--- title: "O coração e os pulmões durante o esforço" book: "Biologia do ensino médio" subject: biology language: pt chapter: 8 exercises: 15 source: https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/8-o-coracao-e-os-pulmoes-durante-o-esforco --- # Capítulo 8 — O 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](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/7-o-exercicio-e-as-necessidades-energeticas-do-corpo#ch-g10-exercise-and-energy) 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.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-heart-lungs-effort/fig-148921e84305.svg) *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.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-heart-lungs-effort/img-6726f29a0d1c.jpg) *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.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-heart-lungs-effort/fig-700bc5f6e396.svg) *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](#def-g10-heart-lungs-effort-output) 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.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-heart-lungs-effort/fig-b8f38fdbd9c3.svg) *Frequência cardíaca, volume sistólico e [débito cardíaco](#def-g10-heart-lungs-effort-output) 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 W200\,\mathrm{W}200W).** 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](#def-g10-heart-lungs-effort-output); 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.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-heart-lungs-effort/fig-291b9d68ef82.svg) *Para onde vai o [débito cardíaco](#def-g10-heart-lungs-effort-output), 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](#def-g10-heart-lungs-effort-output) 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](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/7-o-exercicio-e-as-necessidades-energeticas-do-corpo#ch-g10-exercise-and-energy). **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](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) 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](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) 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).** 1. [Ventilação](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) : volume corrente $\times$ frequência. Só cerca de 70% de cada incursão chega aos [alvéolos](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) ; o resto preenche as vias aéreas. 2. [Débito cardíaco](#def-g10-heart-lungs-effort-output) : $Q = f \times V_s$ , em litros por minuto se $V_s$ estiver em litros. 3. Oxigênio consumido por minuto: $Q \times$ (oxigênio retirado por litro de sangue). 4. 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. 5. 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](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) 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](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) 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 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](#def-g10-heart-lungs-effort-output) e dê a fórmula dele. Calcule-o para uma frequência cardíaca de 65 por minuto e um volume sistólico de $75\,\mathrm{mL}$. **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 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 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 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](#def-g10-heart-lungs-effort-output) a $100\,\mathrm{W}$ e a $300\,\mathrm{W}$, e o fator entre os dois. **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 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](#def-g10-heart-lungs-effort-output) 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 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 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 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 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](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/4-o-metabolismo-celular#def-g10-cell-metabolism-fermentation) 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](https://one-course.com/books/biology/2/pt/chapter/7-o-exercicio-e-as-necessidades-energeticas-do-corpo#def-g10-exercise-and-energy-vo2max) deles, e diga o que a [Observação 8.12](#rem-g10-heart-lungs-effort-limit) prevê sobre o histórico de treinamento de cada um. **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 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](#prop-g10-heart-lungs-effort-control) sobre o coração, limitando a frequência cardíaca a 110. Preveja o efeito disso sobre o [débito cardíaco](#def-g10-heart-lungs-effort-output) no esforço máximo, sobre o $\dot V\!\mathrm{O_2}$max e sobre o que o paciente consegue fazer. **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](#def-g10-heart-lungs-effort-output) 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 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](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) 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.** 1. Calcule o [débito cardíaco](#def-g10-heart-lungs-effort-output) de Tom em cada potência. 2. Por que fator o débito subiu a $300\,\mathrm{W}$ ? Que parte desse fator vem da frequência e que parte vem do volume sistólico? 3. Acima de que potência o volume sistólico para de subir? O que, sozinho, aumenta o débito a partir daí? 4. Compare a frequência cardíaca máxima de Tom com a regra prática. 5. 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.** 6. Calcule a [ventilação](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) em cada potência. 7. Por que fator ela subiu a $300\,\mathrm{W}$ ? Qual dos dois fatores, o volume ou a frequência, contribui mais? 8. A capacidade vital de Tom é de $5.0\,\mathrm{L}$ . Que fração dela cada incursão usa a $300\,\mathrm{W}$ ? 9. A [ventilação](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) subiu por um fator maior que o [débito cardíaco](#def-g10-heart-lungs-effort-output) . Isso quer dizer que os pulmões limitam o desempenho? Use a [Observação 8.12](#rem-g10-heart-lungs-effort-limit) . 10. Só 70% de cada incursão chega aos [alvéolos](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) . Calcule a [ventilação](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) alveolar em repouso e a $300\,\mathrm{W}$ . **Parte III — O oxigênio.** 11. Calcule o consumo de oxigênio de Tom em cada potência, a partir do [débito cardíaco](#def-g10-heart-lungs-effort-output) e do oxigênio retirado por litro. 12. 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? 13. 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. 14. 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). 15. 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.** 16. A frequência cardíaca de Tom chegou a 75 enquanto ele estava sentado esperando o teste começar. Explique. 17. 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](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) e sobre onde está o limite do $\dot V\!\mathrm{O_2}$ max dele? 18. 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? 19. 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. 20. Enuncie o resultado: os três números (coração, extração, [ventilação](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) ) pelos quais o corpo de Tom multiplicou o fornecimento de oxigênio de repouso, e o único deles que o treinamento mudou. **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](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) 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](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) oxigenam o sangue por completo mesmo com [ventilação](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) 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](#def-g10-heart-lungs-effort-output) multiplicado por 5.3, a extração de oxigênio por 3, a [ventilação](#def-g10-heart-lungs-effort-ventilation) por 18; o treinamento mudou o volume sistólico do coração e, com ele, o teto.