenemos:
1) Protanopes (carentes de la sensibilidad al rojo)
2) Deuteranopes (carente de la sensibilidad al verde)
3) Tritanopes (carentes de la sensibilidad al azul)
Los Monocrómatas solo tienen un pigmento en los conos; por lo tanto son totalmente ciegos
a los colores.
VICIOS DE REFRACCIÓN: un ojo cuando no tieneformación adecuada de las imágenes de los
objetos en la retina decimos que es un ojo amétrope. Los casos de ametropía son:
hipermetropía, astigmatismo y presbicia. Si el ojo es normal se llama emétrope
Miopía: el ojo miope o corto de vista forma con los rayos paralelos provenientes de un
objeto alejado, un foco por delante de la retina, lo que es causa de una imagen borrosa de
los objetos de más allá de los 6 metros.
Como consecuencia de este trastorno, el miope para obtener una imagen distinta de los
objetos debe acercarlos al globo ocular, dado que los rayos que alcanzan al ojo en forma
divergente se cortarán más atrás que los rayos paralelos.
En el ojo miope, el punto próximo y el punto remoto están más cerca de la superficie de la
cornea que en el ojo normal; por ello, el miope es corto de vista y solo tiene visión distinta de
los objetos próximos.
La amplitud de la acomodación en el ojo miope es pequeña, y se establece restando las
dioptrías correspondientes al punto próximo menos las equivalentes al punto remoto. Por
Ej.: si el punto próximo es de 5 cm, es decir de 20 dioptrías, y el punto remoto de 50 cm,
esto es de 2 dioptrías, la amplitud de la acomodación ser 20-2 = 18 dioptrías.
La miopía se corrige con lentes esféricas negativas que disminuyen el poder de
convergencia del ojo y llevan el foco posterior hacia la retina. La miopía puede ser causada,
ya sea por un aumento del diámetro antero-posterior del ojo o por el aumento de refracción
del cristalino (el primer trastorno es el más frecuente)
Hipermetropía: en el ojo hipermétrope desacomodado, las imágenes se forman por
detrás de la retina, debido a que tiene un pequeño diámetro anteroposterior o bien porque

169. 169
ha disminuido su poder dióptrico. En este vicio de refracción, el punto próximo está alejado
de la córnea, y el sujeto tiene que acomodar aun para los objetos distantes, pues el ojo
necesita aumentar el poder de convergencia para que los rayos se corten a nivel de la
retina.
El punto remoto es virtual, pues se halla detrás del ojo, en el punto donde se reunirán los
rayos si cruzaran la retina. Si este punto virtual estuviera a 20 cm por detrás de la retina, el
ojo tendría una hipermetropía equivalente a 5 dioptrías
El hipermétrope ve bien los objetos situados más allá del punto próximo hacia el infinito
(largo de vista). Este defecto se corrige con lentes positivas, que aumentan el poder de
convergencia del ojo.
Fig. 72
Astigmatismo:del griego“a”,sin;“stigma” punto. Esto se produce por irregularidades de la
superficie de la córnea, que hace que el ojo no tenga una imagen puntual de un punto, puesto que
en vez de formarseun focoúnico, se constituye una serie de focos situados en distintos planos
Fig. 71
En el astigmatismo regular, la superficie de la córneano es esférica,sinoque cadameridiano tiene
una curvatura distintade la de los otros,de manera que presentan focos distintos. En este caso
pueden establecerse dos meridianos de ángulos rectos entre si,uno de los cuales tiene el radiode
curvatura más largo y otro más corto; entre estos dos extremos existen todos los valores
intermedios. En la Fig 71 puede apreciarse que el foco del meridiano horizontal (hh) es más largo
que el del vertical (vv), lo que hace que seproduzca una línea focal primaria A, que es horizontal y
que se forma a la altura del meridiano vertical, y otra línea focal secundariaC, que es vertical y que
coincide con el foco del meridianohorizontal.Como consecuencia, la imagen se formará en una
zona intermediaB, situadaentrelos dos focos extremos, y serádifusa debido a la falta de un foco
único. El astigmatismo regular presenta dos tipos de astigmatismos, el miópico y el
hipermetrópico, siempre y cuando la imagen se forme por delante o por detrás de la retina
respectivamente.
El astigmatismo irregular es producto de cicatrices por úlceras de la córnea, y se presentan
distintos focos, lo que sehace difícil y hastaimposible la corrección. El diagnóstico se lo realiza
con el cuadrante anastigmático o con el oftalmómetro de Javal.

170. 170
Se corrige con lentes cilíndricas, cuyos ejes se disponen normalmente al meridiano afectado. El
astigmatismo miópico exigirá lentes cilíndricas negativas y el hipermetrópico cilíndricas positivas
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag498-499)
Presbicia:es unaanomalía de la refracción causadapor la pérdida de elasticidad del cristalino, y
que generalmente sobreviene con la edad. Por este motivo, la amplitud de la acomodación
disminuye y el punto próximo se va alejando. El individuo con presbicia no puede ver los
objetos cercanos pero si los alejados.
ABERRACIONES DEL OJO: son problemas de la refracción que impiden una imagen nítida,
propios del dioptro ocular de un ojo normal o patológico; podemos distinguir las siguientes
aberraciones: 1) esférica, 2) cromática, 3) por difracción y 4) por irradiación.
Aberración esférica: al estar limitado el ojo por una superficie esférica de la córnea y el
cristalino ser una lente biconvexa, es natural que sobrevenga este fenómeno, determinado
imágenes borrosas. Pero este defecto se elimina o atenúa porque la córnea presenta una
curvatura mayor en el centro que en la periferia, refractando mas los rayos centrales que los
periféricos; tambiénporque el cristalino presenta un cristalino con un núcleo mas refringente que
el resto de la lente; por ultimo, la presencia del iris a manera de diafragma elimina los rayos
marginales, reduciendo el diámetro pupilar, sobre todo para la visión próxima.
Aberración cromática: El ojo tiene una capacidad de refractar más los colores rojo y
violeta, por tanto desarrolla puntos focales para otros colores del espectro. Con los rayos
intensos la zona amarillo -verde impresiona más a la retina, mientras que los de baja
intensidad lo hace más la zona azul-verde. El defecto no es percibido por el ojo normal, pero
cuando hay vicios de refracción se pueden hacer notorios; Así: los célebres pintores
hipermétropes pintaban las montañas con una aureola roja.
Difracción: los causantes serían el orificio pupilar y las fibras del cristalino y epitelio corneal,
recibiendo la retina una imagen formada por un punto de luz rodeada de anillos de luz, cuya
intensidad baja progresivamente desde el centro.
Las pupilas estrechas difractan más la luz, y también son más difractados los rayos de mayor
longitud de ondas (violetas y ultravioletas),lo que protegea la retina. El efecto de Tendal hace que
por dispersión ciertos rayos no lleguen a la retinaynoseanotoriaadifracción
PERCEPCION DE VIBRACIONES
Las vibraciones percibidas porel oído se diferencian: en ruidos cuando son de corta duración y
cambian constantemente sus características, siendo por ello desagradables; y en sonidos
cuando son musicales, esto es si dan una sensación de una vibración periódica. Estas vibraciones
se podrán percibir con el oído humano, cuando se ubiquen dentro de un espectro que va desde los
16 a los 22.000 ciclos por segundo.
Características del sonido: Los sonidos tienen tres características principales: 1)
intensidad, 2) altura o tono y 3) timbre.
Intensidad: con esta características diferenciamos los sonido fuertes de los débiles,
estando determinada esta cualidad principalmente por la amplitud de la vibración, es decir
por la energía con que se impresiona el oído.

171. 171
Altura o tono: esta cualidad nos permite diferenciar los tonos agudos de los graves, estando
determinada esta cualidad por la frecuencia de la vibración, así: los sonidos agudos son de
gran frecuencia y los graves de baja frecuencia.
Timbre: hace posible diferenciar los sonidos de una misma altura y depende de los
armónicos o sobretonos. Por esto sabemos de qué elemento sonoro se desprende.
Unidad de intensidad sonora: Para considerar la unidad de intensidad de sonido, debemos
recordar que esta intensidad percibida por el oído es proporcional al cuadrado de la
amplitud, al cuadrado de la frecuencia de las vibraciones y a la densidad del medio, y está
en relación inversa al cuadrado de la distancia. Por tanto, la intensidad del sonido depende
de la energía con que la vibración impresiona la membrana timpánica, ya que la Física nos
enseña que la energía del movimiento vibratorio está dada por la amplitud de onda, por la
frecuencia y por la distancia. También hace variar la intensidad sonora la densidad del
medio.
Ley de Weber-Fechner: la sensación auditiva aumenta con el logaritmo de la intensidad del
sonido. Cuando un sonido es 10 veces más intenso que otro, se dice que su intensidad es
de 1 Bel respecto del primero, si es 100 veces más intenso, la intensidad es de 2 Bel, etc.
Ya que esta unidad está representada por los logaritmos de 10, 100, etc. Valoramos de esta
manera, porque la percepción sonora varía de manera exponencial.
Pero el Bel por ser una unidad grande no la usamos habitualmente, en su lugar se usa el
DECIBEL que la décima parte del Bel. Por tanto, si decimos que un sonido es 3 Bel más
intenso que otro se dice que su intensidad es de 30 db mayor.
Se ha establecido que la intensidad mínima de sonido necesaria para producir una
sensación auditiva corresponde a una presión sobre el tímpano de 2,8 x 10"4 dinas /cm2, o
10"16 wat/cm2 para un sonido de 1000 ciclos por segundo; la amplitud de onda en este caso
sería igual a 1 A, lo que demuestra la enorme sensibilidad del oído humano. El umbral de
audibilidad corresponde a o decibel; el murmullo 10 db; la voz normal 35 db; las
intensidades entre 130 y 140 db son dolorosas para el oído.
La sensibilidad del oído varía según la frecuencia del sonido. Es más sensible para
establecer diferencias de intensidad con sonidos de 1000 a 3000 ciclos/seg, que son
sonidos de baja frecuencia.
AUDICIÓN
Estructuras del oído: a los fines que nos interesan el oído puede ser representado en
forma esquemática, como a continuación lo hacemos:
Fig. 73

172. 172
Oído externo: está formado por el pabellón de la oreja (A) y el conducto auditivo externo
(B). Este último, abierto por su extremo distal, se halla cerrado por su extremo proximal por
la membrana del tímpano, que forma parte del oído medio. Oído medio: esta parte está
formada por la caja del tímpano y la cadena de huesecillos F (martillo, yunque, lenticular y
estribo).
Oído
medio o caja del tímpano (C): Fig. 74
Es una cavidad labrada en el seno del hueso
y llena de aire. La trompa de Eustaquio (D),
que desemboca en la faringe pone en
comunicación el aire de la caja del tímpano
con la atmósfera exterior, y tiene
aproximadamente 40 mm de longitud.
Normalmente está cerrada, impide que la
respiración afecte la presión intratimpánica y,
también que la voz no sea oída a su través.
Abren la trompa de Eustaquio la deglución y
la masticación, permitiendo esto la velación
de la presión intratimpánica y extratimpánica que esta membrana exige para su normal
funcionamiento.
Fig. 75
Las variaciones de altura hacen variar la presión
atmosférica y por tanto presiones de ambos lados del
tímpano, determinando sorderas transitorias que
desaparecen tan pronto como el sujeto deglute. Ya a 200
metros de altura los individuos tienen ya una sensación
especial en el oído. Si estas variaciones de presión se
efectúan en individuos dormidos o con obstrucción de la
trompa de Eustaquio, no puede haberdescompresión y podría
causar ruptura del tímpano.
Oído interno: tiene dos zonas: el laberinto óseo y el
laberinto membranoso
El laberinto óseo: esta excavado en la porción petrosa
del temporal, contiene en su inferior al laberinto membranoso, del cual esta separado por la
perilinfa.
El laberinto membranoso: está constituido por unas series de conductos y sacos llenos de
un líquido, la endolinfa. En su porción anterior se encuentra la cóclea, tubo espiral que
tiene que ver con la audición, y detrás de aquella el vestíbulo, que comprende el sáculo,
utrículo y canales semicirculares, y tiene que ver con el equilibrio.
Cóclea o caracol: es un conducto de 2mm de diámetro en su parte inicial por 30mm de
longitud, describe tres vueltas en espiral alrededor de un cono óseo (nodiolo). Alrededor del
nodiolo se dispone una lámina ósea, la mínima espiral, que divide al conducto óseo en dos
porciones: la rampa timpánica, que comunica con la ventana redonda, y la rampa vestibular
que comunica con la ventana oval. Ambas rampas se comunican entre sí a nivel de la punta
de la cóclea, por medio de un orificio llamado helicotrema.
Desde el borde externo de la lámina espiral parten dos membrana fibrosas que se extienden
hasta las paredes del conducto y determinan la formación de 3 canales; uno próximo a la
punta , que es la rampas vestibular; otro medio, limitado por dos membranas fibrosas,
llamado conducto coclear, y la rampa timpánica más próxima a la base. El conducto coclear
está limitado por dos membranas: una delgada llamada membrana de Reissner y la otra
más compleja (basal), la membrana basilar, que contiene el órgano de Corti.
El conducto coclear termina en extremidades ciegas y se comunica en su parte inicial con el
sáculo por el canal de Hensen que regula presión hidrostática de los líquidos endolinfáticos
del conducto coclear y del vestíbulo La perilinfa que se encuentra en las rampas timpánicas y

173. 173
vestibular es retenida por las ventanas oval y redonda. Cuando el estribo se hunde en la
ventana oval, aumenta la presión en el líquido vestibular, lo que desplaza hacia abajo la
membrana de Reissner, con el consiguiente aumento de presión de la endolinfa de la rampa
coclear y de la membrana basilar. Los movimientos de la membrana basilar se transmiten a la
perilinfa de rampa timpánica, cuyas variaciones se manifiestan por oscilaciones en la
ventana redonda, de tal manera un hundimiento del estribo en el ventanal oval determina una
saliente de la ventana redonda y viceversa.
Membrana basilar: la membrana basilar tiene unos 30 mm está formada por fibras cortas y
gruesas. En la base cerca de la ventana oval que aumenta su longitud a medida que se
acerca a la punta. El ligamento espiral extremo que mantiene tensa a esta membrana es más
grueso y fuerte en la base que en la punta.
Órgano de Corti: sobre toda la extensión de la membrana basilar se encuentra el órgano de
Corti, formado, entre otros elementos, por el pilar interno y el externo, que circunscriben un
túnel. Por dentro del pilar interno se dispone una hilera de células ciliadas o acústicas, que son
alrededor de 3.500, y por fuera del pilar externo otras 20.000 células ciliadas dispuestas en tres
hileras. Las células ciliadas, asíllamadas por presentar en sus extremidades libres una serie de
pelos, están sostenida en el órgano de Corti por las células de Deiters y las de Hanser cada
célula ciliada esta inervada por
una o dos fibras acústicas.Reposando sobre el órgano de Cortise encuentrala membranatectoria,
que parte de la punta de la lámina espiral y cubre los pelos de las células ciliadas. Los
movimientos de la membrana basilar se transmiten al órgano de Corti y a las células
ciliadas, las cuales, al oscilar con una frecuencia similar a la de la membrana basilar, chocan
contra la membrana tectoria, provocandouna excitaciónque se transmite porlos nervios acústicos
a los centros correspondientes.
TRANSMISIÓN DEL SONIDO
Conducto auditivo externo: este hace el papel de un resonador; el aire contenido en él
entra en vibración con una frecuencia propia comprendida entre los 2.000 y los 5.000 c/seg,
produciendo una amplificación de unos 5 a 10db.
Oído medio: la función principal del oído medio consiste en hacer los ajustes necesarios
para transmitir el sonido que llega por un medio gaseoso (aire), al medio liquido contenido
en el caracol, de diferente propiedades mecánicas. La eliminación de la cadena de
huesecillos aumenta en unos 60 db el umbral de intensidad. Hasta 2.000 c/seg, el martillo y el
yunque se mueven solidariamente sobre un eje de giro que pasa por su centrode gravedad; a
frecuencias mayores, los movimientos del yunque se atrasan con respecto a los del martillo. En la
cadena de huesecillos hay efectos de palancas y se multiplica la presión que resulta, es
precisamentela adecuada para la transmisión delsonidode un medio compresible como el aire a
un medio líquido, prácticamente incompresible. Los músculos del oído son antagonistas, y al
contraerse dan rigidez a las cadenas de huesecillos, oponiéndose así a la transmisión de
presiones muy elevadas al oído interno, protegiéndolo de esta manera. Pero éste es un
mecanismo reflejo, y cuando los sonidos fuertes son repentinos no se cumple la protección. La
contracción de estos músculos también sedan en la masticación y durantelos cambiode posición
de la cabeza.
Oído interno: este oído produce fenómenos mecánicos y procesos eléctricos. La acción
vibratoria llega a la perilinfa y finalmente a la membrana basilar y tectoria que por estar
articuladas en dos puntos diferentes (P y Q), la oscilación del aparato provoca un desplazamiento de
la membrana tectoria sobre la membrana reticular que provoca la flexión de los pelos de las células
ciliadas. La flexión de estos pelos parece ser el último paso mecánico en el proceso de la
transducción; provocaría en él un potencial de acción que viajaría al centro superior de la audición.
(Fig. 76)

174. 174
AUDIOMETRIA
La audiometríaesun examen que tiene por objeto cifrar las alteraciones de la audición en relación
con los estímulos acústicos, resultados que se anotan en un gráfico que se llama audiograma.
Examen audiométrico:laonda sonoratiene doscualidadessensorialesimportantes:
1. La altura: que traduce el número de las vibracionesenlaunidadde tiempo(ciclos/segundo)
2. La sonoridad o intensidad: que está en función de la intensidad física, es decir la amplitud de las
vibraciones.
Los fenómenos auditivos se rigen por la ley de Weber Fechner, que dice que la sensación auditiva
aumentacon el logaritmode laintensidaddel estímulo.Paraobjetivarmejorlosconocimientos de la
sensación auditiva en altura e intensidad se han de elegir:
1) La octava o loshertz/spara lafrecuenciay
2) losdecibeliosparalaintensidad
EL AUDIOMETRO: esun aparato de alta tecnologíaque consiste en:
a) Un generadorde distintasfrecuenciasde sonido;este instrumentoemite tonospuros,sonidosque
el ser humano no está acostumbrado a escuchar, pues no existen en la vida diaria.
Las frecuenciasestudiadasson: 125 ∆ 250 ∆ 500 ∆ 1000 ∆ 2000 ∆ 3000 ∆ 4000 ∆ 6000 ∆ 8000
hertz/seg.
b) Un atenuadorde intensidadendecibelesentre0y 110
c) Un generadorde ruidosenmascarantes
d) Un vibradoróseopara estudiarlavía ósea
e) Un micrófonoparacomunicarse conel paciente yrealizarladiscriminaciónde lapalabra
f) Una cabinaherméticaal ruidoo sonidopara el paciente.
La audiometríaelectrónicapermite estudiar:
1) El umbral auditivo, es decir, la intensidad mínima audible para cada frecuencia, lo que se llama
audiometría tonal umbral.
2) Las hipoacusiasfenómenosfisiopatológicossensorioneurales(pruebassupraliminares)
3) La compresiónde laspalabras,esdecirlacapacidadque tiene el oídode discriminaruntérminode
otro.

175. 175
AUDIOMETRÍA TONAL UMBRAL: la gráfica clínica está adoptada universalmente. En las abscisas
están colocadas las frecuencias de 125 a 8000 Hz o bien de 128 a 8192 por intervalos iguales de
octavas.En las ordenadasensentidodescendente estánubicadas las pérdidas en decíbeles (dB), en
relación al eje O, el que representa el umbral normal para las vías óseas y aéreas.
Cada señal está representada por un pequeño círculo para el oído derecho y por una pequeña cruz
para el izquierdo. Así pueden inscribirse ambos oídos en el mismo gráfico, el derecho en rojo y el
izquierdo en azul.
Luegode estudiarse lavía aérea,debe examinarse lavíaóseasi es que se obtiene una hipoacusia en
la vía aérea, de lo contrario no es necesario.
La investigacióndel umbral óseo, es mucho más delicado de realizar y de interpretar, debido a que
casi siempre debe eliminarse la audición del oído opuesto a través del enmascaramiento (esto es
absolutamente indispensable). Sin enmascaramiento se toma, de hecho, el umbral de audición del
oído opuesto(mejorque ladel interrogado) atravesandoel sonidolabase del cráneoporconducción
ósea transcraneana.
La mayoría de los audiómetros traen ciertos ruidos enmascaradores tales como el ruido blanco,
bandas estrechas, sierra, etc.
AUDIOMETRIA TONAL SUPRALIMINAR.
Esta técnica se utiliza siempre que se encuentre una hipoacusia sensorioneural uni o bilateral y
permite así efectuar el diagnóstico diferencial entre una lesión sensorial (cortipatía) y una lesión
neural (1ra y 2da neurona).
Ciertamente, la noción de distorciones de la sensación sonora existen desde hace mucho tiempo,
pero es, no obstante, el gran mérito de la audiología moderna haber permitido elaborar pruebas
especiales para lo que pasa en el campo auditivo.
ESTUDIO DE LAS CORTICOPATIAS (Reclutamiento): la pérdida de proporcionalidad entre un sonido
de cierta intensidadfísica y su sensación (sonoridad) se conoce como reclutamiento. Consiste en la
percepción desproporcionadamente aumentada de un sonido de determinada intensidad física.
ESTUDIO DE LA ADAPTACION AUDITIVA PATOLOGICA: en condiciones normales, la fibra nerviosa
auditiva es capaz de transmitir el impulso nervioso en que se ha codificado el estímulo sonoro
continuo, por lo menos durante 60 segundos sin fatigarse.

176. 176
AUDIOMETRIA VOCAL O DE LA PALABRA: también se considera una prueba supraluminar. Esta
técnica pretende estudiar, a través de la discriminación de la palabra, graves alteraciones que se
producen en el oído y vía auditiva. A medida que se incrementa la intensidad de un vocablo,
aparecen tres variaciones diferentes:
1. Umbral de detectabilidad: el sujeto percibe alguna cosa, pero no logra identificarla.
2. Umbral de audibilidad:el sujetocomienzaareconocerel mensaje (actoneurosensorial puro),pero
no comprende la significación en el lenguaje.
3. Umbral de inteligibilidad: el sujeto escucha y comprende el mensaje sonoro.
UN AUDIOGRAMA NORMAL:
Como sabemos, los sonidos pueden alcanzar la membrana basilar por vía aérea, como lo hace
normalmente, o bien por vía ósea.
Vía aérea: por vías aéreas, el umbral auditivo o límite tonal inferior, depende de la frecuencia del
sonido.Pudiéndose trazar por medio de los audiómetros, curvas de frecuencia-intensidad (figura),
cuyas características varían según las afecciones del oído.
Los umbrales de menor intensidad como puede verse en la figura, se registran con frecuencias
comprendidasentre 1000 y 3000 ciclos.La intensidadse elevaamedidaque lafrecuencia del sonido
se acerca a los16 ciclosy a los20.000 ciclos,que sonlasfrecuenciaslímitespercibidaspor el oído. La
Asociación Americana de “Standard” ha establecido que para un sonido de 1000 ciclos, el umbral
auditivo se registra con un sonido que tiene una intensidad capaz de desarrollar sobre el tímpano
una presión de 2,8 x 10-4
dinas/cm2
, es decir, 10-16
watts/cm2
, que correspondería al cero decibel.

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Experimentalmente se ha comprobado que el umbral auditivo disminuye cuando por medio de un
algodón se comprime la ventana redonda, impidiendo la proyección hacia fuera de la perilinfa.
Cuandoel sonidoesmuyintenso,se tiene unasensacióndolorosa,laintensidadmínimaexigiblepara
la obtención de esta sensación se llama umbral doloroso o limite tonal superior, que adquiere sus
más altosvaloresjustamenteparalasfrecuenciasparalacual el oído esmás sensible,ylosmás bajos
len los límites de la audibilidad.
Vía ósea: latransmisiónósease evidenciacon la colocación de diapasones a nivel de los huesos
del cráneo, los cuales propagan el sonido como lo hacen los sólidos. Según Bekesy, las ondas de
compresión actúan principalmente sobre los canales semicirculares, cuyos fluidos transmiten las
variaciones de presión del aparato vestibular al conducto coclear, donde la sensación se percibe
como con la transmisión aérea. Si se tapa el oído externo, la conducción ósea se efectúa con más
intensidad. Pero debido a la compresión del aire existe un desplazamiento de los huesecillos, que
hace que al captar las vibraciones sonoras del cráneo las transmitan más intensamente al oído
interno. Lacurva del umbral de audición ósea es semejante a la de la audición aérea, pero algo más
elevada(figura);esdecir,que se requiere mayorintensidad del sonido para la transmisión ósea que
para la aérea.
FONACION
La voz:

178. 178
La voz está determina por la vibración de las cuerdas vocales por una corriente de aire de fuerza
regulada por la espiración. Intervienen, además, movimientos coordinados de los músculos de la
pared abdominal, tórax, laringe, velo del paladar, lengua labios y labios, todos ellos de carácter
inconsciente.
No puede considerarse a la laringe como un órgano fundamental de la fonación, pues individuos
laringectomizadospuedenhablar,ysonnumerososlosanimales,comolosinsectos,que no obstante
estardesprovistosde laringe emitensonidos.En los individuos laringectomizados, el paciente traga
el aire y luegoloexpulsaporel esófagoyhace vibrarel músculoconstrictorde la faringe,se trata por
tanto de un sonido esofágico reforzado en la cavidad bucal.
Aparato resonador: las cuerdas vocales solo producen un sonido articulado, con una intensidad,
altura y timbre que se modifica en el aparato resonador, constituido por las cavidades
laringolfaringea y buconasal, que desempeñan un papel fundamental en la formación de la voz.
Durante la emisión de la voz baja, la laringe tiene importancia secundaria, lo que explica que los
laringectomizados puedan hablar en voz baja. En el canto lo principal son las cuerdas vocales y lo
accesorio el sistema de resonancia.
Cuerdas vocales:Sonligamentos tiroaritenoideosformadosporfibraselásticasque se extienden
desde el centrodel ángulointernodel cartílagotiroideshastaloscartílagosaritenoides,presentando
una longitud de 15 mm en el hombre y de 11 mm en la mujer. Las cuerdas vocales circunscriben la
glotis,lacual se estrechadurante laemisiónde sonidosagudosyse dilataal máximoenla inspiración
profunda. Por encima de las cuerdas vocales se encuentran las cuerdas vocales falsas o superiores
que determinanconlasverdaderaslos ventrículosdelalaringe, que permite la libre vibración de las
cuerda vocales. Las cuerdas vocales falsas no intervienen en el proceso de fonación, pero
contribuyen a mantener lubricadas las cuerdas verdaderas con la secreción de sus glándulas
mucosas.
El comportamientode losmúsculosde lalaringe solopuede deducirse por la dirección de las fibras.
Los músculostiroaritenoideostienen6fascículos,condistintasinserciones y acciones, lo que explica

179. 179
lasnumerosasmodalidades,de lacontracciónde lascuerdas vocales.Este músculoesunode los que
tiene mayor excitabilidad, pues su cronaxia (duración mínima que necesita una corriente eléctrica
para producir la excitación de un músculo) es igual es igual a 0,1 seg, y su periodo de latencia es
también de los más breves. De los otros músculos, los cricotiroideos intervienen produciendo la
tensión de las cuerdas, los cricoaritenoideos posteriores amplían la hendidura glótica, los
cricoaritenoideos laterales antagonizan los anteriores estrechando la glotis, y los aritenoideos
aproximan también las cuerdas vocales.
Para que se produzca la vibraciónde lascuerdasvocales,esprecisoque éstasse encuentrentensas y
la glotis estrechada para que se ofrezca resistencia a la columna de aire espirado. Llevando hacia
atrás loscartílagos aritenoides, se puede obtener sonidos en una laringe aislada. La voz se produce
con una presión de aire espirado variable entre 140 y 240 mm de agua, aumentando hasta un
máximocon945 mm de agua. Esta presiónse obtiene durante la espiración forzada por contracción
de los músculos abdominales y del tórax. Los valores citados. Estos valores se obtuvieron en
individuos con traquetomías, a los cuales se medía la presión del aire durante la fonación.
La palabra: la palabraesla voz articulada yes propiadel hombre, el que la realiza con el control
de sus centros localizados en la parte posterior de la tercera circunvolución frontal. Los sonidos
usadospara la articulaciónde lapalabracomprendenlasvocalesylasconsonantes,producidasporla
laringe y modificadas por los cambios de la forma de la boca y de las cavidades nasales.
Vocales: son sonidos producidos por el pasaje del aire por la cavidad faríngea o bucal, que toma
una posicióndeterminadaparacadauna de ellas. Cuando la vocal se pronuncia en voz baja, la glotis
no participayel sonidoesta dado exclusivamente por el pasaje del aire por la cavidad supraglótica.
Por el contrario,enla pronunciaciónaltade lasvocales, los sonidos formados por las vibraciones de
las cuerdas vocales son reforzados por la cavidad bucofaríngea.
La pronunciación de la vocales a, e, i, produce, por lo general, un acortamiento longitudinal y un
alargamiento transversal de la cavidad bucofaríngea. Lo contrario sucede en la pronunciación o, u.
En la pronunciación de e y de i, el dorso de la lengua se aplica contra la parte anterior del velo del
paladar, de manera que la cavidad bucal se divide en una porción anterior y otra posterior más
amplia, comprendida entre el velo del paladar y la base de la lengua.
Consonantes: son sonidos que no pueden ser emitidos sin la adición de una vocal. Las
vibracionesque danorigenana consonante nosonrítmicas como lasde lasvocales,sinoirregulares,

180. 180
y suscurvas no sonperiódicas.Se clasificanenlabiales (b, p), dentales (d, t, s), guturales ((g, j), etc.,
segúnque se produzcanpor la detenciónprevalente delaire espirado, a nivel de los labios, dientes,
laringe, etc. La interrupción del aire espirado puede realizarse bruscamente como sucede con las
consonantesllamadasexplosivas (b. c. k, p, q, r, t, x), o bien en forma progresiva (d, f, g, j, l, ll, m, n,
rr, z). Las consonantes labiales explosivas (b, p) son las más fáciles de pronunciar; por ello se
encuentran primero en los niños y animales.
PROPIEDADES DE LA VOZ
Igual que los sonidos, la voz presenta altura, intensidad y timbre
ALTURA: depende de la tensión y de la longitud de las cuerdas vocales. La contracción de los
músculostiroaritenoideosproduce unacortamientode lascuerdasvocales y,comoconsecuencia,un
aumentode laaltura de la voz.Las mujeresylosniñosque poseencuerdasvocalesmáscortas que el
hombre, presentan también una mayor agudeza de la voz. En la pubertad en los niños, al alargarse
lascuerdas vocales,lavozse vuelve másgrave.La alturafundamental dependedel númerode soplos
de aire por segundoque pasana travésde laglotis.Durante la palabra sobrevienen cambios rápidos
y progresivos que hace de que no se perciban variaciones bruscas de la frecuencia de la voz.
La voz de la mujer es más potente que la del hombre y se clasifica según su altura:
Soprano: 264-1200 c/s ∆ Mediosoprano: 250-660 c/s ∆ Contralto: 200-700 c/s
La vozdel hombre es másgrave y se divide en:
Tenor:150-500 c/s ∆ Barítono: 110-350 ∆ Bajo:80-300 c/s
INTENSIDAD: la intensidadde lavozdepende de lafuerzaconque el aire espiradohace vibrarlas
cuerdasvocales.Lasvocalessonlas que determinanprincipalmente laintensidadde lavoz,mientras
que lasconsonantesaseguranlainteligibilidad.
TIMBRE: esindependiente de las cuerdas vocales y depende del tubo de resonancia supraglótico e
infraglótico,que refuerzandeterminadosarmónicos, al mismo tiempo que origina otros. Las formas
de la cavidad bucal y nasal, imprime modificaciones importantes en el timbre de la voz. La voz de
pechoestaría determinadaporlasvibracionesde aire contenidoenlacavidadtorácica,mientras que
la voz de cabeza o falsete lo es por las vibraciones de las cavidades superiores.

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SEGUNDO PARCIAL
Ionización de los gases: Introducción.- Ionización de un gas por una llama.- Velocidad de los
iones gaseosos.- Recombinación de los iones.- Corrientes de saturación y de ionización.- Eñ
electron-volt. Descargas eléctricas en los gases: descargas eléctricas en el aire.- Descargas en
tubos con gases enrarecidos.- Ley de Parschen. Rayos catódicos: historia.- generación y
características.
Radiaciones ionizantes: Rayos X: concepto.- Descubrimiento.- Generación.- Tubos de
Crookes: estructura y funcionamiento.- Tubos de Coolidge: estructura y funcionamiento.-
Propiedades de los rayos equis.- Espectro de la radiación equis.- Generación de los rayos X
generales y característicos.- Radiación primaria y secundaria.-.- Rayos X de difusión.- rayos
X de fluorescencia.- Absorción de los rayos X por la materia (Efectos fotoeléctricos, Compton
y de pares de iones).- Ley de Owen.- Rayos cósmicos: introducción.- Rayos cósmicos
primarios: concepto.- Composición.- Experimentos históricos.- Métodos de estudio de los
rayos cósmicos.- Efectos biológicos de la radiación cósmica.
Radiaciones no ionizantes: rayos infrarrojos: concepto.- Historia.- Generación.- efectos
biológicos. Rayos luminosos: concepto.- características fundamentales. Rayos ultravioletas:
Concepto.- Historia.- Generación.- Aplicaciones biológicas.- Tubos fluorescentes.- Luz negra.
Dosimetría de las radiaciones: concepto.- Método ionométrico.- Dosímetros: concepto.-
Estructura general.- Cámaras de ionización: estructura y funcionamiento.- Tipos de cámaras
(Patrón, tubular y de condensador).- Unidades para medir la radiación ionizante: unidad
roentgen.- Unidad REP.- Unidad RAD.- Unidad Gray.- Conversión de unidades.
Cuantificación y detección de las radiaciones ionizantes: Cámara de Wilson.- Contadores de
centelleo.- Contadores proporcionales.- Contadores de Cerenkov.- Gammógrafos.- Cámara
Hanger.
Radioisótopos o indicadores radiactivos: introducción.- Radioisótopos más importantes en
la Biología y Medicina: Tritio (H3).- Carbono 11 y 14.- Fósforo 32.- Azufre 35.- Sodio 22 y
24.- Potasio 42.- Cromo 51.- Estroncio 89 y 90.- Zinc 65.- Hierro 59.- Indio 113.- Tecnecio
99.- Yodo 131. Generador de radioisótopos o VACA. Moléculas marcadas.: introducción.-

182. 182
Métodos de marcación: por bombardeo directo.- Por modificación química.- Por síntesis
biológica.
Radiobiología I: introducción.- Características generales de las células normales.- Signos de
malignidad o degeneración celular. Tumores malignos. Efectos biológicos de las radiaciones
ionizantes.- Ley de Grothus Draper.- Período latente.- Cambios morfológicos (microscópicos,
macroscópicos y fisiológicos).- Efectos fisiológicos mediatos, inmediatos e instantáneos.
Anatomía patológica. Radiosensibilidad: introducción.- Ley de Tribondeau-Bergonie.-
Factores que influyen en la radiosensibilidad.- Escala en orden de sensibilidad decreciente de
los tejidos sanos.
Radiobiología II: efectos químicos de las radiaciones ionizantes: efectos de las radiaciones
sobre el agua.- Efecto de las radiaciones sobre las proteínas.- Efectos de las radiaciones sobre
los carbohidratos.- Acción de las radiaciones sobre los ácidos nucleicos (mutaciones y
aberraciones).- Adhesividad de los cromosomas.- Metodología del estudio celular.- Factores
que influyen en la respuesta celular.- Eficacia biológica relativa. Radiosensibilidad: factores
químicos que alteran la radiosensibilidad (radiosensibilizante y radioprotectores.- Factores
biológicos que influencian en la radiosensibilidad (ciclo celular y reparación celular.-
Respuesta y curación de los tejidos irradiados.- Respuesta a la irradiación aguda total.-
Efectos de la radiación ionizante sobre tejidos, órganos, aparatos y sistemas.- Efectos de las
radiaciones sobre todo el cuerpo a largo tiempo y corto tiempo (síndromes),
DESARROLLO
IONIZACION DE LOS GASES
Introducción: la ionización de los gases es un hecho
importante que debemos comprender, antes de adentrarnos en
el estudio de las radiaciones ionizantes.
Un gas normalmente no es conductor de la electricidad, pero
si le aplicamos rayos gama, rayos X, radiación beta, o lo
sometemos a la acción de un cuerpo incandescente, se
volverá conductor de la electricidad.
La explicación de este fenómeno radica en que los átomos del gas son impactados por los
fotones de las radiaciones o por los choques mecánicos de las moléculas determinados por el
calentamiento, haciéndolo perder electrones y estos fijarse sobre otros átomos neutros,
resultando entonces átomos con exceso de electrones (iones negativos) y átomos con déficit
de electrones (iones positivos). Estos iones formados pueden estar incluidos en moléculas o
conglomerados moleculares.
Ionización de un gas por una llama: para lograr evidencia de la ionización, cogemos un
embudo en conexión con un electroscopio de hojas de oro cargado eléctricamente, y lo
irradiamos con un tubo de rayos equis o lo sometemos a la acción de la llama de un mechero
de Bunsen. Entonces se generara una corriente de aire ionizado que pasa por el electroscopio
previamente cargado y lo descarga, como se demuestra por el abatimiento de las láminas de
oro. Fig. 1
La conducción de la electricidad a través de un gas es similar a la de una solución
electrolítica, diferenciándose en que los iones están constituidos por átomos electrizados en
las soluciones, mientras que en los gases existen electrones, átomos, moléculas y
conglomerados moleculares electrizados (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag 274).

183. 183
Velocidad de los iones gaseosos: la velocidad con que se movilizan los iones gaseosos es de
acuerdo a la intensidad del campo eléctrico que se halla interpuesto. Ante la existencia del
campo eléctrico, la velocidad de los iones negativos es algo mayor a la de los iones positivos;
de esta manera, se ha establecido que el ion hidrógeno
tiene una velocidad de 7,95 cm/Seg., si es negativo, y de
6,70 cm/Seg., si es positivo (son los iones más veloces
conocidos). Para el aire, los iones negativos tienen una
velocidad de 1,87 cm/seg y los negativos de 1,36 mt/seg.
Por otro lado, se observa que la velocidad de los iones
logrados por acción de los rayos X, gama, beta, etc., es
miles de veces mayor que la de los iones obtenidos por
efecto del calor o del burbujeo de un gas en un líquido. Esto se explica porque en el caso de
ser producidos por calor y burbujeo, los iones tendrán un mayor tamaño, por deberse a
conglomerados moleculares (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag 275)
Recombinación de los iones: cuando deja de actuar el agente ionizante sobre una masa
gaseosa, la cantidad de iones lograda hasta el término de su acción es igual a la de los que se
recombinan, lo que genera un estado de equilibrio. La recombinación de iones positivos con
negativo se realiza de acuerdo a las leyes de la electrostática.
También, los iones que contactan los electrodos pierden su carga eléctrica.
Al eliminar el agente ionizante, la recombinación de los iones se hace instantáneamente, lo
que se demuestra por la desaparición de la conductividad eléctrica del gas, en forma
simultánea con la suspensión del agente ionizante.
Corriente de saturación y de ionización: la corriente que atraviesa un gas ionizado no sigue
la ley de 0hm, pero depende de la diferencia de potencial (voltaje) aplicada entre los
electrodos (+ y -).
Utilizando un artefacto llamado cámara de ionización, estructurada por dos placas metálicas
entre las que se aplica una diferencia de potencial, y se
encuentran incluidas en una cámara llena de gas, que se lo
ioniza mediante un haz de rayos X. Se observa que a
medida que se incremente la diferencia de potencial desde
cero, también se incrementa la intensidad de la corriente
como vemos en el amperímetro, de acuerdo a la ley de
0hm, en un primer instante; pero, al llegar a cierto
potencial, la intensidad de la corriente se mantiene a pesar
de que se incremente la diferencia de potencial o voltaje.
Este valor de mantenimiento se llama corriente de
saturación (Plateau).
Esta corriente de saturación se produce porque los electrodos eliminan una cantidad máxima
de iones del campo eléctrico, lo que determina que el número de iones no suba su
concentración aunque siga actuando el agente ionizante. El plateau se mantiene entre ciertos
valores de diferencia de potencial, pero si continuamos aumentando la tensión, se observa que
la corriente de saturación se incrementa, por aumento de los iones formados, y aparece una
luminosidad entre los electrodos llamada corona. El incremento de la cantidad de iones se
explica por el aumento de la energía cinética de los mismos, que al chocar contra las
moléculas neutras, les arrancan electrones transformándolas en iones. Este potencial
suficiente para generar nuevos iones por choques, se denomina corriente de ionización.

184. 184
La energía cinética del ion definida por la fracción cinemática (½ m v2), depende del producto
de la carga eléctrica del electrón (e-) y de la diferencia de potencial (V) entre los electrodos, o
sea:
e.V = ½ m. v2
De aquí se deduce la unidad para medir la energía de las partículas corpusculares o
electromagnéticas llamada electron-volt.
“Un electrón-volt (eV) es la energía que tiene un electrón que transcurre por un campo
eléctrico de 1 voltio y equivale a 1,6 x 10 – 18 erg”.
Un millón de eV (Mev) es igual a la energía que tiene un electrón sometido a una diferencia
de potencial de 1’000.000 de voltios
También hay Kev y Bev, si es un voltaje de 1 mil y 1 billón de voltios respectivamente.
La energía cinética de los iones gaseosos puede ser capaz de cambiar la posición del electrón
en el interior del átomo, sin separarlo de él. En esta modificación del átomo, el electrón ha
pasado a una órbita más externa absorbiendo energía del entorno. Esto se da con un potencial
inferior al de ionización y se llama potencial de resonancia. Con el mercurio el potencial de
resonancia es de 4,87 voltios y el de ionización de 10,3 voltios.
Entonces concluimos, que al ir aumentando la diferencia de potencial (voltaje) entre los
electrodos, primero ocurre el potencial de saturación, después el de resonancia y finalmente el
de ionización (Biofísica de Cicardo 3ª Ed. Pag. 276).
CÁMARA DE WILSON: es también llamada cámara de
niebla, su funcionamiento se basa en el principio que dice:
“cuando un vapor o gas es enfriado bruscamente, este se
condesa alrededor de cada ion que se genera por algún
motivo”. Para que haya referencia permanente de lo
acontecido, se hace una fotografía de la imagen que aparece
en la cámara; así obtenemos una constancia de los diferentes
trazados que provocan las diferentes partículas subatómicas
que inciden y también el número de iones de los iones
formados que inciden. Este artificio fue preconizado en
Inglaterra por Charles T. Wilson en 1912, y le valió el premio Nobel de Física en 1927.
Estructura y funcionamiento: consiste en un recipiente de vidrio con una perilla de caucho
en la embocadura inferior, que se llena de agua y alcohol (isopropílico) hasta cierto nivel
(indicado en la figura). En la parte superior del recipiente encontramos una superficie
transparente y plana, la que permite ver y fotografiar el rastro que han dejado las partículas
ionizantes mediante moléculas condensadas del gas. Para logra esto, hay que comprimir la
perilla de caucho, lo que va a presionar la masa liquida, subiendo el nivel de la misma, hasta
que el aire y el plano superior (cerrado) impiden seguir presionando; en ese instante se afloja
rápidamente la perilla lo cual provoca la expansión de gas en la parte superior, desarrollando
enfriamiento y condicionando esta acción a un estado de vapor sobresaturado, el mismo que
se condensa alrededor de los iones que se han formado, por efecto de las radiaciones
ionizantes (rayos cósmicos, alfa, beta, gamma, etc.). Una varilla de vidrio R que lleva en su
extremidad una pequeña cantidad de sustancia radiactiva como radium que desprende las
partículas ionizantes (α y β). Cada par de iones generados en el aire, agua o sustancia
orgánica requiere de una energía de 32.5 eV para los electrones, y de 35 eV para protones y
partículas alfa.

185. 185
Se coloca una fuente de corriente directa de 110 voltios, mediante una batería, aplicando el
polo positivo en la parte inferior de la superficie plana que sirve de ventana, y el polo
negativo en la masa de agua y alcohol, con el fin de extraer los iones que se encuentran en
estos medios antes de la operación de rastreo.
A esta cámara se debe el descubrimiento de los
mesones y positrones, el estudio de los rayos
cósmicos y otros fenómenos atómicos.
Otro modelo de cámara de niebla consta de una
cámara de ionización C, donde se forma la niebla que
se pude fotografiar con la cámara P a través de las
paredes de vidrio v. El gas saturado de vapor de agua
y alcohol se comprime y se descomprime a través de
la rejilla r, cubierta de un paño negro para permitir el registro fotográfico. El tornillo t, al ser
introducido comprime el aire del compartimiento y desplaza hacia adentro el diafragma de
goma d, que a su vez aumenta la presión del gas de la cámara a través de la rejilla. Si un
agente ionizante, representado por la flecha, penetra en la cámara, previa excitación de un
contador Geiger Müller, se pone en acción en forma automática un circuito eléctrico y se abre
la válvula g, que descomprime el gas de la cámara y se registra a la radiación ionizante que
también en forma automática ha determinado la iluminación i y el disparo de la cámara
fotográfica.
(Biofísica de Cicardo 3ª Ed. Pag. 277-278).
DESCARGAS EN LOS GASES
Descargas eléctricas en el aire: si a dos electrodos colocados en el aire a determinada
distancia se les aplica una diferencia de potencial adecuada, observaremos que se genera un
estallido de chispas entre los mismos; es decir, se producen descargas eléctricas rectilíneas
para distancias inferiores a 5 cm, y para mayores distancias la chispa adoptará una forma de
zigzag, como los rayos de las tormentas eléctricas. De acuerdo a la longitud de la chispa se
puede determinar la diferencia de potencial; de esta manera, para lograr a formación de una
chispa de 1 mm se necesitaran 5.000 voltios, y para una de 1 cm 30.000 voltios, estos valores
rigen para electrodos esféricos de 2 a 20 centímetros de diámetro (Biofísica de Cicardo 7ª Ed.
Pag. 279).
Descargas en los tubos con gases enrarecidos: para lograr el enrarecimiento de un
gas es necesario primero encerrar el gas en un recipiente, preferiblemente de cristal, para
poder observar los acontecimientos eléctricos y aplicar la presión del gas necesaria. La
producción de las chispas entre los dos electrodos se hace tanto más fácilmente cuanto menor
sea la presión del gas, ante mayor poder de vacío aplicado.
Ley de Parschen: “”la distancia máxima a que se produce la descarga eléctrica está en
relación inversa a la presión del gas”
En los tubos de cristal, que incluyen los dos electrodos (+ y -) se hace el vacío, quedando solo
trazas de un gas a cierta presión, que con las descargas eléctricas dan una iluminación, cuya
forma y color dependen de la presión a que están sometidos en el interior del tubo y de la
clase de gas. En 1858 Geissler, un soplador de vidrio de Tubingia, aplicando los
conocimientos descritos, construyó tubos de formas y colores variados, llenándolos con gases
con una presión de 5 mmHg, en los cuales una descarga que venía de una bobina de
Ruhmkorff ocasionaba vistosas estratificaciones con diversos colores.

186. 186
Casi una década después Hittorf, con artificios que lograban un vacío mayor, comprobó la
aparición del espacio oscuro de Faraday en la proximidad de uno de los electrodos, que
aumentaba con el vacío. Finalmente en 1870, el físico inglés William Crookes con bombas
neumáticas de mayor poder logro un vacío de hasta 0.03 mmHg, con lo que desaparecieron
las estratificaciones, pero observó una luminosidad amarillo verdosa a nivel del vidrio frente
al cátodo, y que son los rayos catódicos, formados por electrones que impactaban el vidrio del
tubo (Biofísica de Cicardo 3ª Ed. Pag. 280).
Los fenómenos luminosos en gases enrarecidos se pueden estudiar en detalle en un tubo de 1
metro de largo y 2 centímetros de diámetro, conectando una bomba de vacío y en el cual
existen 2 electrodos de platino o tungsteno, cuya diferencia de potencial se obtiene por medio
de una bobina de Ruhmkorff. No obstante que estas bobinas de inducción producen corrientes
alternas, la intensidad de la corriente es mayor en una de las dos mitades de la alternancia que
en la otra, lo que hace que los electrodos se comporten uno como ánodo y otro como cátodo.
Con un potencial de 10.000 a 15.000 voltios y con una presión de 10 mmHg empiezan a
estallar chispas entre los electrodos (a). Con 5
mmHg se interrumpen las chispas y aparece una
luminosidad rojiza uniforme en todo el tubo (b).
Con 2 mmHg se evidencia la columna positiva
rojiza mucho más ancha que la zona negativa
azulada, las cuales están separadas por el espacio
oscuro de Faraday (c). Con menor presión se
acentúa el espacio oscuro, se estratifica la columna
positiva, y la luz negativa aparece dividida por el
espacio oscuro de Hittorf o de Crookes (d). A 0,1
mmHg, el espacio oscuro llena todo el tubo y se ve
una fluorescencia amarillo verdosa del vidrio,
producida por los rayos catódicos, es decir por el
bombardeo de los electrones desprendidos del cátodo (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 279-
280).
RAYOS CATODICOS: son aquellos que aparecen en tubos de descarga donde se ha
logrado una presión de al menos 0,1 mmHg, que son invisibles y están formados por
electrones y iones negativos que parten desde el cátodo o su periferia, razón por el cual se les
llamó rayos catódicos; los que al chocar contra las paredes de vidrio producen una
fluorescencia característica. Estos tubos donde se originan los rayos catódicos se denominan
tubos de Crookes, en honor a William Crookes que los descubrió en 1870. Luego, con el
descubrimiento del efecto termoiónico se creó del tubo de Coolidge, donde el rayo catódico es
un haz puro de electrones, con el que se logró superar las deficiencias del tubo de Crookes.
Características de los rayos catódicos:
1) Se propagan en línea recta.- Esto se
demuestra al intercalar un cuerpo opaco (cruz de
Malta) en su trayectoria, observaremos que
proyecta su sombra sobre las paredes del tubo. El
trayecto rectilíneo es independiente de la posición
del ánodo. Los cátodos de forma convexa dan un
haz divergente, y los cóncavos convergentes.
2) Producen fenómenos químicos y excitan la fluorescencia de numerosas sustancias.-
Impresiona las palcas fotográficas (Brag), hacen

187. 187
fluorescentes los sulfuros, óxidos alcalinotérreos y tierras raras.
3) Generan calor.- El blanco (cuerpo sólido de elevado punto de fusión) que sufre los
impactos de los electrones (rayos catódicos) se calienta. Es tan elevado el calor por el
bombardeo, que lograría fundir metales de altos puntos de fusión como el platino, wolframio,
etc.
4) Desarrollan trabajo mecánico.- Si se intercalan un molinillo con láminas de mica entre
los electrodos (cátodo y ánodo), observaremos que al ser impactado el molinillo por los rayos
catódicos este empieza a girar. Con lo que se determina que los electrones tienen masa,
velocidad y energía cinética.
5) Están constituidos por partículas negativas.- Mediante el experimento de Perrin se logró
demostrar, en 1895, que las partículas que
forman el rayo catódico poseen carga negativa.
El tubo ideado por Perrin incluye un pequeño
cilindro de metal (A) conectado a un
electroscopio (B), un ánodo desalineado a la
trayectoria del haz catódico y un electrodo negativo (cátodo). Los rayos catódicos emitidos
por un cátodo plano son captados por el cilindro metálico y sus electrones van a un
electroscopio previamente cargado positivamente, observando el cerrado gradual de las
láminas a medida que llegan las cargas negativas.
6)
Son
desviados por campos eléctricos.- Si hacemos cruzar los rayos catódicos entre dos placas
cargadas con potencial negativo y positivo, se determina por la fluorescencia que se desarrolla
sobre la pared de vidrio del tubo, que se desvían hacia la palca cargada positivamente.
7) Son desviados por campos magnéticos.- Si aplicamos un imán en forma de herradura
alrededor de un tubo de rayos catódicos, vemos que el haz de electrones se desvía hacia el
polo magnético norte, como lo hace un conductor electrizado.
8) Son capaces de atravesar una lamina de aluminio de 0.01 mm.- Si una ampolla o tubo
de rayos catódicos posee una ventana con una lámina de aluminio de 0.01 mm observamos
que los rayos catódicos son capaces de atravesarla, mientras que por el vidrio son detenidos.
Al salir los rayos catódicos al exterior, producen la ionización del aire a varios centímetros de
distancia, lo que determina la iluminación del aire y la generación de ozono (Biofísica de
Cicardo 7ª Ed. Pag. 281-282).
TUBO TERMOIÓNICO: Los rayos catódicos pueden
generarse no solo en tubos con gases enrarecidos (clásicos),
ahora modernamente se los realiza en tubos especiales
aplicando el efecto termoiónico. Este efecto dice que “Los
electrones libres existentes en un cuerpo metálico por
efecto de la temperatura llegan a la superficie del metal y

188. 188
escapan formándose una nube electrónica alrededor del mismo”.
El fenómeno de emitir electrones al calentarse un cuerpo se llama emisión termoiónica, y que
por haber sido observada por primera vez por el norteamericano Thomas Edison en 1883, se
lo llamo también efecto Edison (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 257).
Para demostrar Edison este fenómeno, introdujo en un tubo un filamento y frente a este una
lámina, ambos metálicos. Al cruzar la electricidad por el filamento se calienta (efecto Joule)
al punto de volverse incandescente y emitir electrones; a la placa se la conecta a un potencial
positivo de una batería y el negativo al filamento, necesitándose otra batería para que el
filamento trabaje. Además se intercala un amperímetro entre la lámina y la batería.
El filamento de estas lámparas termoiónicas es, por lo general, de tungsteno, cuya temperatura
de fusión es de 3655o K. Los filamentos de tungsteno aumentan grandemente la emisión de
electrones cuando llevan disuelto 0,5 % de óxido de torio, el que parecería ser el eliminador
de electrones de la superficie del filamento. Durante el calentamiento, el óxido de torio se
reduce a torio metálico, que difunde a la superficie del filamento. Cuando se ha hecho el lecho
de torio metálico se estabiliza la emisión de electrones (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 258)
Al cerrar el circuito observamos en el amperímetro cierto valor que nos indica que está
fluyendo entre los 2 electrodos una corriente eléctrica (efecto Forest). Es necesario realizar el
vacío en el interior del tubo para permitir el desplazamiento de los electrones y facilitar la
incandescencia del filamento. Este tubo termoiónico de dos elementos (diodo) se utilizó como
base para crear otros artificios como los triodos, tetrodos, pentodos, fusil de electrones, tubo
de Coolidge, etc., desarrollando la ciencia electrónica.
TUBO DE J.J. THOMSON PARA DETERMINAR LA RELACIÓN e/m: en 1897 J. J.
Thomson dio el primer paso para determinar la relación entre la carga (e) y la masa (m) de
electrón (componente del rayo catódico).
En este aparato los rayos catódicos originados en C pasan por la abertura del ánodo A y del
diagrama metálico B, para originar el haz O
que impacta en la pared de vidrio del tubo
en P. produciendo fluorescencia. Todo el
tubo está sometido a un campo magnético
de H oersteds, que se dispone normalmente
al plano de la figura y está representando la
línea de puntos. Por efecto de este campo
magnético, los rayos se desvían hacia Q. La
fuerza magnética F’, que desvía los
electrones, depende de la intensidad H del campo magnético, de la carga eléctrica e del
electrón y de la velocidad v del mismo, es decir:
F’ = H . e . v
En éste artefacto se consideran las placas D y E, donde se aplican potenciales negativo y
positivo respectivamente, desviándose entonces, según ley electrostática, los electrones hacia
la placa positiva; aquí se da la fuerza F” que incide sobre el electrón, al cual depende de la
diferencia de potencial E y de la carga del electrón e, o sea:
F” = e . E
Entonces, los electrones son desviados hacia abajo por la fuerza magnética F’ y hacia arriba
por la fuerza eléctrica F”. Entonces se pueden equilibrar estas fuerzas, de tal manera que al
aplicárselas no den ninguna desviación, por tanto:

189. 189
e . E = H . e . v
Simplificando, se elimina e en ambos miembros de la ecuación, y tendremos:
E = H . v ó
Mediante este método llegamos a conocer que los electrones se desplazan a una velocidad de
hasta 1/5 de la velocidad luz; esta velocidad varía según la diferencia de potencial (voltaje)
entre ánodo y cátodo (a mayor voltaje mayor velocidad). Al desviarse los electrones por
efecto del campo eléctrico o magnético, describen un arco de círculo motivando una fuerza
centrípeta (Fc), la cual es igual a:
Transponiendo en la segunda ecuación los valores H, v y m, tendremos:
Ante la posibilidad de conocer la velocidad del electrón (v), el radio del arco del círculo (r)
que recorre la partícula y la intensidad del campo magnético (H), tenemos que la relación e/m
tiene la siguiente equivalencia:
Esto nos demuestra que la carga eléctrica del electrón (e) es grande con relación a su masa.
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 282-283)
CARGA DEL ELECTRÓN: Charles T. Wilson hizo la primera determinación de la carga
eléctrica de electrón mediante su cámara de niebla, para lo cual sometía a los iones
observables en la misma a un campo electrostático, para ello, se hace necesario conocer la
velocidad de la caída del ion y la diferencia de potencial necesaria para impedir la caída.
Millikan desarrolló en 1913, el método de la gota de aceite, que antes de describirlo
debemos recordar lo siguiente: el transporte de los iones por medio de una corriente eléctrica,
en realidad es un transporte de electrones entre el cátodo y ánodo; se ha demostrado, que la
carga transportada por un ion monovalente es igual a la carga de un electrón (e) y para
transferir un equivalente químico de una sustancia se requiere de 96.500 coulombs (constante
de Faraday), y recordando que un equivalente químico de una sustancia monovalente posee
6,02 x 1023 moléculas ionizadas (iones) , las cuales se fragmentan en iones positivos y
negativos, podremos calcular la carga eléctrica (e) que transporta cada ion, dividiendo la
constante de Faraday por el número de Avogadro, o sea:
e = 96.500 ⁄ 6,02 x 1023
= 1,59 x 10-19
coulomb = 4,8 x 10-10
U.E.E.
1 coulumbs = 3 x 109
U.E.E (unidades electrostáticas de carga)
1 U.E.E = 2, 1 x 109
electrones ▲ 1 coulumb = 6,3 1018
electrones
La verificación experimental de la carga de un electrón la llevó a cabo Robert Millikan,
me
dia

190. 190
nte un artificio que constaba de dos placas electrizadas horizontales A+ y C-, dejando caer
pequeñas gotas de aceite por un orificio X en la placa A+. Se observa mediante un
microscopio la caída de estas gotas, que previamente han sido iluminadas por una
fuente luminosa lateralmente. Si las placas no se hallan electrizadas, las gotas caerán por
efecto de la gravedad, con una velocidad constante por el roce con las moléculas del aire. El
peso de la gota entre dos hilos ubicados a cierta distancia y enmarcados en el campo del
microscopio (Fig. siguiente).
Si aplicamos un agente ionizante en el aire que existe entre las 2 placas, en este caso radiación
equis, muchas moléculas del aire perderán electrones, los cuales se fijarán en las gotas de
aceite. Para inmediatamente la gota ser atraída a la palca positiva y rechazada por la negativa.
Si se ajusta la carga eléctrica de las placas, puede lograse la inmovilización de la gota de
aceite en el campo eléctrico, bloqueando la acción gravitacional.
Si P es el peso de la gota, W el campo eléctrico entre las placas y E la carga eléctrica de la
gota, resultará que la fuerza eléctrica WE equivale al peso P de la gota, o sea: P = W. E
De esta ecuación se puede calcular la carga E de la gota, que en numerosas determinaciones
resultó ser un múltiplo de la carga eléctrica de un electrón (e-).
e = 4,80 x 10-10
U.E.E. = 1,59 x 10-19
coulomb
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag 206).
Recordemos que un cuerpo tiene 1 unidad electrostática de carga (UEE), si tiene un exceso o
déficit de 2,1 x 109 electrones, o sea:
1 U.E.E. = 2, 1 x 109 electrones
Como esta unidad es muy pequeña, se usa el coulomb que es tres mil millones de veces
mayor:
1 coulomb = 3 x 109
U.E.E.
1 coulomb = 6,3 x 1018
electrones
MASA DE ELECTRÓN (m): con lo expuesto anteriormente, conocemos la carga eléctrica
del electrón dada por Millikan y la relación e/m establecida por Thomson. Con esto es fácil
calcular la masa de un electrón, teniendo entonces:
Esta respuesta se ha verificado por diferentes métodos y siempre es igual a 1840 veces menor
que un protón (1 átomo de hidrógeno).

191. 191
Masa del electrón en relación a su velocidad: en 1.898, el físico holandés Lorentz afirmó
con su teoría, de que la masa de un electrón se incrementa con el aumento de la velocidad.
Según la ecuación que estableció Lorentz para el cálculo de la masa, establecía que si la
velocidad del electrón alcanzase la velocidad de la luz, la masa sería infinita. Esto indica de
que es imposible de que cuerpo alguno, incluso los electrones, pueda tener la misma
velocidad de la luz (algunos electrones emitido por sustancias radiactivas llega a tener el 99 %
de la velocidad luz).
Experimentalmente se demuestra que a baja velocidad la masa del electrón es de 9 x 10-28
gramos. Esta baja velocidad corresponde al 1% de la velocidad luz (3.000 km/s), si llega al
99% de la velocidad luz, la masa aumenta 22 veces la de su valor en reposo (Biofísica de
Cicardo 7ª Ed. Pag. 284).
Radio del electrón: consideremos un hecho de que el electrón es una esfera con un radio
determinado, y su cálculo por distintos métodos han dado resultados similares. Uno de los
métodos practicados se basa, en relacionar su energía electrostática al cuadrado (e2) y la
energía correspondiente a su masa (m.v2), o sea:
Radio del electrón = e2
/ m.c2
Donde remplazando valores, se tiene:
Radio del electrón = 2,8 x 10-12
cm
Efecto Cerenkov: es un fenómeno descubierto en 1934 por el físico ruso Pavel Cerenkov
(Premio Nobel en 1958), que consiste en la misión de luz ultravioleta o visible por un electrón
o cualquier otra partícula electrizada que se desplaza en un medio a una velocidad superior a
la de la luz en dicho medio. Si el medio en que se mueve la partícula es el agua, su velocidad
deberá ser superior a 225.000 Km por segundo para que se genere el fenómeno de Cerenkov.
Este fenómeno se desencadena debido a la perdida de la energía eléctrica de la partícula, la
misma que se transforma en radiación ultravioleta o luminosa. La aplicación de este efecto
está en la creación de contadores de radiación y estudios relativos a la estructura nuclear.
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 285).
FUSIL DE ELECTRONES: Como hemos visto, en los tubos termoiónicos al vacío, la
velocidad de los electrones depende de la diferencia de potencial (voltaje) entre el ánodo y el
cátodo; en ellos, si se incrementa el voltaje
aumentara la velocidad de los electrones.
Tomando en cuenta estos efectos, se
construyó el denominado “fusil de
electrones”.
El fusil de electrones genera un haz de
electrones acelerados (rayos cátodos), el cual
en la vida práctica tiene múltiples
aplicaciones. Consta de un tubo al vacío, que
en su interior contiene un filamento de
tungsteno en un extremo, el cual al ser calentado por el paso de una corriente eléctrica (efecto
Joule) de bajo voltaje emite electrones, los cuales son atraídos por dos pares de placas de Cu
con 1 espacio central, las mismas que presentan un alto potencial positivo y conexión a tierra.
Algunos electrones cruzar por los espacios entre las palcas de las que salen en forma de un
estrecho rayo con una velocidad constante.

192. 192
L velocidad (v) de los electrones depende de la diferencia de potencial de la diferencia de
potencial (V) existente entre el filamento y las placas metálicas, y está dada por la ecuación:
eV = ½ mv2
Donde e es la carga del electrón, V el voltaje, m su masa y v la velocidad del electrón. En
esta fórmula, e se expresa en unidades electrostáticas, m en gramos, v en cm/seg y V en
voltios, los cuales deben dividirse por 300 para referirlos también a unidades electrostáticas.
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 285-286).
OSCILÓGRAFO DE RAYOS CATÓDICOS (OSCILOSCOPIO): es un aparato capaz de
registrar corrientes de cualquier frecuencia debido a la falta de inercia de los electrones.
El tubo generador de rayos catódicos fue perfeccionado por el físico norteamericano Kart
Braun; es decir, un tubo donde se ha hecho el vacío y los electrones son desviados por un
campo electrostático que producen 2 placas horizontales o 2 verticales, que pueden actuar
aislada o simultáneamente.
Según puede verse en la figura, un fusil de electrones F, C, A origina un haz estrecho de rayos
catódicos, los cuales atraviesan los espacios existentes entre las placas de un condensador
horizontal y otro vertical. Si las placas no tienen ninguna carga, los electrones en línea recta
alcanzan el centro a de la pantalla fluorescente S. Pero, si las placas horizontales se electrizan,
al tomar, por Ej.: la placa superior una carga positiva, los electrones serán atraídos y
determinará que el haz de electrones verticalmente se desvíe hacia el punto b. Las variaciones
de potencial de las placas horizontales generan por tanto, oscilaciones verticales en la pantalla
fluorescente. Si son las placas verticales la que tienen variaciones de potencial, las
oscilaciones generadas se verán en sentido horizontal. Si durante el trabajo de este
artefacto, se van efectuar variaciones simultáneas en los 2 juegos de placas, la pantalla
presentará figuras variadas de acuerdo a los cambios producidos en referidas placas.
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 286)
RAYOS CANALES (Golstein o positivos) Fueron descubiertos por Golstein en 1.886,
cuando trabajaba con los tubos de Croques con un cátodo de perforaciones múltiples,
observando que tenía las siguientes propiedades:
1. Generan fluorescencia al impactar el vidrio del
tubo de Croques.
2. Velan las placas fotográficas
3. Son influenciados por campos eléctricos y
magnéticos.
4. Están formados por partículas positivas.

193. 193
Se sabe que los rayos catódicos determina una fluorescencia amarillo – verdosa al impactar
las paredes de vidrio del tubo de Croques; así mismo, los rayos canales al impactar esa
estructura motivan cierta fluorescencia, pero su colaboración depende del tipo de gas residual
que contiene el tubo, el cual es ionizado por acción del campo eléctrico. De acuerdo a lo
mencionado, el hidrogeno da un color rosa, el neón rojo, el aire atmosférico amarillo, etc.
En 1.898, Wilhelm Wien (premio Nobel en 1911), al determinar la velocidad de las partículas
de los rayos canales, consideró que estos estaban constituidos por iones positivos, que se
producían a partir del gas residual del tubo. A esta deducción se llegó, porque la velocidad de
los rayos catódicos es superior a la de los rayos canales, y porque la relación entre la carga y
la masa (e/m) indicaba que las partículas eran parecidas a la de los átomos o moléculas
electrizadas por la pérdida de uno o más electrones. Debido a su carga eléctrica positiva, estos
iones positivos gaseosos son atraídos por el cátodo y lo atraviesan cuando está perforado.
Lógicamente la masa de estos iones dependerá del tipo de gas
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 287).
ESPECTRÓGRAFO DE MASA DE J.J. THOMSON: en 1.911 Thomson utilizó para
determinar exactamente la velocidad, carga y masa de las unidades elementales de los rayos
canales, un aparato semejante al utilizado al
estudiar la relación e/m de los
electrones. Este aparato consiste
en una gran ampolla de vidrio
con un cátodo perforado, el
mismo que es cruzado por un
haz estrecho de rayos positivos
que en su trayecto pueden ser desviados por un campo eléctrico y por el
campo magnético de un electroimán. Los rayos positivos de diferentes cargas
y masas son desviados e impresionan una placa fotográfica ubicada al extremo del tubo. Esta
es la demostración palpable de que estos rayos están constituidos por átomos y moléculas
positivas, los cuales transcurren de la cámara que posee el ánodo con cierta presión
(centésimas de mmHg) a la cámara en que se halla la placa, que representa una presión menor
en razón al vacío que hace un tubo conectado a un recipiente que tiene carbón sumergido en
aire líquido.
En la parte izquierda vemos una fotografía lograda con el espectrógrafo de Thomson que
contiene hidrógeno, oxígeno y mercurio. El campo electromagnético determina trayectos
parabólicos que impresionan la placa a diferentes niveles. Los que más se desvían son los
átomos de hidrógeno ionizados con masa 1, le siguen las moléculas ionizadas de hidrógeno
con masa 2, luego los átomos ionizados con masa 32, y finalmente átomos ionizados de
mercurio con masa 200 (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag 288).
ESPECTRÓGRAFO DE MASA DE ASTON: el espectrógrafo de masa Thomson fue
perfeccionado en 1919 por el inglés Sir Francis Aston, lo que hizo posible que se conociera
mejor a las masas de los átomos, permitiendo el hallazgo de una gran variedad de isótopos.
Inicialmente, la prioridad
era la separación de
isótopos de un elemento
determinado; pues como
se sabe, los isótopos de un
elemento tienen el mismo
número atómico e iguales
propiedades químicas, por

194. 194
tanto no es posible separarlos químicamente. Por esto, Aston se hizo merecedor al premio
Nobel de Química en 1922. Actualmente se ha perfeccionado y ampliado el uso del
espectrógrafo de masa, incluso sirve para identificar moléculas complejas (aminoácidos,
alcaloides, etc.), siendo usado no solo en la química, sino también en Biología, Medicina, etc.
Estructura y funcionamiento: este artefacto consta de un ánodo , de donde parten, los rayos
positivos o canales, transcurriendo estos pos las aberturas de un cátodo C y de una pantalla P,
(S y SI) para proseguir entre las placas cargadas de un condensador C, de donde emerge hacia
una zona donde es sometida este rayo positivo a un campo magnético producido por un
electroimán M, y finalmente va a impactar una placa con potencial negativo, donde
encontramos una película fotográfica o una pantalla fluorescente donde se gravan
permanentemente las áreas de impacto.
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 288)
En el caso de que dispongamos de una muestra del elemento cloro (Cl), encontraremos en ella
los isótopos 35 y 37 (átomos), los cuales primero deberá ionizarlos. Estos iones serán a
continuación acelerados en un campo eléctrico; una vez acelerados, penetraran en un campo
magnético, pero todos con la misma velocidad. Esto se logrará por acción de un filtro de
velocidades (P), en que partículas de diferentes velocidades a la obtenida por el bloqueo
eléctrico y magnético, se desviaran hacia arriba o abajo y no pasaran por el orificio (S).
Una vez que han llegado al campo magnético, los iones de cloro describen trayectorias
circulares, cuyo radio (r) está dado por la fórmula:
En que m es la masa del ion, v la velocidad, B la fuerza magnética y q la carga eléctrica de la
partícula. Como B, q y v tienen el mismo valor que todos los iones (constantes) se eliminan,
concluyendo que el radio de las trayectorias circulares de las partículas cargadas en un campo
magnético, depende solo de la masa de la partícula, observándose en la placa fotográfica 2
señales separadas por los impactos de los iones o partículas. Se ha comprobado que el cloro
tiene 2 isótopos 35 y 37; por ello, el peso del cloro es 35.5, porque por cada átomo de cloro 37
hay 4 de masa 35 (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 289).
Las partículas más livianas y más lentas son las más desviadas, y como deben unificarse las
velocidades usando el filtro de velocidades, vemos que la desviación solo depende de la masa;
así: el cloro 37 será menos desviados que el cloro 35, por difundirse el haz de iones en un
campo magnético de manera similar a la descomposición de luz blanca.
RADIACIONES NO IONIZANTES
Introducción: hay radiaciones electromagnéticas como la equis y la gamma, así como las
radiaciones corpusculares (alfa, beta, etc.), que tienen efectos ionizantes, mientras que las
radiaciones electromagnéticas de frecuencias menores (a partir de los rayos ultravioletas) no
tienen en general esa propiedad. Dentro de este último grupo, solo los rayos ultravioletas, la
luz visible y la radiación infrarroja tienen efectos biológicos que merecen estudiarse. Se
conviene en llamar a esa parte del espectro, radiaciones de baja frecuencia (Biofísica de
Frumento 3ª Ed. Pag. 503).
RADIACIONES DE BAJA FRECUENCIA: las radiaciones de baja frecuencia son: las
infrarrojas, las de la luz visible y las ultravioletas.

195. 195
RAYOS INFRARROJOS:
Concepto: son radiaciones electromagnéticas que poseen una longitud de onda comprendida
entre 8.000 Å y 0,25 mm, produciendo un calentamiento superficial de los tejidos,
manifestando un mayor poder de penetración los rayos de menor longitud de onda.
Historia: los infrarrojos fueron descubiertos en 1.800 por William Herschel, un astrónomo
inglés de origen alemán. Herschel colocó un termómetro de mercurio en el espectro obtenido
por un prisma de cristal con el fin de medir el calor emitido en cada color. Descubrió que el
calor era más fuerte al lado del rojo del espectro y observó que allí no había luz, Herschel
denominó a esta radiación “rayos calóricos”, denominación bastante popular a lo largo del
siglo XIX que, finalmente, fue dando paso al más moderno de radiación infrarroja.
Niels Finsen de Copenhague en 1.896 publicó su libro sobre el empleo de las radiaciones
infrarrojas y ultravioletas en el hombre, que motivó se le distinguiese con el premio Nobel de
Medicina correspondiente al año 1.913. Ya los antiguos conocían los efectos terapéuticos de
la luz solar y Herodoto hace mención de la helioterapia como el método empleado por los
egipcios para curar ciertas enfermedades y aumentar de peso (Biofísica de Cicardo, 7ª Ed.
Pag. 481).
Generación: la radiación infrarroja forma parte de la radiación solar y puede ser producida en
grandes cantidades usando lámparas especiales con filamento de carbono o de tungsteno, que
producen alta proporción de rayos infrarrojos de menos de 14.000 Å. Estas lámparas se
adaptan a pantallas metálicas que reflejan las radiaciones. Todo ser vivo o cuerpo con
temperatura mayor a la ambiental emana rayos infrarrojos, por lo que pueden ser detectados
rápidamente por sensores especiales.
Acción biológica: El agua absorbe los rayos infrarrojos sobre todo si tiene sustancias en
disolución; el vidrio y el vapor de agua representan igual comportamiento, en especial para
los rayos alejados del espectro visible
La aplicación local de estas radiaciones producen calor donde se absorben, lo que genera
vasodilatación y aumento del flujo sanguíneo. El calentamiento y eritema que producen por su
aplicación durante 10 a 15 minutos, desparecen después de una hora, por la propagación del
calor (conducción y convección), que puede llegar a subir la temperatura del cuerpo. El
calentamiento sube la fagocitosis y el trabajo metabólico local, lo que puede significar na
reacción favorable de los tejidos con procesos infecciosos.
El tratamiento local con los rayos infrarrojos se indica en: neuritis, miositis, fibrositis, artritis
y, en general, en los procesos que necesiten calor. Después de un trauma, el calor no está
indicado por el peligro de las hemorragias capilares; por ello en primeros 2 a 3 días son
convenientes la inmovilización y el frío. Pasado este periodo, el calor durante 30 minutos o
más aplicado una o dos veces por día, facilita la absorción de los hematomas o impide su
formación.
Hasta no hace mucho tiempo se admitía que los rayos infrarrojos de menos de 14.000 Ä
travesaban los tejidos hasta una profundidad de 3 cm; pero recientes investigaciones
demostraron que el 95% de esta radiación se absorbe dentro de los 2 mm, y el 99% dentro de
los 3 mm (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 482).
RADIACION LUMINOSA (LUZ VISBLE): Concepto: los rayos luminosos son
radiaciones electromagnéticas cuyas longitudes de onda están entre 4.000 y 8.000 Å, que tiene

196. 196
como característica fundamental la de excitar la retina produciendo las sensaciones luminosas
y están relacionados con la fotosíntesis.
RADIACION ULTRAVIOLETA
Concepto: son radiaciones electromagnéticas cuyas longitudes de onda están comprendidas
aproximadamente entre los 4.000 Å y los 1.500 Å (400 nm y 15 nm).
Historia: en 1.810 el físico alemán Johann W. Ritter descubrió que los rayos invisibles
situados detrás del extremo violeta eran especialmente efectivos oscureciendo el papel
impregnado con cloruro de plata. Denominó a estos rayos “rayos desoxidantes” para enfatizar
su reactividad química y para distinguirlos de los “rayos calóricos” (descubiertos por William
Herschel) que se encontraban al otro lado del espectro visible. Poco después se adoptó el
término “rayos químicos”. Estos dos términos, rayos calóricos y rayos químicos fueron
bastante populares a lo largo del siglo XIX. Finalmente estos términos fueron dando paso a
los más modernos de radiación infrarroja y ultravioleta respectivamente.
Generación: los rayos ultravioletas forman parte de la radiación solar y puede ser producida
por fuentes artificiales como las lámparas de cuarzo o de arco de vapores de mercurio y que,
como consecuencia, determinan distintos efectos biológicos.
Prácticamente, todas las fuentes de radiación ultravioleta producen también rayos visibles e
infrarrojos. Se puede admitir, que por lo general las radiaciones originadas en estas lámparas
(que son de cuarzo para que no se absorban los rayos ultravioletas) está formada del 28% de
rayos ultravioletas, 20% de rayos visibles y 52% de rayos infrarrojos. Los tubos de cuarzo que
contienen un arco de vapores de mercurio están encerrados en un reflector que permite la
irradiación del cuerpo. Las primeras lámparas de arco de mercurio eran de tubos de cuarzo de
alrededor de 1.5 cm de diámetro y de 15 a 20 cm de longitud que funciona con corriente
alterna o directa. Los vapores de mercurio en algunas lámparas tienen 1 atmósfera, y otras
están a muy baja presión.
Este último tipo de lámpara se usan con fines bactericidas, pues dan en forma preferente rayos
de 2537 Å, que son letales para ciertos gérmenes y bacterias.
El arco de cuarzo de vapores de mercurio tipo Cooper Hewitt, es ampliamente empleado
como fuente artificial de radiación ultravioleta. Consisten en un tubo de cuarzo muy
transparente a los rayos ultravioletas. En un extremo lleva el ánodo formado por un alambre
de tungsteno arrollado en un disco, mientras que el electrodo negativo se halla sumergido en
un depósito de mercurio. El arco se establece inclinando el tubo de manera que el mercurio se
desplace del cátodo hacia el ánodo y viceversa. . Cuando se ha establecido la corriente y el
calor ha vaporizado parte del mercurio, el tubo se ilumina la corriente se conduce por los
iones de vapor. La iluminación subirá si sube la concentración del vapor, y da más radiación
ultravioleta de 2537 Å.
La lámpara de luz de sol es un tipo especial generador de radiación ultravioleta, que está
constituido por un arco tungsteno-mercurio. Dos electrodos de tungsteno están conectados a

197. 197
dos filamentos de tungsteno y una gota de mercurio está dispuesta en el fondo del bulbo de
vidrio, el que está lleno de argón a cierta presión. El vidrio del tubo es transparente a las
radiaciones de alrededor de 3.500 Å.
Cuando pasa la corriente y el filamento se vuelve incandescente, se desprenden vapores de
mercurio que se ionizan y establecen un arco entre los dos electrodos de tungsteno. A medida
que sube la temperatura de la lámpara, disminuye la longitud de onda de la radiación, lo que
asigna un valor biológico a estas radiaciones. Al subir la corriente en la lámpara, el voltaje
puede reducirse a 11 voltios (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 484).
EFECTOS BIOLÓGICOS DE LA RADIACIÓN ULTRAVIOLETA
Acciones sobre enzimas, antígenos y anticuerpos: los rayos ultravioletas tienen efectos
destructores sobre las enzimas, debido a la desnaturalización de las proteínas. Con las
peroxidasas se ha hallado que cantidades pequeñas de radiación ultravioleta las estimula,
mientras que dosis elevadas son inhibidoras (igual efecto se da en el vacío, no así los rayos
visibles, que exigen la presencia de oxígeno para alterar a la enzima). Los antígenos y
anticuerpos son también inactivados por los rayos ultravioletas, habiendo grandes variaciones
en la capacidad de resistencia a las radiaciones ultravioletas.
Acción bactericida: los rayos de 3.000 Å son relativamente ineficaces para destruir las
bacterias, aumentando progresivamente la acción bactericida hasta los 2.600 Å y elevarse
nuevamente por debajo de los 2.300 Å y elevarse nuevamente por debajo de 2.200 Å.
Las lámparas que emiten radiaciones de 2537 Å tienen precisamente longitudes de onda de
mayor poder bactericida. Por lo general los esporos son 15 a 20 veces más resistentes que las
formas vegetativas de las bacterias; pero en el caso del carbunco se observa que las formas
esporuladas son más sensibles. Los hongos se manifiestan también fotorresistentes.
Las radiaciones ultravioletas se usan para desinfectar los quirófanos. La reducción del número
de bacterias, está en relación directa de la intensidad de la radiación ultravioleta. El efecto
curativo de los rayos ultravioletas sobre las heridas es atribuido a la acción germicida y a una

198. 198
acción directa sobre los tejidos. Las células injuriadas por la radiación liberarían sustancias
que estimularían el crecimiento, la respiración y la glicólisis de las otras células.
La acción bactericida de la radiación ultravioleta explica los buenos resultados en el
tratamiento de: escrófula, acné, úlcera, forunculosis, erisipela, etc. (Biofísica de Cicardo 7ª
Ed. Pag. 485).
Acción sobre la piel: se considera que la radiación ultravioleta hasta los 2.850 Å tienen sobre
la piel una acción química y esterilizante; de los 2.850 a 3.150 Å, eritematógena, y de los
3.150 a 4.000 Å, pigmentógena.
Puede obtenerse una protección contra la radiación ultravioleta mediante los cristales de
vidrio común, el aceite de coco, aceites conteniendo derivados del colesterol, las cremas con
quinina, etc.
Existen sustancias que fotosensibilizan la piel y son: la hematoporfirina, la rosa de bengala, la
tripaflavina, la fluoresceína mezclada con bases grasas (lápices labiales), el alquitrán de hulla,
la clorofila, aceites de cedrón, de lima (usado en perfumes).
Se piensa que el cáncer de piel es porque genera acumulación de colesterol en la piel, el cual
se esterificaría y deshidrogenaría, dando sustancias cancerígenas como el metilcolantreno,
benzopireno, etc. (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag.486).
Entre los daños que los rayos ultravioletas pueden provocar es el cáncer de piel,
envejecimiento de ésta, irritación, arrugas, manchas pérdida de la elasticidad. También puede
desencadenar lupus sistémico. Esta radiación es altamente mutágena. En el ADN provoca
daño al formar dímeros de pirimidinas (generalmente dímero de timina) que acortan la
distancia normal del enlace, generando una deformación de la cadena.
Lámparas fluorescentes: éstas provocan radiación ultravioleta a través de la ionización del gas
mercurio a baja presión. Un recubrimiento fosforescente en el interior de los tubos absorbe la
radiación ultravioleta y la convierte en luz visible. Parte de las longitudes de onda emitidas
por el gas de mercurio están en el rango de 283 – 200 nm. La exposición sin protección de la
piel y ojos a lámparas de mercurio que no tienen fósforo de conversión es sumamente
peligrosa. La luz obtenida de una lámpara de mercurio se encuentra principalmente en
longitudes de onda discretas. Otras fuentes de radiación ultravioletas prácticas de espectro
más continuo incluyen las lámparas de xenón, las lámparas de deuterio, las lámparas de
mercurio-xenón, las lámparas de haluro metálico y la lámpara halógena.
LUZ NEGRA: para generar este tipo de luz se usan unas lámparas fluorescentes especiales.
En estas lámparas se usan un solo tipo de fósforo en lugar de los varios usados en las
lámparas fluorescentes normales y que sirven para absorber la radiación ultravioleta dañina.
También se reemplaza el vidrio claro por uno de color azul-violeta, llamado cristal de Wood
que contiene óxido de níquel que bloquea casi toda la luz visible que supere los 4.000 Å.
La radiación ultravioleta, al incidir en ciertos materiales, se hace visible, debido al fenómeno
llamado fluorescencia. Este método es usado comúnmente para autenticar antigüedades y
billetes, pues es un método no invasivo ni destructivo. También sirve para detectar grietas y
otros defectos en superficies metálicas al aplicar líquidos fluorescentes.
En ciencia forense, la luz negra se usa para detectar rastros de sangre, orina, semen y saliva,
causando que estos líquidos adquieran fluorescencia. Se los usa también para ver la higiene en
las habitaciones de hoteles o manchas en la ropa.

199. 199
RADIACIONES IONIZANTES
RAYOS EQUIS:
Concepto: es una radiación electromagnética de aspecto definido, capaz de atravesar cuerpos
opacos, con consecuencias físicas, químicas y biológicas según la naturaleza de cada uno.
Descubrimiento: el 8 de noviembre de 1895, el profesor Wilhelm Conrand Röentgen, de la
Universidad de Harzburg (Alemania), descubrió la radiación X cuando estudiaba los efectos
luminosos de los rayos catódicos en los tubos de Croques en un cuarto oscuro, al observar que
cada vez que descargaba la bobina de Ruhmkorff, aparecería un fluorescencia amarillo
verdosa en unos cristales de platino-cianuro de bario que accidentalmente estaban cerca del
tubo de Crookes. Pronto comprendió que se trataba de cierta radiación con propiedades
propias que antes no había sido demostrada. A estos rayos desconocidos Roentgen los llamó
rayos equis. Este descubrimiento fue el más grande del siglo XIX, con valiosas proyecciones
en el campo medico; siendo tal el requerimiento de ellos, que a las pocas semanas se
aplicaron en las clínicas de Viena, con consecuencias inmediatas y mediatas en muchos casos
letales, debido al desconocimiento de los efectos secundarios de esta radiación.
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 292).
Generación de los rayos equis: se comprobó que los rayos equis se producían como
consecuencia del impacto de los rayos catódicos sobre un cuerpo denso de algún material,
pero se escogía sustancias de alto punto de fusión, pues en el lugar del impacto se generaban
elevadas temperaturas. Este lugar de impacto recibió el nombre de blanco, ánodo y
anticátodo, según como fueron creándose los tubos clásicos y modernos.
Tubos de Crookes.- Así se llamaron a una
serie de tubos que se crearon en los inicios,
que se caracterizaban esencialmente por
tener gas en su interior, y por ello se los
llamaba tubos de gas residual. Si en éstos el
gas estaba a presión relativamente alta
originaba rayos blandos, de longitud de
onda larga y poca penetrabilidad., mientras los que tiene gas con muy baja presión originaban
rayos duros, de corta longitud de onda y gran poder de penetración. Durante la descarga de
este tubo se elimina iones positivos del gas que lo llena, que se fijan en los materiales del
tubo, lo que aumenta el vacío y hace que el uso endurezca el tubo y exija la reposición del gas
para regular la presión. Para obtener esto, se les agregaba un tubo lateral con asbesto
(regenerador), el cual liberaba el gas fijado en su masa cuando la descarga se hacía pasar a su
través, conectando el cátodo en su terminal (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 293).
Tubo de Coolidge: en 1913, William Coolidge, ideó los tubos generadores de rayos equis,
que superaron todas las desventajas que tenía el tubo clásico de Crookes, imponiendo las
bases técnicas definitivas, sobre las cuales se fabricaron todos los tubos modernos y
contemporáneos generadores de radiación X.

200. 200
Estructura: consta de una cubierta de vidrio pirex (resistente al calor), que mantiene un
máximo de vacío en su interior, y una fuente de electrones, similar a un fusil de electrones es
un filamento de tungsteno incandescente (3) que hace de cátodo, un cilindro de molibdeno
(Mo) alrededor del cátodo, cuyo trabajo es concentrar y orientar los electrones hacia otra
estructura opuesta llamada ánodo (anticátodo).
El ánodo está constituido por un cilindro macizo de cobre, cuyo extremo interno termina
en forma de bisel con cierto ángulo (20º en tubos de radiodiagnóstico y 45º en tubos de
radioterapía), en la cara de este extremo que mira hacia el cátodo, se embute una lámina de
wolframio (metal de alto punto de fusión), lo que se llama FOCO del tubo (blanco); el
extremo externo del cilindro de cobre termina en un sistema radiador de calor. Allí se conduce
el calor, por ser el cobre un excelente conductor del calor.
El rendimiento de estos tubos es bajo, menos del 1% de la energía consumida se transforma
en rayos X, el resto se convierte en calor; por esto, los materiales usados son resistentes al
calor y muchas veces se deberá incluir sistemas refrigerantes, en equipos potentes (Biofísica
de Cicardo 7ª Ed. Pag. 293-294).
Funcionamiento: el tubo de Coolidge se lo conecta a un transformador, que consta de un
devanado primario conectado a la línea de corriente alterna (110 o 220 volt) y de dos
devanados secundarios: uno alimentará al filamento del tubo (bajo voltaje) y el otro de alto
voltaje se lo conecta entre cátodo y ánodo. El funcionamiento de este tubo se basa en el efecto
de Edison.
El efecto Edison o efecto termoiónico, ocurre en un tubo de dos elementos (diodo) de cuyo
interior se ha evacuado el aire, estos elementos son: filamento (cátodo) y ánodo. Al pasar la
corriente eléctrica por el filamento, este se calienta y se vuelve incandescente emitiendo
electrones; como el filamento está rodeado por una placa metálica llamada ánodo, a la que se
le aplica un potencial positivo, determinaremos que los electrones emitidos por el efecto
termoiónico serán atraídos por el ánodo, formándose un haz catódico, tal como sucede en el
tubo de Coolidge.
Cuando el voltaje aplicado entre cátodo y ánodo sobrepasa los 7 kilovoltios (7.000 voltios)
comienza a sentirse la presencia de rayos X en las cercanías del tubo; observando que si
variamos los kilovoltios variará la velocidad o energía del electrón del rayo catódico, mientras
que si variamos el miliamperaje se hará variar la cantidad de electrones que salen por el
filamento. Por esta razón en serie se intercala, circuito de bajo voltaje (filamento), un
miliamperímetro con un reóstato, para medir y regular los miliamperios; mientras que en el
circuito de alto voltaje (entre cátodo y ánodo) se conecta en paralelo un voltímetro con un
reóstato, para medir y regular los kilovoltios.
Siempre, los parámetros principales para realizar una toma radiográfica son 5:

201. 201
1. Miliamperaje
2. Kilovoltaje
3. Tiempo de exposición
4. Distancia foco – película
5. Posición del paciente
Concluimos diciendo: que a mayor kilovoltaje, mayor energía o alcance tendrá la radiación X
(más penetrabilidad); mientras que a menor kilovoltaje, habrá menor penetrabilidad o energía.
También diremos, que cuando aplicamos mayor miliamperaje, habrá mayor cantidad de
radiación mientras que a menor miliamperaje se reducirá su cantidad (Radiología de Van der
Plaats 2ª Ed. Pag. 38).
Propiedades de los rayos equis: estos son de igual naturaleza que la radiación luminosa
(electromagnética) y solo se diferencian por su longitud de onda. Los estudios e la difracción
cristalina realizados por Von Laue, los de reflexión por Bragg, etc., permiten demostrar el
carácter ondulatorio de estas radiaciones y medir su longitud de onda.
La longitud de onda de los rayos X depende de la diferencia de potencial entre cátodo y
ánodo. A mayor diferencia de potencial menor longitud de onda. Los más altos voltajes son
alrededor de 1 millón de voltios, y corresponde a 0,01 Ǻ.
A continuación se expresa la dureza de los rayos X para distintos kilovoltios.
Dureza / Longitud de onda en Ǻ / Kilovoltios
Ultraduros 0,01 1.000
Muy duros 0,05 250
Duros 0.10 125
Medianos 0,15 85
Blandos 0.25 50
Muy blandos 0.50 25
Rayos Grentz 2.00 10
Tratándose de radiaciones iguales a la luz, comparte sus propiedades, propagación rectilínea
a una velocidad de 300.000 km/s y no ser influenciados por campos eléctricos ni magnéticos,
producen fluorescencia en ciertos cristales, ionizan los cuerpos que atraviesan e impresionan
las placas fotográficas.
Producen una fuerte fluorescencia en numerosas sustancias, pero, sobre todo, en el platino-
cianuro de bario, que se utiliza en las pantallas fluoroscópicas para establecer el trayecto de
los rayos X y estudiar la adsorción de estas radiaciones por los cuerpos opacos. Este es el
principio de la radioscopía. Muchas sustancias que son fluorescentes con la luz visible lo son
también a los rayos X; así se comprueba con el sulfato de quinina, sales de uranio, tungstatos
de calcio, de cadmio, de molibdeno, los sulfuros de zinc, de calcio, etc. Para las radioscopía se
usaron las pantallas de platino-cianuro de bario, a cuya fluorescencia amarillo verdosa es
justamente a la que es más sensible la retina; en la actualidad se emplean preferentemente las
pantallas de sulfuro de cadmio y zinc, que tienen la ventaja de su mayor duración, poca
fosforescencia y la de dar un color amarillo verdoso. En la radiografía se emplea, en las
pantallas reforzadoras se empleas el tungstato calcio, cuya fluorescencia azul es la más
conveniente.
Los rayos X producen una serie de fenómenos químicos, cuyo interés consiste en su posible
aplicación en la interpretación de los efectos que ocasionan estas radiaciones sobre los tejidos
biológicos. Entre estos fenómenos han de destacarse la producción de agua oxigenada,

202. 202
reacciones de oxidorreducción, descomposición de sustancias orgánicas, cambios en
aminoácidos, desnaturalización y floculación de proteínas y coloides, la oxihemoglobina se
transforma en hemoglobina, etc. (Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 296).
Las características muy relacionadas con la medicina son:
1. Reducir las sales de plata (efecto fotográfico)
2. Generar luminiscencia de ciertos cristales.
3. Penetrar la materia (opaca y translúcida)
4. Ionizar las sustancias que atraviesa
5. Tener efectos sobre los seres vivos.
1. Reducir las sales de plata: esta característica, también llamada, efecto fotográfico, resulta
del velamiento que sufren las placas fotográficas por la acción de los rayos X. este velamiento
se traduce por el ennegrecimiento de la película fotográfica, químicamente debido a la
reducción de la plata (bromuro). Esta plata reducida, durante el proceso de revelado, se fija a
la base de la película dando el tono negro leve a intenso, según la cantidad de plata reducida,
lo que está en función de la cantidad de radiación X que se aplica. Esto es el fundamento de
la RADIOGRAFIA, en la que se busca lesiones patológicas o cuerpos extraños incluidos en
imágenes que se expresan con detalles radiopacos o radiolúcidos.
2. Luminiscencia de ciertos cristales: es una propiedad por la que emiten radiación luminosa
ciertos cristales al ser impactados por los rayos X. Esta facultad la presentan los cristales de
platino cianuro de barrio, los de tungstato de calcio, los de sulfuro de cadmio y zinc, etc. esto
es la base que determino la técnica radiodiagnóstico llamada FLUOROSCOPIA O
RADIOSCOPIA.
3. Penetrabilidad en la materia: los rayos equis tiene la capacidad de penetrar en la materia
significativamente, sea ésta transparente u opaca, y esta penetrabilidad depende de la masa
atómica de cada elemento del cuerpo y de la dureza de la radiación.
4. Poder de ionización: cuando la radiación atraviesa gases, soluciones, tejidos biológicos,
etc., provoca en sus moléculas o átomos pérdida o ganancia de electrones, originando de este
modo iones positivos y negativos, especialmente donde es absorbido. De este modo, las
sustancias se vuelven conductores de la corriente eléctrica; además el grado de ionización es
directamente proporcional al efecto biológico y no todo tipo de radiación ionizante tiene el
mismo poder de ionización.
5. Efectos sobre los seres vivos: los primeros investigadores y técnicos que manejaron los
equipos de rayos equis, pagaron un tributo muy alto, por el desconocimiento de los efectos
secundarios de la radiación equis, pues los condujo a la anemia, baja de defensas, alteraciones
gonadales (esterilidad, amenorrea, etc.), leucemias, cáncer de piel, etc. esto hizo que se
estudiara intensamente los efectos que tenían sobre los seres vivos, encontrándose que
actuaban en especial sobre los grupos celulares mitóticamente más activos, como: gónadas,
médula roja, timo, tejido linfoide, etc., destruyendo o lesionando dichos tejidos, de acuerdo a
las dosis recibidas provocando lesiones definitivas o transitorias de ovarios, testículos, timo,
medula roja, etc., originando esterilidad, alteraciones menstruales, leucopenia, mutaciones,
neoplasias(sarcomas, carcinomas, leucemias) etc.
Espectro de la radiación X: esta radiación tiene una gama o espectro que va de 5 a 0,001
angstrom (Ǻ), aplicados en el campo médico, pero puede llegarse a más allá de las milésimas
de angstrom en la Física experimental. Se detalla a continuación el espectro para cada tipo de
rayos X.

203. 203
Tipo de rayos X Longitud de onda
Rayos Grentz…………………………………..De 5 a 0, 6 Ǻ
Rayos blandos…………………………………De 0,6 a 0, 3 Ǻ
Rayos para diagnostico……………………......De 0,3 a 0,1 Ǻ
Rayos para terapia……………………………..Hasta 0,001 Ǻ
Los rayos Grentz se usan para terapia de contacto, llamándose Dermopan al equipo generador
d estos rayos. Los rayos equis blandos, son utilizados en terapia intermedia (articulaciones).
Actualmente ya no se utiliza para terapia profunda a los rayos equis (Equipo 250), porque
resultan muy nocivos para los tejidos superficiales, siendo reemplaza por la gammaterapia
(Bomba de cobalto). Los rayos equis si tienen efecto beneficioso (antitumoral) con voltajes de
1 millón de voltios o más, pues entre los 250 KV y el millón de voltios casi no hay
incremento del efecto biológico; los equipos pues aplican 1 millón o más voltios se llaman
acelerador lineales, esto rayos producen ionizaciones muy densas (elevado TLE), y por ello se
los considera los más eficientes.
(Radiología de Van der Plaats 2ª Ed. Pag 69).
Generación de los rayos X generales y característicos: como sabemos, los electrones del
haz catódicos van viajando a altas velocidades (hasta ¼ de velocidad luz), y de repente
impactan sobre un cuerpo denso (ánodo), siendo por tanto bruscamente frenados de manera
repentina, produciéndose desde ese punto y en ese mismo instante una forma de radiación
electromagnética que se la llamó Equis, por ser desconocidos. Esto se aplica de acuerdo a la
ley de conservación de la energía (la energía no se crea ni se destruye solo se transforma);
pues la energía cinética de los electrones del rayo catódico, luego del impacto contra el ánodo
(frenado violento), se transforma en una nueva forma de energía de tipo electromagnético, con
un espectro que corresponde a los rayos X. por el frenado brusco, los alemanes también
llamaron a esta radiación BRENSSTROLONG, que deriva de la palabra germana brenssen
que significa frenar. A este tipo de radiación equis también se la conoce con el nombre de
rayos X GENERALES o INDEPENDIENTES.
Por otro lado, los electrones de los átomos del cuerpo impactado (foco de wolframio) por los
electrones del rayo catódico, saltan a órbitas de menor nivel energético por efecto del violento
choque, que por estar ligada su aparición al tipo de elemento químico que forma el ánodo, se
los llama CARACTERISTICOS.
En el espectrógrafo de Bregg, los rayos característicos dan líneas o rayas, al igual que el
espectro que emiten los gases y vapores, en que cada línea representa un grupo de rayos con
igual longitud de onda; por esto también se les llama radiación de espectro DISCONTINUO.
Lo contrario sucede con los rayos X generales o independientes, aquí el espectrógrafo se
aparece con colores sucesivos, sin nada que los separe, como ocurre con el espectro que
emite los sólidos y los líquidos, lo que ha motivado que se los llame de espectro
CONTINUO.
(Radiología de Van der Plaats 2ª Ed. Pag. 32))
ABSORCIÓN DE LOS RAYOS X POR LA MATERIA: Al actuar sobre la materia, las
radiaciones electromagnéticas, y transcurrir por ella van perdiendo energía, esta atenuación
es debida a 6 efectos: 1. Rotaciones moleculares. 2. Vibraciones atómicas, 3. Modificaciones
de la configuración electrónica, 4. Fotoeléctrico, 5. Compton y 6. Formación de pares.
1) Rotaciones moleculares: En este caso, la energía correspondiente a la radiación absorbida
queda acumulada en la molécula como energía cinética de rotación, aumentando la velocidad

204. 204
angular que la molécula pudiera poseer previamente. La materia puede absorber energía por
esta vía solo cuando se encuentra en estado gaseoso, y sus moléculas son poliatómicas, pues
en estado sólido o líquido no tienen libertad suficiente para ese tipo de movimientos, y no se
le puede imprimir movimiento de rotación a un átomo aislado. Por otra parte, el movimiento
rotatorio de una molécula poliatómica no puede ser afectado por la radiación
electromagnética, si sus electrones se encuentran distribuidos en forma simétrica, como ocurre
en algunos gases, por Ej., O2, H2, CO2, etc.
La energía que una molécula sencilla absorbe para pasar de un estado rotatorio a otro de
mayor energía puede ser del orden de milésimos de electron-volt (ev). En consecuencia este
tipo de acción es característico de los rayos infrarrojos lejanos y de las microondas.
2) Vibraciones atómicas: Cuando una molécula está formada por dos átomos, estos pueden
vibrar, acercándose y alejándose, entre dos distancias límites, como si fueran dos masas
unidas por un resorte (Fig. 25.7)
La energía total del sistema (potencial + cinética) se mantiene constante en todo momento y
solo cambia si varía la frecuencia o la amplitud de la vibración. Si la molécula está formada
por 3 o más átomos, además de vibrar modificando las distancias que lo separan, estos pueden
oscilar produciendo la flexión de la molécula (Fig. 25.8).
Las energías que la molécula puede absorber cuando se modifica el estado de vibración de sus
átomos son del orden de los décimos de ev. Este tipo de interacción con la materia es
característico de los rayos infrarrojos de longitudes de onda menores. Tanto la energía propia
de las vibraciones atómicas como las de rotación de las moléculas, explicada en el apartado
anterior, y la de traslación mencionada en la teoría cinética, constituyen energía calórica.
3. Modificaciones de la configuración electrónica: cuando la radiación incidente tiene
energía suficiente, puede elevar el nivel energético de los electrones, modificando las uniones
químicas o cambiando de órbita los electrones que no participan en tales uniones. En el caso
de un compuesto, la energía adquirida puede dar origen a una transformación química. En
otros casos, la molécula o el átomo, mantiene la energía así acumulada durante un tiempo, que
puede ser más o menos largo, al cabo del cual vuelve a su nivel energético inferior.
La sustancia excitada puede perder el exceso de energía transfiriéndola total o parcialmente a
otras moléculas como energía vibratoria o disiparla (el resto o totalidad) en forma de
radiación electromagnética. En el primer caso, la energía absorbida queda finalmente
degradada en forma de calor; en cuanto a la disipación como radiación electromagnética, esta
puede seguir inmediatamente a la excitación, caso en el cual se llama fluorescencia, o el
estado excitado puede durar un tiempo prolongado, en cuyo caso los átomos van pasando uno
tras otro, al azar, a su nivel energético inferior, y mantienen su emisión durante un lapso de
tiempo apreciable. En cualquiera de los dos casos es frecuente que las moléculas excitadas
transfieran parte de la energía a otras moléculas antes de emitir la radiación, de modo que su
frecuencia resulta menor que la de la radiación inicial.

205. 205
Interacciones de la radiación electromagnética y materia. I rotación molecular, II
Vibración atómica, III Excitación, IV Efecto fotoelétrico, V Efecto Compton y VI efecto
de pares
Las energías necesarias para provocar cambios en la configuración electrónica son del orden
de los 5 ev, o mayores, de modo que este efecto puede ser provocado por las radiaciones
luminosas o las de menor longitud de onda. Dentro de este rango, las radiaciones de
frecuencia menores (radiación visible y ultravioleta) afectan a los electrones periféricos y
producen emisiones de esa misma categoría. En cambio, las radiaciones de frecuencias
mayores, como los rayos X, modifican el nivel energético de los electrones profundos y dan
origen a la emisión de rayos de esa misma clase
4. Efecto fotoeléctrico: si la energía de la radiación incidente es suficiente, un electrón
orbitario puede ser no solo elevado de nivel energético, sino totalmente arrancado del átomo y
proyectado con una determinada velocidad. En este caso la energía del fotón es igual a la
energía necesaria para separar el electrón del átomo, más la energía cinética adquirida por la
partícula así desprendida. Este proceso, que se llama efecto fotoeléctrico, puede ser producido
por la radiación luminosa y ultravioleta, y especialmente por los rayos X y la radiación
gamma de muy baja energía (< 0,1 Mev).
5. Efecto Compton: cuando el fotón incidente tiene una energía mayor, esta es suficiente
para arrancar un electrón de la forma explicada, pero sobra un exceso de energía que es
emitida como radiación electromagnética de menor frecuencia. En este caso, el electrón
proyectado, así como la radiación electromagnética restante, son emitidos en una dirección
diferente de la correspondiente al fotón inicial. Este proceso recibe el nombre de efecto
Compton.
6. Formación de pares: cuando el fotón pasa cerca del núcleo, el cuanto de radiación
desaparece originando en su lugar un electrón y un positrón. Para que esto pueda ocurrir, la
energía del fotón tiene que ser igual a la suma de las masas de esas partículas, más la energía
cinética de que resultan animadas. En consecuencia, dicha energía debe ser mayor de 1,02
Mev, valor que resulta de aplicar la ecuación de Einstein para el caso límite de que las dos
partículas formadas queden en reposo.
Los tres últimos procesos tienen como consecuencia la formación de partículas cargadas, es
decir, de iones. Por ello, los rayos X y gamma que son capaces de producirlos se clasifican
entre las llamadas radiaciones ionizantes.
(Biofísica de Frumento, 3ª Ed. Pag. 470, 471 y 472).
RADIACION X PRIMARIA: es aquella que emergiendo desde el ánodo, recorre cierto
espacio sin impactar ningún cuerpo más denso que el aire. La distancia a que llegue, está
determinado por el grado de dureza (energía) y la absorción de las moléculas gaseosas del

206. 206
aire. Por esto, como toda radiación electromagnética, al desplazarse por el aire, su intensidad
decae en relación inversamente proporcional al cuadrado de las distancias.
RADIACION SECUNDARIA: se inicia luego de los primeros impactos que tengan los
rayos primarios y que luego de otros impactos sucesivos terminan por fenecer, ocurriendo
esto a velocidad luz. Es la radiación más temida por los radiólogos, pues han perdido energía
y quedan atrapadas en la piel y causan neoplasias. Estos rayos son de 2 tipos: 1) De difusión y
2) De fluorescencia.
1. Rayos X de difusión: se suceden cuando la radiación primaria al interaccionar con los
cuerpos, cambian de dirección, pero no de longitud de onda, emergiendo sin variar su energía.
2. Rayos X de fluorescencia: Estos surgen del cuerpo impactado por la radiación primaria,
pero su longitud de onda es mayor que la radiación que le dio origen (efecto Compton).
Arthur Compton dio el nombre de fluorescencia, a la referida modificación, porque era similar
al efecto de fluorescencia que se produce con los fotones de luz al impactar los electrones de
los átomos y provocar su expulsión del átomo con cierta energía cinética, mientras que el
fotón adquiere una longitud de onda mayor; por tanto, lo que se ha dado es un cambio
energético, al incidir la radiación X con cierto ángulo sobre un cuerpo
(Biofísica de Cicardo,7ª Ed. Pag. 303).
Al estudiar estos últimos efectos (Compton, fotoeléctrico y de pares de iones), concluimos
que están dedicados a la absorción de los rayos X. Además, la absorción de la radiación por
fuera del mundo atómico se encuentra también determina por:
1. Número o peso atómico de los elementos que forman el cuerpo impactado (N)
2. Por el grado de concentración molecular o densidad del cuerpo (D)
3. Por el espesor del cuerpo (E)
4. La energía o longitud de onda de la radiación usada (L)
Se sabe que la radiación X al atravesar un cuerpo, decae su intensidad (cantidad de rayos) de
manera exponencial.
Ley de Owen: dice que: el coeficiente de absorción por átomo (Au) es directamente
proporcional al número atómico (N) y a la longitud de onda de los rayos X por una constante
(C), o sea: Au = C.L3.N4
Aplicando la ley de Owen se puede determinar la radiopacidad relativa de los tejidos blandos
y de los huesos. Los tejidos blandos por estar formados principalmente por oxígeno e
hidrógeno, su absorción es comparable a la del agua. La absorción molecular del agua es
proporcional a:
2 x 14 + 84 = 4098
La absorción de los huesos compuestos principalmente de (PO)2 Ca3 (fosfato de calcio), es
proporcional a:
2 x 154 + 8 x 84 + 3 x 204 = 614.000
Por lo tanto, los huesos son 152 veces más opacos que el agua.
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 302)

207. 207
R A Y O S - C O S M I C O S
Introducción.- El estudio de los rayos cósmicos contiene problemas que tienen que ver más
con el campo de la energética y la investigación de la estructura de la materia. Si comparamos
la importancia biológica de la radiación cósmica con la energía solar, vemos que esta última
es de gran significado biológico; pero las últimas investigaciones les han asignado un rol
significativo en las mutaciones de ciertos seres biológicos en las alturas. También, su gran
poder de penetración que los caracteriza, ha determinado grandes conocimientos de la
estructura intima de la materia y han permitido concretar conceptos teóricos de partículas
subatómicas nuevas, como los mesones, positrones y antiprotones.
Rayos cósmicos primarios: son partículas positivas, protones y núcleos de gran energía, que
llegan desde los espacios siderales motivados por la explosión de estrellas (novas o
supernovas).
Composición: se sabe por medio de sondas que han ascendido a grandes alturas con sensores
especiales, que las radiaciones cósmicas están compuestas por aproximadamente:
1) 80-85% de protones
2) 14-19% de partículas alfa y
3) 1 % de núcleos de carbono, oxígeno y nitrógeno.
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 398)
Experimentos históricos: un interrogante antiguo era la descarga espontánea de los
electroscopios cargados. Con el descubrimiento de los fenómenos radiactivos se pensó que
esto era su origen; Rutherford y Cooke (1903) en Canadá, rodearon con diversos materiales
un electroscopio y solo se demostró una ligera variación en la velocidad de descarga. También
Mclennan no puedo detener las descargas de electroscopios sumergidos profundamente en un
lago. El profesor Gockel (1910), hizo ascensos con globos aerostáticos hasta 4500 m,
observando con gran admiración una mayor velocidad de descarga, que lo explicó por la
existencia de algún gas radiactivo; este hecho fue ratificado por Hess (1911) en Austria, y por
otros investigadores.
Hess tiene importancia histórica y científica, pues determinó que la radiación gamma más
penetrante que procede de sustancias radiactivas, eran totalmente absorbidas por una capa de
aire de 500 metros. Por esto, cualquier radiación medida a una altura mayor de 500 metros de
la superficie de la Tierra, no puede originarse de las sustancias radiactivas terrestres. Hess,
luego de algunos ascensos en globo, pudo llegar hasta 5.300 m, comprobó el aumento de
ionización con la altura y que esta se producía tanto en la noche como en el día; concluyendo
que el motivo de la ionización no era por causa de las radiaciones solares, sino por los rayos
muy penetrantes que llegan de los espacios siderales y que se llamaron, en 1926, rayos
cósmicos. Por ellos, Hess recibió el premio Nobel en 1936.
Millikan y Bowen (1.922), ascendieron a 15.000 m. en globosonda usando electroscopio de
cuarzo, hallaron un aumento de ionización con la altura, pero en una intensidad menor en ¼
de la encontrada en Europa central. El norteamericano Millikan y colaboradores sumergieron
los electroscopios en los lagos de California, viendo que a 30 metros detectaban cerca de 10
milésimas de radiación cósmica, la cual llegaba hasta un espesor de 700 m de agua, pero
pensó incorrectamente que este efecto era causado por rayos ultragamma.
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 399).

208. 208
Métodos de estudio de los rayos cósmicos: actualmente se utilizan contadores
de Geiger-Muller, cámaras de Wilson y placas fotográficas con emulsiones propias para
investigaciones nucleares.
Contador de Geiger-Muller: es un aparato que registra el paso de los rayos cósmicos a
través del tubo, debido al poder ionizante de la radiación. Cada impacto de rayos cósmicos
en el contador Geiger Müller puede amplificarse y hacer funcionar un dispositivo registrando
donde es contado automáticamente. El número de rayos recibidos en la unidad de tiempo
obviamente depende del tamaño del tubo
contador.
Normalmente las radiaciones cósmicas que llegan
a la tierra, generan descargas en los contadores
que determinan cierto número de cuentas por
minuto, cuyo valor forma gran parte del llamado
bacskground (radiación de fondo); este valor
depende de la sensibilidad del aparato y de la
existencia de ambientes contaminados con
elementos radiactivos.
En el estudio de los rayos cósmicos se utilizan dos o más contadores en coincidencia llamados
telescopios de rayos cósmicos. Estos se conectan eléctricamente, de manera que el impulso
eléctrico se produce cuando los dos tubos se descargan al mismo tiempo. Cuando los tubos se
montan verticalmente, solo se obtiene el registro si el rayo cósmico cae verticalmente y excita
ambos contadores.
Contrariamente si el montaje es horizontal, los rayos verticales no se detectan, ya que solo se
descarga uno de los tubos, pero si puede detectar los rayos de trayectoria horizontal. Con esto,
por Ej., comprobamos que los rayos cósmicos en forma mayoritaria caen sobre la tierra
verticalmente.
Cámaras de Wilson: son aparatos que permiten fotografiar el trayecto de los rayos cósmicos
o de partículas cósmicas ocasionadas por estas radiaciones. Se pueden usar solas o acopladas
a los contadores de Geiger Müller.
Blackett en 1933, usaba una cámara de Wilson vertical ubicada entre dos contadores, lo que
hacía posible obtener registros fotográficos automáticos del camino de los rayos cósmicos
incidentes. Cada uno de estos determinaba apertura y cierre de una cámara fotográfica, y
simultáneamente producía la
expansión de la cámara húmeda con
iluminación del sistema para registrar
el gráfico. La cámara de Wilson se
recubre de plomo para evitar que
radiaciones de otras fuentes se
introduzcan, permitiendo solo el paso
de los rayos cósmicos. Para estudiar
las cargas eléctricas que puedan tener
las partículas formadas por los rayos
cósmicos, se somete a la cámara de
Wilson a la influencia de campo
magnético intenso.

209. 209
Placas fotográficas: este método se basa en que la desintegración nuclear originada por las
partículas y fotones de los rayos cósmicos en los núcleos de los átomos de las sales de la plata
de la emulsión de la película, ponen en evidencia, en el examen microscópico de la placa las
características y trayectorias de las partículas desarrolladas. Las placas se colocan en forma
vertical y se las deja expuesta por varias semanas.
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 400)
Efecto latitud: En 1927 Clay y colaboradores observaron el efecto latitud luego de haber
medido la intensidad de los rayos cósmicos a nivel del mar en su viaje entre Ámsterdam en el
hemisferio norte, y Bativia, en el hemisferio sur. Las mediciones demostraron que por debajo
de los 45 grados de latitud disminuía la intensidad de los rayos cósmicos, para alcanzar un
valor mínimo a nivel del ecuador magnético, donde es 14% menor que el registrado en el
hemisferio norte.
A grandes alturas el efecto latitud no se cumples, pero si a nivel del mar y medianas alturas.
El efecto latitud es la mejor prueba de que la gran parte de los rayos cósmicos están formados
de partículas con potencial eléctrico, y no son rayos ultragamma, como afirmaba Milikan.
La causa por la cual los rayos cósmicos disminuyen a nivel del Ecuador magnético, es debido
a la existencia del campo magnético terrestre, el cual tiene acción sobre las partículas
eléctricamente positivas que constituyen la radiación cósmica. De esta manera, las partículas
son desviadas por las líneas de fuerza magnética de la tierra, principalmente a nivel del
Ecuador, donde los rayos inciden normalmente; mientras que cuando se acercan a los polos
magnéticos, los rayos toman posiciones paralelas a las líneas de fuerza y, al no ser desviados,
llegan en mayor cantidad a la superficie de la tierra.
Si considera teóricamente, que para que una partícula alcance la superficie terrestre, debe
tener una energía igual a 20 billones de electronvolts (Bev).
(Biofísica de Cicardo 7ª Ed. Pag. 401)
Efecto Este-Oeste: sabemos que los rayos cósmicos no son desviados entre las
latitudes de 45º a 90º por las líneas del campo magnético terrestre; lo que hace q caigan del
cenit a la superficie de la tierra, pero, a nivel del Ecuador geográfico y en las grandes alturas
los rayos impactan oblicuamente. Investigaciones de Álvarez y Compton (1933) con
telescopios de rayos cósmicos, dirigidos al Este y
luego al Oeste, demostraron que la mayor parte de
los rayos venían del Oeste dirigiéndose al Este. De
tal forma, que sabiendo la dirección de las líneas de
fuerza del campo magnético terrestre, se puede
establecer que la gran parte de los rayos cósmicos
primarios que llegan a la atmósfera son partículas
con cargas positivas, posiblemente protones.
Efecto altitud: según estudios realizados por
globo-sondas, con ascensos estratosferitas de más de 20.000 m, se observó que las o
intensidades de las radiaciones, desde ese nivel, comenzaba a disminuir. Esto lo demostró
Anderson en 1935 al ascender hasta 22.000 m con contadores Geiger-Muller.

210. 210
Al chocar los rayos cósmicos primarios con los átomos de las moléculas del aire, van a
originar el desprendimiento de electrones y mesones de gran energía, los que al chocar con
otros átomos, determinarían fotones o rayos gamma de alta frecuencia.
La radiación cósmica contendría un componente blando formado por electrones y fotones,
que podrían ser absorbidos por una capa de plomo de pocos centímetros, y otro componente
duro (penetrante) dado por los mesones.
Se admite que un electrón al impactar un átomo del aire, origina un fotón de gran energía, el
cual al sufrir una colisión con un núcleo, desprende un par de electrones (positivo y negativo),
cada uno de los cuales reproduce, a su vez, el fenómeno descrito, constituyendo todo esto un
proceso en cascada.
(Biofísica de Frumento 7ª Ed. Pag. 402)
Rayos cósmicos secundarios: resultan del impacto de los rayos cósmicos primarios
contra los átomos de las moléculas del aire, desprendiéndose electrones y mesones de gran
energía, los cuales al chocar a su vez con otros átomos originarían fotones o rayos gamma de
alta frecuencia
El hecho de que se disminuya la intensidad de los rayos cósmicos conforme disminuye la
altura, se explica porque muchos de los rayos cósmicos secundarios producidos arriba son
detenidos por las moléculas del aire. En la superficie de la tierra los rayos cósmicos están
formados de rayos cósmicos primarios y secundarios de gran energía, los mimos que son
capaces de atravesar capas de tierra y agua de cientos de metros de espesor.
El mesón (mesotrón): son partículas neutras o con cargas positivas o negativas,
descubiertas por Anderson y Neddermeyer en 1.936 mediante fotografías con cámaras de
Wilson.
Tienen una masa 300 y 200 veces mayor que la de un electrón, tiene un promedio de vida de 2
microsegundos, al cuyo término se desintegra espontáneamente originando un electrón de
gran velocidad, y esta rápida desintegración nos explica por qué no puede ser un rayo cósmico
primario.
En placas fotográficas especiales es posible comprobar que los
mesones al chocar con un núcleo atómico, pueden producir la
desintegración con la emisión de partículas pesadas. A veces,
parece ser el agente más indicado para producir la
desintegración nuclear.
Ciertas veces se observa que un mesón que recorre la emulsión
fotográfica y origina en su término un mesón secundario. A
este mesón primario que pesa 300 veces más que el electrón, se lo llama mesón π o pion, y al
secundario mesón µ o muon, más liviano, pues pesa 200 veces más que el electrón. El mesón
µ está débilmente unido a la materia y es el principal componente de los rayos cósmicos
penetrantes que llegan a la tierra.
El mesón pi tendría una duración más efímera que el anterior (10-8 segundos) cuando tiene
carga, y de 10-15 cuando es neutro. Según se ve en la emulsión, que el mesón µ disminuye su
energía cinética y acaba formando un electrón y un neutrino. Así, un mesón π+ se
transformaría, como se ve en las emulsiones: π → µ+ → e+.

211. 211
El mesón π al originar un mesón u liberaría un neutrino v (nµ), pues de esta forma se
conserva la energía y cantidad de movimiento, de manera que se establecería: π = µ + v
Los protones de los rayos cósmicos primarios al chocar con los núcleos de nitrógeno u
oxigeno del aire originan mesones π , que luego se desintegran en mesones µ que alcanzan la
tierra y penetran profundamente.
También mesones inestables en los RC de masas mayores que los ya estudiados (x, τ, Ɵ, X).
El llamado mesón k se desintegraría en piones o electrones. Así puede desintegrarse en 2
piones tipo Ɵ o en 3 piones tipo τ.
Hiperones: son partículas inestables que poseen una masa entre la del protón y la del
deuterón, que se descubrieron en cámaras de Wilson bombardeadas por rayos cósmicos. Son
generalmente de carga neutra, y estas al desintegrarse originan un protón y un mesón pi
negativo. Entre los hiperones el delta es el más liviano y el omega el más pesado.
Lluvia de rayos cósmicos: si a los aparatos registradores se los encierra en una caja
cuyas paredes son de plomo de pocos centímetros, se comprueba que aumenta el número de
rayos detectados. Esto es debido a que la radiación al atravesar el plomo, se multiplica por las
nuevas radiaciones que generan los átomos de plomo impactados. A este comportamiento de
los rayos cósmicos se llama lluvia de rayos cósmicos. Este fenómeno se explica
esencialmente, por la formación de pares de electrones por fotones de alta energía que
impactan sobre la placa metálica. Cada electrón formado puede también generar nuevos
fotones de los átomos, y así sucesivamente según el principio de la cascada.
Cuando el fotón que llega a la placa es de poca energía, las partículas formadas en la cámara
son también de escasa energía, y son desviadas intensamente por un campo magnético que se
intercale, mostrando trayectorias circulares, y que según el grado de curvatura de los trayectos
pueden calcularse la energía de las partículas.
Efectos biológicos.- Los efectos biológicos están basados en el efecto ionizante que ejerce la
radiación cósmica en los átomos y moléculas, al igual que los rayos equis y gamma. Estos
rayos producen un aumento de velocidad de las mutaciones de la Drosophila melanogaster en
las alturas. La lluvia de rayos cósmicos disminuye la fertilidad de ratas y conejos colocados
en la caja de plomo, y la mitad de las madres embarazadas pierde sus crías. Además hay
aceleraciones de los procesos de carcinogénesis, en las ratas inyectadas con sustancias
carcinogéneticas (metilcolantreno). Ratas y cobayos negros subidos a 30.000 m por 2 o 3 días
presentan decoloración de los pelos.
En la superficie de la tierra, la intensidad de los rayos cósmicos es tan pequeña, que
prácticamente puede considerarse que no tiene acción biológica.
La dosis de radiación cósmica es de 0.0001 roentgen por día a nivel del mar, pero en la
estratosfera se incrementa en varios cientos de veces. Se considera que una dosis de 0.3
roentgen por semana no produce alteraciones en los individuos.
Se calcula que la radiación cósmica otorga cerca de la cuarta parte de la radiación natural que
una persona recibe durante su vida, el resto correspondería a radiaciones que provienen de
sustancias radiactivas que se hallan en la tierra y en el aire (2/4), y de las sustancias
radiactivas que posee el propio cuerpo humano (1/4), tales como el potasio 40, el radium y sus
derivados en los huesos, y el carbono 14.
DETECTORES O MEDIDORES DE RADIACION IONIZANTE

212. 212
Contadores proporcionales: En estos contadores el proceso de descarga se realiza en las
proximidades del ánodo que, por lo general, es una espira de alambre. Su periodo de
resolución es menor que el del Geiger Müller, alrededor de 1 microsegundo
Los impulsos eléctricos que recibe el ánodo son más pequeños y se mantienen proporcionales
en amplitud a la ionización primaria. En un equipo estable, sensible y trabajo con voltajes
inferiores a los usados por los contadores Geiger. Se utilizan para detectar radiaciones de baja
energía. Poseen la ventaja de que pueden ser utilizados con gases a la presión atmosférica. Por
este motivo, no es necesario que el contador sea completamente hermético, y se pueda hacerse
pasar el gas con un flujo continuo. Esta característica hace que pueda colocarse la muestra en
las vecindades de la zona sensible, es decir del ánodo, lo que evita el uso de ventanas que
absorben las radiaciones.
Estos contadores proporcionales de corrientes gaseosa, pueden medir con mucha calidad los
rayos beta de poca energía, como los que genera el azufre 35, el carbono 14 y el tritio. El
inconveniente de estos aparatos es que tienen circuitos electrónicos auxiliares, como los
amplificadores, más complicados y más costosos, que los de los tubos de Geiger Muller
(Biofísica de Cicardo, 7ª Ed. Pag. 336).
CONTADOR DE CENTELLEO O ESCINTÍGRAFO: este contador al inicio fue diseñado
solo para medir radiación gamma, ya que el Geiger Muller era solo capaz de detectar el 1% de
ella. Actualmente se han hecho variaciones y se pueden detectar tanto radiaciones
electromagnéticas como corpusculares ionizantes. Cuando se emplea el contador para detectar
partículas α y β se usan cristales de disulfuro de zinc y de antraceno respectivamente. Este
contador de centelleo consta de un detector y un escalímetro.
Detector: este artefacto consta de un cristal de yoduro de sodio activado con talio para
detectar rayos gamma, llamado fósforo, y un tubo fotomultiplicador.
Tubo fotomultiplicador: este tubo contiene en su interior un cátodo relacionado con el
cristal de INa (TI), un ánodo en el extremo opuesto, y entre ambos varias placas metálicas
pequeñas llamadas DINODOS, enfocados entre sí. El flujo de radiación penetra por un
colimador (alineador de rayos) e impacta el cristal de INa (Tl), originando destellos luminosos
o centelleos. Se sabe que solo una pequeña parte de la energía total de la radiación se
transforma en luz, por lo que constituye cada impacto solo un breve destello de muy baja
intensidad. El cátodo del tubo, hecho de un material fotoeléctrico (fotocátodo), al ser
impactado por la luz emite electrones pero en pequeño número, que no podrá ser sentido por
el ánodo.

213. 213
Por esta causa, se intercalan entre cátodo y ánodo los dínodos, con un potencial positivo
creciente; el objetivo de estos es incrementar el número de electrones; así, los electrones
recién liberados que inciden en el primen dínodo provocan la liberación de otros electrones,
inmediatamente este grupo de electrones serán atraídos por el siguiente dínodo con más
velocidad, y así sucesivamente hasta llegar al ánodo muy incrementados en número,
suficiente para registrar un impulso y los sucesivos que se vallan dando conforme se generen
los destellos motivados por el bombardeo de radiación gamma generalmente.
Se conocen dos tipos de detectores: el Plano y el de Pozo.
Detector plano: se aplican para medir la actividad de sólidos u órganos del cuerpo humano
donde se halla acumulado algún nucleido, por Ej.: la prueba de captación tiroidea con yodo
131. Su nombre se debe a que el cristal tiene forma plana.
Detector de Pozo: se utiliza cuando las muestras
radiactivas son liquidas. En este caso se practica una
cavidad cilíndrica adecuada para introducir un
recipiente con la muestra radiactiva; es adecuada para
medir radiación gamma. Actualmente este equipo
también se emplea para registrar radiación beta muy
blanda (de muy baja energía) , proveniente del
carbono 14 o del tritio; como es conveniente reducir al
mínimo el recorrido de las partículas hasta producir el
destello, cambiaremos el cristal sólido de INa (Tl) por
un fósforo liquido (tolueno), con el que se disuelve la
muestra radiactiva, de modo que los átomos
radiactivo estarán en contacto directo con los que
serán excitados por su radiación, y emitirán el destello
luminoso.
ESCALÍMETROS: a estos aparatos llegan los impulsos eléctricos que salen del detector,
constan de un promedio de 11 etapas de amplificación que incrementan la intensidad de la
señal o impulsos en 10.000 veces aproximadamente y funcionan con potencial de 800 a 1200
voltios. El escalímetro, en un tiempo determinado mide y acumula cuentas (impulsos
eléctricos), permitiendo en forma directa leer la cifra, que será el total de los rayos
contabilizados, expresadas como cuentas por minuto (C/M); siempre, el escalímetro cuenta y
acumula todas radiación que llega al detector, sin diferenciarlas, por cuanto el escalímetro no
puede distinguir las radiaciones de diferente energía, que se valoran en electrón-volt (eV).
(Biofísica de Cicardo, 7ª Ed. Pag. 336-337)

214. 214
El contador gaseoso, constituido por una mezcla de 10% de xenón y 90% de helio, con una
presión de 5 a 20 atmósferas, sirve para medir neutrones y rayos gamma.
Hay detectores que usa como fósforo, cristales sólidos como el sulfuro de zinc para detectar
partículas alfa y sulfuro de antraceno para detectar partículas beta, con un tiempo de
resolución inferior a 1 microsegundo.
Espectrómetros o analizadores: son equipos similares a los anteriores, pero que también en
un determinado tiempo además de medir y acumular cuentas, distinguen diferencias de
energía de 2 o más nucleídos medidos simultáneamente. Estos aparatos tienen 2 controles o
botones especiales, llamados: BASE y VENTANAS, los mismos que de acuerdo a la
posición en que se les coloque, permitirán escoger el espectro de la energía que se desea
medir. El aparato así regulado, rechazara en su información, todas aquellas energías diferentes
a la que han sido escogidas.
La información seleccionada se envía, desde el espectrómetro hacia un mecanismo de lecturas
de datos, sea como cuentas por minuto en una escala, o como deflexión de una aguja en un
integrador (Ratemeter), o como un punto sobre tipos especiales de mecanismos que se
desplazan linealmente en forma vertical u horizontal, graficando lo rastreado por el detector
de centelleo, a esto llamamos gammagrafía.
GAMMÓGRAFO LINEAL: es el equipo que realiza las gammagrafías, y que consta de 1.
Detector de centelleo (C), 2. Discriminador (D), 3. Contador (E) y 4. Inscriptor (R).
El detector de centelleo es móvil, y junto con el colimador se desplazaría sobre una región
del cuerpo, siguiendo una serie de segmentos de recta paralelos entre si. El colimador es un
bloque de Pb atravesado por perforaciones, en un foco. El inscriptor es un componente que
grava en un papel especial la imagen de la sección orgánica mediante rayas o puntos. Los
gammógrafos hacen automáticamente el rastreo y realizar un mapeo de la región explorada
denominado: centellograma o gammagrafía, en la que el grado de concentración de la
sustancia radiactiva en los diferentes puntos, está determinado por el número de trazos o
puntos por el grado de ennegrecimiento de una placa fotográfica; observan que hay más
trazos donde hay mayor concentración de radioisótopos, lo que en la placa fotográfica se
traduciría por mayor ennegrecimiento. Esta técnica puede ayudar a localizar tumores
malignos o a descubrir metástasis.
GAMMA CÁMARA O CÁMARA HANGER: fue creada por Hal Hanger para obtener
imágenes rápidas, sin tener que rastrear el área deseada. Actualmente las gammacámaras
rastrean todo el cuerpo de manera axial (de pies a cabeza), en un solo viaje, con el fin de
hallar metástasis.
En este caso, el cristal (C) es una sola masa plana y redondeada, de algunos pulgadas de
diámetro, a la que se junta un colimador de plomo perforado, cuyas perforaciones se acoplan

215. 215
óptimamente a una batería de tubos fotomultiplicadores (D); de acuerdo a su número se da el
poder de sensibilidad y resolución de la cámara (existen cámaras de hasta 37 tubos). Los
impulsos generados en el detector, primeramente son enviados a un ordenador (0) que según
un programa los organiza, controlándose la imagen mediante un osciloscopio.
DOSIMETRIA DE LAS RADIACIONES IONIZANTES
Introducción: para determinar la dosis, es decir, la cantidad de radiación ionizante
administrada, se pueden usar varios métodos, todos ellos basados en las propiedades
fundamentales de las radiaciones ionizantes. Con dosis se quiere decir el producto del
régimen de dosificación multiplicado por el tiempo. Esencialmente puede distinguir entre dos
cosas:1) Medidas del régimen de dosis, o sea, el régimen de dosificación en un momento
dado y 2) Medidas de las dosis, comprendiendo todas las dosis separadas administradas
durante un cierto tiempo (integradas) para llegar así a la dosis total.
Un dosímetro puede diseñarse de tal manera que mida directamente el régimen de dosis o
que mida la dosis por integración. En el primer caso puede calcularse la dosis dada
multiplicando el régimen de dosis por el tiempo de irradiación. En el segundo caso el
régimen de dosis puede deducirse dividiendo la dosis total administrada por el tiempo de
irradiación. Muchos dosímetros modernos son adecuados para realizar ambas clases de
medidas.
Las expresiones: dosis, régimen de dosis, dosímetro, etc., aún se emplean, pero según
organizaciones internacionales, serían más correctas las expresiones: exposición, régimen de
exposición, exposímetro, etc.
Se han practicado métodos como: óptico, fotográfico, colorimétrico, químico, biológico
microcalorimetricos, y ionométrico, pero el más usado es el ionométrico.
Método ionométrico: este método exacto y conveniente, que es por ello de uso general que
está basado en la radiación ionizante como la X y gamma
Estos rayos ionizan los gases, y, por tanto, también producen ionización del aire. El grado de
ionización depende de la cantidad de radiación ionizante, y en ciertas circunstancias el grado
de ionización constituye una medida perfectamente segura de la cantidad de radiación activa.
Para que se pueda utilizar como medida de dosis, debe existir una relación entre la ionización
física y el efecto biológico de la radiación; dicho con otras palabras, una cierta cantidad de
radiación ionizante, medida físicamente, debe corresponder siempre al mismo resultado
biológico. Este es el caso con la ionización del aire, razón por el cual el método ionométrico
puede considerarse como el más exacto para medir la dosis.
Tejidos con y sin equivalente de aire: la elección del aire como medio ionizable en la
práctica de la dosimetría se basa tanto en consideraciones biológicas como técnicas. Por lo
que se refiere a su capacidad para absorber radiación, el aire, el agua y el tejido humano
(excepto los huesos, cartílago, cerebro y grasa) pueden considerarse como casi equivalentes.
Los tres tienen aproximadamente el mismo número atómico efectivo, 7.5; por tanto, absorben
igual cantidad de radiación por gramo, lo que significa que la absorción de energía por gramo
es la misma para todos ellos. Tales sustancias se conocen como equivalentes del aire.
Sin embargo, en su densidad (determinada por el número de átomos y moléculas por cm3),
pueden variar considerablemente. Por tanto, la densidad del agua y de los tejidos con
equivalente del aire, es unas 775 veces la del aire, a 0o C y 760 mmHg, y consecuentemente

216. 216
es absorbida 775 veces más energía radiante por cm3, pero es absorbida aproximadamente la
misma cantidad de energía por gramo.
Como la absorción es proporcional a la densidad, hay una relación directa entre la ionización
en el aire y en el agua (o tejido); y como hay una relación directa entre la absorción de energía
del tejido y el efecto biológico de la radiación, podemos considerar la ionización del aire
como medida del efecto biológico de los tejidos.
La unidad de exposición ha sido definida como la carga liberada en una masa de gas. Si Q es
la carga total de todos los iones del mismo signo producidos en una masa m de aire, la
relación Q/m es la que se llama exposición. La unidad especial de exposición es el Roentgen,
y el signo que lo representa “R”. El Roentgen se lo define, por tanto: 1 R = 2.58 x 10-4
coulombs por Kg. 1 R produce 2.1 x 109 ionizaciones en 1.29 mg de aire, lo cual corresponde
a una absorción de energía de 0.11 ergios, es decir, 85 ergios por gramo de aire, a condición
de exista el equilibrio eléctrico.
La absorción de la energía radiante en el aire tiene una relación constante con el grado de
ionización, independientemente de la dureza de la radiación empleada (la absorción es, por
tanto, independiente de la longitud de onda). Por otra parte en los tejidos sin equivalente de
aire no existe tal relación constante, y el grado de ionización (y, por tanto, el efecto biológico)
depende algo de la dureza de la radiación; por tanto, la radiación más dura el relativamente
menos efectiva. Con la grasa se invierte la situación; el efecto biológico de la radiación dura
es mayor que el de la blanda.
Por tanto, no todos los tejidos biológicos se comportan igual o tienen el mismo equivalente, y
así tenemos que: el HUESO, CARTILAGO, TEJIDO CEREBRAL y TEJIDO ADIPOSO,
tienen diferentes equivalentes, y en ellos la ionización no depende solamente de su densidad,
sino también de la penetrabilidad de la radiación (energía o dureza), y así tenemos que:
1. Con voltaje bajo (rayos x) o radiación de escasa energía, los huesos, cartílagos y tejido
cerebral absorben más radiación por gramo, que el agua, aire, tejido muscular y adiposo.
2. Con voltaje elevado (más de 250 KV) o radiación de alta energía, sucede lo inverso; es
decir, absorbe más la grasa y menos los huesos, cartílagos y tejidos cerebral.
Concluimos entonces, que el aire, agua y tejidos humanos son equivalentes con excepción de
los huesos, cartílagos, cerebro y grasas. Esto no justifica la conclusión de que una dosis de 1
R tenga necesariamente un efecto biológico mayor en el hueso que en el tejido muscular, o un
efecto mayor en el tejido muscular que en la grasa, ya que han de tenerse en cuenta también
las diferencias de radiosensibilidad de los distintos tipos de tejidos. Sin embargo, se puede
deducir que con tensiones altas hasta 250 KV existe una conservación relativa de los tejidos
grasos y un daño relativo de huesos y los cartílagos.
Con muy altas tensiones (más de 1 millón de voltios) aplicados con acelerador lineal existe,
inversamente conservación relativa de huesos y cartílagos y deterioro relativo de tejidos
grasos.
El rad como unidad de dosis absorbida, no tiene en cuenta el diferente efecto de ionización
producido por la misma dosis en R, en los diferentes tejidos, aunque este efecto está contenido
en la definición del rad. Cada vez se expresan más las dosis en rad o incluso Gray, en lugar de
expresarlas en R.
(Radiología deVan der Plaats, 2a Ed, Pag 479-480-481-482-483)

217. 217
DOSIMETROS: es un artefacto electrónico, basado en el método ionométrico, destinado a
medir las dosis de la radiación ionizante aplicada en determinado lugar.
Estructura general: hay una gran variedad de dosímetros, pero en todos hay las siguientes
componentes: 1) Una cámara de ionización fija o separable, 2) Un sistema de carga y 3) Un
sistema de control
Las cargas y corrientes de ionización que se han de medir son sumamente pequeñas, como
puede apreciarse por un simple cálculo.
Con un régimen de dosis de 1 R/seg y un volumen de aire con una masa de 0,001293 gramos
(1 cm3 de aire a 0o C y 760 mmHg de presión), la corriente de ionización será, por definición,
de 1 u.e.s/seg. Esto equivale a 0,333 x 10-9 amperios. Un instrumento capaz de medir tales
corrientes se llama electrómetro.
La medida puede hacerse, o bien directamente (como en Fig inferior a)), descargando el
electrómetro, o bien directamente (después de la amplificación) con la ayuda de un
amperímetro (Fig. inferior a).
Hay una gran variedad de dosímetros, pero en todos hay las siguientes partes esenciales1. Una
cámara de ionización fija o separable, 2. Un sistema de carga, 3. Un instrumento en que se
observa la ionización producida y 4. Un sistema de control
Como la ionización depende de la temperatura y la presión, la medida de cada dosis quedaría
modificada por la temperatura ambiente y la presión en el momento de la medida. La
corrección por variaciones se realiza mediante una fórmula compleja abajo indicada.
Los aparatos modernos están equipados con instrumentos que dan valores donde se incluye
los efectos de las variaciones de presión y temperatura de manera automática.
Cámaras de ionización: Constituye la parte más esencial del dosímetro, pues es el
sitio donde ese transforman las radiaciones en fluido eléctrico, y cuya forma depende de la
energía de la radiación y del lugar en que se realice la medición. Estas cámaras son de varios
tipos, como: la cámara patrón, la cámara tubular y la cámara de condensador.
Cámara patrón: con el fin de llevar a cabo una medida de dosis que se corresponda con la
definición de unidad roentgen, es necesario colocar un cierto elemento volumétrico que
contenga una cantidad conocida de aire en la posición que se ha de determinar la dosis. Para

218. 218
ello se usan cámaras de ionización patrón, cuyo principio de funcionamiento se ilustra en la
Fig inferior.
Sección longitudinal de una cámara de ionización normalizada. 1. Diafragma, 2) Electrodos
protectores, 3)colector que se extiende de AA1 a BB1, Rö = haz de rayos, CC1—AA1 y BB1—DD1
son áreas que aseguran un campo homogéneo entre AA1 y BB1.
La radiación X o gamma penetra en una cámara llena de aire a través de un diafragma que
limita geométricamente la sección transversal del haz. El haz de radiación está rodeado por
una nube de iones, formados por los electrones secundarios del haz. La cámara contiene 2
electrodos paralelos que están separados de tal forma que los electrones secundarios no
puedan llegar hasta ellos. Uno de estos electrodos consiste en 3 secciones, la central de las
cuales se llama colectora, y está fuertemente aislada de los electrodos protectores, a ambos
lados de ella. La función de estos electrodos protectores es asegurar que el campo eléctrico
entre los electrodos paralelos sea homogéneo alrededor del colector, es decir, que las líneas de
fuerza eléctricas corran paralelas entre sí y perpendiculares a los planos de los electrodos.
La dosis se encuentra dividiendo la carga acumulada en el colector (medida en u.e.s.) por la
masa de aire (en unidades de 0,001293 gramos) contenida en un cilindro que tenga una
sección transversal igual a la abertura del diafragma y una longitud igual a la distancia entre
los planos A A1 y B B1.
Las cámaras de ionización patrón son inadecuadas para la práctica en dosimetría debido a la
forma y tamaño. Por esta razón se usan corrientemente solo en laboratorios y centros de
contrastación
Cámara tubular: es la cámara más usada para medir dosis, ya que su tamaño pequeño
hace posible ubicarlo en cualquier parte. Su pared de grafito sirve como electrodo, y el
electrodo opuesto es una aguja central. Hay tres tipos de cámaras tubulares:
1. Para medir en radioterapia de contacto: mide rayos equis muy blando, tiene una capa
hemirreductora de 0.02 a 2.5 mm de aluminio, y lógicamente se ubica muy cerca del foco del
tubo; tiene gran capacidad de medida (varios miles de R/min) y por ello tiene poco aire.
2. Para medir en radioterapia superficial: Tiene una capa hermirreductora de 0.2 mm de
aluminio, su pared es más gruesa que la anterior.
3. Para medir radioterapia profunda: Posee una capa hemirreductora de 0.05 a 2.5 mm de
cobre, tiene una capa más gruesa que las anteriores; contienen algunos centímetros cúbicos de
aire, que las hace más grande y más sensible, pero tienen una capacidad de detección baja.
Además de estas tres, existen otras como las cámaras del localizador, que sirve para constatar
la constancia de la salida de los rayos durante el tratamiento. Su pared es fina, para disminuir
el efecto de sombra sobre el campo irradiado.
Otra cámara, es la usada en radioterapia profunda, para medir la dosis transmitida por el
campo, siendo muy grande el volumen de aire que contiene.

219. 219
Hay otra cámara que sirve para medir las dosis en cavidades orgánicas naturales (esófago,
recto, vagina, etc.), en este caso el volumen de aire es pequeño.
El haz de radiación equis o gamma debe rodear la cámara tubular, suponiendo que el sitio en
que se mide la dosis coincide con el centro de la cámara y el eje central del haz. Como la
disimetría es una labor exacta y lenta, en los centros de radioterapia está dirigido
exclusivamente por los físicos; aunque si lo requiriesen las circunstancias un conocimiento
suficiente de disimetría del radioterapeuta o técnico auxiliar, permitiría realizar sin mayor
exactitud, una tarea eficiente.
(Radiología de Van der Plaats, 2ª Ed. Pag. 484-485-486).
Cámara de condensador: esta cámara de ionización se diferencia de las anteriores, porque se
elimina lo que resta del dosímetro. Estas reciben y almacenan cargas como lo hace todo
condensador; relativamente solo la ionización producida por la radiación, la induciría a perder
carga y el señalador variar. En ellas puede medir la dosis pero no su intensidad.
1. Tapón
2. Aislamiento entre electrodos
3. Electrodo exterior
4. Electrodo interior de aluminio con grafito.
Su forma es de estilógrafo, su tamaño que es relativamente grande lo hacen muy sensible y
mide en miliroentgen (mR). Se usa para
conocer de manera inmediata o mediata, la
dosis que el médico o tecnólogo reciba
durante su labor diaria, y no llegue a
niveles no permisibles (protección).
También sirve para hacer medidas en el
interior del cuerpo. Por Ej.: durante la
irradiación terapéutica de esófago.
Se han realizado otras cámaras especiales de condensador, en forma de vasija, para medir la
actividad de preparaciones radiactivas, que pueden ser solidas o liquidad (agujas de radium,
perlas de cobalto, soluciones de radioyodo 131). Esta cámara puede medir milicuries si se la
calibra para ello.
(Radiología de Van der Plaats, 2da Ed. Pag. 490)
UNIDADES PARA MEDIR LA RADIACIÓN IONIZANTE: Existen dos tipos de
unidades, la física y la biológica.
Entre las unidades físicas tenemos: el roentgen, el REP, el curie, etc., y entre las unidades
biológicas tenemos: el RAD, el Grey, etc.
La unidad Roentgen: se la define como la cantidad de radiación ionizante que origina en 1
cc de aire a 0o C. y a 760 mmHg la cantidad de iones suficientes para conducir la unidad
electrostática de carga eléctrica. En esas circunstancias 1 cc de aire pesa 0.001293 gramos, y
ese mililitro de aire seco se liberaran 2.1 x 109 electrones o se formarán 2.08 x 109 pares de
iones. Esta unidad es física porque la medición cuantitativa se la realiza en el ambiente
exterior, por ello el término de dosis de exposición. El símbolo o abreviación de la U.
Roentgen será la letra R ó simplemente r.
Si exponemos a una cierta superficie de piel a la radiación equis durante cierto tiempo, hasta
llegar a 100 Roentgen (R), esta dosis no es completamente absorbida por 1 piel, y conociendo

220. 220
que el efecto biológico solo lo realiza la radiación absorbida y no la que atraviesa; por lo
tanto, el efecto biológico no será el reflejo de los 100 R. debido a esto, surge el llamado
equivalente físico de Roentgen o unidad REP.
Unidad REP: es la cantidad de radiación que produce 93 ergios por gramo de tejido o agua.
También se la define como la cantidad de radiación que genera 83 ergios por gramos de aire.
Pero resulta, que la absorción de la radiación en los tejidos biológicos está influenciada por
varios factores, que son:
1) Naturaleza del tejido
2) Estado del tejidos (congestivo, hipóxico, etc.),
3) Longitud de onda de la radiación y
4) Calidad de la radiación.
Consecuentemente 1 R se absorbería de diferentes maneras de acuerdo a las circunstancias
del momento, y el número de ergios variaría de los desarrollados en el aire a los desarrollados
en los tejidos.
La Comisión Internacional de Unidades Radiológicas, viendo estas diferencias, estableció una
cantidad basándose en la cantidad de radiación absorbida, y la llamó RAD, que corresponde a
las siglas de las palabras “Radiation absoerbed dose” que significa “dosis de radiación
absorbida”.
Unidad RAD: es la cantidad de radiación absorbida que producirá 100 ergios por gramo de
tejido, entonces tenemos que:
Obviamente el RAD no debe utilizarse para medir radiación primaria como unidad física,
pues 1 RAD de energía de radiación (X o gamma) absorbida en diferentes tipos de material
absorbente correspondería a distintas cantidades de radiación primaria. La relación entre la
dosis en Roentgen y la dosis en RAD está dada por la siguiente ecuación:
Dosis absorbidas en RAD = Dosis en Roentgen x 0,834 x F
En la cual F es un factor que depende de la energía de la radiación.
En la figura se representa F en función de los quantums de energía de los rayos X. Podemos
ver que en la gamma que está sobre los 50 KV (margen convencional de radioterapia), el
factor F es casi constante.
Esto quiere decir, que para estas energías las dosis absorbidas expresadas en RAD, es
constantemente proporcional a la dosis en Roentgen, lo que explica por qué la unidad física R
ha prestado tan eficiente servicio como “unidad de dosis biológica” para fines médicos.

221. 221
Unidad Gray (Gy): es otra unidad admitida en el sistema internacional, y se la define como
la cantidad de radiación absorbida que genera 1 joule por Kg de tejido irradiado, o sea:
En la equivalencia entre el RAD y Gray, se tiene que: 1 centigray = 1 RAD
Intensidad de dosis: es la unidad de dosis absorbida por la unidad de tiempo.
RADIOISOTOPOS O INDICADORES RADIACTIVOS
Se reconocen isótopos radiactivos e isótopos estables, y su diferencia radica en su peso
atómico y en la estabilidad nuclear. De los aproximadamente 1.000 isótopos que se conocen,
el 75% son radiactivos.
Bombardeando elementos químicos conocidos, con neutrones, protones, deuterones o
partículas alfa, usando artificios como aceleradores de partículas (ciclotrón, sincrotón, etc.) o
la pila atómica, hemos obtenido isótopos radiactivos de gran interés biológico y médico.
El uso de estos elementos ha logrado considerables progresos en el conocimiento del
metabolismo intermedio de múltiples sustancias y ha dado esperanzas en el tratamiento de
algunas enfermedades malignas. En razón de su radiactividad, estos isótopos pueden
rastrearse fácilmente en el organismo, y por ello se los ha llamado indicadores o trazadores
radiactivos.
La pila atómica es el girador de mayor importancia de los isótopos radiactivo; sus neutrones
lentos por ella emanados, irradian las sustancias ahí colocadas provocando reacciones
nucleares de fisión o transmutando a otros elementos pero radiactivos.
Es conocido el efecto Szilard-Chalmers, mediante el cual podemos obtener isótopos de
máxima radiactividad. Consiste en el retroceso de los átomos al emitir fotones cuando
capturan neutrones lentos; por ejemplo, si se irradia ferrocianuro de potasio, los átomos de
hierro sufren un retroceso y se separan del ion ferrocianuro, obteniendo dicho elemento con
una radiactividad mil veces mayor que el logrado al irradiar directamente al hierro puro.
La pila atómica es muy superior al ciclotrón como generador de isótopos en relación al tiempo
que demanda en realizarlo; así por Ej., se sabe que la pila para obtener carbono catorce con un
valor de 50 milicuries se demora 4 meses, mientras que el ciclotrón 250 años. Pero en verdad,
el ciclotrón es complementario de la pila y es imprescindible en algunas investigaciones, ya
que produce ciertos isótopos (de vida media corta) que no los forma la pila.
Los radioisótopos se caracterizan tanto por el tipo de radiación que emiten como por el
periodo de vida media. Casi todos los elementos empleados en medicina emiten rayos beta y
algunos gamma, y en esto nos basamos para detectarlos.
Las investigaciones biológicas que se realizan con indicadores, son concebidas tratando de
usárselos en las cantidades más pequeñas posibles y con un radioelemento de pocos días de
vida media. La radiactividad de un material biológico se puede determinar con una palca
fotográfica, un electroscopio, un contador Geiger-Muller o con un contador de centello.
RADIOISOTOPOS MÁS IMPORTANTES EN BIOLOGIA.- Nosotros en Ecuador no
producimos radioisótopos por carecer de pila atómica o ciclotrón, y debemos importarlos de

222. 222
otros países o traer radioisótopos como el molibdeno 99 y transformarlos mediante un
generador o VACA en tecnecio 99 de vida media más corta.
HIDROGENO.- Tiene 3 isótopos: el hidrogeno (H1), el deuterio (H2) y el tritio (H3).
Solamente el tritio es radiactivo.
Símbolo / Número At / Peso At / Energía / Vida media / Fuentes
H3 1 3 18 Kev 12.2 años Ciclotrón y Pila atómica (PA).
Tritio
Obtención: este obtiene bombardeando al berilio (Be9) con deuterones, en un ciclotrón, su
reacción nuclear será:
Be9 + d = H3 + 2
También llegaremos a obtenerlo agregando un neutrón sobre el deuterio:
H2 + n = H3
De una gota de agua, en la que hay 2’000.000 de moléculas de H2O, solo 2.000 son de tritio.
Este radioisótopo es el que emite la menor energía radiactiva, de todos los que se encuentran
en la naturaleza.
Forma de medición: para facilitar la medida de la pequeña radiactiva que genera el tritio, se
precede así:
1. Combinamos el tritio con el oxígeno y formamos agua
2. Vaporizamos el agua
3. Sometemos al contenido vaporizador a una presión de 1-2 mmHg
4. Lo introducimos en un contador Geiger-Muller
Aplicaciones:
Determinación del volumen del agua en un individuo biológico: para ello, se inyecta agua
marcada con tritio en una vena; esperamos cierto tiempo hasta que se equilibre, necesitando el
ser humano para esto el transcurso d e1 hora. Para ese cálculo hacemos uso de la siguiente
fórmula:
A1 · V1 = A2 · V2
Donde A1 es la radiactividad del tritio en la solución inyectada, V1 es el volumen en ml de la
solución que se inyecta, A2 es la radiactividad del tritio en el plasma luego de alcanzar el
equilibrio y V2 el volumen en ml del agua del cuerpo. Es muy probable que la reacción
nuclear que ocurre en el Sol sea la siguiente:
H2 + H2 = He4 + n
Los isótopos de deuterio y tritio se originan por el bombardeo de núcleos de hidrogeno (H+)
entre sí. Durante el proceso de fusión existe una pérdida considerable de masa, la cual se
convierte en energía calórica principalmente. Para que esto ocurra, se necesita gran cantidad
de energía calorífica, que el sol si la tiene porque la temperatura interna del sol se la calcula
en 2 x 107 grados centígrados. La energía de fusión es 15 veces mayor que la energía de
fisión.
CARBONO.- Existen 2 isótopos radiactivos del carbono, cuyas masas son: 11 y 14, y 2 no
radiactivos de masa 12 y 13. Los radioisótopos poseen las siguientes características:

223. 223
Símbolo / Número At / Masa At / Energía / Vida media / Fuentes /
C11 6 11 β+ 1 Mev 21 minutos Ciclotrón y PA.
ϒ escasa
C14 6 14 β - 156 Kev 5570 años Pila atómica (PA)
Radiocarbono 11
Obtención: se lo bombardeando al boro (B) con protones o deuterones en un ciclotrón, y
también bombardeando el carbono 13 con deuterones en el mismo acelerador de partículas.
Para obtener preparaciones muy activas, usamos neutrones lentos de una pila atómica, para
bombardear un compuesto con nitrógeno (nitrato potásico) –efecto de Szilard-Chalmers-
Aplicaciones: por su corta vida media se lo uso como indicador. Con este elemento se han
marcado diferentes compuesto orgánicos como: el anhídrido carbónico, el bicarbonato de Na,
lactados, etc.
Se ha logrado el estudio de la asimilación del CO2, la formación glucógeno y de otros
compuestos simples de las plantas y animales. También se ha comprendido la síntesis de
bicarbonatos y ácidos grasos, encontrándose además el mecanismo de eliminación de CO2.
Este isótopo se utilizó por aun no conocerse al carbono 14, principalmente en estudios sobre
vegetales, por tener una corta vida media.
Radiocarbono 14
Obtención: se logra obtener carbono 14 bombardeando con neutrones el nitrógeno 14 en la
pila atómica, y sucede naturalmente en la atmósfera terrestre.
Aplicaciones: actualmente es el indicador radiactivo simple más usado en bioquímica, por su
larga media vida (5.570 años). Se han marcado algunas moléculas orgánicas con C14, para
estudiar en ratas por Ej.: la distribución de la tirosina, el precursor de la adrenalina
(fenilalanina marcada) y la síntesis de ácidos grasos por diversas bacterias.
Sometimos a los vegetales con CO2 marcado con C14 durante periodos de tiempo variados, se
han llegado a establecer las distintas etapas de formación de los compuestos fotosintéticos
(clorofila).
Podemos saber la antigüedad de muchos objetos que en algún momento fueron seres vivos,
por Ej.: huesos u otros tejidos conservados. En la materia viva la relación entre el carbono 14
(radiactivo) y el carbono 12 (no reactivo) permanece relativamente constante.
Cuando el tejido vegetal o animal muere, el contenido de C14 cae ya que no hay ingestión ni
utilización del carbono 14 atmosférico; por tanto, se pierde la relación entre el carbono 14 y el
12 en el tejido muerto, disminuyendo según la antigüedad del tejido.
Método para la determinación del tiempo de antigüedad de un tejido ORGANICO: se
quema el tejido orgánico hasta llegar a dióxido de carbono y se analiza este para hallar la
proporción de C14 y C12.
La proporción de carbono en el tejido muerto se compara con la que hay en un tejido vivo
normal, considerando una disminución de 0.5 por cada 5.570 años (PVM de C14).
FÓSFORO.- normalmente tenemos al fósforo 31 que es estable y al fósforo 32 que es
radiactivo y tiene las siguientes características:

224. 224
Símbolo / Número At / Masa At / Energía / Vida media / Fuentes /
P32 16 32 β - 1.7 Mev 14.3 días Ciclotrón y PA:
Radiofósforo 32:
Obtención: se lo obtiene en el ciclotrón bombardeando con neutrones el tetraclouro de
carbono o al disulfuro de carbono. Los neutrones se producen en el ciclotrón bombardeando al
berilio con deuterones, según la reacción nuclear siguiente:
Be 9 + d = B 10 + n
Cantidades mucho más considerables se producen en las pilas atómicas, cuando se bombardea
el fósforo 31 o el azufre 32.
Aplicaciones: se lo utiliza para el estudio del metabolismo intermedio de los hidratos de
carbono, del metabolismo de los ácidos nucleicos, del metabolismo de las nucleoproteínas y
de los fosfolípidos. El fósforo 32 administrado por vía bucal se elimina el 30% en 3 días. La
vitamina D favorece la absorción de los fosfatos, y la hormona paratiroidea bloquea la
absorción de los mismos. La glucosa aumenta la absorción gastrointestinal del fósforo 32 y el
hierro la disminuye.
AZUFRE.- Normalmente tiene 4 isótopos estables (32, 33, 34 y 36). El azufre 35 es inestable
y es obtenido artificialmente, sus características son:
Símbolo / Número At / Masa At / Energía / Vida media / Fuentes /
S35 16 35 0.17 Mev 87 días Ciclotrón y PA.
Radioazufre 35
Obtención: se bombardea con neutrones rápidos al tetra cloruro de carbono. Los neutrones
pueden venir de una pila atómica o de un ciclotrón, dándose la siguiente reacción nuclear:
17 Cl 35 + o n1 = 16 S 35 + 1 H1
Aplicaciones: se lo aplica en el estudio de las proteínas que lo contienen. Incorporado a la
metionina o cisteína es muy útil, pues se absorbe e incorpora a las proteínas.
SODIO.- Naturalmente el sodio 23 es estable, pero el 22 y el 24 obtenidas artificialmente son
inestables, y sus características son:
Símbolo / Número At / Masa At / Energía / Vida media / Fuentes /
Na24 11 24 β 1.4 Mev 14.8 horas Ciclotrón y
γ 1.4 Mev Pila atómica
Na22 11 22 β . 0.6 Mev 2.6 años Ciclotrón y P.A.
Radiosodio 24
Obtención: se obtiene bombardeando con deuterones de un ciclotrón o neutrones de una pila
al cloruro de sodio, las sodio 24. El sodio 22 se obtiene en el ciclotrón bombardeando el
magnesio 24.

225. 225
Aplicación: se utiliza en el estudio de la velocidad de absorción intestinal, marcando con
sodio 24 al cloruro de sodio, y demostramos que si se lo toma en ayunas se absorbe a los
pocos minutos y se completa entre las 2 y las 10 horas.
POTASIO.- Tiene los isótopos estables 39, 40 y 41, siendo radiactivo el 42, y sus
características son:
Símbolo / Número At /Masa At / Energía / Vida media / Fuentes /
K42 19 42 β 3.6 Mev 12 horas Ciclotrón y PA.
γ 1.5 Mev
Radiopotasio 42
Obtención: se bombardea al cloruro de potasio con deuterones o neutrones del ciclotrón o de
la pila atómica.
Aplicaciones: se emplea en el estudio de las vías de absorción del potasio, determinándose
que es más lento que el sodio; así, a los 2 días se ha eliminado el 10% del potasio marcado
administrado al ser humano.
CALCIO.- Existen 6 isótopos estables (40, 42, 43, 44, 46 y 48), se creo el calcio 45 que es
inestable, y sus características son:
Símbolo / Número At / Masa AT / Energía / Vida media / Fuentes /
Ca45 20 45 β 250 Kev 180 días Pila atómica
Radiocalcio 45
Obtención: se genera al bombardear el escandio con neutrones que provienen de la pila
atómica, de acuerdo con la siguiente reacción:
21 Sc 45 + o n 1 = 20 Ca 45 + 1 H 1
Aplicaciones: si se administra por vía oral, los 2/3 se eliminan por las heces y el resto se fija
en los huesos; mientras que por vía parenteral se fija una cantidad triple en los huesos. Se
observa que el calcio administrado y fijado en los tejidos, posteriormente es excretado por los
jugos digestivos, orina y piel.
CROMO.- Tiene 4 isótopos estables (50, 52, 53 y 54) y 1 inestable obtenido artificialmente,
que es el cromo 51, que tiene:
Símbolo / Número At / Masa At / Energía / Vida media / Fuentes /
Cr51 24 51 γ 0.32 Mev 27.8 días Pila atómica
Radiocromo 51
Obtención: se genera al bombardear con neutrones el cromo 50
Aplicación: se usa en la marcación de los eritrocitos del plasma y tiene gran afinidad con las
proteínas (se aplica por vía IV en forma de cromato de sodio). Los glóbulos rojos lo captan
entre el 10 y el 12%, y el 35% se elimina por la orina en 2 día. También se usa para conocer el
volumen plasmático.

226. 226
ESTRONCIO.- En la naturaleza hay 4 isótopos estables (84, 86, 87 y 88) y 2 inestables el 89
y el 90, los que tienen las siguientes características:
Símbolo / Número At / Masa At / Energía / Vida media / Fuentes /
Sr89 38 89 1.2 Mev 53 días Pila atómica
Sr90 90 0.65 Mev 25 años Estallido de B.A y PA.
Radioestroncio 89:
Obtención: se bombardea el estroncio 88 con neutrones provenientes de una pila atómica,
obteniendo la reacción siguiente
38 Sr 88
+ o n1
= 38 Sr 89
+ γ
Aplicaciones: las vías de absorción y excreción son semejantes a las del calcio (fijación
mayoritaria en el sistema óseo). Los animales raquíticos elimina todo el radioestroncio
absorbido, mientras que los normal excretan el 60%; la administración de vitamina D
modifica esta excreción (igual que en el calcio).
Radioestroncio 90:
En la actualidad tiene importancia este radioisótopo, al demostrarse que es el agente de la
contaminación de los alimentos y agua, después de la explosión de la bomba de hidrogeno.
Igual que estroncio 89 tiene preferencia para el sistema óseo.
La contaminación de los nutrientes se produce a centenares de kilómetros del sitio de
detonación de la bomba, mediante la precipitación radiactiva o “fallout”. El 50% de estroncio
se elimina en 2 semanas, el 95% en 1 año, quedando el 5% restante fijo en los huesos, donde
interfiere en el crecimiento óseo, y puede motivar a largo plazo osteosarcoma.
TECNECIO RADIACTIVO.- El Tc99 tiene una vida media de 6 horas, emite rayos gamma
con una energía de 0.140 Mev, se lo ha utilizado en reemplazo del yodo radiactivo para fines
diagnósticos. Igualmente su emisión de rayos gamma, permiten la obtención de
centellogramas de los tumores cerebrales, los cuales fijan este elemento.
Al estado coloidal, al fijarse en el sistema reticuloendotelial puede utilizarse en el diagnóstico
de enfermedades hepáticas y de otros órganos.
ZINC RADIACTIVO.- tiene una vida media de 250 días y emite positrones y rayos gamma.
Se obtiene bombardeando el zinc con neutrones o destrones. El zinc 65 es un radioelemento
cuyas funciones son desconocidas, pero se lo haya incluido en la insulina, la urieasa y la
anhidrasa carbónica. Su deficiencia en las ratas causa retraso en el crecimiento.
El zinc inyectado por vía intravenosa se elimina principalmente por el tracto gastrointestinal.
Después de inyectado se fija en el hígado, excretándose luego de la bilis. Se encuentra más
tarde en la mucosa intestinal, en el páncreas, riñón y bazo.
COBRE.- En la naturaleza existen 2 isótopos estables, el 63 y el 65, y se han obtenido 2
inestables, el 61 y el 64, los que tienen las siguientes características:
Símbolo / Número At. / Masa At. / Energía / Vida media / Fuentes
Cu61 30 61 3.4 horas
Cu64 29 64 β- 0,6 Mev 12.8 horas Pila atómica
Β+0.7 Mev + RX Ciclotrón

227. 227
Radiocobre 64:
Obtención: se prepara por acción de protones sobre el níquel, según la reacción nuclear
siguiente:
28 Ni 64
+ 1 H 1
= 29 Cu 64
+ o n 1
Aplicaciones: el cobre es un elemento esencial; en la dieta forma parte de diferentes proteínas
y enzimas. Su deficiencia produce trastornos en el crecimiento y en la formación de glóbulos
rojos y hemoglobina. Grandes cantidades son tóxicas. El cobre marcado absorbido alcanza un
máximo de concentración en el plasma después de 2 a 5 horas, para caer bruscamente y fijarse
en los glóbulos.
HIERRO.- el hierro tiene isótopos estables 54. 56, 57 y 58, y es radiactivo el 55 y 59; tiene
una vida media de 46 días, emite rayos beta y gamma y se obtiene bombardeando el cobalto
59 con neutrones, según la reacción siguiente:
Radiohierro 59
Símbolo / Número At. / Masa At. / Energía / Vida media / Fuente
Fe55 26 55 β- 4 años Pila atómica
Fe59 26 59 β y λ 46 días Pila atómica
Obtención: se lo obtiene principalmente bombardeando el cobalto con neutrones, según la
reacción nuclear siguiente:
17 Co 58
+ o n 1
= 26 Fe 59
Aplicaciones: El hierro que llega al organismo se fija principalmente en los glóbulos rojos y
en los músculos. En el hombre los compuestos ferrosos se absorben mejor que los férricos, y
esta absorción realiza en el intestino delgado. En las transfusiones de sangre con glóbulos
rojos con hierro radiactivo, se puede establecer la supervivencia en la sangre circulante del
receptor de los glóbulos transfundidos conservados por distintos métodos.
Los glóbulos rojos marcados con Fe59 se utilizan también para medir el volumen sanguíneo
Hay otros radioisótopos de interese médico y biológico como: los del yodo, cobalto, Itrion,
oro, Cesio, etc.
(Biofísica de Cicardo, 7ª Ed. Pag. 367-368-369-370-
GENERADOR DE RADIOISOTOPOS O VACA.- Si un radioisótopo tiene un periodo de
vida media físico demasiado corto no podremos utilizarlo, porque al no tener Reactor Nuclear
en nuestro país (Ecuador), tienen que ser importados de otros países, y ello requiere de
muchos días de transportación. Queda vedado por esto, el uso de radioisótopos de pocas horas
o pocos días de vida media; por Ej.: se puede utilizar el yodo radiactivo 131 que tiene una
vida media 8.05 días, pero no el yodo 132 que tiene una vida media de 4 días, ni tampoco el
yodo de 125 por tener 60 días de vida media.
En los últimos años, se ha logrado solucionar al inconveniente de importar radioisótopos de
duración muy corta, cuya radiactividad se pierde durante el viaje. Para esto, se ha ideado un
“generador de radioisótopos” también llamado usualmente VACA. Estos basan su
funcionamiento en el fenómeno de elusión; para ello, el generador posee un radionucleido de
larga vida media (radioisótopo generador). Al cual en un momento adecuado le agregamos un
eluyente especial, y nos producirá un radioisótopo hijo de vida media mucho más corta. En
este generador, los radioisótopos más requeridos, son el tecnecio 99, y el india 113. El

228. 228
tecnecio tiene como generador al molibdeno 99, con un periodo de vida medio de 67 horas. El
indio tiene como generador al estaño 113, con un período de vida medio de 112 días.
MOLECULAS MARCADAS: son compuestos químicos que en su fórmula incorporan a un
elemento radiactivo, el mismo que es colocado en remplazo de un elemento químico similar,
pero estable. Puede tratarse de estructura sencilla; por Ej.: el yodo 131 que se lo administra
para exploración tiroidea, está integrando una molécula de yoduro de sodio (INa), en el que el
yoyo estable de su molécula, ha sido reemplazado por el yodo 131, dándose entonces yoduro
de sodio marcado. En las moléculas compuestas, su fórmula química presenta ya una
estructura más complicada, como sucede con las proteínas, lípidos, glúcidos, hormonas, etc.
Se puede obtener marcación por 3 métodos:
1. Por bombardeo directo: en un Reactor Nuclear, se bombardea a un determinado elemento
químico, colocado como blanco y se obtiene un radioisótopo. Según el radioisótopo que se
desea obtener, el bombardeo será con partículas alfa, neutrones rápidos, protones, neutrones
lentos, etc. De esta manera se obtiene por Ej.: el yodo radiactiva 131 pero se debe recalcar,
que para su obtención no se coloca como blanco al elemento yodo estable, sino al teluro, el
mismo que por efecto del bombardeo se transformara en yodo 131.
2. Modificación química: En el laboratorio, una molécula original, puede sustituirse uno de
sus elementos constitutivos, y ser reemplazado por un isótopo radiactivo, con lo que la
molécula quedara marcada, y no variara su comportamiento biológico. Este método, requiere
de laboratorios complejos, por lo que resulta bastante costoso.
3. Por síntesis biológica: por lo general este proceso es más práctico y económico que la
síntesis química. Para la marcación biológica, se administra a animales de laboratorio el
radioisótopo que marcara la molécula que se requiere obtener; así: si se administra yodo 131,
este servirá de materia prima para que la glándula tiroidea del animal elabore sus hormonas
(tiroxina, triyodotironina, tetreyodotiroina), en cuyas estructuras estará incorporado el yodo
radiactivo 131, y obtener la hormona marcada. Para obtener vitamina B 12
(Cianocobolamina) marcada, se aprovecha del hecho de que existe una cepa especial de
bacterias que elabora cianocobolamina en medio de cultivo con cobalto radiactivo.
LAS CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LAS CÉLULAS NORMALES: estas se
toman como referentes para valorarlas, son:
1) El tamaño usual del núcleo no debe exceder de más de 10 micras.
2) Siempre existe una relación núcleo-citoplasma de 1 a 3, de 1 a 4 que es propia de cada tipo
celular.
3) La distribución de la cromatina y de la cantidad de ADN es normal en la célula, si al
teñírsela con hematoxilina, el núcleo se muestra homogéneo, y su color oscuro es poco
acentuado, pero si aumenta el ADN, la cromatina sería muy granulosa y muy pigmentada.
4) La superficie de la membrana nuclear muestra siempre una textura regular y un grosor fino
constante (en casos anormales se engruesa y se vuelve irregular).
5) Normalmente el número de nucleolos que presenta una célula no debe ser mayor de 3, y su
tamaño no debe ser superior a 5 micras.
6) La mitosis no debe variar en las fases estudiadas y su frecuencia no sobrepasará a lo que es
característico de cada tejido biológico.
Signos de malignidad o degeneración celular:
a) El agrupamiento de células: las células alteradas o malignas acostumbran a formar grupos.

229. 229
b) Pleomorfismo y anisonucleosis: las células agrupadas o no, muestran variaciones en su
núcleo, en su tamaño y forma.
c) Canibalismo celular: en ciertas ocasiones se observa una célula incluida en otra y la
llamaron fagocitosis de células malignas, otros suponen una separación incompleta en la
mitosis.
d) Presencia de células apareadas: es un estado en que 2 células diferentes están unidas por
una porción de membrana celular. Se considera, al igual que el canibalismo celular, como una
separación incompleta en la mitosis.
e) Siempre alrededor de las células afectadas existen eritrocitos, histiocitos (lipofagocitos
cargados de hemosiderina) y células necróticas. Son criterios indirectos de malignidad.
Tumores malignos: también se los conoce con el nombre de cáncer y de neoplasias malignas,
y el término maligno significa que puede conducir a la muerte en un alto porcentaje.
Hay que tener presente que no todo tumor es maligno, y que hay ciertos tumores benignos que
en ciertas circunstancias se transforman en malignos.
Su nomenclatura es la siguiente: cuando los tejidos malignos emergen de epitelios se les
llama carcinomas, por Ej.: Adenocarcinoma, carcinoma epidermoideo, carcinoma basocelular,
etc.; cuando emerge de tejidos mesenquimatosos (no epiteliales) se les llama sarcomas, por
Ej.: liposarcoma, fibrosarcoma, osteosarcoma, rabdomiosarcoma, etc.
Tumores benignos: son aquellos que no dan metástasis ni infiltración. Las neoplasias
benignas se las nombra haciendo terminar el nombre del tejido con la palabra OMA, por Ej.:
Lipoma, Fibroma, osteoma, etc. Pero existen excepciones, como el llamado melanoma y el
linfoma, que aparentemente son benignos porque terminan en oma, sin embargo son
altamente malinos
La malignidad tiene dos determinantes: la infiltración y la metástasis.
La infiltración es una característica que presenta toda tumoración maligna y que se manifiesta
por un crecimiento a manera de raíces desde el tumor inicial, que hace que todo tumor algo
desarrollado se fije firmemente y limite su movilidad. Estas prolongaciones o raíces al crecer
no respetan la integridad de ningún tejido sano y los va destruyendo y comprimiendo con las
consecuencias obvias.
La metástasis es la característica de los tejidos malignos de exfoliar o dejar en libertad con
gran facilidad células degeneradas hacia los vasos linfáticos o sanguíneos e inclusive a las
grandes cavidades como la peritoneal, pleural, vaginal, etc., esto es debido a la
desnasturalización del polipéptido llamado cemento intercelular que conlleva toda neoplasia
maligna. En esta última particularidad se fundamenta la prueba de papanicolaou. Por las
infiltraciones, necrosis e inconsistencia presentes en los tejidos malignos, hace que estos sean
proclives al sangrado e infecciones.
EFECTOS BIOLOGICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES.- Al incidir en los
tejidos biológicos la radiación X , gamma, etc., motiva esencialmente ionización, que altera la
fisiología celular a nivel de inclusiones especializadas como las mitocondrias y ribosomas,
que son lugares donde se obtiene la energía y las proteínas respectivamente, esenciales para la
vida y para mantener y neoformar la arquitectura celular. Los cálculos nos dicen que si se
aplican 1.000 roentgen (r) se produce una ionización del 1% de las moléculas proteicas en la
células, y esta dosis es suficiente para producir un evidente eritema, e incluso alteraciones
permanentes; esto explica el por qué se considera a la organización proteica un elemento
esencial de la vida, y no se diga de la energía que es el eje de casi toda función orgánicas

230. 230
(Radiología de Van der Plaats, 2ª Ed. Pag. 451).
Ley de Grothus Draper: dice: “El efecto biológico de las radiaciones ionizantes se produce
en el sitio tisular donde se absorbió dicha radiación”. Es notorio observar una diferencia del
efecto biológico para cada tipo de tejido, y es esto lo que justamente a aprovechamos para su
utilización en la radioterapia.
Periodo latente: es el tiempo, luego de la irradiación, en el cual no se observan cambios
macroscópicos ni microscópicos, incluso si la dosis fuera elevada. Los cambios podrían llegar
al término de varias horas, días, meses, incluso años; por Ej.: si una dosis es mediana (no muy
alta ni baja), tendríamos que esperar de 8 a 12 semanas, antes de ello no podríamos decir si se
ha producido el efecto deseado o no (Radiología de Van der Plaats, 2ª Ed. Pag. 452).
Cambios morfofisiológicos: luego del periodo de latencia se suceden cambios morfológicos
y fisiológicos, que pueden ser microscópicos y macroscópicos.
Cambios morfológicos microscópicos: 1) Agrandamiento nuclear, 2) Coagulación de la
cromatina, 3) Edema del citoplasma, 4) Coagulación del citoplasma, 5) Vacuolización del
citoplasma, 6) Infiltración del citoplasma por linfocitos y polimorfonucleares, 7)
Multiplicación nuclear, 8) Cariolisis, 9) Mutaciones.
Cambios morfológicos macroscópicos: 1) Eritema, 2) Hiperpigmentación, 3) Discromía de la
piel, 4) Teleangiectasias, 5) Fibrosis, 6) Alopecias, 7) Atrofias glandulares, 8) Tumores, 9)
Cataratas, 10) Ulceraciones. Luego de la irradiación, las células recuperarse total o
parcialmente, si la sesión no ha sido grave, incluso la inflamación cede totalmente; pero
aunque sana, siempre queda la marca de la radiación, y otra injuria aunque menor, puede
destruirla definitivamente.
Cambios fisiológicos:
1) Detención de la función secretora glandular.
2) Desaparición del prurito.
3) Dolor por neuritis de nervios sensitivo.
Efectos biológicos inmediatos: son aquellos que se producen luego del período de sombra o
latencia (eritema e hiperpigmentación).
Efectos biológicos mediatos: son los que aparecen luego de varias semanas e incluso meses
de aparición de los efectos inmediatos (Discromía de la piel, Teleangiectasias, fibrosis,
atrofias, alopecia, etc.).
Efectos biológicos instantáneos: son aquellos que se manifiestan en el momento mismo que
transcurre la irradiación, y son:
1) Disminuciónde laresistenciade lostejidosalapresiónejercidaporlaintroducciónde algúnfluido
(inyección).
2) Estimulación de la retina, traducidos por destellos de luz.
3) Cambios en la contractibilidad del músculo cardiaco fetal.
Anatomía patológica: al realizar un corte de tejido irradiado y someterlo a procesos de
fijación y coloración observamos: agrandamiento nuclear, coagulación nuclear y
citoplasmática, Vacuolización, multiplicación nuclear, necrosis, focos hemorrágicos e
infecciones secundarias.

231. 231
(Radiología de Van der Plaats, 2ª Ed. Pag. 452-453).
RADIOSENSIBILIDAD: si observamos tejidos irradiados, con igual dosis, de hígado, piel y
testículos, luego del período de latencia aparecerán células lesionadas a manera de cielo
estrellado, en que la parte oscura correspondería a células indemnes y las estrellas a células
lesionadas; por otro lado, se aprecia mayor número de células lesionadas en el tejido testicular
que en la piel o hígado.
Ley de Tribondeau-Bergonie: Esta ley dice: “La radiosensibilidad de una célula es
directamente proporcional a su actividad mitótica e inversamente proporcional al grado de
diferenciación celular”.
De esta manera, se ha comprobado que tienen mucha sensibilidad a la radiación, las células
que poseen una gran actividad reproductora y que son poco diferenciadas (muy parecidas a las
células que le dieron origen).
Factores que influyen en la radiosensibilidad: durante la división celular, las células se
muestran muy sensibles a la radiación, pero hay otros factores que alteran la
radiosensibilidad, y son:
1) Mientras la temperatura del tejido sea más elevada, el efecto de la radiación será mayor.
2) Cuanto mayor sea la tensión parcial de O2 en los tejidos, será mayor la radiosensibilidad.
3) Las regiones de mayor circulación sanguínea
4) Mientras un tejido esté más hidratado, es más sensible a las radiaciones.
5) Cuanto menor sea el pH tisular, mayor será la radiosensibilidad.
En general, el efecto biológico de las radiaciones está gobernado por las dosis y las
características biológicas de los tejidos; siendo ésta última la más importante, por Ej.: el
período latente depende más de las características biológicas que de la dosis. Así tenemos el
caso en que la alopecia aparece a las 3 semanas aunque la dosis depilatoria se haya excedido
mucho.
Se ha descubierto, que la radiosensibilidad de las células no se debe tanto a su juventud sino a
otros factores, en especial cuando se refiere a tejidos tumorales. Para valorar esto, medimos la
respuesta de la radiación (RR), observando que si hay más del 75 % de células alteradas por la
radiación, esperamos una buena respuesta terapéutica, pero si es menor del 60 % no nos
beneficiarnos mucho de la radiación.
Los tejidos sanos, de acuerdo al orden de radiosensibilidad decreciente se presentan de la
siguiente forma:
1) Médula ósea y timo. 6) Tejido pulmonar
2) Tejido linfático 7) Tejido muscular
3) Gónadas 8) Tejido conectivo
4) Epitelio 9) Tejido óseo
5) Tejido tiroideo 10) Tejido nervioso
En general, todos los tejidos son de alguna manera sensibles a la radiación y, la dosis se
maniobrará en relación a la sensibilidad de los mismos.
(Radiología de Van der Plaats, 2ª Ed. Pag. 455-456-457).
EFECTOS QUIMICOS DE LAS RADIACIONES IONIZANTES.- Las radiaciones
ionizantes al interactuar con la materia, de sus átomos arranca electrones que pueden originar

232. 232
en muchos casos la destrucción de las moléculas, dando fragmentos llamados radicales libres.
Estos son los responsables de los efectos biológicos de las radiaciones.
Radical libre: un radical libre es un átomo o grupo de átomos eléctricamente neutro, que
tiene su octeto electrónico incompleto y por tanto posee electrones no apareados. El grupo
oxhidrilo (no el ion oxhidrilo) constituye un Ej. Típico de radical libre. . La configuración
electrónica de este radical se puede simbolizar mediante la expresión gráfica:
. .
H x O o
` . .
En la que hemos representado con x el electrón proveniente del hidrógeno (apareado con uno
del oxígeno); con un punto, los electrones del oxígeno apareado, y con o, el electrón no
apareado. Para que no se confunda con el ion oxhidrilo, enseguida damos la configuración de
esta especie:
. . _
H x O `
En ella se puede observar que el octeto está completo y que el grupo no es eléctricamente
neutro.
Las configuraciones electrónicas de los radicales libres confieren a éstos una gran reactividad
química, de modo que en general su vida es muy efímera (10-6) e inmediatamente reaccionan
con las moléculas que encuentran en el medio en que se hallan.
Por ser el agua la sustancia más abundante de los tejidos (70%), será muy importante el efecto
de las radiaciones sobre-ésta.
Efecto de las radiaciones sobre el agua pura: cuando una partícula de un haz ionizante X o
γ logra desprender electrón de una molécula de agua, ésta se transforma en un ion inestable.
Radiación ionizante → H2O+ + E-
La molécula ionizada de agua reacciona con otra molécula de agua más próxima
determinando un ion llamado hidronio y un radical oxidrilo.
H2O+ + H2O → H3O+ + HO
El electrón desprendido (E-) en la reacción inicial, va generando nuevas ionizaciones y,
conforme las produce, va cediendo su energía hasta convertirse en electrón térmico, el cual
se rodea de moléculas de agua (W) originando un ion muy reactivo llamado electrón
hidratado (E- W).
E- + W → E-W
Finalmente el electrón hidratado es capaz de reaccionar con iones hidronios, que están en el
medio, dando hidrógeno y agua.
E- + H3O+ → W + H + H2O
Se entiende que el electrón neutraliza la carga eléctrica del ion hidronio y, que el agua que se
adhirió inicialmente va a formar parte del agua del medio, la cual no se representa en la
ecuación.
Por lo tanto, se presentan en el medio los siguientes especies:
Ion hidronio (H3O-)

233. 233
Radical oxidrilo (HO-)
Hidrógeno atómico (H) y
Electrón hidratado (E-W).
Al describir otras reacciones que pueden ocurrir con cada radical, deberemos excluir al ion
hidronio, por estar normalmente en toda solución acuosa.
Electrón hidratado: esencialmente esta especie química puede determinar las siguientes
reacciones químicas:
E-W + H2O → H + HO-
E-W + H3O → H + H2O
E-W + E- → H2 + 2HO-
E-W + H → H2 + HO-
La primera de estas reacciones es bastante lenta y no tiene mucha importancia; en cambio, la
segunda juega un papel predominante, especialmente si la concentración de hidrogeniones
(H3O) es elevada.
Radical oxidrilo: este tiene una alta factibilidad de recombinarse con el hidrógeno,
reconstituyendo el agua.
HO + H → H2O
Aunque la más relevante reacción por sus efectos, es la formación de agua oxigenada por
dimerización.
HO + HO → H2O2
Por último, el radical oxidrilo puede reaccionar con el electrón hidratado originando un ion
oxhidrilo que es un constituyente normal de la solución acuosa.
E-W + HO → HO-
Hidrógeno atómico: es posible que este radical sea capaz de dimerizar originando hidrógeno
molecular.
H + H → H2
Y la recombinación con el oxhidrilo ya mencionado.
La reacción entre el hidrógeno atómico y el electrón hidratado ya fue mencionada, solo queda
por señalar entre las reacciones importantes la que puede ocurrir entre este radical y el
oxígeno molecular que pudiera existir en la solución. En este caso, tiene lugar la
transformación:
H + O2 → HO2
En la que forma un nuevo radical llamado peróxido de hidrógeno (HO2).
Otras reacciones: en los procesos que hemos desarrollado hasta ahora, han aparecido dos
nuevas especies, el agua oxigenada y el radical peróxido, las cuales participan en algunos
procesos que es conveniente precisar. El agua oxigenada puede reaccionar con el electrón
hidratado dando ion oxhidrilo y radical oxhidrilo:

234. 234
H2O2 + E-W → HO- + HO
Por otra parte, el radical peróxido de hidrógeno reaccionaría con otra molécula similar para
generar agua oxigenada y oxigeno molecular.
HO2 + HO2 → H2O2 + O2
O disociarse originando ion hidrógeno y oxígeno iónico:
HO2 → H+ + O-
Estas últimas reacciones son las más características, que se producirían con el agua pura al ser
irradiada; pero, en los tejidos biológicos, pueden existir una gran variedad de especies
químicas que participarían en las reacciones químicas. Por ello, se esbozará la participación
de otras sustancias en el proceso.
(Biofísica de Frumento, 2ª Ed. Pag. 656-657)
Acción sobre el oxígeno: cuando la radiación activa este átomo, puede producir radicales
oxidrilos, peróxido de hidrógeno, agua oxigenada, y es capaz de incurrir en otras alteraciones
moleculares, como la oxidación de los radicales orgánicos; en todo caso, su presencia actúa en
forma directamente proporcional al efecto biológico de las radiaciones.
Acción sobre los carbohidratos: Cuando la radiación incide sobre la cadena de algún
carbohidrato, arranca un electrón; el vacío producido en aquel átomo, podría ser ocupado por
un nuevo electrón de un átomo vecino, el cual también puede recibir otro, y así
sucesivamente, Esto es lo que llamaríamos un desplazamiento errante de electrones, hasta que
la molécula entre en reacción, lo que puede producirse al azar en cualquier sitio de ella.
Acción sobre el oxígeno: cuando la radiación ionizante activa átomo de oxígeno, puede
producir radicales oxidrilos, peróxido de hidrógeno, agua oxigenada, , y es capaz de incurrir
en otras alteraciones moleculares, como la oxidación de radicales orgánicos; en todo caso, su
presencia actúa en forma directamente proporcional al efecto biológico de las radiaciones.
Acción sobre los carbohidratos: Cuando la radiación incide sobre la cadena de algún
carbohidrato, arranca un electrón; el vacío producido en aquel átomo, podría ser ocupado por
un nuevo electrón de un átomo vecino, el cual también puede recibir otro, y así
sucesivamente. Esto es lo que llamaríamos un desplazamiento errante de electrones, hasta que
la molécula entre en una reacción, que puede producirse al azar en cualquier sitio de ella.
La biosíntesis de los carbohidratos se ve muy afectada por la acción de los rayos ionizantes;
observamos que en los organismos biológicos, la alteración de la síntesis de los hidratos de
carbono se inicia con dosis de 5-30 Kr, mientras que las enzimas aisladas o sistemas
enzimáticos son más resistentes, y la alteración de la actividad enzimática con dosis de 100-
1000 Kr.
Además vemos que las diferentes etapas del metabolismo de los carbohidratos, poseen
diferentes grados de sensibilidad a la radiación ionizante, por Ej.: la síntesis de sacarosa se
altera con Kr.
Efectos sobre las proteínas: las proteínas al disolverse dan siempre una solución coloidal,
que es un sistema formado por partículas llamadas micelas (fase dispersa) que tienen un
tamaño de 0,1 a 0,001 micras, teniendo éstas cargas eléctricas iguales captadas de la fase
dispersante, lo que motivan los movimiento brownianos.

235. 235
Los rayos beta: alteran la estabilidad de las dispersiones de globulinas ácidas, mientras que
estabiliza las alcalinas.
Los rayos alfa: estabilizan las ácidas y floculan las
alcalinas, actuando entonces de manera contraria que
los rayos beta.
Ley de Schultre: “las radiaciones corpusculares (alfa
y beta) afectan a las proteínas de manera similar que
los electrolitos débiles”.
El efecto de las radiaciones corpusculares, sobre las
soluciones, proteicas se basa en la alteración de la
carga micelar. También, las radiaciones ionizantes electromagnéticas (Equis y gamma),
motivan en los sistemas coloidales proteicos, fenómenos de agregación o floculación, pero el
mecanismo que determina es aún desconocido; tenemos como Ej.: si exponemos al radium
plasma sin sales, se produce la coagulación de la albúmina; si la exposiciones a la gelatina, se
disminuye la viscosidad de ésta por el incremento de la
peptinización.
Acción sobre los ácidos nucleicos: los ácidos nucleicos
(ADN y ARN) son estructuras que podemos
compararlas con una escalera en espiral, en la que los
pasamanos están formados por una secuencia de
moléculas de azúcar (ribosa o desoxirribosa) y fosfato, y
los peldaños representan las bases nitrogenadas o
aminoácidos (purínicos o pirimidínicos).
Los peldaños y los pasamanos constituyen la estructura primaria de la molécula de ADN (sin
plegamientos o enrollamientos). Las estructuras terciaria y cuaternaria son formas globales
espontáneas que asume la cadena polipeptídica; es una estructura tridimensional, que resulta
del plegamiento de la cadena, que se estabiliza mediante enlaces hidrófobos entre las bases
vecinas y originan bucles que posiblemente den ciertos datos para el fenotipo, aunque los
alelos del genotipo interaccionando con factores del medio ambiente, son los que básicamente
darán el fenotipo.
Las radiaciones ionizantes pueden actuar directamente sobre los cromosomas, agrupando
grupos genéticos amplios, translocando estructuras cromosómicas. Con el microscopio
compuesto observamos alteraciones cromosómicas morfológicas y numéricas. A estos hechos
groseros se los encierra bajo la denominación de aberraciones cromosómicas, que en su gran
mayoría son mortales para el hombre. En ocasiones se suceden mutaciones genéticas, que
son lesiones mínimas o puntiformes en el ADN, que no pueden ser observadas por artificios
ópticos; en estas lesiones se pierden o cambian bases nitrogenadas o se rompen los enlaces.
Esto se puede detectar por métodos especiales
En ocasiones se suceden
mutaciones genéticas, que son
lesiones mínimas o puntiformes en
el ADN, que no pueden ser
observadas por artificios ópticos;
en estas cromosómicos (en 614
mil puntos), mediante un
explorador computarizado, siendo
este método el más eficaz usado

236. 236
por los genetistas lesiones se pierden o cambian las bases nitrogenadas o se rompen los
enlaces. Esto se puede detectar por métodos de microfotografía, donde se establece la
densidad de los brazos.
Si bien es cierto, que el efecto mutágeno de la radiación ionizante es directamente
proporcional a la dosis, también no hay que olvidar el criterio de impacto en el blanco.
Corrobora lo primero, el conocer la definición de dosis de duplicación (dosis de radiación que
induce el mismo número de mutaciones de las que espontáneamente surgen); en el hombre, la
dosis de duplicación para una sola sesión es de 50 r, y de unos 200 r para irradiación crónica.
El gran número de alelos diferentes que se hallan en el genoma de una especie, se han
producido por mutación.
Las radiaciones entonces generan aberraciones y mutaciones que conllevan alteraciones en las
estructuras primarias, secundarias e incluso terciarios, alterando el fenotipo de los individuos.
Desde que reconocemos la acción mutante de las radiaciones ionizante, se ha disminuido en lo
máximo posible la radiación innecesaria; por ello, nunca ninguna lesión benigna debe tratarse
con radiación del tipo anotada, salvo excepciones puntuales.
Adhesividad de los cromosomas: la radiación provoca rotura de los brazos de los
cromosomas, originando dos fragmentos. Hemos visto, que los extremos partidos tienen la
capacidad de unirse, tanto del mismo cromosoma como de otro cromosoma; en este último
caso se generará una aberración cromosómica. Esta capacidad, se debe a la generación o
alteración de alguna sustancia proteica, por efecto de la radiación, También se ha observado
después de la irradiación, en la metafase y más en la anafase, que los cromosomas se adhieren
o apelotonan, formando inclusive puentes entre los polos opuestos de la célula, provocándose
alteraciones en la información genética a las células hijas.
RESPUESTA CELULAR A LAS RADIACIONES IONIZANTES.- Luego de una década
de la aplicación de las radiaciones ionizantes a las células, se hizo conciencia de sus efectos
en individuos profesionalmente expuestos (anemia, leucemias, trastornos menstruales, etc.), lo
que motivo a los científicos a investigar la acción biológica de estas radiaciones; pero, las
técnicas requeridas para el estudio de las células y su reacción ante la irradiación solo fue
posible hacia 1,920.
Metodología del estudio celular posradiación: existen muchas maneras de investigar la
radioterapia celular. Tanto in-vivo como in-vitro, y son:
1) Una técnica muy útil, es el cultivo de células animales y humanas en recipientes en
condiciones especiales y administrándoles alimentación. Antes de irradiarlas se realiza contaje
de colonias de cada tipo celular y, después de irradiarlas se obtiene una sobrevida según el
tipo de célula.
2) Otros estudios se realizan con poblaciones celulares asíncronas y también síncronas. Para
comprender esto, hay que analizar el ciclo celular en relación a estas poblaciones.
El ciclo celular consta de 4 fases: 1) Posmitótica, 2) De síntesis, 3) Premitótica y 4)
Mitótica. Los grupos celulares asíncronos resultan de una mezcla de las 4 fases, y cuando la
mayor parte de las células están en una sola fase del ciclo celular, la población será síncrona.
En realidad todas las poblaciones celulares orgánicas son asíncronas; por ello, al utilizar
poblaciones asíncronas, estaremos más cerca de la situación in-vivo y, al estudiar los grupos
síncronos nos llevará a conocer el comportamiento celular en cada una de las fases del ciclo
celular. Mediante el método síncrono se dedujo que las fases más sensibles a la radiación son

237. 237
la premitótica y la mitótica, mientras que la más resistente es la de síntesis precedida de la
premitótica. Como el ciclo celular tiene como variante principal el contenido del ácido
desoxiribonucleico (ADN), podríamos deducir que la sensibilidad celular a las radiaciones es
directamente proporcional a la concentración de ADN. Se han hallado tres efectos celulares:
1) Retraso en la división, 2) La muerte en interfase y 3) Fallo reproductivo
Retraso de la división: este efecto, si bien depende la dosis, también se lo relaciona con la
posición de la célula en el ciclo celular. Las dosis menores afectan más las fases más
radiosensibles, haciendo tardar su seguimiento a través de la mitosis en cierto grupo celular.
Se desconoce la causa.
Muerte en interfase: es una respuesta celular en que la muerte ocurre antes que las células
entren en mitosis. Esta puede producirse en células que nunca se dividen o en las que se
dividen rápidamente, por Ej.: los linfocitos mueren con dosis menores de 50 RADs, mientras
que el 50 % de las levaduras lo harán con 30.000 RADs. Se supone que la causa es la
disminución de la energía generada por las mitocondrias.
Fallo reproductivo: esta respuesta se la define como la incapacidad de las células de
dividirse sucesivamente después de la irradiación. Se las considera como células muertas,
aunque tengan un metabolismo activo e inclusive en una que otra división. Por ser la división
celular casi exclusiva de los cromosomas, la explicación de este efecto sería por impacto
directo.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA RESPUESTA CELULAR.- Estos factores
determinan incremento o disminución de la
Radiosensibilidad y pueden ser de tres tipos:
1) Físicos
2) Químicos y
3) Biológicos.
1) Factores físicos: aquí reconocemos dos factores:
A) La transferencia lineal de energía y
B) La tasa de dosis.
A. LA TRANSFERENCIA LINEAL DE ENERGÍA (TLE): se ha visto que de acuerdo a la
calidad de la radiación, varía la respuesta biológica; así mismo, la transferencia lineal de
energía (TLE) se considera como la cantidad de energía que se pierde la radiación al atravesar
la materia. La incidencia en un mismo tejido con radiaciones de diferente TLE, producirán
diferentes respuestas.
Las radiaciones de bajo TLE generan escasas áreas de ionización y, están separadas por
espacios relativamente largos; pero las de alto TLE, densas zonas de ionización en que las
distancias de cada una son muy cortas.
Eficacia biológica relativa: es la respuesta biológica relacionada al tipo de radiación. Para
estudiar la eficacia biológica relativa, debemos reconocer las curvas de supervivencia.
Curvas de supervivencia: son formas de representar gráficamente la capacidad de las células
de dividirse, después de recibir distintas dosis de radiación, mediante curvas
semilogarítmicas. Así, las dosis se las representa en una escala en el eje de las abscisas (X), y
la fracción que sobrevive en una escala logarítmica en el eje de las ordenadas (Y).

238. 238
La curva que se transcribe, es característica de la supervivencia de las células de los
mamíferos, a distintas dosis de radiación X o gamma. Vemos que por debajo de los 150
RADs, la curva forma un hombro; es decir, que incrementos de la dosis de la radiación ya no
producen disminuciones correspondientes iguales en la fracción de supervivencia (dosis
menores de 150 RADs son ineficaces para producir muerte celular); pero par dosis mayores a
150 RADs, vemos en la curva que la supervivencia disminuye en forma logarítmica o
exponencial. Esta forma exponencial se debe a que hay una posibilidad azariosa de la
interacción de la radiación con la materia; es decir, que no sabemos de manera absoluta en
qué momento se produce una ionización. Por esto, si se irradia una población de n blancos,
siendo n mayor que 1, con una determinada dosis, resultará que: unas recibirán impactos en
todos los blancos y morirán (lesión letal), otras serán incididas en pocos blancos y
sobrevivirán (lesión subletal) y, otras no serán contactadas. Conforme aumenta la dosis hay
más impactos, lo que produce mayor cantidad de ionización.
B. TASA DE DOSIS: es la medida de la radiación que se administra para producir un efecto
biológico como el fallo reproductivo, el retraso de división, las aberraciones cromosómicas,
etc.
II. Factores químicos.- tenemos sustancias Radiosensibilizantes y radioprotectoras.
Radiosensibilizantes: son sustancias que aumentan la radiosensibilidad de las radiaciones
ionizantes, por Ej.: oxígeno, pirimidinas halogenadas, actnomicina D, hidroxiurea, Vitamina
K, piromicina, 5-fluoracilo, etc.
Radioprotectores: son sustancias que disminuyen la radiosensibilidad, siempre que se las
administre antes de la irradiación, y son: todos los compuestos químicos que tienen un grupo
sulfhidrato (SH), como los aminoácidos cisteína, cisteamina, etc. Estas sustancias son eficaces
para los rayos X y γ, pero no para las radiaciones de alto TLE como los rayos α y neutrones.
Por otra parte, los radioprotectores no se han utilizado, porque las dosis que se requieren para
proteger son tóxicas.
III. Factores biológicos: han sido ya estudiados anteriormente y son: el ciclo celular y la
reparación celular. Dan a comprender pruebas experimentales, que la aparición de las
neoplasias se realiza en varias etapas, en las cuales la incidencia de la radiación ionizante
produce cambios específicos en ciertos genes.
La exposición a la radiación ionizante puede no solo inducir a cáncer de la piel, sino también
de otros sitios del organismo como pulmón, médula ósea, etc. Se ha evidenciado la aparición
de leucemias en casos de las personas expuestas a las explosiones atómicas de Hiroshima y
Nagasaki, también en personas que han recibido radiación durante la vida intrauterina en los
procesos de radiodiagnósticos y radioterapias.
No ha sido posible establecer una relación dosis-respuesta para dosis baja, pero si para dosis
altas, tanto para carcinogénesis como leucemogénesis, aunque también existe la teoría del
impacto.
RESPUESTA Y CURACION DE LOS TEJIDOS IRRADIADOS.- La radiorrespuesta de
los tejidos irradiados depende de 2 factores:
1) Su radiosensibilidad y
2) La dosis aplicada.
Realmente es la DOSIS la que determina:

239. 239
1) La intensidad de la respuesta
2) El tipo de respuesta y
3) El tiempo en que tarda en aparecer.
Respuestas inmediatas o iniciales: son aquellas que se suceden hasta los 6 primeros meses,
por Ej.: a nivel microscópico podría ser el retraso en la división celular, el fallo reproductivo y
la muerte en interfase. A nivel macroscópico serían el eritema y la hiperpigmentación de la
piel.
Las respuestas mediatas o tardías: son aquellas que se muestran después de los 6 meses, y
son consecuencias de los cambios irreversibles progresivos. Estos cambios pueden ser
mínimos y graves, y ser permanentes, irreversibles y generalmente progresivos. La respuesta
tardía depende de la forma de curar que tiene el órgano o tejido.
La CURACION se genera por dos mecanismos:
1) Por regeneración, en la que se sustituye el espacio de la o las células muertas a partir de
otra igual u otra similar con igual función y morfología.
2) Por reparación, en la que se sustituye los espacios que dejan las células necrosadas, por
otras diferentes (fibroblastos), dando origen a una cicatriz; este fenómeno se llama fibrosis,
perdiéndose función y morfología.
Los tejidos radiorresistentes (muscular, nervioso, etc.), cuyas células no se dividen. Por ello
poseen muy escasa capacidad regeneradora, con dosis altas o moderadas, dando lugar
usualmente a la reparación. Los tejidos radiosensibles (médula roja, piel, etc.), después de
aplicar dosis bajas o moderadas, la curación es por regeneración
Momento de la evaluación: siempre los órganos sensibles responden antes que los
resistentes, con igual dosis; pero si se observan tardíamente, quizás se genere una inversión de
la respuesta. Por Ej.: tenemos al pulmón que es un órgano algo resistente y a la piel que es
algo sensible, se les aplica 2.000 RADs, a los 6 meses aparece en la piel intensa respuesta,
mientras que en el pulmón es escasa; al cabo de 1 año, la piel revela cambios mínimos, pero
en el pulmón son intensos. Podríamos decir, que en ese momento el pulmón es más sensible
que la piel. Esto lo explicamos, por la lenta evolución que tienen los cambios vasculares
inducidos por la radiación en órganos resistentes.
RESPUESTA A LA IRRADIACION AGUDA TOTAL.- La forma aguad de irradiar, es la
que se aplica en cosa de minutos y no de horas, días o semanas; la forma total, es aquella que
toma íntegramente todos los aparatos y sistemas de un organismo. En la irradiación aguda
total se utiliza radiación penetrante de origen externo.
Supervivencia: siempre el efecto básico de la irradiación aguda total, es la reducción de la
duración de la vida (el organismo puede sobrevivir desde solo unas horas hasta 1 a 2 meses).
El tiempo de supervivencia siempre es un promedio del total de individuos de una misma
especie que se han irradiado, sobreviviendo unos más que otros (sensibilidad individual).
Cuando la respuesta a la radiación ionizante es la muerte, en poblaciones biológicas ordinarias
y se considera una dosis letal que mata a un 50 % de una población con individuos de una
misma especie, en 30 días, la podemos expresar como DL 50/30. Cuando la población
irradiada es la población humana, se tiene la DL 50/60, que es más conveniente usarla por
varias razones.
Ejemplos de varias especies con irradiación aguda y sus DL 50/30:

240. 240
Ratón: 900 Rads
Rata: 900 RADs
Conejo: 800 RADs, Mono: 400 RADs
Hombre: 250 a 300 RADs
EFECTOS DE LA RADIACION IONIZANTE SOBRE TEJIDOS, ORGANOS,
APARATOS Y SISTEMAS
En este estudio vamos a suponer 3 tipos de dosis:
Dosis bajas: de 0 a 100 RADs
Dosis moderadas: de 100 a 1.000 RADs y
Dosis altas: de más de 1.000 RADs
PIEL Y MUCOSAS: los efectos de las radiaciones ionizantes sobre la piel y mucosas de
recubrimiento es importante estudiarlos, ya que una parte de la radiación las atraviesan y otra
se absorbe, produciendo sus efectos biológicos obligados en dichas áreas. También es verdad
que contribuyen barreras que dificultan aplicar una elevada dosis en profundidad, pues una
irradiación mayor generaría graves lesiones en ella.
Hay dos maneras de irradiar a la piel:
1) En una sola dosis y
2) En dosis fraccionada
1. Irradiándola en una sola dosis: existen casos en que es conveniente hacer incidir una
elevada dosis en ella, como en el caso de la radioterapia profunda, dependiendo siempre de la
dosis aplicada.
Entre 270 y 400 RADs hay solo eritema (enrojecimiento superficial) luego de pocas horas,
después de algunos días es reemplazada por una ligera hiperpigmentación.
Entre 375 y 400 RADs se produce una alopecia temporal al cabo de algunas horas, luego de 6
a 8 semanas recuperación completa.
Con 600 RADs, después de unas horas observamos un nutrido enrojecimiento, que llega al
máximo luego de 2 semanas de haber pasado la irradiación, y desaparece luego de 4 semanas;
seis semanas después se origina una hiperpigmentación, la misma que se mantiene algunos
años, a esto se le llamó dosis de eritema epidérmico.
De 800 a 1.000 RADs, hay eritema intenso y riesgo de lesión permanente. La piel tiene una
tendencia a la fibrosis, en la que los capilares y los precapilares pierden su elasticidad, se
contraen y a veces desaparecen, afectándose la circulación sanguínea, lo que se llama: dosis
de tolerancia epidérmica.
A los 1.600 RADs, hay eritema intenso luego de algunas semanas, le sigue una descamación
seca de la epidermis llamada radioepidermitis seca; pero después tiene lugar una intensa
trasudación llamada radioepidermitis húmeda, con formación de ampollas que al romperse
originan exfoliación de la epidermis y a esto se llama radioepiteliolisis. De las estructuras
accesorias de la piel, las más radioresistentes son las glándulas sebáceas y sudoríparas,
mientras que las más radiosensibles serían los folículos pilosos.
Con dosis de 1.600 RADs, la piel puede tener una cierta recuperación, pero las glándulas
sebáceas, sudoríparas y el pelo ya no vuelven a la piel, teniendo entonces un aspecto
apergaminado; es decir, ásperas, seca y sumamente vulnerable. El grave deterioro de los vasos

241. 241
sanguíneos y del tejido conectivo, explican la formación de teleangiectasias, que son capilares
dilatados visibles, en forma de mallas, en la superficie de la piel, que resultan bajo el estímulo
que ejercen los tejidos hipóxicos. Luego de meses incluso años, se produce degeneración
adicional, y la piel aunque bien nutrida, no puede permanecer integra y aparecerán
ulceraciones dolorosas, sin tendencia a la curación.
2. Irradiándola en dosis fraccionada: En este caso, la respuesta de la piel es completamente
diferente al caso anterior. De esta manera se puede aplicar una dosis total mucho mayor sin
mucho afectar el tejido conectivo. Si aplicamos una dosis de 200 R diarios por diez días,
produce un eritema similar a la generada por una dosis de 800 R; esto se sustenta en el
método de saturación ideado por Pfahler.
La piel tiene una gran capacidad de recuperación, mejor que la mayoría de los tejidos
patológicos (tumores), lo que se aprovecha para que el fraccionamiento haga posible aplicar
una dosis elevada a tejidos tumorales sin provocar lesiones Irreparables en la pie La reacción
exudativa de la piel con 1.600 RADs, es comparable a los siguientes fraccionamientos:
5 días seguidos 540 RADs
10 ” ” 315 RADs
20 ” ” 200 RADs
Si bien estas dosis resultan comparables con ciertos efectos epidérmicos, como el eritema,
pero en el curso de los años el efecto biológico es completamente diferente.
En relación a las radiaciones de diferentes poder de penetración, las dosis de exposición para
obtener una semejante respuesta biológica, deberán bajar en cuanto suba el poder de
penetración o energía; así por Ej.: las dosis de tolerancia epidérmica aplicada en una sola
sesión, con haces:
Penetrantes (Radioterapia profunda) es de 900 R
Intermedios (Radioterapia intermedia) es de 1.200 R
Grentz (Radioterapia de contacto) es de 2.000 R
En el caso de la terapia de contacto, la radiación tiene muy escaso poder de penetración y casi
no toma las capas profundas de la piel, habiendo mayor posibilidad de que tejidos profundos
participen en la curación de la piel, lo que le hace posible tolerar dosis mayores.
Irradiándola en dosis fraccionada: si fraccionamos la dosis, en los tres ejemplos antedichos,
tendremos que para obtener la dosis de tolerancia epidérmica, los siguientes haces:
Penetrantes (R. profunda) es de 250 R x 10 veces = 2.500 R
Intermedios (R. intermedia) es de 400 R x 10 veces = 4.000 R
Gretnz (R. de contacto) es de 650 R x 10 veces = 6.500 R
APARATO ESOFAGO-GASTRO-INTESTINAL: en este aparato se incluyen: la boca,
esófago, estómago, intestino delgado, intestino grueso y recto.
La dosis moderada y latas aplicadas en boca y esófago provocan estomatitis y esofaguitos. La
aplicación de dosis moderadas, bastan para curar y dar lesiones mínimas. Las dosis elevadas
generan ulceras, fibrosis, androfobia y consecuentemente estenosis del esófago.
El estómago es más sensible que el esófago, ya que con solo dosis moradas produce
ulceración, fibrosis y atrofia, con pérdida de la capacidad funcional. De todo el tubo digestivo,
el intestino delgado es el más radiosensible, solo con dosis moderadas sus vellosidades

242. 242
pierden altura, por destruir los nidos celulares de las criptas de Lieberkuhn; con dosis altas el
efecto es más grave, pudiendo el intestino quedar desnudo, con necrosis.
El intestino grueso y recto, sufre de manera similar con dosis altas; por tanto, el recto y el
esófago, son más radiorresistentes que estómago y el intestino delgado.
El estado nauseoso, el vómito y la diarrea son los signos iniciales de la inflamación del tubo
digestivo. El intestino delgado es el que más se irradia, en la terapia de cáncer de ovario, pero
se generan efectos tardíos escasos.
APARATO URINARIO: está constituido por riñones, uréteres, vejiga y uretra. Los riñones
tienen igual que el, las lesiones son semejantes, y en ambos casos son debidas a lesiones
vasculares.
La nefritis por radiación, aunque es una reacción inicial de poca intensidad, hay tendencia a la
aerofobia y fibrosis renal; esto provoca hipertensión arterial y fallas renales en el
Individuo. Teniendo 2.800 RADs, aplicados en 5 semanas a los dos riñones, puede haber una
alta posibilidad de nefritis fatal.
Igual que en los pulmones, el volumen irradiado es un factor determinante, ya que si se
excluyen el 1/3 del parénquima total renal de la dosis letal antedicha, cae notablemente el
riesgo de insuficiencia.
APARATO RESPIRATORIO: está conformado por: nariz, faringe, laringe, tráquea,
bronquios y pulmones. Son tejidos considerados medianamente resistentes.
Los pulmones responden a dosis mayores de 1.000 Rads (fraccionada); la lesión inicial o
primaria es la inflamación (neumonitis x radiación), y es similar a la neumonía; esta lesión es
transitoria, la respuesta, como se ha dicho, depende también de volumen irradiado; si con
dosis alta irradiamos más del 75% de los pulmones, la respuesta es letal; si la irradiación es
menor del 25% de tejido pulmonar, NO habrá manifestación clínica.
SISTEMA NERVIOSO CENTRAL: está formado por el cerebro, cerebelo, bulbo R,
Protuberancia y Médula raquídea. Por tener el sistema nervioso central células que son muy
diferenciadas (no se divide), es radiorresistente, y es el sitio de mayor radiorresistencia del
adulto, por ello las dosis bajas y medianas dan respuestas muy escasas.
Las dosis altas dan inflamación (encefalitis, mielitis, etc.), que progresa hasta necrosis y
fibrosis; estas alteraciones se producen más por radiolesiones vasculares que por efecto
directo sobre la célula nerviosa.
Es menos radiosensible la sustancia blanca que la gris. El umbral de las radiolesiones del SNC
está entre 2.000 y 4.000 RADs. En el sistema nervioso encontramos un gradiente de
radiosensibilidad, en el que lo más radiosensible es la neuroglia y los más radiorresistente son
los nervios periféricos, quedando el soma celular con una radiosenbilidad intermedia con
fibrosis tolerable. Dosis elevadas en ambos pulmones, provoca neumonitis inicial y fibrosis
retardada que conduce a la muerte.
GLOBO OCULAR: en el cristalino hay células que se dividen intensamente y, por ello son
susceptibles de ser lesionadas por la radiación. En este caso, con las células dañadas no hay
mecanismos regenerativos, sino de reparación, por lo que el cristalino se fibrosa y se opacifica
(catarata).Con dosis moderadas de 200 RADs, puede generar en ciertos individuos cataratas y
se incrementa en el 100% con 700 RADs; siempre que sea aplicada masivamente, y
disminuye si es en forma crónica. En este último caso la catarata aparece luego de varios
años, es estacionaria y generalmente subclínica.

243. 243
Con 2.000 RADs, la catarata es progresiva y notoria prontamente. Los rayos X usados en
odontología, aplican grandes dosis, y puede ser motivo de cataratas.
HUESOS Y CARTILAGOS: los huesos y cartílagos son radiorresistentes, pero en fase de
crecimiento son moderadamente radiosensibles. Los huesos y cartílagos en fase de
crecimiento están constituidos por células diferenciadas (osteocitos y condrocitos), y por
células no diferenciadas (osteoblastos y condroblastos), y esta última estructura es la que
explica su radiosensibilidad moderada.
La dosis moderadas provocan inhibición temporal de células que proliferan, y las lesiones
residuales son pequeñas. Con dosis altas la inhibición puede ser permanente de las células que
proliferan, deteniéndose el crecimiento óseo, provocando importantes lesiones en los huesos
(alteración en su forma y tamaño).
Las dosis fraccionadas que sumen más de 2.000 RADs, provocan cambios notables en los
huesos de los niños, cuando se les da radioterapia por tumor de Willis o neuroblastoma, como
por ejemplo la escoliosis de los huesos.
HIGADO: el parénquima hepático contiene células (hepatocitos) algo resistentes a las
radiaciones; permanente aplicando de 300 a 600 RADs. La castración ovárica se produce con
dosis de 600 a 1.000 RADs, con dosis menores se hacen notorias alteraciones menstruales y
del ciclo ovárico.
SANGRE Y MEDULA ROJA: con dosis de 400 a 1.00o RADs a todo el cuerpo, en el lapso
de 1 a 3 semanas, se deprimirá notablemente la médula, ubicadas en el adulto en costillas ,
esternón, hueso iliaco y extremos distales y proximales del fémur y el húmero. En la biopsia
medular practicada al cuerpo del esternón o Cresta iliaca, encontramos no menos de 20.000
células nucleadas por milímetro cúbico (megaloblastos, eritroblastos, normoblastos,
reticulocitos, megacariocitos, Mieloblastos y eritrocitos maduros). Siendo éstos precursores
de los glóbulos rojos, plaquetas, neutrófilos y monocitos en la sangre periférica, se provocará
con la irradiación: anemia, trombocitopenia y neutropenia (baja de defensas),.dosis bajas y
moderadas tienen apenas respuestas iniciales; con dosis altas, estos cambios iniciales son
difíciles de verlos, pero si por estudios funcionales.
GONADAS: en el testículo, la azoospermia es temporal con dosis de 100 a 300 RADs, y
EFECTO DE LAS RADIACIONES EN TODO EL CUERPO: si se irradia masivamente
un cuerpo con dosis elevadas (450 – 10.000 RADs), lo más probable es que el sujeto fallezca
de una infección fulminante. Si controlamos la infección, y protegemos el tejido
hematopoyético durante la irradiación, aumentaremos muy significativamente la tolerancia
del organismo.
La tolerancia del organismo a la acción de las radiaciones ionizantes, varía de acuerdo a los
siguientes puntos: 1) Dosis. 2) Duración o tiempo de irradiación. 3) Volumen del tejido
irradiado y 4) Calidad de las radiaciones.
El efecto biológico de la radiación es directamente proporcional a la dosis y al volumen de los
tejidos. En la dosis se incluye el tiempo obviamente, pero si la dosis la dividimos dándola
parcialmente en intervalos de tiempo apropiados, el efecto de las radiaciones disminuirá
notablemente.
OJO: en el cristalino hay células que se dividen intensamente, y por ello susceptible de ser
lesionadas por la radiación; aquí con las células dañadas no hay mecanismos regenerativos,
sino de reparación, por lo que el cristalino se fibrosa y se vuelve opaco (catarata).

244. 244
En la práctica pueden ocurrir tres casos de irradiación total:
1. Exposición a explosiones o catástrofes atómicas (Hiroshima, Chernobyl).
2. Por incidencia de la radiación ambiental y
3. Ocupacional
En la práctica, también se irradia el cuerpo total o parcialmente en los trabajos radiográficos y
en las sesiones de radioterapia.
Cuando irradiamos de manera total el cuerpo de algunos individuos biológicos, se generará
letalidad en cierto porcentaje, y llamaremos por Ej.: dosis letal 30 (DL30), dosis letal 50
(DL50), o dosis letal 100 (DL100); cuando mueren el 30, 50 o el 199% de toda la población.
Conocemos que la DL50 está entre 450 y 550 RADs, en el ser humano.
Conocemos que la DL100 está entre 1.000 y 2.000 RADs en el ser humano.
Conforme se va incrementando la dosis, se reconocen 3 síndromes: 1) el de la médula ósea. 2)
el gastrointestinal y 3) el del sistema nervioso central.
Síndrome de médula ósea: se produce cuando se recibe de 450 a 1.000 RADs, y se
caracteriza por anemia plástica, hemorragias y pérdida de las defensas. La muerte sobreviene
en 1 a 2 semanas.
Síndrome gastrointestinal: se genera al irradiarse con dosis de 1.000 a 2.000 RADs, se
origina en las infecciones intestinales y en un desequilibrio metabólico total. La muerte llega
en pocos días.
Síndrome de sistema nervioso central: a el llegamos cuando se reciben dosis de más de
6.000 RADs; aquí se sucede una disfunción nerviosa completa, que motiva la muerte en pocas
horas.
La radiación ionizante también puede producir 3 efectos: 1) Acortamiento de la vida, 2)
Carcinogénesis y leucemogénesis 3) Anomalías congénitas.
1) Acortamiento de la vida: si recibe 1 RAD por año una población, estaremos acortando la
vida de 1- 5 días.
2) Carcinogénesis y leucemogénesis: si recibe 1 RAD por año una población subirá la
incidencia de leucemia en 1- 2 casos por millón de habitantes.
3) Anomalías congénitas: las radiaciones ionizantes al absorberse en el material genético
van a producir mutaciones y aberraciones, con dosis que genera hasta una simple radiografía
de abdomen, en caso de la vida fetal o embrionaria.
En lo que se refiere a exposición de las radiaciones ionizantes de tipo ocupacional
(Radiólogos, radioterapeutas, físicos nucleares), se demuestra que los índices de cáncer a la
Piel (carcinogénesis) son mayores que los de cualquier otra profesión. Para evitar este efecto,
debemos hacer que la exposición ocupacional no sea mayor de 5 RADs por año. En forma
intermitente durante toda la vida, el ser humano recibe radiación sobre pequeños volúmenes
de tejido, de gran energía o penetrabilidad, pero de escasa cantidad, lo que determina dosis
baja; este es el caso de las radiografías, fluoroscopías, aplicación de radioisótopos, etc. Por
esto, toda técnica de radiodiagnóstico que se emplee, nos debe dar informaciones de gran
valor clínico, que supera enormemente los riesgos estudiados. Un Standard de tórax determina
una dosis en las gónadas de 0.001 RADs. Se calcula que las técnicas radiológicas de

245. 245
diagnósticos, otorgan a las gónadas una dosis de 3 RADs, durante una etapa comprendida
entre el nacimiento y los 30 años de edad. Cuando volúmenes pequeños de tejido reciben
dosis elevada de radiación (4.000 a 10.000 RADs), durante un tiempo de 4 a 8 semanas, será
el caso de la radioterapia. Esto generará manifestaciones generales y locales, que serán
siempre tolerables.
PREGUNTAS PARA EVALUACION:
1. ¿Qué es un ion?
R. Es un átomo que puede poseer una carga positiva o negativa cuando ha perdido o ha
ganado electrones por algún mecanismo.
2. ¿Cómo trabaja un electroscopio de panes de oro?
R. Sirve para demostrar la presencia de un gas ionizado. Para ello, introducimos el aparato
previamente cargado en el sitio que se investiga, con las láminas de oro abiertas por poseer
cargas eléctricas del mismo signo. Al entrar en contacto con el gas ionizado se cerrarán,
demostrando con esto la presencia de iones a quienes han cedido cargas eléctricas.
3. ¿Cómo se carga un electroscopio?
R. En la varilla aislada eléctricamente del resto del aparato, encontramos en el extremo
interno las láminas de oro y en su extremo externo un disco o esfera metálica, que es por
donde se aplican los potenciales negativos o positivos, los cuales se transfieren a las láminas
de oro, que por estar articuladas y tener igual signo eléctrico las 2, se rechazan o abren.
4. ¿Qué factores determinan la velocidad de los iones?
R. La velocidad de los iones está en relación directa a la intensidad del campo eléctrico que
se halla interpuesto y a la masa del ión.
5. ¿Cómo los iones desaparecen?
R. Por recombinación de iones positivos con negativos y al contactarlos electrodos, se
pierden las cargas o desaparecen.
6. ¿Cómo se supone que la corriente eléctrica atraviesa un gas ionizado?
R. Las mismas moléculas ionizadas son las encargadas de llevar las cargas eléctricas hacia los
electrodos positivo y negativo, entregando electrones los iones negativos al electrodo
positivo o aceptando electrones los iones positivos del electrodo negativo; así mismo, por el
cinetismo e impacto se liberarán electrones que se sumarán a los ganados por el ánodo.
7. ¿Cómo está formada una cámara de ionización?
R. Está formada por una cámara hermética, en cuyo interior se encuentran 2 placas
metálicas, que se las conecta exteriormente a una batería y en uno de sus conductores se
conecta en serie un amperímetro. Dentro de la cámara hermética está incluido un gas
ionizable.

246. 246
8. ¿Qué es la corriente de saturación en una cámara de ionización?
R. Es cuando la intensidad de la corriente que pasa a través de la cámara se mantiene
constante aunque se incremente el voltaje. A esto se llama Plateau, por ser como una
meseta que se forma en el gráfico entre abscisas y ordenadas.
9. ¿Qué indica la luminosidad que aparece a nivel del vidrio del tubo de descarga?
R. Significa que los electrones están impactando dicha zona liberando rayos luminosos
motivándose saltos quánticos.
10. ¿Cómo surge la unidad electrón-volt (eV)?
R .Surge al valorar la energía cinética del ion, la cual está definida por la fracción cinemática
(½.m.v2) y de pende de la carga eléctrica del electrón (e-) y de la diferencia de potencial (V)
entre los electrodos: o sea: e.V = ½.m.v2 Con esto llegamos a la unidad electron-volt (eV )
que sirve para medir la energía de partículas corpusculares y electromagnética.
11. ¿Qué es el potencial de resonancia?
R. Es el potencial suficiente para lograr un cinetismo que determine el cambio de posición
del electrón en el interior del átomo gaseoso, sin separarlo de él. Este potencial es inferior al
de ionización.
12. ¿Cómo usamos alcohol isopropílico en la cámara de Wilson?
R. Lo usamos mezclado con agua en el recipiente de vidrio con perilla de caucho, hasta cierto
nivel., que por compresión y descompresión llevamos a la solución alcohólica al estado
gaseoso sobresaturado apta para ionizar al paso de la radiación.
13. ¿cómo detectamos las partículas subatómicas en la cámara de Wilson?
R. Viendo o fotografiando por la parte superior transparente la forma de los rastros que han
dejado las partículas ionizantes formadas por microgotas de moléculas condensadas de agua
y alcohol, y que son características para cada tipo de partículas (alfa, beta, gamma, etc.).
14. Dibuje e indique las partes estructurales de la cámara de Wilson I.
15. Dibuje e indique las partes estructurales de la cámara de Wilson II.
16. ¿Cuál es la energía necesaria para generar un par de iones en el aire, agua o sustancia
orgánica por medio de electrones y de partículas alfa?
R. Para los electrones se necesitan 32.5 eV, y para las partículas alfa de 35 eV.
17. ¿Cuándo se dan las descargas rectilíneas en el aire?

247. 247
R. Al ir incrementando el voltaje hasta llegar a obtener descarga rectilínea, siempre y cuando
los electrodos están separados a 5 cm.
18. ¿Cuándo se dan las descargas en zigzag?
R. Al ir aumentando el voltaje hasta llegar a obtener la descarga en zigzag, siempre y cuando
teniendo a los electrodos separados más de 5 cm.
19. ¿De qué voltajes se requieren para generar chispas de 1 mm y de 1 cm en el aire?
R. Para chispas de 1 mm se necesitan de 5.000 voltios, y para chispas de 1cm 30.000 voltios.
20. ¿Cuál es el voltaje que desarrolla un rayo, cuyo nacimientoestá a 1000 mt de distancia
de la tierra?
R. 0.01 mt 30.000 voltios X = 30.000 x 1.000 / 0.01 = 3.000 megavoltios
1.000 mt X
21. ¿Cómo se enrarece un gas en los tubos de descarga?
R. Se enrarece un gas dilatándolo o bajando su densidad; esto se logra en los tubos de
descarga, haciendo el mayor vacío posible e introduciendo el gas deseado a la presión
necesaria para obtener un efecto determinado.
22. ¿Cómo están constituidos los tubos de gas enrarecidos?
R. Están formados por una cubierta de vidrio, los electrodos positivo (ánodo) y negativo
(cátodo) y de un gas ionizable que se introduce en el tubo a cierta presión.
23. ¿De qué depende la forma y color de los hechos luminosos en los tubos de descarga, y
de ejemplos?
R. Depende de la presión del gas, de la distancia de los electrodos, de la clase de gas y
voltaje. Por Ej., con el aire a 5 mmHg de presión y con un voltaje 10.000 a 15.000 voltios y
una distancia de 1 metro aproximadamente entre los 2 electrodos, aparece una iluminación
rojiza uniforme en todo el tubo, con 2 mmHg el extremo negativo se hace azulado y el
positivo permanece rojizo y es más ancho, y entre las dos zonas está el espacio oscuro de
Faraday.
24. ¿Cómo fueron utilizados los primeros tubos de descarga?
R. Por presentar vistosos colores, se los empleó como adornos caseros, que despertaban
curiosidad en los visitantes,
25. ¿Qué innovación hizo Hittorf en los tubos de descarga?
R, Hittorf creó máquinas neumáticas más eficientes y logró un vacío mayor (a menor presión
de un gas mayor será su vacío), observando que el espacio oscuro en las cercanía de uno de
los electrodos aumentaba con el vacío.

248. 248
26. ¿Qué es el espacio oscuro de Faraday?
R. Es una franja oscura que se obtiene en los tubos de descarga con 2 mmHg de presión,
ubicada entre la columna positiva rojiza y columna azulada negativa, con tubos de 1 mt de
largo por 2 cm de diámetro.
27. ¿Qué logra William Crookes con los tubos de descarga y gas residual?
R. Usando bombas neumáticas de mayor poder logra hacer un vacío de 0.03 mmHg, con que
las estratificaciones desaparecieron, pero observó una coloración amarillo-verdosa con 0.1
mmHg frente al cátodo, a nivel del vidrio, y que era un efecto de los rayos catódicos.
28. ¿Qué diferencia hay entre una bobina de Ruhmkorff y un transformador?
R. La bobina de Ruhmkorff es un generador de corriente alterna de poca intensidad y de
gran voltaje y que es alimentado por una batería; mientras que el transformador es un
generador de bajo o alto voltaje alterno y de variada intensidad, que es alimentado por
corriente alterna y es el que se usa en la actualidad ampliamente.
29. ¿Qué son los rayos catódicos?
R. Son aquellos que están formados por electrones que parten del cátodo de un tubo. En un
tubo de gas enrarecido se requieren presiones de 0,1 mmHg y un potencial de 10.000
voltios para obtenerlos; en los tubos termoiónicos solo el voltaje y los electrodos, pues no
hay ningún gas residual, ya que son al vacío.
30. Explique la propagación rectilínea de los rayos catódicos.
R. Se demuestra que los rayos catódicos tienen propagación rectilínea por la sombra que
proyectan los cuerpos densos sobre las paredes del tubo, al ubicárselos en la trayectoria de
rayo. Esta trayectoria es independiente de la posición del ánodo.
31. Explique los efectos fotográficos y fluorescentes de los rayos catódicos.
R. Reducen las sales de plata ennegreciendo las películas radiográficas, y hacen emitir
radiación luminosa a los sulfuros, óxidos alcalinotérreos y tierras raras.
32. ¿Por qué los rayos catódicos generan calor al impactar el blanco?
R. Por la transformación de la energía cinética de los electrones en calor, por los saltos
quánticos promovidos y por el roce mecánico.
33. Explique la capacidad de desarrollar trabajo mecánico los rayos catódicos.
R. Por estar formados por electrones y éstos ser partículas materiales que poseen inercia y
masa; por tanto, son capaces de mover un molinillo de láminas de mica al ser intercalado
entre los 2 electrodos de un tubo de descarga en funcionamiento.
34. ¿Qué logró demostrar Perrin con su experimento y explíquelo?
R. Logró demostrar que el rayo catódico está formado por partículas negativas. Para ello,
Perrin en un tubo de descarga incluye un pequeño cilindro de metal conectado a un

249. 249
electroscopio cargado, con un ánodo desalineado a la trayectoria del haz catódico que parte
del electrodo negativo (cátodo), observando el cerrado gradual del el electroscopio cargado
positivamente al ser neutralizado por cargas opuestas.
35. ¿Cómo actúan los campos magnéticos y eléctricos sobre los rayos catódicos?
R. Los rayos catódicos se desvían al polo norte de un campo magnético y hacia la placa
cargada positivamente.
36. ¿Qué capacidad de penetrabilidad tienen los rayos catódicos?
R. Son capaces de atravesar una lámina de aluminio de 0,01 mm, pero son detenidos por la
pared del vidrio.
37. ¿Qué es el efecto Forest?
R. Si colocamos frente al cuerpo emisor de electrones una placa metálica cargada
positivamente, los electrones son atraídos por esta placa, demostrándose ello al intercalar
un amperímetro en este circuito
38. ¿Qué es el efecto termoiónico?
R. Es cuando los electrones libres existentes en un cuerpo metálico, por el efecto del
aumento de temperatura llegan a la superficie del metal y escapan formándose una nube de
electrones alrededor del mismo (efecto Edison).
39. Dibuje el tubo de J. J. Thomson indicando sus partes estructurales
40. ¿Cómo se origina y por qué estructuras pasa el haz de rayos catódicos hasta generar
fluorescencia en el tubo de J. J. Thomson?
R. Se origina en el cátodo, pasan por la abertura del ánodo y del diafragma metálico para
originar un haz que impacta la pared del vidrio y produce fluorescencia, siendo el rayo
influenciado por un campo magnético y eléctrico.
41. ¿qué afirmó el físico holandés Lorentz acerca de la masa y velocidad del electrón?
R. De que la masa del electrón se incrementa con el aumento de la velocidad que éste
adquiera, y de acuerdo a su fórmula, establecía que si la velocidad del electrón alcanzase la
velocidad de la luz, la masa sería infinita.
42. ¿Cuál es el valor en unidades electrostáticas de carga por gramo de la relación e/m, y
qué nos demuestra?
R. e /m = 5,27 x 1017 U.E.E / gramo
Esto nos demuestra que la carga eléctrica del electrón (e-) es muy grande en relación a su
masa (m)
43. ¿Qué hizo Wilson para determinar por primera vez la carga del electrón?

250. 250
R. Las primeras determinaciones de la carga eléctrica del electrón fueron realizadas por
Wilson sometiendo a los iones observables en una cámara húmeda a un campo
electrostático. Conociendo la velocidad de caída del ion y el potencial necesario para impedir
la caída, se puede calcular la carga eléctrica.
44. ¿Cómo se calcula la carga eléctrica del electrón usando la constante de Faraday y el
número de Avogadro?
R. e-- = 96.500__ = 1,6 x 10 -19 coulomb
6.02 x 1023
45. ¿En que se basa el método de la gota de aceite para determinar la carga del electrón?
R. Este método se basa en calcular el peso (P) de una microgota electrizada, inmovilizada por
un campo eléctrico (W) según la carga (E) de la gota, dándose la ecuación: P = W . E. De esta
ecuación se despeja la carga E de la gota, que resulta ser un múltiplo de la carga eléctrica de
un electrón.
46. Exprese el valor de la carga eléctrica del electrón en U.E.E. y coulomb.
R. e- = 4,80 x 10-10 U.E.E. = 1,59 x 10-19 coulomb
47. ¿Cómo se calcula la masa del electrón?
R. Para esto se dividimos la carga eléctrica del electrón para la relación e / m
m = __e__ = 4,80 X 10-10 U.E.E. = 9,11 x 10-28 gramos
e / m 5,27 x 1017 U.E.E.
48. Si el electrón llega al 99 % de la velocidad luz su masa se incrementará en:
R. __ 10 veces __ 15 veces __ 22 veces __ 28 veces.
49. ¿Cómo se encuentra el radio de un electrón?
R. Se lo encuentra dividiendo su energía electrostática al cuadrado (e2) del electrón para la
energía correspondiente a su masa (m.v2), y obtendremos el radio del electrón, que es igual
a 2,8 x 10-12 centímetros.
50. ¿Qué es el efecto Cerenkov?
R. Consiste en la emisión de rayos ultravioletas o luz por un electrón o cualquier otra
partícula electrizada que se desplaza a una velocidad superior a la luz en dicho medio.
51. Dibuje un osciloscopio de rayos catódicos en forma esquemática e indique sus partes
estructurales.
52. Dibuje el fusil de electrones e indique sus partes estructurales.
53. ¿Por qué un osciloscopio de rayos catódicos detecta corrientes de muy alta frecuencia?
R. Debido a la falta de inercia del rayo catódico.

251. 251
54. ¿Cómo se realiza el barrido horizontal y vertical en los equipos de rayos catódicos?
R. Aplicando un par de placas verticales potenciales para que se desvíe el rayo catódico
verticalmente, y aplicando a otro par de placas horizontales potenciales para que se desvíe
horizontalmente, y mediante un circuito de sincronismo equilibrar ambos barridos, para en
forma conjunta dar alrededor de 16 cuadros completos por segundo.
55. Dibuje e indique las partes estructurales del espectrógrafo de masa de J. J. Thomson.
56 ¿Qué son los rayos Golstein?
R. Son los rayos formados por partículas positivas, que se generan en tubos de descarga con
cátodo multiperforado.
57. ¿Cuáles son las características de los rayos canales?
R. Generan fluorescencia en la pared del tubo, velan las placas fotográficas, son
influenciados por campos eléctricos y magnéticos. Están formados por partículas positivas.
58. ¿De qué depende el color de la fluorescencia que se da en el tubo de rayos canales y de
ejemplos?
R. La coloración depende del gas residual, así por Ej.: el hidrógeno da una coloración rosa y
el aire atmosférico amarillo.
59. ¿Qué hay en la cámara de la placa del espectrógrafo de masa?
R. Hay un tubo que conectado al recipiente que contiene carbón sumergido en aire líquido.
60. ¿Cómo se desvían las partículas eléctricas en el espectrógrafo, y qué partículas se
desvían con mayor intensidad?
R. Un campo electromagnético desvía los rayos positivos, dando trayectorias parabólicas y el
grado de desviación está de acuerdo con la masa de cada partícula.
61. Dibuje e indique las partes estructurales del espectrógrafo de masa de Aston.
62. Defina la radiación EQUIS.
R. Es una radiación electromagnética de espectro definido, capaz de atravesar cuerpos
opacos, con consecuencias físicas, químicas y biológicas, según la naturaleza de cada cuerpo
que impacta.
63. ¿cómo se descubrieron los rayos X?
R. Estudiando Wilheim Roentgen los efectos luminosos de los rayos catódicos, por
casualidad nota que cada vez que realizaba una descarga con la bobina de Ruhmkorff,
aparecía una fluorescencia amarillo verdosa en unos cristales de platino-cianuro de bario,
que accidentalmente estaban en las cercanías del tubo de Crookes. Pronto comprendió que
se trataba de cierta radiación con propiedades únicas, que antes no había sido descrita, y
que por ser desconocida se la llamó equis.

252. 252
64. Dibuje e indique las partes estructurales de un tubo de Crookes generador de rayos X.
65. ¿Cuál es el mayor efecto no deseable en la generación de rayos X con el tubo de
Crookes, y explique por qué?
R. El efecto no deseado era el endurecimiento de la radiación X, conforme transcurría el
tiempo de trabajo, lo que generaba mayor penetración de los rayos X, y una mayor
penetrabilidad lo que hacía perder detalles de la imagen. La causa primaria es la pérdida de
iones positivos, quienes se fijaban en los electrodos del tubo, y esto hacía que se necesitara
de mayor voltaje para operar el tubo.
66. Dibuje e indique las partes estructurales del tubo de Crookes.
67. ¿Para qué sirve el uso del ángulo anódico?
R. El foco o blanco tiene cierto ángulo con respecto a la normal. Para los tubos de
radiodiagnóstico el ángulo es de 20 o 16o, y para los tubos de radioterapía es de 45o. En este
último caso es de un mayor ángulo para que el haz sea más denso, lo que determina más
detalles en la imagen (más nítido)
68. ¿Por qué se utiliza el wolframio, tungsteno, vidriopirex y cobre en el tubo de Coolidge?
R. Debido a que estos materiales son altamente resistentes al calor excepto del cobre que
por ser buen conductor lo extrae; se obliga al uso de estos materiales, porque el tubo de
Coolidge genera gran cantidad de calor, ya que de toda la energía consumida el 99% se
transforma en calor.
69. ¿Cuál es el rendimiento del tubo de Coolidge?
R. El rendimiento del tubo de Coolidge es muy bajo, pues solo el 1% de la energía total
consumida se transforma en rayos equis, el resto se convierte en calor.
70. ¿Qué pasa con los rayos equis si se incrementan los kilovoltios y los miliamperios?
R. Cuando se incrementan los kilovoltios se aumenta la energía o penetrabilidad de los rayos
equis, y cuando se aumentan los miliamperios se incrementa la cantidad de rayos equis.
71. ¿Qué regula el miliamperaje y y el kilovoltaje en la obtención de la imagen
radiográfica?
R. El miliamperaje regula el grado de nitidez de la imagen en base a la densidad del haz, y el
kilovoltaje también el grado de nitidez pero en base a la penetrabilidad de la radiación.
72. Haga un esquema del acoplamiento del transformador, amperímetro y reóstatos al
tubo de Coolidge.
73. ¿Cuáles son las propiedades de los rayos equis?

253. 253
R. Reducen las sales de plata, generan luminiscencia en ciertos cristales, penetra la materia
opaca y translucida, ioniza la materia que atraviesa y produce efectos sobre los seres vivos.
74. Indique los 5 parámetros principales para realizar una toma radiográfica.
R. El miliamperaje, el kilovoltaje, el tiempo de exposición, la distancia foco-película y la
posición del paciente.
75. ¿Qué son los cuerpos radiolúcidos, como explica este hecho y de ejemplos?
R. Los cuerpos son radiolúcidos cuando dejan pasar con facilidad a la radiación equis, por
tener poca densidad y por contener elementos de bajo peso atómico (tejido blando), por Ej
la piel, músculos, pulmón, etc.
76. ¿Qué son los cuerpos radiopacos, cómo se explica este hecho y de ejemplos?
R. Los cuerpos son radiopacos cuando ofrecen resistencia al paso de los rayos equis, por ser
muy densos o por tener elementos de elevado peso atómico, por Ej.: huesos, sangre, etc.
77. ¿De qué factores depende la penetrabilidad de los rayos equis?
R. Depende de la masa atómica de los elementos del cuerpo, de la densidad del cuerpo y de
la dureza de la radiación.
78. ¿Cuál es el espectro de la radiación equis utilizado en terapia y diagnóstico?
R. El espectro para diagnóstico es de 0,3 a 0,1 angström (Ả). El espectro para terapia es de 5
a 0,001 angström (Ả)
79. ¿Qué son los rayos Grentz?
R. Son los rayos equis más blandos que se conocen, tienen un espectro de 5 a 0,6 Ả, se los
usa en terapia de contacto y son generados por un equipo llamado Dermopan.
81. ¿Qué son los rayos X duros y que son los rayos X blandos, e indique sus espectros?
R. Los rayos X blandos son aquellos que tienen escasa penetración o son de baja energía,
teniendo un espectro de 0,6 a 0,3 Ả. Los rayos X duros son los que tienen gran poder de
penetración o son de alta energía, y poseen un espectro de 0,3 en adelante.
82. Escriba no menos del 50% del total de los efectos biológicos de los rayos X.
R. Anemia, leucopenia, trombocitopenia, alopecia, atrofia de glándulas, fibrosis, alteraciones
menstruales, mutaciones, cáncer, etc.
83. ¿Cómo se genera la radiación llamada Brennstrolong?
R. Resulta del impacto de los rayos catódicos contra el blanco o foco, donde se transforma la
energía cinética de los electrones en rayos X, debido el frenado brusco de los rayos
catódicos, por esto los alemanes llamaron estos rayos X Brennstrolong., que son de espectro
continuo.

254. 254
84. ¿Cómo se genera la radiación equis llamada característica?
R. Es la que resulta cuando por el impacto de los electrones del rayo catódico, provoca en los
átomos del foco de wolframio saltos (quánticos) de sus electrones hacia órbitas de menor
nivel energético con la liberación de energía radiante de tipo X llamada característica,
porque el valor de su energía alcanzado está en relación al tipo de elemento que hace de
foco y que es de espectro discontinuo.
85. ¿Qué es la radiación equis primaria?
R. La radiación equis primaria es aquella que emerge directamente desde el ánodo,
recorriendo cierto espacio sin impactar ningún cuerpo denso.
86. ¿Qué es la radiación equis secundaria?
R. La radiación X secundaria es la que resulta luego de algún impacto o de impactos
sucesivos en diversos cuerpos, en cada impacto lo más probable es de que pierda energía y
se vuelva blanda y de gran peligro para la pie la radiología es la profesión de mayor
incidencia de cáncer a la piel).
87. ¿Qué son los rayos equis de difusión?
R. Es un tipo de radiación X secundaria que resulta luego de interaccionar con un cuerpo, lo
que la obliga a cambiar de dirección pero no de longitud de onda (no hay pérdida de
energía).
88. ¿Qué son los rayos X de fluorescencia?
R. Estos surgen del cuerpo impactado por la radiación primaria, con otra dirección pero con
una longitud de onda mayor (hay pérdida de energía).
89. ¿Cómo se explica la atenuación o absorción de los rayos X al transcurrir de la materia?
R. Se explica por 5 causas: las rotaciones moleculares, las vibraciones atómicas, el efecto
fotoeléctrico, el efecto Compton y el efecto de pares de iones.
90. ¿Qué es el efecto fotoeléctrico?
R. Es cuando un fotón de la radiación expulsa al electrón de la órbita absorbiendo de éste
toda su energía.
91. ¿Qué es el efecto Compton?
R. Se genera cuando el electrón toma del fotón, al ser por éste impactado, solo una parte de
su energía, causando la expulsión del electrón del átomo y el resto del fotón continúa
desplazándose pero con una longitud de onda menor.
92. ¿Qué es el efecto de pares de iones?

255. 255
R. Se origina cuando el fotón incidente, tiene una energía superior a 1,02 Mev, y al penetrar
éste en el campo eléctrico que rodeas al núcleo atómico, se transforma en un positrón y en
un electrón. En este caso hay una conversión de energía a materia.
93. ¿Qué dice la ley de Owen?
R. El coeficiente de absorción por átomo (Au) es directamente proporcional al número
atómico (N), a la longitud de onda de los rayos (L) y a una constante (C), o sea: Au = C.L3. N4.
94. Calcule de acuerdo a la ley de Owen el número de veces que es más radiopaco el tejido
óseo del tejido blando.
R. Como la absorción para los tejidos blandos es comparable a la del agua, por estar
formados básicamente de oxígeno e hidrógeno, tendremos: 2 x 14 + 84 = 4.098.
Por otro lado, como tenemos que los huesos están compuestos principalmente de fosfato de
calcio -(PO4)2 Ca3-, entonces: 2 x 154 + 8 x 84 + 3 x 204 = 614.000
614.000 / 4.098 = 152
95. ¿Qué hecho ha determinado incluir el estudio de la radiación cósmica en la Biología y
Medicina?
R. Investigaciones han demostrado, que la radiación cósmica juega un rol significativo en las
mutaciones de ciertos seres biológicos en las alturas.
96. ¿Qué son los rayos cósmicos primarios?
R. Son partículas positivas, protones y núcleos atómicos de gran energía, que llegan de los
espacios siderales, motivados por las explosiones de estrellas (Novas o Supernovas).
97. ¿Qué hechos motivaron la sospecha de la existencia de los rayos cósmicos?
R. La descarga espontánea de los electroscopios, el conocimiento de que la radiación gamma
más penetrante que existe es absorbida por una capa de aire de 500 metros, que la
ionización se da tanto en el día como en la noche y que con la altura aumenta la radiación.
98. ¿Con qué equipos se detectan los rayos cósmicos?
R. Con electroscopios, el contador de Geiger-Müller, Cámaras de Wilson y placas fotográficas
con emulsiones especiales.
99. ¿Cómo se demuestra que la mayor parte de los rayos cósmicos caen verticalmente
sobre la Tierra?
R. Se demuestra mediante el uso de los telescopios de rayos cósmicos, que están formados
por detectores Geiger-Müller en coincidencia; estos se conectan eléctricamente, de manera
que el impulso eléctrico se produce cuando los detectores se descargan al mismo tiempo.
Entonces si los colocamos verticalmente, solo detectarán los rayos cósmicos que caen
verticalmente, lo que dominó sobre los horizontales.
100. ¿Qué es el efecto latitud de los rayos cósmicos?

256. 256
R. Por debajo de los 45 grados de latitud disminuye la intensidad de los rayos cósmicos, para
alcanzar un valor mínimo a nivel del Ecuador magnético.
101. ¿Qué es el efecto Este-Oeste?
R. Con telescopios de rayos cósmicos dirigidos hacia el Este y luego al Oeste, se demostró
que la mayor cantidad de rayos venía del Oeste dirigiéndose al Este.
102. ¿Qué es el efecto altitud?
R. En estudio con globo-sondas se observó, que aumentaba la intensidad de los rayos
cósmicos en los primeros kilómetros; pero en ascensos estratosféricos, más de 20.000
metros, se observó que la intensidad de las radiaciones desde ese nivel comenzaban a
disminuir
103. ¿Por qué motivo los rayos cósmicos disminuyen en el Ecuador magnético?
R. Es debido a la existencia del campo magnético terrestre, el cual en dicha zona es más
amplio y tiene por tanto acción mayor sobre las partículas eléctricamente positivas que
forman la radiación cósmica.
104. ¿Cómo se distribuyen los rayos cósmicos en los polos magnéticos?
R. Cuando los rayos cósmicos llegan a los polos magnéticos, toman posiciones paralelas a las
líneas de fuerza y, al no ser desviados, llegan en mayor cantidad a la tierra en esas zonas.
105. ¿A qué conclusión se llega con el efecto Este-Oeste?
R. Conociendo la dirección de las líneas de fuerza del campo magnético terrestre, se puede
concluir que la gran parte de los rayos cósmicos primarios que llagan a la atmósfera son
partículas con carga positiva, posiblemente protones.
106. ¿Qué pasa con los rayos cósmicos primarios al chocar con los átomos de la atmósfera?
R. Al chocar con la atmósfera originan desprendimiento de electrones y mesones de gran
energía, los cuales al chocar con otros átomos motivan fotones o rayos gamma de alta
frecuencia.
107. ¿Cuál es el componente duro y blando de los rayos cósmicos?
R. El componente blando está dado por los electrones y fotones, y el componente duro está
dado por los mesones.
108. ¿Qué es fenómeno de cascada?
R. Es el proceso por el cual, un electrón impacta un átomo de aire, originando un fotón de
alta energía, el cual al colisionar con energía suficiente el campo electrostático de un núcleo,
desprende un positrón y un electrón, cada uno de los cuales reproducirá nuevamente el
fenómeno descrito y así sucesivamente.

257. 257
109. ¿Qué son los rayos cósmicos secundarios?
R. Están formados por los electrones, protones, deuterones, partículas alfa, neutrones,
mesones y fotones originados por la radiación cósmica primaria al interaccionar con las
moléculas del aire.
110. De un concepto general de mesones.
R. Son partículas que pueden ser neutras, positivas o negativas, que tienen una masa de 200
a 300 veces mayor que la de un electrón, y un promedio de vida de 2 microsegundos
111. El principal componentes de los rayos cósmicos penetrantes que llegan a la tierra es el
mesón:
R. __ pion (π) __ muon (µ) __ fi (Ф) __ Kappa (k)
112. ¿Qué son los hiperones?
R. Son partículas inestables que poseen una masa entre la de un protón y la de un deuterón,
son generalmente de carga neutra, y se desintegran dando un protón y un mesón pi
negativo.
113. ¿Qué es la lluvia de rayos cósmicos?
R. Si a los equipos registradores se los encierra en una caja cuyas paredes son de plomo y de
unos pocos centímetros de espesor, se comprueba que aumenta el número de rayos
detectados. Esto se debe a que al atravesar el plomo la radiación se multiplica, por crearse
nuevas radiaciones que generan los átomos de plomo impactados.
114. Escriba los efectos biológicos de los rayos cósmicos.
R. Produce un aumento de velocidad de las mutaciones en la Drosophila en las alturas,
disminuye la fertilidad de las ratas colocadas en cajas de plomo, generan tendencia al aborto
en el 50% de las madres embarazadas, aceleran los procesos de carcinogénesis en ratas
inyectadas con cancerígenos, y hay decoloración de los pelos de ratas y cobayos.
115. La dosis de radiación cósmica recibida a nivel del mar es de:
R. __ 0,01 roentgen __ 0,001 roentgen __0,0001 roentgen __ 0,00001 roentgen
116. De toda la radiación natural que recibimos durante toda la vida, a la radiación
cósmica le corresponde:
R. __ ¼ __ ½ __ ¾ __ ⅓
117. Indique el origen, la estructura y las características de la partícula alfa.
R. Son partículas emitidas por los núcleos de elementos radiactivos y están formados por dos
protones y dos neutrones (núcleos de helio). Son partículas con carga positiva, de mayor
masa y poder de ionización y por ello una escasa penetrabilidad y velocidad frente a las beta
y gamma.

258. 258
118. Indique el origen, la estructura y las características de la partícula beta.
R. Son partículas negativas emitidas por los núcleos de los elementos radiactivos y están
formados por electrones. Son partículas de una masa 1840 veces menor que la del protón,
son más penetrantes que los rayos alfa pero menor poder ionizante, puede recorrer 1,5
metros en el aire y 1 cm en los tejidos y alcanzar el 90% de la velocidad luz
119. ¿Qué es la radiación gamma?
R. Son partículas de tipo electromagnéticas emitidas por el núcleo de un elemento
radiactivo, que no pueden ser desviados por campos magnéticos o eléctricos, parecidos a os
rayos equis, de los que solo se diferencian por su longitud de onda.
120. ¿Qué dice la ley de Fajans y Soddy?
R. La emisión de una partícula alfa produce el retroceso en 2 unidades del número atómico y
en 4 unidades del peso atómico, la emisión de una partícula beta genera el avance de 1
unidad en el número atómico, mientras que la gamma no altera ni el número ni el peso del
elemento.
121. ¿De qué partículas están formados el protón y neutrón?
R. 1 Protón = 1 neutrón + 1 electrón positivo (positrón) y 1 Neutrón = 1 protón + 1 positrón
122. ¿Qué es el período de semidesintegración?
R. Es el tiempo necesario para que el número de átomos inicial de un radioelemento, quede
reducido a la mitad.
123. ¿Cuáles son las series radiactivas que existen naturalmente?
R. La del uranio 238, la del uranio 235 y la del torio 232.
124. La serie del uranio 235 termina en el elemento estable:
R. __ Plomo 206 __ Plomo 207 __ Plomo 208 __ Helio 4
125. Defina la unidad llamada Curie o Curio.
R. Es una unidad que sirve para medir la intensidad radiactiva, admitiéndose que una
sustancia radiactiva emite 1 curie cuando 3,7 x 1010 átomos se desintegran por segundo.
126. ¿Qué es el Backgraund?
R. Es la radiación ionizante que existe naturalmente en el medio ambiente, que corresponde
a la incidencia de los rayos cósmicos y de las radiaciones provenientes de los radioisótopos
contaminantes. También se llama radiación de fondo.
127. Dibuje e indique las partes estructurales del tubo fotomultiplicador.
128. ¿Qué es el contador proporcional?

259. 259
R. Es un aparato que mide las radiaciones ionizantes de baja energía, es más sensible que el
Geiger Müller, pues tiene un período de resolución menor a 1 microsegundo.
129. ¿Cuándo se usa el detector de pozo?
R. Cuando las muestras radiactivas son líquidas.
130. ¿Qué es la cámara de Hanger?
R. Es un detector que sirve para obtener imágenes rápidas de sectores amplios del cuerpo,
sin tener que explorar el área.
131. El método que generalmente se aplica para determinar la dosis de radiación es el:
R. __ Óptico __ Fotográfico __ Colorimétrico __ Ionométrico __ Químico
132. La radiación de alta energía es más absorbida por:
R. __ Cartílago __ Hueso __ Grasa __ Cerebro
133. Defina la unidad Roentgen.
R. Se la define como la cantidad de radiación ionizante que origina en 1 cc de aire a 0o C. y a
760 mmHg para producir la cantidad de iones suficientes para conducir la unidad
electrostática de carga.
134. Defina la unidad REP.
R. Es la cantidad de radiación que produce 93 ergios por gramo de tejido o agua. También
podemos decir, que es la cantidad de radiación que genera 83 ergios por gramo de aire.
135. ¿Qué es el RAD?
R. Es la cantidad de radiación absorbida que producirá 100 ergios por gramo de tejido
136. ¿Qué es el GRAY y cómo se hace la conversión a RAD?
R. Es la cantidad de radiación absorbida que producirá 1 joule por kilogramo de tejido. Para
lograr su conversión debemos recordar que 1 centigray = 1 RAD y que 1 GREY = 100
centigray; entonces, 20 gray = 2.000 RAD
137. Calcular cuántos RAD hay en 95 roentgen.
R. RAD = 95 x 0,834 = 79,2
138. ¿Qué es el efecto Szilard-Chalmers?
Es aquel que hace posible obtener radioisótopos de máxima radiactividad, consistiendo en el
retroceso de los átomos al emitir fotones cuando capturan neutrones lentos.
139. Complete la reacción nuclear siguiente: B9
+ d-------
R. H3
+ 2 α

260. 260
140 Complete la reacción nuclear siguiente.: 21Sc45
+ on1
--------
R. 20Ca45
+ oH1
141. Complete la reacción nuclear siguiente: 38Sr88
+ on1
---------
R. 38Sr89
+ γ
142. ¿Cómo medimos el volumen de agua de un individuo con tritio (H3)?
R. Se inyecta agua marcada con tritio en una vena y esperamos 1 hora en que llega el
equilibrio; entonces aplicamos la fórmula: A1 x V1 = A2 x V2.
A1 es la radiactividad del tritio en solución inyectada, V1 es el volumen en ml de la solución
que se inyecta, A2 es la radiactividad del tritio en el plasma y V2 el volumen del agua del
cuerpo que se investiga.
143. ¿Cuáles son las características del tecnecio radiactivo?
R. Tiene una vida media de 6 horas, emite rayos gamma y tiene una energía de 0,140 MeV.
En nuestro país es el más ampliamente utilizado
144. ¿Qué es el generador Vaca?
R. Es un aparato cuyo funcionamiento se basa en el fenómeno de elución, y sirve para
obtener radioisótopos de vida media muy corta como el tecnecio y el indio.
145. ¿Qué dice la ley de Grothus Draper?
R. El efecto biológico de las radiaciones ionizantes se produce en el sitio tisular donde se
absorbió dicha radiación.
146. ¿Qué es el período latente?
R. Es el período que se inicia luego de la irradiación, en la cual no se observan cambios
macroscópicos ni microscópicos, incluso si la dosis fuera elevada.
147. Indique los cambios morfológicos microscópicos
R. Agrandamiento nuclear, coagulación de la cromatina, edema del citoplasma, coagulación
del citoplasma, vacuolización del citoplasma, multiplicación nuclear, cariolisis, mutaciones e
infiltración del citoplasma con linfocitos y neutrófilos (polimorfonucleares).
148. ¿Indique los cambios morfológicos macroscópicos que produce la radiación ionizante?
R. Eritema, hiperpigmentación, discromía de la piel, teleangiectasias, fibrosis, alopecias,
atrofias glandulares, cataratas, ulceraciones y tumores.
149. ¿Qué son los efectos biológicos inmediatos y de ejemplos?
R. Son aquellos que se producen luego del período de sombra o latencia, por Ej.: eritema e
hiperpigmentación
150. ¿Qué son los efectos biológicos mediatos y de ejemplos?

261. 261
R. Son los que aparecen luego de varias semanas inclusive meses de la aparición de los
efectos inmediatos, por Ej.: discromía de la piel, teleangiectasias, fibrosis, atrofias, alopecia,
etc.
151. ¿Qué dice la ley de Tribondeau-Bergonie?
R. La radiosensibilidad de una célula es directamente proporcional a su actividad mitótica e
inversamente proporcional al grado de diferenciación celular.
152. ¿Cuáles son los factores que influyen en la radiosensibilidad?
R. La radiosensibilidad aumenta durante la división celular, con el aumento de temperatura,
con el aumento de la tensión parcial de oxígeno, con la mayor circulación sanguínea,
mientras más hidratado esté el tejido y cuanto menor sea el pH.
153. El tejido más radiosensible es el:
R. __ Epitelial __ Gonadal __ Linfático __La médula roja
154. ¿Cuáles son los radicales químicos que se producen al irradiar el agua?
R. El ion hidronios, radical oxidrilo, hidrógeno atómico, y el electrón hidratado.
155. ¿Qué dice la ley de Schultre?
R. Las radiaciones corpusculares afectan a las proteínas de manera similar que los
electrolitos débiles.
156. Indique 3 sustancias radioprotectoras
R.
157. Indique 4 sustancias radiosensibilizantes:
R. Actinomicina, hidroxiurea, vitamina K y 5-fluoracilo
ANEXOS
TEMAS FISICO QUIMICOS EN LA
FORMACION MÉDICA
Soluciones.- Son sistemas homogéneos que se suceden al unirse íntimamente dos o más
sustancias mediante enlaces covalentes o electrovalentes, donde es imposible observar
superficies limitantes. Para que esto suceda es necesario que sus componentes sean solubles o
miscibles entre si.
Mezclas.- Las mezclas son sistemas heterogéneos donde es posible hallar límites de las partes
constitutivas, no tienen afinidad química; es decir, que sus elementos no son miscibles entre
si.

262. 262
Siempre en toda solución hay un componente llamado solvente que se encuentra en mayor
proporción que los otros, a los que llamaremos solutos. El solvente es también llamado
disolvente.
Tipos de solución.- Las soluciones pueden ser: sólidas líquidas y gaseosas, pudiendo estar
constituida por sustancias iguales o de diferente estado físico. Por esto, se consideran posibles
9 formas de combinaciones, de acuerdo a si el soluto y el solvente se hallen en estado sólido,
líquido o gaseoso y son (soluto + solvente):
Gas en gas Éter en oxígeno (anestésico)
Gas en sólido Óxidos metálicos
Gas en líquidos Bebidas carbonatadas
Líquido en líquido Etilenglicol con agua (anticongelante)
Líquido en sólido Mercurio en plata (empaste dentales)
Líquido en gas Agua en aire (neblina)
Sólido en sólido Estaño en plomo (soldadura)
Sólido en líquido Azúcar en agua (solución glucosada al 5%)
Sólido en gas solución de azul de metileno
Las soluciones de mayor interés biológico son las acuosas. Pues el agua es la sustancia
dominante en los seres vivos (70%).
Concentración de las soluciones.- Depende de la cantidad de soluto, temperatura y presión a
que estén sometidas, y pueden ser expresadas de diferentes modos: solución molar, normal,
molal saturada y sobresaturada.
Masa molecular: es la suma de las masas atómicas de los elementos de un compuesto. Por Ej.:
el agua tiene 18 umas
MOL.- Es la cantidad de un compuesto cuya masa en gramos equivale a su masa molecular.
Por Ej.: 1 mol de glucosa tiene 180 gramos
Solución 1 molar: es cuando una solución contiene 1 mol de soluto en 1 litro de solución
Molaridad: es la cantidad de moles por litro de solución.
Usando difracción de rayos X, se determina que el número de átomos que exactamente existe
en un mol es de 6,06 x 1023 (número de Avogadro).
También se ha determinado en forma experimental que el número de Avogadro para cualquier
gas o 1 MOL de moléculas gaseosas llenan un volumen de 22.4 litros a 0ºC y 760 mmHg
(condiciones PTN).
A la masa de fórmula (compuestos iónicos) como al de masa molecular (compuestos
covalentes) se las calcula de manera similar en umas, Ej.:
Masa de fórmula de S04Na2: Masa molecular del C2H6
S = 1 x 32.1 = 32.1 umas C = 2 x 12.0 = 24.0 umas
O = 4 x 16.0 = 64.0 umas H = 6 x 1.0 = 6.0 umas
Na =2 x 23.0 = 46.0 umas __________

263. 263
_________ 30.0 umas
142.1 umas
A causa de que las masas atómicas en una representan una cantidad material muy pequeña, es
más práctico trabajar con un número mayor. Por ello, expresamos la cantidad material (umas)
a unidades de peso, como: gramos libras, etc. A estas cantidades se las llama. Masa de
fórmula gramo o libra y masa molecular gramo o libra para el caso compuesto iónicos y
covalentes respectivamente.
Solución normal: es aquella que contiene un equivalente químico (peso molecular dividido
por la valencia) en un litro de solución. Si decimos que una solución es décima normal,
significa que contiene la décima parte del equivalente químico por litro. Un miliequivalente
(mEq) es la milésima parte de un equivalente químico.
Como los líquidos se dilatan o se contraen con los cambios de temperatura, entonces la
solución es diferentes temperaturas tendrá distintas concentraciones molares y normales;
debido a esto, en la práctica físico-química la concentración se indica en Solución molal, en la
cual 1 MOL de soluto está disuelto en 100 gramos de solvente, en vez de 1.000ml, Como
acontece en las soluciones molares.
También la concentración de las soluciones se expresa en gramos o mililitros de soluto por
1000 o por 100 gramos o mililitros de solvente; tenemos entonces soluciones porcentuales y
por mil.
Solución saturada: es aquella que se encuentran en equilibrio dinámico ( ) con el soluto
no disuelto. En éste caso la velocidad de disolución del soluto sin disolver es igual a la
velocidad de cristalización del soluto disuelto:
Este equilibrio se considera cuando hay dos fases, una sólida y otra líquida y que puede ser
modificada por efecto de la temperatura un aumento térmico conduce a un incremento de la
solubilidad del soluto y aumento consecuente de la concentración, lo que contribuye a bajar la
temperatura. Por esto, se dan los valores a 20o C.
.
También es posible la sobresaturación, y es cuando la solución se encuentra en equilibrio
metaestable. En este caso recuperan su estado de equilibrio por agitación o por el añadido de
una pequeña cantidad de soluto.
Ley de Henry: la concentración de una solución saturada varía de acuerdo a la temperatura y
presión en que se realiza la disolución.
Casi todas las sales absorben calor cuando se disuelven, y su entorno se enfría
consecuentemente; por ello, la solubilidad aumenta al subir la temperatura. Al disolverse los
gases su recipiente se calienta; por tanto la solubilidad disminuye con el aumento térmico el
calor absorbido o desarrollado se llama calor de disolución.
PROPIEDADES COLIGATIVAS DE LAS SOLUCIONES
Llevan el nombre de propiedades coligativas de las soluciones porque ellas íntimamente
relacionadas. Sabiendo los cambios ocurridos por una de esta propiedades, se puede
determinar el cambio sufrido por todas las demás .Con el conocimiento de estas propiedades

264. 264
podríamos calcular el peso molecular y otras propiedades del soluto. Estas propiedades son:
1) Disminución de la tensión de vapor, 2) Ascenso ebulloscópico, 3) Descenso crioscópico y
4) Presión osmótica.
Disminución de la tensión de vapor: esta propiedad en las soluciones se explica por el
cinetismo molecular o por la disminución de la concentración del solvente por las moléculas
del soluto; por esto es que el número y no la clase de molécula es lo que conduce al grado de
descenso de la tensión.
La disminución de la tensión de vapor es la que determina los cambios de las otras tres
propiedades. Además, el descenso de la tensión de vapor aumenta el punto ebulloscopio,
porque la ebullición se produce cuando la tensión del vapor del líquido equivale a la presión
atmosférica. El aumento de la presión disminuye el punto de fusión y viceversa.
En 1887, Raoul establecido la ley que gobierna la disminución de la tensión de vapor y de las
otras propiedades coligativas de las de las soluciones. Según este estudioso “la disminución
de la presión de vapor de la solución dividida por la presión del vapor solvente puro es igual
a la concentración molar del soluto por una constante que depende del solvente”:
P es la diferencia de presión de vapor de la solución, P es la presión de vapor del solvente
puro, M el número de moléculas gramo del soluto y Z una constante que es igual a la
disminución de la tensión que produce 1 M01 de soluto. Esta ley es válida para cuando es
soluto no sea volátil. La disminución de la tensión de vapor se mide directamente por medio
de manómetros.
Ascenso ebulloscópico: como sabemos, un líquido entra en ebullición cuando su tensión de
vapor llega a un igual valor que la presión atmosférica. Si en las soluciones la tensión de
vapor esta baja, entonces es necesario aumentar la temperatura para lograr una tensión de
vapor similar a la presión atmosférica. En el gráfico adyacente vemos que mientras el solvente
puro hierve a la temperatura T1, una solución de este mismo solvente hierve a una
temperatura T2 mayor. La diferencia de temperatura T1 – T2 o ΔT es, directamente
proporcional a la concentración molar y a una constante Ze, que igual al ascenso ebulloscopio
que genera una solución molar.
El valor Ze cambia con el solvente, y para
el agua es de 0.515ºC. La determinación
molar de una sustancia acuosa se la
encuentra fácilmente conociendo su
ascenso ebulloscópico.
Esta ecuación se aplica en investigaciones de la química pura para encontrar el peso
molecular de sustancia en solución; pero su empleo en la biología es limitada por el efecto
dañino de la temperatura de ebullición sobre la estructura biológica.

265. 265
Descenso crioscópico: se conoce que las soluciones congelan a temperaturas inferiores a las
del solvente puro. Se ha logrado establecer que el descenso crioscópico es directamente
proporcional a la concentración del soluto
(Blangden).
En el punto de congelación de las 3 fases (sólida,
liquida, y gaseosa) están en equilibrio. Los sólidos,
por Ej.: el hielo, tiene una tensión de vapor que baja
con la caída de la temperatura más rápido que en los
líquidos. La disminución de la tensión de vapor
motiva una depresión simultánea del punto
crioscópico.
En el gráfico adyacente el punto de congelación del solvente puro esta dado por To y el de la
solución por T. la diferencia T– To ó ΔT es el descenso crioscópico experimentado por la
solución. La ley de Raoult dice que el descenso crioscópico T es directamente proporcional a
la concentración molar M a una constante Ze, o sea:
Δ T = Ze.M
El valor Ze depende de la naturaleza del solvente, y para el agua tiene un valor de -1,86ºC. O
sea, que una solución molar en agua congela a -1,86ºC.
Se deduce que la concentración molar de una solución acuosa cuyo descenso crioscópico es
conocido, será:
La crioscopía se usa más en Biología que la ebulloscópíca, pues no se altera el material
biológico.
La determinación del descenso crioscópico se una solución se logra con el crioscópico de
Beckmann, que está formado por un baño refrigerante, una cámara crioscopía y de un
termómetro.
Cuando un solvente puro se enfría, se ve que se logra la temperatura de sobrefusión y
después, casi bruscamente, la temperatura sube para estabilizarse en 0º C. En el caso de una
solución, la temperatura de sobrefusión es más baja que la del solvente puro, y al congelarse
no alcanza la temperatura de fusión del solvente; además, a medida que se congela, se van
separando el hielo, lo que determinan un aumento de concentración de la solución y, por
consiguiente, un descenso progresivo de la temperatura de solidificación el punto crioscópico
corresponde a la temperatura más elevada del período de congelación.

266. 266
La ley Raoult solo funciona para las sustancias que no se ionizan, solo es válida para las
sustancia orgánica como la glucosa, urea, etc. Las soluciones iónicas se apartan de la ley de
Raoult porque disocia sus moléculas en iones, aumentado el número de partículas y como
consecuencia de esta mayor concentración particular, las propiedades coligativas están
aumentadas; entonces hay mayor descenso de la tensión del vapor, mayor ascenso
crioscópico, mayor descenso crioscópico y mayor presión osmótica. Esto existen un factor
de corrección en la fórmula de Raoul, llamado coeficiente de Van`t Hoff (W). Esta es siempre
mayor que la unidad y directamente proporcional al número de iones (n) en que se fragmenta
cada molécula y a la fracción de moléculas ionizadas o grado de disociación (e) del
electrolito.
Mezclas frigoríficas: la disolución de sustancias sólidas en pequeñas cantidades de líquidos
generan grandes, descensos de temperatura y constituyen las llamadas mezclas frigoríficas,
que sirven para obtener frío. Tenemos el punto de eutexia, que es la menor temperatura
obtenida con la mezcla de dos o más sustancias.
Las mezcla de 33 partes de CINa con 100 partes de hielo machacado da -22º C. El Éter o el
cloroformo más el CO2 sólido otorga -77ºC. Ciertas soluciones saturadas, al congelarse, da
una masa sólida que incluyen al soluto y al solvente en la misma proporción que en la
solución saturada. Estas se llaman criohidratos.
Presión osmótica: si conocemos una de las propiedades coligativas de una solución
podríamos reconocer las características de las otras. Así, al calcular el descenso crioscópico
de una solución también podríamos conocer su presión osmótica. Como en una solución
molar, existe una presión osmótica igual a 22.4 atmosferas y un descenso crioscópico de -
1.86º C., la presión osmótica PO se calcularía por la siguiente ecuación:
PO = 22.4 x ΔT / 1.86 = T x 12.04
Sabemos que las soluciones orgánicas (sacarosa, maltosa, etc.) desarrollan una presión
osmótica menor que una sal inorgánica (cloruro de sodio, sulfato de zinc, etc.), lo que es más
intenso en las soluciones diluidas, y esto se explica por la disociación iónica de las soluciones
inorgánicas o electrolíticas. Lo mismo sucede con el resto de propiedades coligativas.
Por ejemplo, el cloruro de sodio demuestra como si tuviera una concentración doble a la de la
sacarosa.
T E R M O Q U I M I C A
Concepto: es el estudio del calor desprendido o absorbido durante las transformaciones
químicas.

267. 267
Ecuaciones termoquímicas: la cantidad de calor que se desprende en una reacción química
depende de varios elementos, como: temperatura, presión, estado de agregación,
concentración de los reactivos, etc.
Para esta liberación de calor es necesario estudiar las ecuaciones termoquímicas; para ello,
primeramente veamos los siguientes factores:
Simbología:
Q = Cantidad de calor producido o consumido
H = Cantidad de calor + trabajo (solo de expansión).
-Las cantidades de calor son POSITIVAS cuando se absorben.
-Las cantidades de calor son NEGATIVAS cuando se desprenden.
Los estados de las sustancias que intervienen, tienen los siguientes símbolos:
Sólidos S (s)
Líquidos L (l)
Gases G (g)
Dilución infinita aq
Por ejemplo: la combustión del etanol tiene la siguiente ecuación termoquímica:
Esta ecuación significa que al reaccionar el alcohol líquido con el oxígeno gaseoso, da
dióxido de carbono gas más agua líquido a 25º C. y da una cantidad de calor de 326.700
calorías por mol de alcohol.
Si nada se estipula sobre la presión en que se lleva a cabo la reacción, se comprende que las
operaciones se llevan a efecto con 1 atmósfera o 760 mmHg o sea a nivel del mar.
Tipos de calor: hay tres clases de calor: de reacción, de formación y de combustión
Calor de reacción.- Es la cantidad de calor que se desprende o absorbe al reaccionar varias
sustancias en las cantidades de moles que se indican el la ecuación química. Por Ej.:
Sabemos que en la diferencia entre el calor absorbido de un sistema -paso de un sistema a
otro- y el trabajo realizado (T), es independiente del camino seguido por la transformación, y
que solo depende los estados inicial y final. A esta diferencia se llama: variación de energía
interna, o sea:
Por esto dice que la energía interna es función del estado. Sobemos entonces que:
Esto quiere decir, que la cantidad de calor absorbido o desprendido depende de los estados
final e inicial del sistema, así como del trabajo realizado.

268. 268
Consideremos ahora un proceso en que NO se realiza trabajo o que solo se efectúa trabajo de
expansión a presión constante (organismo humano), es estas condiciones la ecuación se
escribe así:
A esta suma de la energía interna más el producto de la presión por el volumen se llama
entalpia (H), y entones:
Por tanto:
Se lee en esta ecuación que: la cantidad de calor a presión constante depende de los valores
iniciales y finales de la energía interna y del volumen.
La aplicación de esta conclusión a las transformaciones químicas constituyen la ley de Hess
que dice: “Una transformación química a presión constante en lo que solo se produzca
trabajo de expansión, la cantidad de calor absorbido o desprendido depende solo de las
sustancias iniciales y finales y no de los productos intermedios de la reacción”. Así por Ej.:
vemos que partiendo del amoniaco gaseoso y del cloruro de hidrógeno gaseoso se puede
producir cloruro de amonio a dilución infinita por 2 camino diferentes, o sea:
Señalamos arriba los pasos y el calor que se desprende en cada uno, y en ambos caminos se
liberan -38 kilocalorías (Kc)
Calor de formación (ΔHf).- Es la cantidad de calor que se absorbe o desprende al formarse 1
mol de sustancia compuesta a partir de sustancias simples correspondientes; tenemos por Ej.:
el calor de formación ( Hf) del oxido de calcio:
Verificamos la ley de Hess en las siguientes ecuaciones termoquímicas: corresponden a la
formación de 2 moles de CO2 y 3 de agua:
También la correspondiente al origen de 1 mol de alcohol etílico.
Invirtiendo la ecuación tenemos:

269. 269
Sumando Las ecuaciones I, II y IV y simplificando los términos repetidos en ambos
miembros, obtenemos la ecuación que representa la combustión del alcohol:
Sumando y restando los calores de formación de las sustancias resultantes obtenemos el calor
de reacción. Esto es una consecuencia de la ley de Hess
Calor de combustión.- Es la cantidad de calor que se desprende por MOL de sustancia al ser
quemada totalmente. De hecho, la sustancia debe ser quemada al máximo, pues que el calor
de la reacción depende de las sustancias iniciales y finales de la reacción.
LEY GENERAL DE LOS GASES A LA CONSTANTE R Y PRESION OSMOTICA
Para llegar a esta ley, se debió relacionar la ley de Boyle-Mariotte y de Gay Lussac; entonces
primero recordemos estas leyes
Ley de Boyle-Mariotte (isotérmica).- “A temperatura constante el volumen de un gas es
inversamente proporcional a la presión”. O sea:
V = 1 / P
Igualmente puede establecerse que el producto del volumen V del gas por la presión es igual a
una constante (V. P = Constante).
Ley de Gay Lussac (isovolumétrica).- “A volumen constante, la presión que se ejerce en un
gas es directamente proporcional a la temperatura absoluta”.
Todos los gases tienen el mismo coeficiente de dilatación α para cualquier temperatura y
presión, que es igual a 1/273 (0,00366).
De acuerdo a esta ley tenemos: “el volumen V de un gas a t grados de temperatura, es
directamente proporcional al volumen del mismo gas a 0o C y al binomio de dilatación cúbica
(1 + αt)”. O sea:
V = Vo (1 + αt)
Por otro lado, si a un gas se lo obliga a mantener su volumen, mientras se lo caliente, éste
aumenta su presión, entonces: la presión P a t grados depende de la presión a 0o C y del
coeficiente alfa (α) de presión. Este coeficiente representa el aumento de presión por cada
grado de temperatura, y es igual al coeficiente de dilatación, por lo que vale 1 / 273, por tanto:
P = Po (1 + αt)
Conforme la ley de Boyle-Moriotte, se ha visto que el volumen de un gas es inversamente
proporcional a la presión. Por tanto, si a 0o C de temperatura se tiene un gas de volumen Vo y
de presión Po, al que modificamos la presión en el valor P, obtendremos la siguiente
ecuación:
Po.Vo = P.Vo
De donde:
Vo = Po.Vo / P (1)

270. 270
De acuerdo a la ley de Gay Lussac:
V = Vo (1 + αt) (2)
Si reemplazamos el valor Vo de la ecuación 1 por su equivalente de la ecuación 2,
obtendremos:
V = Po . Vo (1 + αt) ------ P.V = Po .Vo (1 + αt) -------- P.V = Po .Vo / 273 . T
P
Si recordamos que 1 mol de un gas a 0o C y a la presión de 1 atmósfera (760 mmHg) tiene un
volumen de 22,4 litros, la relación Po. Vo / 273. T se la considera como una constante R
(0.082), quedando la ley general de los gases así: P.V = R .T.
Si añadimos el valor n, que representa el número de moles que podrían entrar en el proceso, a
la ley general de los gases se le da un giro más general, quedando así:
P.V = n.R.T R = P.V / n . T
Al valor de la constante R llegamos, al despejar de la ecuación superior y si recordamos que
la presión Po es igual a 1 atmósfera y el volumen Vo a 22,4 litros a 0o C (273o kelvin),
entonces:
R = 1 Atm . 22,4 lt. / 1 mol . 273 = 0,082 litros-atmósfera por grado
Nota: estas ecuaciones no funcionan con presiones muy altas y temperaturas muy bajas.
(Biofísica de Cicardo 7a Ed Pag 91)
LEY DE VAN’T HOFT.- Esta ley aparece cuando se considera al soluto de una solución
como si fuese un gas, en ausencia del solvente; con esto queremos decir, que las partículas del
soluto, que se distribuyen en el seno de la solución, tienen un movimiento semejante a las
moléculas de un gas y en ambos casos estarían regidos por la ley general de los gases. Según
lo explicado, la ley de Van’Hoft dice: “La presión osmótica de una solución, su temperatura,
el número de moles de soluto y su volumen están ligados por la misma relación que existe
entre similares magnitudes en el caso de un gas ideal”. Entonces:
Sabiendo que P.V = n.R.T en los gases, podemos decir que en una solución la presión
osmótica (PO) por el volumen (V) es igual n.R.T, o sea: PO.V = n.R.T. Si pasamos V al
segundo miembro de la ecuación, remplazamos n(número de moles) por m(molaridad) y
recordamos que m = n/v.lt (n = m.V.lt), tendremos que: PO = m.V.R.T / V. Por último
simplificando tendremos la fórmula: PO = n.R.T
Problema 1: Calcular la presión osmótica de una solución 2.5 molar de ClNa a 0 grado
centígrado.
PO = m.R.T
PO = 2.5 mol x lt. x 0.082 x 273 K = 55,96 atmósferas
Problema 2: Calcular la presión osmótica de una solución de sacarosa al 15 % a 37
grados centígrados.
Sacarosa (C12H22O11)
C = 12 x 12 = 144 15 gr 100 ml X = 15 x 1.999/100 = 150 gr
H = 22 x 1 = 22 X 1.000 ml

271. 271
O 11 x 16 = 176
342 gr (1 mol)
1 mol 342 gr X = 150 gr x 1mol/342 = 0,438 mol T = 273o K + 37oC = 310
X 150 gr
PO = R . m . T = 0,082 x 0,438 x 310 = 11, 13 atmósferas