Para ingresar en el mundo de la física biomédica debemos tener en cuenta conceptos básicos respecto a la materia así pues debemos empezar por dar una definición de qué es Física.

La palabra física proviene del griego (phisis) y que hace referencia a realidad o naturaleza, la misma es una ciencia que estudia las propiedades de la naturaleza, utilizando como herramienta a las matemáticas. Se encarga de analizar las características y establecer vínculos de algunos fenómenos como la energía, el tiempo y la materia.

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Debemos tener en cuenta que la física, no sólo desarrollar teorías sino también pone a prueba los hallazgos obtenidos a través de experimentos. Además, se ha clasificado como una ciencia fundamental.

Como se comentó, el área de trabajo de la física junto con las principales teorías a grandes rasgos se podría clasificarla como:

  • Relatividad: Estudio en el que se toma en cuenta el espacio-tiempo y la relaciones que tiene la gravedad.
  • Electromagnetismo: Estudia los fenómenos electromagnéticos, junto con la luz.
  • Mecánica clásica: Abarca el estudio del desplazamiento de los cuerpos.
  • Mecánica cuántica: Profundiza en el universo atómico.

Para tener una mayor profundidad en el área de la física hay que conocer a los grandes ilustres, los más reconocidos son: Galileo Galilei, Isaac Newton y Albert Einstein. Sin embargo, debemos remontarnos a la época de los griegos, cuando Empédocles demostró con su artilugio, La Clepsidra, una esfera de cobre que tiene un cuello. A su vez el mismo se llenaba de agua al sumergirse en el líquido. Entonces se alza el mismo y gracias a unos orificios en el fondo del mismo éste drena siempre que el cuello no se encuentre obstruido, puesto que, si se tapona, el aire, cubre los orificios y el agua no cae.

Otro griego que se adelantó fue Demócrito, en su época fue duramente criticado puesto que planteaba que la materia estaba compuesta por átomos y los mismo eran indivisibles. Toda una contradicción al modelo de agua, tierra, fuego y viento. Tuvo que pasar muchos años hasta que se confirmó su hipótesis.

Anteriormente se afirmó que la física utiliza a la matemática como una herramienta para la descripción precisa y rigurosa del mundo que nos rodea. La física trata de explicar fenómenos cualitativos utilizando a las matemáticas para explicar el mismo fenómeno en forma cuantitativa y para ello se utilizan las ecuaciones.

Para ingresar al apasionante mundo de la física biomédica, nos queda por recordar que significan las magnitudes, medidas y unidades.

  • Magnitud: Es un atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia que puede ser identificado de forma cualitativa y determinado en forma cuantitativa. Eje: Longitud, distancia, masa. Además, si se pueden clasificar en orden decreciente o creciente se denomina: magnitudes de misma naturaleza.
  • Cantidad: Se denomina al número o valor que representa la comparación de magnitudes. Eje: 1, 5, 100, 2000. Hay que tener en cuenta que lo correcto es comprar con la misma unidad fundamental.
  • Unidades: Es el resultado de comprar o medir las cantidades. Las mismas pueden variar dependiendo de la época y región. Eje: Centímetros, gramos, segundos.

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Una reseña histórica de los sistemas de unidades, hace unos 5000 años antes de cristo, los egipcios tomaron al cuerpo humano como referencia de la longitud, es decir: sus codos, las manos y los dedos, sin embargo, a medida que aumentó el comercio entre diferentes pueblos, se generó el conflicto. El primer intento de unificar los criterios de medida fue Carlomagno, sin embargo, los señores feudales imponían las medidas a gusto y placer.

Es entonces Enrique I de Inglaterra, quien creó una unidad de longitud llamada yarda que es la distancia entre su nariz y el dedo pulgar.

Le siguió Francia con la toesa, que consistía en una barra de hierro con aproximadamente 2 metros.

No es hasta la revolución francesa que se acuña el sistema métrico decimal, el metro equivale a 10 millonésima parte de un cuadrante terrestre. El gramo es igual que la masa de 1 centímetro cúbico de agua destilada y el segundo equivale a 86400 parte del día solar promedio. Así pues, esto deriva en el sistema CGS (Centímetros, Gramos y Segundos).

Ya a finales del siglo 19, se desarrolla el sistema MKS (Metros, Kilogramos y Segundos), como último, para la mitad del siglo siguiente los científicos acordaron adoptar un sistema llamado: Sistema Internacional (SI) de Unidades.

El Sistema Internacional se clasifica en 3 tipos de unidades:

  • Unidades de base: Longitud (Metro); Masa (Kilogramo); Tiempo (Segundo); Intensidad de corriente eléctrica (Ampere); Temperatura Termodinámica (Kelvin); Intensidad luminosa (Candela); Cantidad de sustancia (Mol).
  • Unidades derivadas: Frecuencia (Hertz); Fuerza (newton); Presión (Pascal); Trabajo, energía y cantidad de calor (joule); Potencia (watt); Cantidad de cargas eléctricas (coulomb); Potencial eléctrico, diferencia de potencial, tensión, fuerza electromotriz (voltio); Capacidad eléctrica (faradio); Resistencia eléctrica (ohm); Conductancia eléctrica (siemens); Flujo magnético (weber); Inducción magnética (tesla); Inductancia (henry); Flujo luminoso (lumen); Iluminación (lux).
  • Unidades suplementarias: Ángulo plano (radián); Ángulo sólido (estereorradián).

Y, para terminar, debemos definir a la Física biomédica como una rama de la física que trata de interrelacionar diferentes conocimientos que se tiene de los seres vivos con la finalidad de tener la capacidad de explicar fenómenos internos (sistémicos, orgánicos y moleculares) que se hacen manifiesto en el cuerpo humano. Por lo tanto, sería la física de los fenómenos vitales a todos los niveles, desde el celular y molecular hasta los macroscópicos.

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Un ejemplo de estas leyes podría ser: La explicación del sostén y movimiento de los microorganismos del cuerpo humano gracias a la mecánica, interpretar los aspectos del funcionamiento de los sistemas de conducción de plantas y animales utilizando las leyes de los fluidos. O entendiendo la transmisión de un impulso nervioso por una vía neuronal desde su receptor hasta la neurona encargada de procesar la información utilizando el potencial eléctrico.

Se hace difícil especificar la frontera que separa los conocimientos físicos y biológicos, por lo tanto, la Biofísica o Física Biomédica termina siendo una articulación entre ambos conocimientos para permitir así explicar y demostrar la realidad de los fenómenos que hacen al humano.

Fuente: Manual Cátedra de Física Biomédica (2017), TOMO I, FCM, UNC.