Date post: | 03-Nov-2015 |
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PRINCIPIOS FSICOS
DEL AGUA Klga. Lic. Beatriz Isler Muoz
Klgo. Lic. Cristian Corts Fernndez
Magister en Terapia Fsica, mencin RBC
Equipo Aquatic Therapy Chile Ltda.
Introduccin
Propiedades Fsicas del Agua
Cuando el ser humano se sumerge en el medio acutico, experimenta la accin de
nuevas leyes fsicas, que modifican su comportamiento, siendo estas el
fundamento del uso de la terapia acutica en diversas disfunciones fsicas. La
suma de estas fuerzas inherentes a la inmersin (factores hidrostticos e
hidrodinmicos) proporciona un medio fsico apropiado, para realizar ejercicios
asistidos o resistidos de las extremidades, minimizando la carga sobre
articulaciones y msculos.
(Bruce, 2009; Meijide, 1998)
VS
Algunas definiciones
Diferencia entre peso y masa de
un cuerpo
La masa es la cantidad de materia presente en un objeto o cuerpo; en cambio, peso se refiere a la Fuerza que se ejerce sobre una masa
en presencia de un campo gravitacional, entonces la Fuerza es directamente proporcional a la masa y gravedad (aceleracin de 9.8
m/s2), segn la segunda ecuacin de Newton (F = masa [kg] x g).
Es una medida de cunto material se encuentra comprimido en un espacio determinado; es la cantidad de masa por unidad de volumen, siendo la densidad del agua 1.
Densidad
Densidad Relativa o Peso especfico
(agua, grasa y musculo)
La flotabilidad de un cuerpo en el agua, est determinada por las densidades relativas del medio y del individuo (proporcin entre peso seo y muscular, cantidad y distribucin de tejido adiposo, expansin del trax), de tal modo que la fraccin de volumen del objeto que est sumergido, ser igual al cociente de la densidad del cuerpo por la densidad del lquido, si se considera que la densidad del agua es 1, los cuerpos con densidad o gravedad especfica superior a 1 se hundirn, si es igual a la unidad, permanecern semi-sumergidos y si es inferior flotarn, teniendo presente que la gravedad especfica de todas las partes del cuerpo no es uniforme.
(Selepak 2009; Meijide 1998)
Densidad Relativa o Peso especfico
(agua, grasa y musculo)
Aplicacin:
Al estar en supino en la piscina, las extremidades inferiores (mayor componente seo y muscular) se hundirn ya que
tienen una densidad mayor que el agua; en cambio, el trax tiene una gran flotabilidad por su contenido de aire (Capacidad Vital Pulmonar). Si quisiramos hundirnos es
necesario exhalar el contenido areo de nuestros pulmones, llegando a Volumen Residual; por otra parte,
una persona con sobrepeso u obesidad flotar ms, por su mayor componente de tejido adiposo. Por este motivo se utilizan en terapia acutica implementos con diferentes
densidades (flota-flota, paletas, tablas, manguera, pelotas, colchonetas, entre otras).
Principio de Flotacin de Arqumedes
Establece que cualquier cuerpo sumergido total o parcialmente en un lquido en reposo, experimenta un empuje vertical de abajo hacia arriba, igual al peso del volumen de lquido desalojado.
De esta forma, cuando un cuerpo se sumerge en el agua, se encuentra sometido a dos fuerzas, una dirigida hacia abajo, su peso (fuerza de gravedad), y otra dirigida hacia arriba, el empuje; como ambas fuerzas tienen la misma direccin, pero sentido contrario, segn sea predominante, se producir la flotacin o el hundimiento, y se mantendr esttico en el nivel en que ambas fuerzas se equilibren.
Fuerza Empuje (F)= Densidad (p) x Volumen del lquido desalojado (V)
Flotabilidad Un cuerpo total o parcialmente
sumergido en un fluido en
reposo,
recibe un empuje de abajo hacia
arriba igual al peso del volumen
del fluido desalojado.
Aplicacin
El tronco es ms voluminoso que las piernas y el centro de empuje est por encima del centro de
gravedad del cuerpo, en posicin bpeda, tendiendo a quedar de pie en el fondo, por el contrario, tendera a bascular hacia delante o hacia atrs. (Kemoun 1998; Meijide 1998)
Peso real y aparente
La diferencia entre el peso real del individuo y el empuje recibido, es definida como peso aparente, existiendo ligeras variaciones entre diversos autores, en inmersin parcial en agua dulce, el peso aparente presenta los siguientes valores: 7,5% - 8% en inmersin hasta la sptima vrtebra cervical, 20% hasta las axilas, 33% - 40% hasta el apndice xifoides, 50%- 60% a nivel umbilical, 66% a nivel trocantreo, 70% al pubis, 90% hasta las rodillas y 100% del peso real en una inmersin tibial; estos valores disminuyen con una inmersin en agua de mar.
(Bruce 2009; Selepak 2009; Rodrguez 2002; Kemoun 1998; Meijide 1998)
El peso corporal de una persona ser menor en cuanto mayor sea la
Superficie cubierta por el agua.
Agua de Mar vs agua dulce
100 % 50 % 30 %
Peso real y aparente
Bruce, 2009; Selepak, 2009; Rodrguez, 2002;
Kemoun, 1998; Meijide, 1998
Inspiracin Espiracin Diferencia de edad (variacin
composicin de los tejidos)
Centro de
gravedad
Patologas
Efecto Metacentro
Las fuerzas rotacionales se basan en el teorema de Bougier y
el efecto Metacntrico. Segn el teorema de Bougier: un cuerpo en el agua es sometido a dos fuerzas opuestas: la
gravedad, actuando a travs del centro de gravedad y la
flotacin, actuando a travs del centro de empuje (flotacin) el
cual es el centro de gravedad del agua desplazada. De esta forma una persona logra un balance cuando el centro de
gravedad y el de flotacin estn alineados en la misma lnea
vertical. El efecto Metacntrico establece que para que un cuerpo mantenga un balance estable puede rotar
continuamente hasta lograr una alineacin de los dos centros
de gravedad. Esta rotacin puede darse en diferentes ejes o en combinacin de los mismos (longitudinal y transversal).
(Mogolln 2005; Poteat 1997)
Aplicacin
Al estar la persona flotando en supino y se eleva el brazo izquierdo sobre el agua, este realizara una rotacin ipsilateral del tronco, rotacin externa y abduccin de la cadera ipsilateral y rotacin interna y adduccin de la cadera contralateral, por los patrones cruzados de Handa y perder el balance, pero si trata de mantener el supino, estar solicitando la musculatura del oblicuo interno ipsilateral y oblicuo externo contralateral al tener de punto fijo el tronco superior; glteo medio, tensor de la fascia lata, peroneos (corto y largo) y abductor del quinto ortejo de la pierna contralateral, en cambio, se reclutaran las fibras de la musculatura aductora (largo, corto y mayor), tibial posterior y adductor del ortejo mayor de la extremidad inferior ipsilateral.
Aplicacin
Presin Hidrosttica
Corresponde a la presin que ejerce un lquido sobre un
cuerpo sumergido, siendo sta igual a la presin
realizada por una columna del mismo lquido,
considerando su altura equivalente a la distancia entre el
punto evaluado y la superficie del lquido. Cabe
mencionar que la presin hidrosttica es directamente
proporcional a la densidad del lquido y a la profundidad
de inmersin.
(Bruce 2009; Rodrguez 2002; Kemoun 1998; Meijide
1998)
Presin Hidrosttica
El agua es 800 veces ms densa que
el aire.
Tan slo 10 m de agua equivalen a
760 mm Hg.
Estar inmerso en un metro de agua
adiciona a la presin atmosfrica una
presin de 76 mm Hg.
P = Patm + g * * h
Donde
P = Presin hidrosttica
Patm = Presin Atmosfrica
g = Aceleracin de gravedad
= Densidad del agua h = Altura del agua
Filtracin y reabsorcin capilar
Edema Postural
Mayor compresin a mayor
profundidad
Sin efecto compresivo relevante
Factores Hidrodinmicos
Son los responsables de la facilitacin o resistencia al
movimiento en su seno (resistencia hidrodinmica), cuyo
adecuado uso nos permite una progresin en los
ejercicios y que depende de varios factores
(Rodrguez 2002; Kemoun 1998; Meijide 1998).
Un factor que influye en la resistencia, es la naturaleza
del lquido y en especial estas cuatro propiedades fsicas
del agua: fuerza de cohesin intermolecular, tensin
superficial, viscosidad y densidad, son factores
constantes en cada lquido, para una misma temperatura.
Factores Hidrodinmicos
K= constante dependiente de la naturaleza del medio.
S= superficie del cuerpo
= ngulo de ataque o incidencia
V= velocidad
R= K S sen V2
Factores Hidrodinmicos
Superficie
de
Proyeccin
del cuerpo
Selepak, 2009; Kemoun, 1998; Meijide, 1998
La resistencia del
agua ser mayor en
la parte frontal y
disminuir en la
parte posterior
Factores Hidrodinmicos
Selepak, 2009; Kemoun, 1998; Meijide, 1998
Velocidad de
Desplazamiento:
diferencia entre la
velocidad de agua y
el cuerpo en
movimiento.
En piscina solo se
considera la
velocidad de
desplazamiento del
cuerpo. En el mar o
ros, no.
Cohesin y Adhesin
La Fuerza de Cohesin es la fuerza de atraccin entre partculas adyacentes dentro de un mismo cuerpo, en cambio, la Fuerza de adhesin es la interaccin entre
las superficies de distintos cuerpos, es decir, la primera hace referencia a la fuerza de atraccin entre las molculas vecinas del mismo tipo de materia y la
segunda es la fuerza de atraccin entre las molculas vecinas de diferentes tipos de materia.
Cohesin y Adhesin
La capilaridad es una propiedad de los lquidos, que depende de su tensin superficial (que a su vez,
depende de la cohesin del lquido), y entrega a los fluidos la capacidad de subir o bajar por un tubo
capilar (seccin muy estrecha). El ejemplo tpico de la capilaridad es el ascenso del agua dentro de las
plantas, sin utilizar energa para vencer la gravedad.
Tensin Superficial
La tensin superficial es la fuerza que se ejerce entre las molculas de la superficie de un fluido. Acta como una resistencia al movimiento cuando una extremidad es sumergida parcialmente, pues la tensin superficial ha de romperse por el movimiento.
(Mogolln, 2005; Poteat, 1997)
Aplicacin
Poteat menciona en un artculo sobre evidencia basada
en la terapia acutica, como estas fuerzas actan a modo
de piel elstica presente en la superficie del fluido dando
una resistencia adicional al movimiento cuando el cuerpo
rompe la superficie, a la vez que podra proporcionar un
estmulo sobre los receptores tnicos de la piel. As por
ejemplo un ejercicio ser ms difcil de llevar a cabo
sobre la superficie ya que se requiere romper la tensin a
travs del movimiento, dando una sensacin mayor de
resistencia.
(Mogolln 2005; Poteat 1997)
Viscosidad
La viscosidad est directamente relacionada con la velocidad del movimiento del agua. A mayor velocidad mayor friccin entre las molculas y por tanto mayor resistencia, la cual tambin depender de la superficie del agua, la complejidad del movimiento y la disminucin en la asistencia que ofrecen las ayudas de flotacin. Favorece el incremento en el control de tronco y de las respuestas en las reacciones de equilibrio. La resistencia que se ejerce gracias a la viscosidad del agua, unida a la velocidad del movimiento de la misma, produce un incremento en la activacin de la musculatura para que esta pueda ser facilitada y de esta forma reforzar la co-contraccin de los grupos musculares involucrados en el movimiento, favoreciendo el control postural durante actividades funcionales.
Sanders, 2005
Viscosidad
En este sentido, el agua permite fortalecer los msculos
en una postura funcional/erguida, especialmente la
musculatura estabilizadora de tronco. El hecho de realizar
ejercicios locomotores bsicos (caminar y correr)
utilizando la resistencia del agua, mejora la funcionalidad,
porque el cuerpo se estabiliza a s mismo contra esa
resistencia. La autntica ventaja del ejercicio en el agua
radica en su capacidad de ofrecer resistencia especfica
en una postura funcional erecta.
Sanders, 2005
Flujos laminar y turbulento
Un flujo laminar o aerodinmico es un movimiento
continuo y uniforme del fluido, en el que la velocidad del
movimiento de cualquier punto fijo es constante. Es
producto de la friccin entre las capas de molculas del
fluido. La resistencia dada es directamente proporcional a
la velocidad.
Mogolln, 2005; Poteat, 1997
Flujos laminar y turbulento
El flujo turbulento se produce cuando la velocidad del
flujo va ms all de cierto nivel de velocidad crtica. La
resistencia de friccin debida a este tipo de flujo es mayor
a la dada por el flujo aerodinmico, siendo proporcional al
cuadrado de la velocidad y producto de la friccin que
existe entre las molculas del fluido y entre el fluido y la
superficie del recipiente.
Mogolln, 2005; Poteat, 1997
Transferencia Trmica
Efectos Agua Clida
Aumento de temperatura del tejido
superficial
Inhibicin de la activacin de las fibras motoras y reduccin
de la activacin del huso muscular
Estimulacin de receptores trmicos (inhibiendo impulsos
dolorosos)
Aceleracin de las funciones metablicas
de las clulas
Aumento flujo sanguneo
(vasodilatacin) y linftico
Incremento del oxigeno tisular y de la
eliminacin de desechos qumicos.
Transferencia Trmica
Efectos Agua Fra
Aumento de tono muscular
Disminucin flujo sanguneo
(vasoconstriccin)
Disminucin de la frecuencia cardiaca
Disminucin del dolor.
Redcucin fatiga muscular
Refraccin
Cambio de direccin que experimenta una onda al pasar de un medio material a otro. Solo se
produce si la onda incide oblicuamente sobre la superficie de separacin de los dos medios y si estos tienen ndices de refraccin distintos. La
refraccin se origina en el cambio de velocidad de propagacin de la onda.
Gracias