Efeitos das Forças de Aceleração Sobre o Corpo na Fisiologia da Aviação e do Espaço

postulado é que a pressão capilar nessas áreas dos pulmões fica especial mente alta,

ocorrendo edema local. A extensão do processo progressivo para mais áreas dos pulmões

leva ao edema pulmonar disseminado e à disfunção pulmonar grave, o que pode ser letal.

Permitir que a pessoa respire O geralmente reverte o processo em horas. 2

 

DOENÇA CRÔNICA DAS MONTANHAS

Ocasionalmente, a pessoa que permanecer em altas altitudes durante tempo demasiado longo

desenvolve a doença crônica das montanhas, em que ocorrem os seguintes efeitos: (1) a

massa de hemácias e o hematócrito ficam excepcionalmente elevados; (2) a pressão arterial

pulmonar torna-se mais elevada ainda do que a elevação normal que ocorre durante a

aclimatação; (3) o lado direito do coração fica muito aumentado; (4) a pressão arterial

periférica começa a cair; (5) segue-se insuficiência cardíaca congestiva; e (6) a morte segue,

frequentemente, a menos que a pessoa seja removida para altitude mais baixa.

As causas dessa sequência de eventos, provavelmente, são tríplices. Em primeiro lugar, a

massa de hemácias fica tão grande que a viscosidade sanguínea aumenta por várias vezes;

essa viscosidade aumentada tende a diminuir o fluxo sanguíneo tecidual, de tal modo que o

fornecimento de O também começa a diminuir. Segundo, as arteríolas pulmonares entram em 2

vasoconstrição por causa da hipoxia pulmonar. Essa vasoconstrição resulta do efeito constritor

vascular hipóxico, que normalmente opera para desviar sangue dos alvéolos pouco

oxigenados para os muito oxigenados, como explicado no Capítulo 39. Entretanto, como

todos os alvéolos agora estão no estado de pouco O , todas as arteríolas são contraídas, a 2 pressão arterial pulmonar se eleva excessivamente e o lado direito do coração se mostra

insuficiente. Terceiro, o espasmo arterioloalveolar desvia grande parte do fluxo sanguíneo

para vasos pulmonares não alveolares, causando assim excesso de fluxo sanguíneo de

derivação pulmonar nos locais onde o sangue é pouco oxigenado, o que agrava ainda mais o

problema. A maioria das pessoas com esse distúrbio se recupera em dias ou semanas, quando

são removidas para altitude mais baixa.

 

EFEITOS DAS FORÇAS DE ACELERAÇÃO SOBRE O CORPO NA FISIOLOGIA DA AVIAÇÃO E DO ESPAÇO

Em virtude das alterações rápidas da velocidade e da direção do movimento, em aeroplanos

ou naves espaciais, diversos tipos de forças de aceleração afetam o corpo durante o voo. No

começo do voo, ocorre aceleração linear simples; ao término do voo, desaceleração; e a cada

vez que o veículo faz uma curva, aceleração centrífuga.

FORÇAS DE ACELERAÇÃO CENTRÍFUGA

Quando o aeroplano faz uma curva, a força de aceleração centrífuga é determinada pela

seguinte relação:

 

na qual f é a força aceleradora centrífuga, m é a massa do objeto, v é a velocidade de viagem e

r é o raio de curvatura da curva. Por essa fórmula, é óbvio que à medida que a veloci dade

aumenta a força de aceleração centrífuga aumenta na proporção do quadrado da velocidade.

Também é óbvio que a força de aceleração é diretamente proporcional à intensida de da curva

(quanto menor o raio, mais intensa a curvatura).

 

Medida da Força de Aceleração — “G”. Quando o aviador está simplesmente sentado

no seu assento, a força com a qual ele está fazendo pressão contra o assento resulta da tração

da gravidade e é igual ao seu peso. A intensidade dessa força é dita +1 G porque é igual à

tração da gravidade. Se a força com que ele pressiona contra o assento ficar cinco vezes o seu

peso normal durante a recuperação de um mergulho, a força que atua sobre o assento é dita +5

G.

Se o aeroplano fizer loop externo, de modo que a pessoa seja mantida presa pelo seu cinto de

segurança, G negativa é aplicada ao seu corpo; se a força com a qual ela é retida pelo seu

cinto for igual ao peso do seu corpo, a força negativa é −1 G.

 

EFEITOS DA FORÇA DE ACELERAÇÃO CENTRÍFUGA SOBRE O

CORPO — (G POSITIVA)

Efeitos sobre o Sistema Circulatório. O efeito mais importante da aceleração centrífuga

se dá sobre o sistema circulatório, porque o sangue é móvel e pode ser deslocado pelas forças

centrífugas.

Quando o aviador é submetido a G positiva, o sangue é centrifugado em direção à parte mais

inferior do corpo. Assim, se a força aceleradora centrífuga for +5 G e a pessoa estiver uma

posição em pé imobilizada, a pressão nas veias dos pés fica bastante aumentada (para cerca de

450 mmHg). Na posição sentada, a pressão passa a ser de aproximadamente 300 mmHg.

Além disso, à medida que a pressão nos vasos da parte inferior do corpo aumenta, esses vasos

se dilatam passivamente, de modo que parte importante do sangue, da região superior do

corpo, é deslocada para os vasos inferiores. Uma vez que o coração não pode bombear a não

ser que o sangue retorne a ele, quanto maior a quantidade de sangue “acumulada” dessa

maneira, na parte inferior do corpo, menor a quantidade disponível para o débito cardíaco.

A Figura 44-3 mostra as alterações nas pressões arteriais sistólica e diastólica (curvas

superior e inferior, respectivamente), na parte superior do corpo, quando força uma

aceleradora centrífuga de +3,3 G é aplicada subitamente à pessoa sentada. Observe que ambas

as pressões caem abaixo de 22 mmHg durante os primeiros segundos depois que a aceleração

começa, mas, a seguir, retornam para pressão sistó lica de cerca de 55 mmHg e pressão

diastólica de 20 mmHg, em outros 10 a 15 segundos. Essa recuperação secundária é causada,

principalmente, pela ativação dos reflexos barorreceptores.

Aceleração maior que 4 a 6 G causa “escurecimento” da visão, em alguns segundos, e

inconsciência logo depois. Se esse grande grau de aceleração continuar, a pessoa morrerá.

 

Figura 44-3. Alterações das pressões arteriais sistólica (parte superior da curva) e diastólica (parte inferior da curva) após exposição abrupta e continuada de uma pessoa sentada a força aceleradora de cima para baixo de 3,3 G. (Dados de Martin EE, Henry JP: Effects of time and temperature upon tolerance to positive acceleration. J Aviation Med 22:382, 1951.)

 

Efeitos sobre as Vértebras. Forças de aceleração extremamente altas durante apenas

fração de segundo podem fraturar as vértebras. O grau de aceleração positiva que a pessoa

média é capaz de suportar na posição sentada, antes que ocorra fratura vertebral, é de cerca de

20 G.

 

G Negativa. Os efeitos da G negativa sobre o corpo são em condições agudas, menos

drásticos, porém com possibilidade de serem permanentemente mais lesivos do que os efeitos

da G positiva. O aviador é capaz, geralmente, de passar por loops externos até forças de

aceleração negativa de −4 a −5 G sem causar dano permanente, embora cause intensa

hiperemia momentânea da cabeça. Ocasionalmente, perturbações psicóticas durando de 15 a

20 minutos, ocorrem como resultado de edema cerebral.

Às vezes, forças G negativas podem ser tão grandes (p. ex., −20 G,) e a centrifugação do

sangue para a cabeça é tão grande que a pressão arterial cerebral alcança 300 a 400 mmHg,

algumas vezes fazendo com que se rompam pequenos vasos na superfície da cabeça e no

cérebro. Entretanto, os vasos no interior do crânio mostram menos tendência a se romper do que seria esperado, pela seguinte razão: o líquido cefalorraquidiano é centrifugado em direção

à cabeça, ao mesmo tempo em que o sangue é centrifugado em direção aos vasos cranianos, e

a pressão bastante aumentada do líquido cefalorraquidiano atua como acolchoamento

amortecedor no lado de fora do cérebro, para prevenir ruptura vascular intracerebral.

Uma vez que os olhos não são protegidos pelo crânio, intensa hiperemia ocorre durante forte

G negativa. Como resultado, os olhos muitas vezes ficam cegos tempora riamente, pelo

“avermelhamento” dos campos visuais.

Proteção do Corpo Contra Forças de Aceleração Centrífuga. Procedimentos e

aparelhos específicos foram desenvol vidos para proteger os aviadores contra o colapso cir‐

culatório que poderia ocorrer durante a G positiva. Primeiro, se o aviador contrair seus

músculos abdominais até grau extremo e inclinar-se para a frente, para comprimir o abdome,

parte do acúmulo de sangue nos grandes vasos do abdome pode ser evitada, retardando o

início do desfalecimento. Também foram desenvolvidas vestes especiais “anti-G” para

impedir o acúmulo de sangue no abdome inferior e nas pernas. A mais simples delas aplica

pressão positiva nas pernas e no abdome, inflando bolsas compressivas à medida que a G

aumenta. Teoricamente, piloto submerso em tanque ou com roupa d’água poderia ter pouco

efeito das forças G sobre a circulação, porque as pressões desenvolvidas na água atuando do

lado de fora do corpo, durante a aceleração centrífuga balanceariam quase exatamente as

forças que atuam no corpo. Entretanto, a presença de ar nos pulmões ainda faria com que

ocorresse deslocamento do coração, dos tecidos pulmonares e do diafragma para posições

gravemente anormais, apesar da submersão na água. Por essas razões, mesmo se esse

procedimento fosse usado o limite de segurança quase certamente ainda seria menor que 10

G.

 

EFEITOS DE FORÇAS DE ACELERAÇÃO LINEAR SOBRE O CORPO

Forças de Aceleração em Viagem Espacial. Diferentemente do aeroplano, a nave

espacial não é capaz de fazer curvas rápidas; portanto, a aceleração centrífuga é de pequena

importância, exceto quando a nave espacial entra em giros anormais. No entanto, a aceleração

no lançamento e a desaceleração na aterrissagem podem ser tremendas; ambas são tipos de

acelerações lineares positiva e negativa.

A Figura 44-4 mostra o perfil aproximado da aceleração, durante o lançamento, de

espaçonave de três estágios, demonstrando que o impulsor do primeiro estágio causa

aceleração tão alta quanto 9 G, e o impulsor do segundo estágio, tão alta quanto 8 G. Na

posição em pé, o corpo humano não seria capaz de resistir a tanta aceleração, mas em posição

semideitada transversal ao eixo de aceleração, essa quantidade de aceleração pode ser suportada com facilidade, apesar do fato de as forças de aceleração continuarem às vezes

durante vários minutos. Portanto, vemos a razão dos assentos reclinados usados pelos

astronautas.

Problemas também ocorrem durante a desaceleração quando a espaçonave reentra na

atmosfera. Pessoa viajando a Mach 1 (a velocidade do som e dos aeroplanos rápidos) pode ser

desacelerada, com segurança, por distância de cerca de 193 metros, enquanto pessoa viajando

com velocidade de Mach 100 (velocidade possível em viagem espacial interplane tária),

necessitaria de distância de cerca de 16.093 quilômetros para a desaceleração segura. A

principal razão para essa diferença é que a quantidade total de energia que precisa ser

dissipada durante a desaceleração é proporcional ao quadrado da velocidade, o que, por si só,

aumenta a distância exigida para desacelerações entre Mach 1 versus Mach 100 em

aproximadamente 10.000 vezes. Mas, além disso, o ser humano pode suportar muito menos

desaceleração se o perío do para essa desaceleração durar muito. Assim, a desace leração deve

ser realizada muito mais lentamente, a partir de altas velocidades, do que é necessário a

velocidades mais baixas.

 

Figura 44-4. Forças de aceleração durante o lançamento de nave espacial.

 

Forças de Desaceleração Associadas aos Saltos de Paraquedas. Quando o

paraquedista deixa o aeroplano, sua velocidade de queda é, de início, exatamente 0 metro por

segundo. Entretanto, em virtude da força aceleradora da gravidade, em 1 segundo sua

velocidade de queda é de 9,8 metros por segundo (se não houver resistência do ar); em 2

segundos, ela é de 19,6 metros por segundo; e assim por diante. À medida que a velocidade de

queda aumenta, a resistência do ar que tende a retardar a queda também eleva. Finalmente, a força de desaceleração da resistência do ar contrabalança exatamente a força aceleradora da