Biologia do ensino médio · Grades 10–12

8O coração e os pulmões durante o esforço

Suba quatro lances de escada correndo e pare no alto. O seu peito está arfando — quarenta respirações por minuto em vez de doze, cada uma três vezes mais profunda — e o seu coração está martelando a cento e setenta. Nada na escada exigiu que você decidisse isso; o corpo providenciou tudo, em segundos, porque os músculos do Capítulo 7 estavam exigindo dez vezes mais oxigênio do que um minuto antes. Este capítulo trata do sistema de entrega — pulmões, coração, vasos sanguíneos — e de como a vazão dele é multiplicada quando o esforço começa.

8.1 A ventilação

Definição 8.1 (Ventilação)

A ventilação pulmonar é o volume de ar movido para dentro e para fora dos pulmões por minuto: o volume de uma respiração (o volume corrente) multiplicado pelo número de respirações por minuto (a frequência respiratória). Em repouso, cerca de $0.5\,\mathrm{L}$ doze a quinze vezes por minuto: $6\text{ to }8\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ . Nos pulmões o ar alcança uns 300 milhões de alvéolos, sacos de parede fina envolvidos em capilares, onde o oxigênio passa para o sangue e o gás carbônico sai dele.

Proposição 8.2 (A ventilação durante o exercício)

Durante o exercício sobem tanto o volume corrente quanto a frequência: um adulto em boa forma consegue respirar $2.5\,\mathrm{L}$ quarenta vezes por minuto, $100\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ ou mais, quinze vezes o valor de repouso. A subida começa nos primeiros segundos do esforço, antes de qualquer mudança no sangue, e se estabiliza num nível proporcional ao oxigênio que está sendo consumido.

Demonstração. Admitido neste nível. ∎

Um espirograma: o volume de ar dos pulmões em função do tempo. A respiração tranquila move 0.5\, L por incursão em torno de um nível médio; uma inspiração máxima seguida de uma expiração máxima percorre a capacidade vital, cerca de 4.5\, L; os 1.2\, L que nunca podem ser expelidos são o volume residual. — Um espirograma: o volume de ar dos pulmões em função do tempo. A respiração tranquila move $0.5\,\mathrm{L}$ por incursão em torno de um nível médio; uma inspiração máxima seguida de uma expiração máxima percorre a capacidade vital, cerca de $4.5\,\mathrm{L}$ ; os $1.2\,\mathrm{L}$ que nunca podem ser expelidos são o volume residual.

Exemplo 8.3 (Ler um espirograma)

Na figura, quatro incursões levam $16\,\mathrm{s}$ : 15 incursões por minuto de $0.5\,\mathrm{L}$ , logo $7.5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ . A varredura máxima vai de $5.7\,\mathrm{L}$ até $1.2\,\mathrm{L}$ : uma capacidade vital de $4.5\,\mathrm{L}$ . Um volume corrente de $2.5\,\mathrm{L}$ durante o exercício usa mais da metade dessa capacidade, e é por isso que respirar forte tem a sensação que tem.

Medir os volumes pulmonares: o sujeito respira por um bocal dentro de um espirômetro, com o nariz preso por um clipe, e o instrumento registra o volume de cada incursão.

8.2 O coração e as duas circulações

Definição 8.4 (Débito cardíaco)

O coração é uma bomba dupla de quatro câmaras. O lado direito recebe o sangue que volta dos órgãos e o manda para os pulmões (a circulação pulmonar); o lado esquerdo o recebe de volta dos pulmões e o manda para os órgãos (a circulação sistêmica). As valvas entre as câmaras e nas saídas fazem o fluxo correr num sentido só. O débito cardíaco $Q$ é o volume de sangue que cada lado bombeia por minuto: o volume ejetado por batimento, o volume sistólico $V_s$ , multiplicado pela frequência cardíaca $f$ ,

Q = f \times V_s .

Em repouso, $70$ batimentos por minuto de $70\,\mathrm{mL}$ : cerca de $5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ — todo o volume de sangue uma vez por minuto.

A circulação dupla. Em azul: sangue pobre em oxigênio, bombeado pelo coração direito para os pulmões. Em vermelho: sangue rico em oxigênio, bombeado pelo coração esquerdo para os órgãos. Os dois lados batem juntos e bombeiam o mesmo volume por minuto.

Proposição 8.5 (O débito cardíaco durante o exercício)

Durante o exercício a frequência cardíaca sobe com a potência entregue, até um máximo de aproximadamente $220$ menos a idade em anos, e o volume sistólico também sobe, cerca de metade numa pessoa não treinada e mais numa treinada. O débito cardíaco de um adulto jovem vai de $5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ em repouso a $20\text{ to }25\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ no esforço máximo, e a $35\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ ou mais num campeão de provas de resistência, cujo volume sistólico pode passar de $180\,\mathrm{mL}$ .

Demonstração. Admitido neste nível. ∎

Frequência cardíaca, volume sistólico e débito cardíaco de um jovem de vinte anos em potência crescente. O volume sistólico se estabiliza no esforço moderado; acima disso o débito sobe apenas pela frequência, e a própria frequência se estabiliza perto de 220 - 20 = 200. — Frequência cardíaca, volume sistólico e débito cardíaco de um jovem de vinte anos em potência crescente. O volume sistólico se estabiliza no esforço moderado; acima disso o débito sobe apenas pela frequência, e a própria frequência se estabiliza perto de $220 - 20 = 200$ .

Exemplo 8.6 (O débito a $200\,\mathrm{W}$ )

Pela figura: $f = 170$ por minuto, $V_s = 115\,\mathrm{mL}$ , logo $Q = 170 \times 0.115 \approx 19.6\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ : quatro vezes o débito de repouso. O coração está movendo todo o volume de sangue do corpo quatro vezes por minuto.

8.3 Levar o sangue aonde ele é preciso

Proposição 8.7 (Redistribuição do fluxo sanguíneo)

Em repouso os músculos recebem cerca de um quinto do débito cardíaco; o intestino, o fígado e os rins ficam com metade. Durante um exercício intenso as pequenas artérias dos músculos em atividade se dilatam e as do intestino e dos rins se estreitam: os músculos passam então a receber mais de quatro quintos de um débito que ele próprio quadruplicou — uns $20\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ em vez de $1\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ , vinte vezes mais. A parcela do cérebro é mantida constante em termos absolutos, e a da pele sobe para levar o calor embora.

Demonstração. Admitido neste nível. ∎

Para onde vai o débito cardíaco, em repouso (5\, L/ min) e no exercício máximo (24\, L/ min). A parcela dos músculos vai de um quinto a mais de quatro quintos; o cérebro mantém os 0.75\, L/ min dele o tempo todo. — Para onde vai o débito cardíaco, em repouso ( $5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ ) e no exercício máximo ( $24\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ ). A parcela dos músculos vai de um quinto a mais de quatro quintos; o cérebro mantém os $0.75\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ dele o tempo todo.

Proposição 8.8 (Entrega e extração de oxigênio)

Cada litro de sangue arterial carrega cerca de $200\,\mathrm{mL}$ de oxigênio, quase todo ligado à hemoglobina das hemácias. Em repouso os órgãos retiram cerca de $50\,\mathrm{mL}$ de cada litro; durante o exercício os músculos em atividade retiram até $150\,\mathrm{mL}$ , três vezes mais. O oxigênio consumido por minuto é o débito cardíaco multiplicado pela quantidade retirada por litro — de modo que a subida de cinco vezes do débito e a de três vezes da extração dão juntas a subida de quinze vezes no consumo de oxigênio do Capítulo 7.

Demonstração. Admitido neste nível. ∎

Exemplo 8.9 (O balanço do oxigênio conferido)

Repouso: $5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ $\times$ $50\,\mathrm{mL}/\mathrm{L}$ $= 250\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ , o consumo de repouso. Esforço máximo de um estudante treinado: $23\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ $\times$ $150\,\mathrm{mL}/\mathrm{L}$ $= 3.45\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ — um $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max de $50\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ por quilograma para $69\,\mathrm{kg}$ , exatamente o número do capítulo anterior.

8.4 Como a resposta é comandada

Proposição 8.10 (Controle nervoso e hormonal)

O coração e os músculos respiratórios são comandados por centros nervosos da base do encéfalo. Dois conjuntos de nervos chegam ao coração: um o desacelera, ativo em repouso; outro o acelera e reforça cada batimento. No início do exercício a ordem do encéfalo aos músculos é copiada para esses centros — o coração acelera em um ou dois batimentos — e sensores dos músculos e das articulações informam o movimento. Depois, conforme o exercício continua, sensores das artérias medem o gás carbônico e a acidez do sangue e ajustam a ventilação e a frequência cardíaca para mantê-los perto dos valores de repouso. As glândulas suprarrenais acrescentam o hormônio adrenalina, que reforça a aceleração e dilata as artérias dos músculos.

Evidências. Cortar o nervo desacelerador de um animal eleva a frequência cardíaca de repouso dele de 70 para cerca de 100; estimulá-lo faz o coração parar. Estimular o nervo acelerador dobra a frequência. Uma pessoa avisada de que vai fazer um esforço mostra a frequência cardíaca subindo antes de se mover; um sujeito que respira ar enriquecido em gás carbônico aumenta a ventilação em menos de um minuto, e um sujeito cujo gás carbônico do sangue é mantido constante artificialmente durante o exercício ainda assim a aumenta no início do movimento — os dois mecanismos, a antecipação e a correção, são ambos reais. ∎

Método 8.11 (Calcular a entrega de oxigênio)

Ventilação: volume corrente $\times$ frequência. Só cerca de 70% de cada incursão chega aos alvéolos; o resto preenche as vias aéreas.
Débito cardíaco: $Q = f \times V_s$ , em litros por minuto se $V_s$ estiver em litros.
Oxigênio consumido por minuto: $Q \times$ (oxigênio retirado por litro de sangue).
Fluxo até um órgão: a parcela dele em $Q$ . Compare fluxos absolutos, não parcelas — uma parcela menor de um débito maior pode ser mais sangue.
Confira: o consumo não pode ultrapassar o $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max, e $f$ não pode ultrapassar cerca de $220 -$ a idade.

Observação 8.12 (Onde está o limite)

A ventilação pode passar de $150\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ e o sangue que sai dos pulmões continua quase saturado no esforço máximo: os pulmões não são o gargalo. O volume sistólico é: ele fixa quanto sangue, e portanto quanto oxigênio, cada batimento entrega. O treinamento de resistência aumenta o coração e o volume sistólico dele — e é por isso que um coração treinado em repouso bate a 45 em vez de 70 para os mesmos $5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ , e por que o $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max sobe com o treinamento.

8.5 Exercícios

Exercício 8.1 ★

Calcule a ventilação de uma pessoa que respira $0.6\,\mathrm{L}$ catorze vezes por minuto; depois a da mesma pessoa respirando $2.2\,\mathrm{L}$ trinta e cinco vezes por minuto.

Solução

Solução de Exercício 8.1.

$0.6 \times 14 = 8.4\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ ; $2.2 \times 35 = 77\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ .

Exercício 8.2 ★

Defina débito cardíaco e dê a fórmula dele. Calcule-o para uma frequência cardíaca de 65 por minuto e um volume sistólico de $75\,\mathrm{mL}$ .

Solução

Solução de Exercício 8.2.

O volume de sangue bombeado por um lado do coração por minuto: $Q = f \times V_s$ . $65 \times 0.075 \approx 4.9\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ .

Exercício 8.3 ★

Trace o caminho de uma hemácia do átrio direito de volta ao átrio direito, nomeando as câmaras e as duas circulações.

Solução

Solução de Exercício 8.3.

Átrio direito, ventrículo direito, artéria pulmonar, pulmões (circulação pulmonar), veias pulmonares, átrio esquerdo, ventrículo esquerdo, aorta, órgãos (circulação sistêmica), veias, átrio direito.

Exercício 8.4 ★

A partir da figura do espirograma, dê o volume corrente, a capacidade vital e o volume residual.

Solução

Solução de Exercício 8.4.

Volume corrente $0.5\,\mathrm{L}$ ; capacidade vital $4.5\,\mathrm{L}$ ; volume residual $1.2\,\mathrm{L}$ .

Exercício 8.5 ★

Qual é a frequência cardíaca máxima de alguém de 16 anos? E de 60 anos?

Solução

Solução de Exercício 8.5.

Cerca de $220 - 16 = 204$ e $220 - 60 = 160$ batimentos por minuto.

Exercício 8.6 ★★

A partir da figura da frequência cardíaca, calcule o débito cardíaco a $100\,\mathrm{W}$ e a $300\,\mathrm{W}$ , e o fator entre os dois.

Solução

Solução de Exercício 8.6.

$100\,\mathrm{W}$ : $120 \times 0.105 \approx 12.6\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ ; $300\,\mathrm{W}$ : $198 \times 0.115 \approx 22.8\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ ; um fator de 1.8.

Exercício 8.7 ★★

Em repouso o intestino e os rins recebem 50% de $5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ ; no exercício máximo, 4% de $24\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ . Calcule os dois fluxos. O que muda mais, a parcela ou o fluxo absoluto?

Solução

Solução de Exercício 8.7.

Repouso: $2.5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ ; exercício: $0.04 \times 24 \approx 1.0\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ . A parcela cai doze vezes, o fluxo absoluto apenas por um fator de 2.6, porque o próprio débito cresceu.

Exercício 8.8 ★★

Uma pessoa tem um débito cardíaco de $18\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ e os músculos dela retiram $140\,\mathrm{mL}$ de oxigênio por litro. Calcule o consumo de oxigênio dela. Ela está perto do teto de uma estudante treinada?

Solução

Solução de Exercício 8.8.

$18 \times 0.14 = 2.5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ : cerca de três quartos dos $3.45\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ de um estudante treinado — perto disso, para uma pessoa menor.

Exercício 8.9 ★★

Por que o fluxo sanguíneo do cérebro permanece em $0.75\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ enquanto o do intestino é cortado em dois terços durante o exercício? Pense no que cada órgão consegue tolerar.

Solução

Solução de Exercício 8.9.

O cérebro não tolera nem segundos sem oxigênio e sem glicose, de modo que o fornecimento dele é protegido. O intestino e os rins conseguem suspender a digestão e a filtração por uma hora sem dano, e a parcela deles é emprestada aos músculos.

Exercício 8.10 ★★

Uma ciclista treinada tem frequência cardíaca de repouso de 42 e débito de repouso de $5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ . Calcule o volume sistólico dela e compare com o de uma pessoa não treinada.

Solução

Solução de Exercício 8.10.

$V_s = 5000/42 \approx 120\,\mathrm{mL}$ , contra cerca de $70\,\mathrm{mL}$ : o coração aumentado dela entrega o débito de repouso em bem menos batimentos.

Exercício 8.11 ★★

Explique por que a frequência cardíaca começa a subir antes do primeiro passo de uma corrida, e o que aconteceria a um corredor cujo controle funcionasse apenas detectando o gás carbônico do sangue.

Solução

Solução de Exercício 8.11.

A ordem de movimento do encéfalo, e a antecipação do esforço, são enviadas aos centros cardíacos e às glândulas suprarrenais antes de os músculos agirem. Um corredor que dependesse só da detecção do gás carbônico começaria com o débito de repouso, correria o primeiro minuto com a fermentação e seria obrigado a desacelerar pelo ácido láctico antes de a entrega alcançá-lo.

Exercício 8.12 ★★★

Dois sujeitos alcançam a mesma frequência cardíaca máxima de 195. Um tem volume sistólico máximo de $110\,\mathrm{mL}$ , o outro de $160\,\mathrm{mL}$ . Com a mesma extração de oxigênio de $150\,\mathrm{mL}/\mathrm{L}$ , calcule os consumos máximos de oxigênio deles, e diga o que a Observação 8.12 prevê sobre o histórico de treinamento de cada um.

Solução

Solução de Exercício 8.12.

$195 \times 0.110 \times 0.150 \approx 3.2\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ e $195 \times 0.160 \times 0.150 \approx 4.7\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ . O volume sistólico é o que o treinamento aumenta: o segundo sujeito é o treinado para provas de resistência.

Exercício 8.13 ★★★

O ar é 21% oxigênio. Uma pessoa ventila $100\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ no esforço máximo e consome $3.5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ de oxigênio. Que fração do oxigênio que ela inspira ela realmente usa? O que o resto faz?

Solução

Solução de Exercício 8.13.

Oxigênio inspirado: $0.21 \times 100 = 21\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ ; usado: $3.5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ , ou seja 17%. O resto é expirado de novo — o ar expirado ainda contém cerca de 16% de oxigênio, e é por isso que a respiração boca a boca funciona.

Exercício 8.14 ★★★

Um medicamento bloqueia os nervos aceleradores e o efeito da adrenalina sobre o coração, limitando a frequência cardíaca a 110. Preveja o efeito disso sobre o débito cardíaco no esforço máximo, sobre o $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max e sobre o que o paciente consegue fazer.

Solução

Solução de Exercício 8.14.

Débito de no máximo cerca de $110 \times 0.12 \approx 13\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ em vez de 24: o $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max cai quase pela metade, para cerca de $2\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ . O paciente consegue caminhar e pedalar suavemente, mas não sustentar nenhum esforço puxado.

Exercício 8.15 ★★★

Uma pessoa em grande altitude tem sangue arterial que carrega $150\,\mathrm{mL}$ de oxigênio por litro em vez de $200$ . Com o mesmo débito cardíaco máximo e a mesma extração de 75% do oxigênio entregue, calcule a perda de $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max em por cento. Proponha uma adaptação que o corpo faz nas semanas seguintes.

Solução

Solução de Exercício 8.15.

Entrega por litro reduzida em um quarto, extração inalterada em proporção: o $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max cai 25%. Nas semanas seguintes o corpo fabrica mais hemácias, elevando o oxigênio carregado por litro de volta na direção de $200\,\mathrm{mL}$ .

8.6 Problema: o teste de esforço

Problema 8.1

Problema de fim de semana — o teste de esforço de um cardiologista: frequência cardíaca, volume sistólico, ventilação e extração de oxigênio medidos em potência crescente, e a multiplicação que eles alcançam juntos

Tom, 17 anos, massa de $68\,\mathrm{kg}$ , pedala numa bicicleta de laboratório enquanto a frequência cardíaca, a ventilação e o ar expirado dele são registrados. Resultados:

potência (W)	0	75	150	225	300
frequência cardíaca (por min)	62	105	140	175	198
volume sistólico (mL)	72	100	116	120	120
volume corrente (L)	0.5	1.2	1.8	2.3	2.6
incursões por min	13	18	24	32	44
$\mathrm{O_2}$ retirado por litro de sangue (mL)	52	90	120	145	155

Parte I — O coração.

Calcule o débito cardíaco de Tom em cada potência.
Por que fator o débito subiu a $300\,\mathrm{W}$ ? Que parte desse fator vem da frequência e que parte vem do volume sistólico?
Acima de que potência o volume sistólico para de subir? O que, sozinho, aumenta o débito a partir daí?
Compare a frequência cardíaca máxima de Tom com a regra prática.
O débito de repouso dele é de cerca de $4.5\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ . Se o volume de sangue dele é de $5\,\mathrm{L}$ , quanto tempo leva uma volta completa em repouso, e a $300\,\mathrm{W}$ ?

Parte II — Os pulmões.

Calcule a ventilação em cada potência.
Por que fator ela subiu a $300\,\mathrm{W}$ ? Qual dos dois fatores, o volume ou a frequência, contribui mais?
A capacidade vital de Tom é de $5.0\,\mathrm{L}$ . Que fração dela cada incursão usa a $300\,\mathrm{W}$ ?
A ventilação subiu por um fator maior que o débito cardíaco. Isso quer dizer que os pulmões limitam o desempenho? Use a Observação 8.12.
Só 70% de cada incursão chega aos alvéolos. Calcule a ventilação alveolar em repouso e a $300\,\mathrm{W}$ .

Parte III — O oxigênio.

Calcule o consumo de oxigênio de Tom em cada potência, a partir do débito cardíaco e do oxigênio retirado por litro.
Expresse o valor a $300\,\mathrm{W}$ em mililitros por minuto por quilograma. Isso é um $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max, e de que tipo de pessoa?
Por que fator o consumo subiu do repouso até $300\,\mathrm{W}$ ? Separe-o no fator vindo do coração e no fator vindo da extração.
Usando $20\,\mathrm{kJ}$ por litro de oxigênio, calcule a potência metabólica a $300\,\mathrm{W}$ e o rendimento dos músculos (potência mecânica dividida pela potência metabólica acima do repouso).
Trace, ou descreva, o consumo de oxigênio em função da potência mecânica. É linear? Onde está o teto?

Parte IV — O controle e o veredito.

A frequência cardíaca de Tom chegou a 75 enquanto ele estava sentado esperando o teste começar. Explique.
A $300\,\mathrm{W}$ o sangue arterial dele ainda está 95% saturado de oxigênio. O que isso diz a você sobre a troca nos alvéolos e sobre onde está o limite do $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max dele?
O cardiologista anota que os músculos agora recebem cerca de $20\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ de sangue. Que fração do débito é isso, e para onde foi o resto da distribuição de repouso?
Depois de seis meses de treinamento, o volume sistólico máximo de Tom é de $140\,\mathrm{mL}$ com a mesma frequência máxima e a mesma extração. Calcule o novo $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max dele.
Enuncie o resultado: os três números (coração, extração, ventilação) pelos quais o corpo de Tom multiplicou o fornecimento de oxigênio de repouso, e o único deles que o treinamento mudou.

Solução

Solução de Problema 8.1.

1. $62 \times 0.072 \approx 4.5$ ; $105 \times 0.100 = 10.5$ ; $140 \times 0.116 \approx 16.2$ ; $175 \times 0.120 = 21.0$ ; $198 \times 0.120 \approx 23.8\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ .

2. $23.8/4.5 \approx 5.3$ : a frequência contribui com $198/62 \approx 3.2$ , o volume sistólico com $120/72 \approx 1.7$ , e $3.2 \times 1.7 \approx 5.3$ .

3. Acima de cerca de $225\,\mathrm{W}$ o volume sistólico fica em $120\,\mathrm{mL}$ ; só a frequência cardíaca eleva mais o débito.

4. $220 - 17 = 203$ : os 198 dele estão dentro da precisão da regra.

5. $5/4.5 \approx 1.1\,\mathrm{min}$ , cerca de $67\,\mathrm{s}$ ; a $300\,\mathrm{W}$ , $5/23.8 \approx 0.21\,\mathrm{min}$ , cerca de $13\,\mathrm{s}$ .

6. $0.5 \times 13 = 6.5$ ; $1.2 \times 18 = 21.6$ ; $1.8 \times 24 = 43.2$ ; $2.3 \times 32 = 73.6$ ; $2.6 \times 44 \approx 114\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ .

7. $114/6.5 \approx 18$ : o volume corrente subiu 5.2 vezes, a frequência 3.4 vezes; o volume contribui mais.

8. $2.6/5.0 = 52\%$ da capacidade vital por incursão.

9. Não: a ventilação tem uma grande reserva e o sangue que sai dos pulmões permanece saturado. O limite é o volume sistólico do coração, que fixa quanto oxigênio cada batimento entrega.

10. $0.7 \times 6.5 \approx 4.6\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ e $0.7 \times 114 \approx 80\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ .

11. $4.5 \times 0.052 \approx 0.23$ ; $10.5 \times 0.090 \approx 0.95$ ; $16.2 \times 0.120 \approx 1.94$ ; $21.0 \times 0.145 \approx 3.05$ ; $23.8 \times 0.155 \approx 3.7\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ .

12. $3700/68 \approx 54\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ por quilograma. A frequência chegou ao máximo dela e o aumento de 225 para $300\,\mathrm{W}$ é pequeno: este é o $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max dele, o de um estudante em boa forma e treinado.

13. $3.7/0.23 \approx 16$ : o fator 5.3 do coração multiplicado pelo $155/52 \approx 3.0$ da extração.

14. $3.7 \times 20 = 74\,\mathrm{kJ}$ por minuto, cerca de $1230\,\mathrm{W}$ ; em repouso $0.23 \times 20/60 \approx 77\,\mathrm{W}$ ; acima do repouso, cerca de $1150\,\mathrm{W}$ , de modo que o rendimento é $300/1150 \approx 26\%$ .

15. Aproximadamente uma reta de $0.23$ a $3.05\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ entre 0 e $225\,\mathrm{W}$ , e depois encurvando: os últimos $75\,\mathrm{W}$ acrescentam apenas $0.65\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ . O teto é de cerca de $3.7\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ .

16. A antecipação: a expectativa do esforço no encéfalo é retransmitida aos centros cardíacos e às glândulas suprarrenais, elevando a frequência antes de qualquer movimento.

17. Os alvéolos oxigenam o sangue por completo mesmo com ventilação e débito máximos; os pulmões não são o limite. O limite é a quantidade de sangue que o coração consegue enviar por minuto.

18. $20/23.8 \approx 84\%$ . O intestino e os rins, que ficavam com metade do débito de repouso, recebem agora cerca de $1\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ ; as artérias deles se estreitaram e o fluxo foi redirecionado aos músculos.

19. $198 \times 0.140 \times 0.155 \approx 4.3\,\mathrm{L}/\mathrm{min}$ , cerca de $63\,\mathrm{mL}/\mathrm{min}$ por quilograma.

20. O débito cardíaco multiplicado por 5.3, a extração de oxigênio por 3, a ventilação por 18; o treinamento mudou o volume sistólico do coração e, com ele, o teto.

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