Problemas de Bioelectricidad-Etapa 2 PDF

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEÓNFACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICASBIOFISICAEtapa 2Problemas de BioelectricidadFacilitador: M Omar Heredia RodriguezNombre: Fatima Alely Cortinez GasparMatricula 1879484Carrera: BiólogoGrupo IntersemestralA 28 de junio del 2021San Nicolas de los Garza, Monterrey NBiofís...

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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

BIOFISICA Etapa 2 Problemas de Bioelectricidad

Facilitador: M.C Omar Heredia Rodriguez

Nombre: Fatima Alely Cortinez Gaspar Matricula 1879484 Carrera: Biólogo

Grupo Intersemestral

A 28 de junio del 2021 San Nicolas de los Garza, Monterrey N.L

Biofísica Problemas de Bioelectricidad Caso 1 En una tormenta eléctrica un rayo cae en un árbol ejerciendo un trabajo de 1005 Kilojoules, considerando que el rayo tiene una carga eléctrica de 75 Coulombs: a) Calcular el potencial eléctrico con el que el rayo impacta el árbol, y escribir una breve conclusión de lo que pasa con el árbol con el impacto del rayo y describir la cantidad de Voltaje presente en el rayo. V=

1005000 J =13400V 75C

Si existiera la probabilidad de que dicho rayo caiga sobre un árbol, lo mas probable sería que este se incendiara o se parta en 2 en base a la cantidad de voltios que se generaría b) Investigar porque una persona puede sobrevivir al impacto de un rayo (no daña órganos internos importantes, la persona tiene alta resistencia eléctrica) y más factores por los que pueda sobrevivir. La Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, calcula que en el país norteamericano caen alrededor de 25 millones de rayos al año. Pues bien, estas descargas de energía eléctrica sólo provocan una media de 51 muertes al año. "Sólo el 10% de las personas alcanzadas por un rayo mueren. El otro 90% debe hacer frente a lesiones de distinta consideración y grados de discapacidad Las lesiones que puede causar un rayo se producen de distintas formas. Es posible que el rayo hiera directamente a la persona, que la descarga eléctrica se produzca por el contacto del sujeto con alguna superficie sobre la que impacte, o que la descarga nos llegue a través del suelo. En los casos más graves los sujetos sufren una parada cardíaca, pudiendo llegar a morir en el acto. [ CITATION Ofi14 \l 2058 ] Las personas que reciben el impacto de un rayo tienen un 10% de probabilidades de morir, según explica el Manual MSD. "Las quemaduras pueden afectar a la piel y, a veces, a los tejidos internos. La duración breve de la exposición, con frecuencia limita la lesión a la capa exterior de la piel”. Los fallecimientos por causa de los rayos pueden ser por las quemaduras que producen los rayos o porque el corazón se detenga. Una descarga eléctrica, como las de los rayos, puede parar el corazón. De hecho, a las personas a las que les ha caído un rayo y han sobrevivido, se les suele hacer un electrocardiograma. [ CITATION ElE19 \l 2058 ] Caso 2

Un buzo se encuentra analizando un arrecife, revisando el ecosistema, hábitat y las especies marinas presentes , tomando lecturas, midiendo niveles de salinidad, pH y nutrientes contenidos en ese ecosistema marino, al estar ahí, observa otro arrecife distinto y decide ir a investigar ahora la vida vegetal marina, estando ahí invade el hábitat de una anguila eléctrica , la anguila se siente amenazada porque son animales muy territoriales y lo ataca generando un alto Voltaje y electrocutándolo, la carga eléctrica que presenta la anguila es de 200 Coulombs y la carga eléctrica natural del buzo es de 4.2 Coulombs con una distancia entre cargas de 1500 mm. a) Calcular la Fuerza Eléctrica con la que se lleva a cabo la descarga eléctrica, con la que la anguila electrocutó al buzo. d= 1500 mm q1= 200C q2= 4.2C F=K

q 1 × q2 200 C × 4.2C =9 ×10 9 Nm2 /C 2 =3.36 ×1012 V 2 d 1.53

b) Calcular la corriente eléctrica (I: Amperaje) que fluye del cuerpo de la anguila al cuerpo del buzo cuando la descarga duró 0.05 minutos. I=

Q 200 C = =66.6 A T 3s

c) Calcular la diferencia de potencial eléctrico considerando que la anguila hace un trabajo de 225,000 Joules para hacerle la descarga eléctrica al buzo V=

W 225000 J = =1125 V q 200C

d) Poner Conclusión: en base a la Fuerza Eléctrica y del Voltaje con el que electrocuta al buzo… murió? o pudo sobrevivir a tal descarga con el Voltaje de la anguila? En base a los resultados, se puede concluir que el buzo puede sobrevivir a dicha descarga eléctrica, pero también existe la probabilidad de que muera por el impacto que le generaría en el agua.

Caso 3 En una casa una señora ama de hogar se encuentra lavando ropa y el eléctrico que le instaló la lavadora si realizó la conexión de la lavadora a tierra con el cable correcto (el verde) pero al instalar la secadora olvidó instalar el dispositivo a tierra; cuando la señora terminó de lavar pasó la ropa a la secadora y al conectarla no tuvo ningún problema, pero cuando tocó la secadora para seleccionar el ciclo se electrocutó fuerte y gravemente. a) Calcular el Voltaje con el que la señora recibe la descarga eléctrica cuando la secadora tiene un trabajo de 350 Kilojoules y una carga eléctrica de 55 Coulombs. V=

W 350000 J = =6363.63V q 55 C

b) Calcular la Resistencia Eléctrica del cuerpo de la señora a la descarga eléctrica considerando que la secadora tiene un Amperaje (corriente eléctrica=flujo de electrones) de 250,000 miliAmperes. V 6363.63 V =25.45 ω ℜ= = I 250 A

c) Poner una breve conclusión de la magnitud de la corriente eléctrica y la descarga eléctrica que recibe la señora y concluir también con respecto a la resistencia eléctrica de su cuerpo. La señora no presenta mucha resistencia eléctrica, por lo que al momento de sufrir dicha descarga eléctrica puede quedar al grado de desmayarse e incluso dejar de respirar, ocasionando que fallezca si no le ayudan rápidamente. Caso 4 Dos niños se encontraban nadando practicando snorkel en un arrecife para observar los peces que hay en ese ecosistema marino, un niño ve un pescado que le gustó mucho e intentó atraparlo para llevarlo a casa y tenerlo de mascota, al tocarlo con sus manos no lo pudo atrapar debido a que el pez lo electrocutó generando una descarga eléctrica en la mano del niño, este pez es eléctrico debido a que (como la anguila eléctrica) tiene en su cabeza una carga eléctrica positiva (q +) y en la cola una carga negativa (q -) y así se presenta el campo eléctrico en estos animales. a) Calcular el voltaje con el que el niño sufre la descarga eléctrica considerando que el pescado hace un trabajo de 650 Joules y tiene una carga eléctrica de 35 Coulombs.

V=

W 650 J = =18.57 V q 35C

b) Calcular la corriente eléctrica (Amperaje: I) que tiene el pez en su cuerpo si la descarga la realizó en 2 segundos I=

Q 35 C = =17.5 A T 2s

c) Conclusiones: en base a la descarga que recibe el niño, es mortal o no?, que tan perjudicial? El niño pudo haber sobrevivido a la descarga o muy probablemente murió? En base a la descarga que hace el pez es débil o fuerte? En qué fase de su vida podría encontrarse el pez, madura o inmadura? Pequeño, joven o adulto? Eso considerando que, si es pescado bebe y se encuentra en una fase inmadura, no va a generar una descarga eléctrica muy alta, pero cuando es joven o adulto si es alto el Voltaje y el Amperaje de su descarga El pescado estaría en una etapa inmadura o de crecimiento, por lo que la descarga que recibe el niño no es muy alta a tal grado de que sea mortal, por lo que la probabilidad de que el niño muera es poca. d) Realizar una breve Investigación de algunos animales marinos que tienen electrogeneración, en donde se encuentran distribuidos mundialmente? y zonas de prevalencia. Estadísticas y porcentajes de incidentes y ataques a personas. En el caso de la anguila eléctrica, estos órganos se encuentran a lo largo de su cuerpo y tienen un funcionamiento parecido al de las neuronas, y pueden llegar a generar una descarga de hasta 500 voltios. Otro animal capaz de generar descargas es la manta torpedo, cuyas descargas eran recetadas por médicos como cura para la gota y la jaqueca, ya que éstas no superan los 50 voltios. También están el pez gimnoto eléctrico y el siluro eléctrico, cuyas descargas son menores, pero usan sus sensores eléctricos de la misma manera que las anguilas eléctricas. Aunque resulta sorprendente la presencia de electricidad dentro de estos organismos, los científicos se han concentrado en investigar los procesos eléctricos (sobre todo en el cerebro) del ser humano, pues la forma en que transportan información ayuda a esclarecer los procesos neuronales. [ CITATION Yol17 \l 2058 ] e) Poner o dibujar un esquema del cuerpo de la anguila eléctrica o un pez eléctrico y como actúa este como campo eléctrico, representar esto.

Los electrocitos, unas células especializadas propias de peces eléctricos están alineadas en el interior de tubos a lo largo de su cuerpo. Una cara de estas células contiene altas concentraciones de iones de sodio y la otra cubierta de iones de potasio pero, en condiciones normales, entre ellas hay un espacio que impide que los electrones salten de una célula a otra.

Cuando la anguila se siente amenazada o tiene ganas de amenazar, libera una sustancia llamada acetilcolina que inunda los tubos en los que las células se encuentran. Esta sustancia sí que es buena conductora de la electricidad y permite que los electrones circulen de los lugares donde están abarrotados, a donde faltan, formando así una corriente eléctrica.

Cada célula es capaz de producir sólo unos 0.15 voltios, lo que no parece mucho, pero están todas alineadas en filas de entre 5.000 y 6.000. Esta disposición actúa como si todas las células estuvieran conectadas en serie, así que el voltaje total que la anguila es capaz de producir es la suma del que producen todas los electrocitos. Por [ CITATION Jor13 \l 2058 ] Caso 5 Calcule la carga que tiene un corazón humano si presenta actividad de 1.5 V y hace un trabajo de 3.5 joules para hacer su contracción y poner las unidades de la carga (q) que presenta. q=

U 3.5 J = =2.3 C v 1.5 V

-Realizar una Investigación de la actividad eléctrica del corazón, el sistema y flujo eléctrico del corazón, como hace su contracción el corazón (en base a su bioelectricidad) describir la fibrilación cardiaca (infarto) por causa de la electricidad o por fallas y errores de la bioelectricidad del corazón, su sistema y flujo eléctrico. Los impulsos eléctricos generados por el músculo cardíaco (el miocardio) estimulan el latido (contracción) del corazón. Esta señal eléctrica se origina en el nódulo sinoauricular (SA) ubicado en la parte superior de la aurícula derecha. El nódulo SA también se denomina el «marcapasos natural» del corazón. Cuando este marcapasos natural genera un impulso eléctrico, estimula la contracción de las aurículas. A continuación, la señal pasa por el nódulo auriculoventricular (AV). El nódulo AV detiene la señal un breve instante y la envía por las fibras musculares de los ventrículos, estimulando su contracción. Aunque el nódulo SA envía impulsos eléctricos a una velocidad determinada, la frecuencia cardíaca podría variar según las demandas físicas o el nivel de estrés o debido a factores hormonales. [ CITATION Tex18 \l 2058 ] El corazón tiene un sistema especial que crea y envía impulsos eléctricos (señales eléctricas). Primero, estos impulsos hacen que se contraigan las aurículas (las dos cámaras superiores del corazón), con lo cual la sangre pasa a los ventrículos (las dos cámaras inferiores del corazón). Luego, los impulsos eléctricos hacen que se contraigan los ventrículos, con lo cual la sangre es bombeada hacia los pulmones y el resto del cuerpo. [ CITATION Fai13 \l 2058 ] Literatura citada

Atmosférica, O. N. (Enero de 2014). Sobrevivir a los rayos. Obtenido de Oficina Nacional de Administración Oceánica y Atmosférica: https://www.usa.gov/espanol/agencias-federales/oficina-nacional-deadministracion-oceanica-y-atmosferica Español, E. (20 de Agosto de 2019). Posibilidad de sobrevivir a un rayo. Obtenido de El Español: https://www.elespanol.com/ciencia/meteorologia/20190820/sobrevivirimpacto-rayo-habitual-crees-consecuencias/422958390_0.html Institute, T. H. (29 de Septiembre de 2018). El sistema de conducción. Obtenido de Texas Heart Institute: https://www.texasheart.org/heart-health/heartinformation-center/topics/el-sistema-de-conduccion/#:~:text=In %20English-,Los%20impulsos%20el%C3%A9ctricos%20generados%20por %20el%20m%C3%BAsculo%20card%C3%ADaco%20(el%20miocardio, %C2%ABmarcapasos%20natural%C2%

Pereyra, J. (Julio de 2013). ¿Como producen electricidad las anguilas? Obtenido de CDS; Ciencia de sofa: https://cienciadesofa.com/2013/07/respuestas-xixanguilas-electricas.html Rodriguez, Y. R. (15 de Julio de 2017). ¿Electricidad en los animales? Obtenido de Ciencia UANL: http://cienciauanl.uanl.mx/?p=6812 view, F. (22 de Julio de 2013). El sistema electrico del corazón. Obtenido de FAIRVIEW: https://www.fairview.org/patient-education/82748...