Física De Las Manchas De Sangre

Propiedades físicas de la formación de manchas de sangre.

Formación de la gota y viaje.

Considere una gota de sangre formándose en la yema del dedo de una persona. La sangre continuará acumulándose en gran parte de la porción dependiente de las yemas hasta que la gota es capaz de separarse y caer. De acuerdo con la Primera Ley de Newton, en la ausencia de la influencia de una fuerza externa, un cuerpo conserva su condición estática o de movimiento a una velocidad constante en una línea.

Cuando una gota se está formando en un lugar, la gravedad está ejerciendo una fuerza hacia abajo en la gota. Simultáneamente, las fuerzas de cohesión de la tensión superficial dela sangre tratan de reducir la cantidad de área expuesta y ejercen una fuerza hacia arriba oponiéndose a la gravedad. Mientras estas fuerzas permanecen iguales, no existe una fuerza neta aplicada a la gota y se cancelan a sí mismas. En ausencia de una fuerza neta, no hay aceleración ó cambio en la velocidad, y de acuerdo con la Primera Ley de Newton de Movimiento, un cuerpo en descanso así permanece. En el caso de una nueva gota de sangre, la formación es evitada y no se desprenderá alguna.

La resistencia de un cuerpo a un cambio en su velocidad es la inercia. La inercia de un cuerpo es relativa a la masa. Entre mayor masa tenga un cuerpo, presentará mayor resistencia a cualquier fuerza que intente cambiar su estado de reposo o velocidad constante. Por ejemplo si un bate de béisbol se balancea a una velocidad constante y golpea una pelota en el primer balanceo y en el segundo golpea una bola de boliche, habrá menos aceleración de la bola de boliche que en la pelota de béisbol sin embargo el bate fue balanceado a la misma velocidad (fuerza neta) en las dos ocasiones. Una bola de boliche tiene mayor masa que la pelota de béisbol, por lo tanto mayor inercia.

La segunda Ley de Newton define la relación entre la inercia y la masa, la fuerza aplicada y el efecto neto. Esta ley establece que la fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual al producto de la masa y la aceleración del mismo y vincula la causa con el efecto.

F = ma

En nuestro ejemplo de una gota de sangre cayendo libremente, la fuerza hacia arriba de la tensión superficial está en oposición a la fuerza hacia debajo de la gravedad. Entre más sangre se acumule en la gota de reciente formación, el peso de la gota se incrementa así como su masa. Para lograr una fuerza neta es necesario romper el punto muerto entre la tensión superficial y la gravedad. La ecuación F=ma de la segunda Ley de Newton nos indica que los factores deben ser cambiados para dar como resultado una fuerza, nombrada masa y la aceleración.

A medida que el peso de la gota se incrementa hay un correspondiente aumento de masa. Sin embargo la masa es una cantidad escalar, lo que quiere decir que no hay una dirección asociada con masa. La masa meramente mide la respuesta de un cuerpo a una fuerza aplicada. Esto deja a el peso de la gota para crear la fuerza neta.

El peso es la fuerza gravitacional con que la Tierra atrae un cuerpo. Entonces el peso es la fuerza que causa que un cuerpo se acelere con la aceleración de la gravedad. Considerando la Segunda Ley de Newton en términos del peso (w), la fuerza (F) se igual al peso del cuerpo y la aceleración del cuerpo (a) se iguala a la aceleración de la gravedad.

W= mg

Forma de una gota cayendo.

Cuando una gota inicialmente se separa de la superficie sufre una elongación. A medida que continúa su caída los efectos de la resistencia con el aire causarán que la esfera de sangre se aplane ligeramente. Una gota de sangre tiene las mismas propiedades físicas que un contenedor de sangre. En una gota de sangre las fuerzas de cohesión ejercidas por las moléculas en la superficie de la esfera son más grandes que las fuerzas ejercidas por las moléculas en el interior de la gota. Las fuerzas de atracción de la tensión superficial causa que la gota asuma la forma que expone la mínima superficie posible; esta forma es una bola o esfera, no la representación usual de una lágrima de una gota de lluvia u otro líquido.

La forma esférica de una gota de sangre resulta de las fuerzas de cohesión de la tensión superficial, pero la viscosidad de la sangre es la responsable de esta forma esférica. Una gota de agua realmente oscila mucho en vuelo en su longitud con referencia al eje vertical ya que es el noventa y siete por cierto de la longitud en su eje horizontal haciendo que la gota sea redonda en la parte superior y ligeramente aplanada en la parte inferior. Debido a la resistencia del aire y el movimiento de las moléculas dentro de la gota tienen influencia en la oscilación, gotas más grandes de agua tendrán un mayor grado de oscilación en vuelo. En contra parte las gotas más pequeñas oscilarán menos. Lo mismo pasa con las gotas de sangre, gotas grandes de sangre como las producidas de un gotero de un evento sin impacto, también muestran diferentes cambios en forma en vuelo. Esto ha sido confirmado por varios estudios como el de Pizzola utilizando gotas con un diámetro de 3.7 mm; MacDonell con gotas de hasta 4.6 mm de diámetro; Bevel and Gardner citando gotas tan grandes como 5.3 mm.

Si consideráramos una gota de sangre y una gota de agua del mismo diámetro la cantidad de tiempo en el cual la gota de sangre mostraría fluctuaciones en forma serpia menor que la gota de agua debido al efecto al tiempo de atenuación de la sangre. El tiempo de atenuación es una medida del espacio de tiempo en que cualquier fluido será distorsionado previamente a reasumir la forma esférica causada por la tensión superficial y es inversamente proporcional a la viscosidad del fluido. Como la sangre es un fluido relativamente viscoso los cambios en su forma que ocurren durante el vuelo son rápidamente reestablecidos. En comparación al agua, porque la sangre es cuatro veces más viscosa, la atenuación ocurre cuatro veces más rápido

Volumen de una gota de sangre.

El volumen estándar aceptado de una gota en estudios clínicos es aquel de que un mililitro equivale a veinte gotas. Esto significa que una sola gota contendrá 50L de líquido. Herbert Leon MacDonell examinó esta cantidad en un experimento que incluyó muestras de sangre de hombres y mujeres de edades de los dos a los ochenta y nueve años. Se incluyó sangre fresca como también sangre que había sido anticuagulada utilizando ácido etilendiamin tetracético, citrato y oxalato. Sus resultados mostraron que el volumen promedio de una gota fue 0.0505 mL o 50L. MacDonell identificó lo que podría afectar el volumen de una gota es el desangramiento rápido. En las situaciones de desangramiento rápido como exposición completa de uno de los vasos más grandes las gotas que resultan serán

...