Um dos enfoques na pesquisa sobre desenvolvimento de próteses mecânicas para substituir membros perdidos por pacientes é assegurar que o material utilizado seja leve. Muito antes do domínio de materiais leves como plástico e fibras de carbono, foram empregados alguns metais, como aço, para garantir resistência. Suponha que um paciente adulto com peso de 75kg (antes da amputação) tenha uma perna trocada por uma prótese de aço com as mesmas dimensões (mesmo volume) da perna original. Para fins didáticos, considere que o corpo humano possui uma densidade média igualmente distribuída à da água e que o volume da perna amputada equivale a 1/5 do volume total do corpo. Considere a densidade do aço como: 7,9 X 10³ kg/m³. Calcule o peso do paciente com a prótese após a colocação da prótese.
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Para calcular o valor do peso do paciente com a prótese, será necessário primeiro calcular quando pesa o volume da perna com a prótese de aço:
Sabendo que o homem tem 75kg de massa e a densidade é igual a da água:
ρágua = 10³ kg/m³
ρ = m/v
v = m/ρ = 75/10³ = 0,075 m³
Sabendo que a perna tem 1/5 do volume:
Vperna = 0,075.1/5 = 0,015 m³
O volume da perna original tem o mesmo volume da perna de aço:
Vperna = Vaço = 0,015 m³
A densidade do aço é dada por: 7,9.10³ kg/m³
Por fim:
ρaço = m/vaço
m=ρaço . v = 7,9.10³.0,015 = 118,5 kg
O "peso" do paciente com a prótese será de:
M = 10³.0,060 + +118,5 = 178,5 kg
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