miércoles, 6 de mayo de 2015

Funciones y curvas sinusoidales: aplicaciones a las ciencias

Las curvas sinusoidales tiene como expresión de su función f(x) = Asen [B(x-C)] + D, siendo sus características las siguientes: Amplitud = |A|,  Periodo T = 2(pi)/B,  Desfase (Traslación horizontal) = C,  Desfase (Traslación vertical) = D,  Alcance = [ x - |A|, x + |A|] 

Algunas de sus aplicaciones se muestran en el siguiente vídeo:

 

En la Física de las vibraciones tiene múltiples aplicaciones, como son las siguientes:

Física de las vibraciones

Funciones trigonométricas en la Medicina:


Se pueden hacer diversos procedimientos médicos teniendo en cuenta las funciones trigonométricas por ejemplo casi siempre la medicina cardíaca utiliza estas funciones para saber si el corazón esta en un funcionamiento normal según las características de la persona. 


El electrocardiograma (ECG/EKG, del alemán Elektrokardiogramm) es la representación gráfica de la actividad eléctrica del corazón, que se obtiene con un electrocardiógrafo en forma de cinta continua. Es el instrumento principal de la electro fisiología cardíaca y tiene una función relevante en el cribado y diagnóstico de las enfermedades cardiovasculares, alteraciones metabólicas y la predisposición a una muerte súbita cardíaca. También es útil para saber la duración del ciclo cardíaco. como se puede ver en el vídeo según los movimientos del corazón, se ve esta representada en una función seno y coseno.


¿Cómo las funciones ayudan a los médicos? Hemos encontrado un problema médico en el cual se utiliza las razones para resolver la posible posición de una arteria el angulo que minimiza la fricción en el flujo de sangre donde dos arterias se encuentran es determinada por la formula cos (R /r ) donde r es el radio de la arteria menor y R el radio de la arteria mas grande.


Los inventos e instrumentos médicos que utilizan las funciones trigonométricas son, entre otros, el Marcapasos. 


Un Marcapasos artificial es un dispositivo electrónico diseñado para producir impulsos eléctricos con el objeto de estimular el corazón cuando falla la estimulación fisiológica o normal. Estos impulsos, una vez generados, necesitan de un cable conductor (o electro catéter) que se interponga entre ellos para alcanzar su objetivo. De esta forma, un sistema de estimulación cardíaca consta de un generador de impulsos eléctricos (o Marcapasos propiamente dicho) y de un cable. para ajustar la frecuencia que necesita el impulso se es necesario hacer ajustes teniendo en cuenta las funciones otras aplicaciones.


En el estudio de procesos cíclicos como la secreción hormonal y pulso cardíaco, puedes analizar la evolución en el tiempo a través de la descomposición de Fourier, que transforma cualquier función en una suma de funciones sinusoidales (senos y cosenos Fourier aclaramos que como este es un tema muy complejo solo agregamos una introducion a la descomposición de Fourier. 


Definición de sinusoide: se entiende por sinusoide u onda sinusoide la función seno o la curva que la representa, en general todos los gráficos de ondas se llaman sinusoide. Hace 182 años un matemático francés, el barón Jean Baptiste-Joseph Fourier publicó el tratado Teoría analítica del calor, donde sentó las bases del hoy llamado ‘análisis armónico’ o también ‘análisis de Fourier’. Fourier descubrió que fenómenos complejos pueden ser descompuestos en componentes muy simples, como las funciones trigonométricas ‘seno’ y ‘coseno’, de distinta amplitud y frecuencia. 


Las funciones f(t) = 2sen(3t) y g(t) = 4cos(3t), por ejemplo, dependen de la variable t y sus gráficas son sinusoides que oscilan 3 veces cada vez que t va de 0 a 2pi; sus amplitudes son 2 y 4 respectivamente. Se trata de funciones periódicas en el sentido que sus valores se repiten en cada intervalo de longitud 2pi y podemos encontrar muchas otras formas utilizar las funciones para el beneficio de la ciencia pero por ahora esas son sus más importantes aplicaciones.


A continuación se presenta un ejemplo de algunas curvas sinusoidales:


Bibliografía consultada:

Actividades de investigación (octubre 7, 2009). Los biorritmos. Página Web: http://manuelduartedavila.blogspot.mx/2009_10_01_archive.html Consultada el día 07 de mayo de 2015.

Las mareas y su relación con fenómenos astronómicos y meteorológicos.  Página Web: http://www.cientec.or.cr/astronomia/mareas.html,
Consultada el día 07 de mayo de 2015.

Dance of the Tide by Paul Doherty (ingles) El baile de las mareas. Incluye estrategias para modelar diferentes aspectos de las mareas al final. Página Web: http://www.exploratorium.edu/theworld/surfing/tides.html 
Consultada el día 07 de mayo de 2015. 

Electrotencia.  Página Web: http://electrotencia.blogspot.mx/2009/10/corriente-alterna.html, Consultada el día 07 de mayo de 2015.

Control de procesos eléctricos – El Rincón del Vago. Página Web: http://html.rincondelvago.com/control-de-procesos-electricos.html, Consultada el día 08 de mayo de 2015.

Método del Dr. Dubin para la Interpretación del ECG. Página Web: http://www.unibe.edu.do/sites/default/files/internados/ecg_dubin.pdf, Consultada el día 08 de mayo de 2015.

CURSO DE ELECTROCARDIOGRAFÍA BÁSICA – Gencat. Página Web: http://www.gencat.cat/salut/uudd/html/ca/dir1565/docs/4-pres1el_ecg.pdf,  Consultada el día 08 de mayo de 2015.

143 ANÁLISIS VISUAL DEL ELECTROENCEFALOGRAMA. Página Web: http://www.acnweb.org/guia/g7cap17.pdf, Consultada el día 08 de mayo de 2015.

Como se lee el EEG. Página Web: http://neurofisiologiagranada.com/eeg/eeg-comoselee.htm, Consultada el día 08 de mayo de 2015.

FUNDAMENTOS BIOLÓGICOS DE LA CONDUCTA. Página Web: https://albertosdp5.wordpress.com/ Consultada el día 08 de mayo de 2015.





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