Forma, Estructura y

Función

Prof: Andrés Valverde Conesa

Dpto. Ing. Mecánica

UPCT

La Ciencia explica el universo, la

psicología explica los seres, pero hay que

saber defenderse, no dejarse arrancar las

últimas migajas de ilusión. Roman Gary. Los pájaros van a morir al Perú.

A veces, hasta la física deja paso a la

lógica. Mr. Spock. Star Treck: aquel país desconocido.

Un ser vivo, también llamado organismo es un conjunto de

átomos y moléculas que forman una estructura material muy

organizada y compleja, en la que intervienen sistemas de

comunicación molecular, que se relaciona con el ambiente

con un intercambio de materia y energía de una forma

ordenada y que tiene la capacidad de desempeñar las

funciones básicas de la vida que son la nutrición, el

crecimiento, la relación y a ser posible la reproducción, de tal

manera que los seres vivos actúan y funcionan por sí mismos

sin perder su nivel estructural hasta su muerte.

Organización

Morfología

Estructura

Función

Tamaño

Masa

Densidad

InerciaDentro del ámbito de la

ingeniería, se conoce con el

nombre de estructura a toda

construcción destinada a

soportar su propio peso y la

presencia de acciones

exteriores (fuerzas,

momentos, cargas térmicas,

etc.) sin perder las

condiciones de funcionalidad

para las que fue concebida

ésta. Una estructura tiene un

número de grados de libertad

negativo o cero, por lo que

los únicos desplazamientos

que puede sufrir son

resultado de deformaciones

internas. La ingeniería

estructural es la rama de la

ingeniería que abarca el

proyecto de estructuras y el

cálculo de su equilibrio y

resistencia

La fisiología (del griego physis,

naturaleza, y logos,

conocimiento, estudio) es la

ciencia biológica que estudia las

funciones de los seres

orgánicos.

Esta forma de estudio que reúne

los principios de las

matemáticas, la física y la

química, dando sentido a

aquellas interacciones de los

elementos básicos de un ser

vivo con su entorno y

explicando el porqué de cada

diferente situación en que se

puedan encontrar estos

elementos. Igualmente se basa

en conceptos no tan

relacionados con los seres vivos

como pueden ser leyes

termodinámicas, de

electricidad, gravitatorias,

meteorológicas, etc.

Para que la fisiología pueda

desarrollarse hacen falta

conocimientos tanto a nivel de

partículas como del organismo

en su conjunto interelacionando

con el medio. Todas las teorías

en fisiología cumplen un mismo

objetivo, hacer entendibles

aquellos procesos y funciones

del ser vivo y todos sus

elementos en todos sus niveles.

La anatomía

comparada es la

disciplina encargada

del estudio de las

similitudes y

diferencias en la

anatomía de los

organismos. La

anatomía comparada

forma parte nuclear de

la Morfología

descriptiva y es

fundamental para la

filogenia.Tamaño (del latín

tam, "tan", y magnus,

"grande"). Las

dimensiones se

expresan:

Unidimensionalmente

longitud.

Bidimensionalmente

superficie;

Tridimensionalmente

volumen;

En palabras de D.M.

MacMaster, la masa

es la expresión de la

cantidad de materia

de un cuerpo,

revelada por su peso

o por la cantidad de

fuerza necesaria para

producir en un

cuerpo cierta

cantidad de

movimiento en un

tiempo dado

La densidad absoluta,

también llamada

densidad real, expresa

la masa por unidad de

volumen. Cuando no se

hace ninguna

aclaración al respecto,

el término densidad

suele entenderse en el

sentido de densidad

absoluta. La densidad

es una propiedad

intensiva de la materia

producto de dos

propiedades

extensivas:

La inercia es la

dificultad o

resistencia que opone

un sistema físico o

un sistema social a

posibles cambios.

Una función técnica es el pasaje, mediante

un dispositivo apropiado, de un conjunto

dado de estados iniciales de un sistema, al

conjunto deseado de estados finales.

Las organizaciones son

sistemas diseñados para

lograr metas y objetivos

haciendo uso de los

recursos disponibles.

Están compuestas por

subsistemas

interrelacionados que

cumplen funciones

especializadas.

Las organizaciones

pueden ser eficaces

(término absoluto) y en

mayor o menor medida

eficientes (término

relativo).

Por ejemplo, la energía que consume un animal claramente depende de su peso.

Cuanto más peso, más energía consume el animal porque tiene que trasladar su

cuerpo, sostenerlo sobre el suelo, mantenerlo a una cierta temperatura, irrigar

sangre con el corazón, etc. Uno podría pensar que la energía consumida en un día,

por ejemplo, es proporcional al peso del animal. Imaginemos un elefante que pesa

1 tonelada (se trata de un elefante un poco pequeño, el elefante africano puede

llegar a pesar 8 toneladas y el asiático 6), es decir, mil kilogramos, y un ratón que

pesa 100 gramos, es decir, 0,1 kilogramos. El elefante pesa diez mil veces más

que el ratón. Luego, si nuestra hipótesis de proporcionalidad entre la energía y

peso fuese correcta, el elefante tendría que consumir diez mil veces más energía

que el ratón. En otras palabras, tendría que comer diez mil veces más calorías que

el ratón.

Experimentos hechos con cientos de especies de tamaños muy diferentes han

mostrado que la hipótesis no es cierta. La energía consumida no es proporcional al

peso sino proporcional "al peso elevado a 3/4". ¿Qué significa esta fórmula

matemática? En nuestro ejemplo significa que, si el peso del elefante es diez mil

veces el del ratón, la energía consumida del elefante será mil veces la consumida

por el ratón.

Resumiendo, el elefante consume bastante menos de lo que pensábamos con

nuestra primera hipótesis. La fórmula matemática que nos dice que la energía

consumida en un día es proporcional al peso elevado 3/4 se llama ley de Kleiber y

es aproximadamente válida para mamíferos de todos los tamaños. Esta validez tan

general, a pesar de ser sólo aproximada, es la que hace que la ley sea tan

relevante, porque nos está diciendo que los mecanismos que rigen el consumo de

energía son prácticamente los mismos en toda esta gran variedad de animales.

La validez de la ley de Kleiber es impresionante: la cumplen desde bacterias hasta

ballenas. Sin embargo, y a pesar de que se descubrió en el siglo XIX, no hay

todavía una explicación aceptada de dicha ley.

Veamos otra ley de alometría interesante. El ritmo de la respiración de un

mamífero tiene un exponente aproximado de -0,25, aunque esta ley es

menos exacta que la de Kleiber. Que sea negativo significa que el ritmo es

mayor en los animales pequeños que en los grandes. El ritmo cardiaco

también tiene un exponente -0,25. Estos dos exponentes se pueden deducir a

partir de la ley de Kleiber: la energía consumida en un día es proporcional al

aire respirado, porque la energía proviene de "quemar" ciertas sustancias

con oxígeno; por tanto, el aire consumido en un día tendría un exponente de

0,75. Sin embargo, la capacidad pulmonar de un animal es más o menos

proporcional al tamaño Y. Por tanto, el número de respiraciones en un día

será proporcional a Y elevado a 0,75 dividido por Y, y esto es igual a Y

elevado 0,75-1=-0,25 (en una división de dos potencias se restan los

exponentes).

La vida media de un animal también verifica una ley de alometría con

exponente 0,25. De esta ley se deduce otra bastante curiosa: si

multiplicamos la vida media por el ritmo cardiaco, tenemos el número total

de latidos del corazón a lo largo de la vida del animal. Como la vida media

tiene un exponente de 0,25 y el ritmos cardiaco de -0,25, resulta que el

exponente del número total de latidos es cero. Esto quiere decir que,

aproximadamente, el corazón de todos los mamíferos late al mismo número

de veces a lo largo de su vida. Y así ocurre en el reino animal, desde la

diminuta musaraña hasta la mayor de las ballenas.

La ley cuadrado-cúbica, enunciada por Galileo-Galilei en 1600 expone que:

"Cuando un objeto crece sin cambiar de forma, su superficie aumenta como el

cuadrado de una longitud caracteristica del mismo(por ejemplo, su altura), en tanto

que el volumen se incrementa como el cubo de dicha longitud".

Esto implica que si un monstruo crece diez mil veces su superficie, lo hará un

millón de veces en volumen, con lo que la presión por unidad de superficie se

habría multiplicado por cien, provocando entre otros efectos que se quiebren las

patas. Es por ello que el hueso de un animal más grande no es geométricamente

semejante al de uno más pequeño; es mucho más grueso debido al peso a soportar.

Ley Cuadrado-Cúbica

El Coloso de RodasHecha con placas de bronce

sobre un armazón de hierro, la

estatua representaba al dios

griego del sol, Helios. Su tamaño

era de unos 32 metros de altura y

un peso de unas 70 toneladas,

aproximadamente como la

moderna Estatua de la Libertad,

ubicada en Nueva York, aunque

descansaba sobre una plataforma

menos elevada.

Estructuras Rígidas Pero Flexibles

Distribución Heterogénea

Estructuras Aligeradas

Resistencia De Columna

FASCES LICTORIAE