لطفا قبل از درخواست جزوه نمونه جزوه را دانلود کنید و بعد به بنده در ایمیل یا در کانال تلگرام پیغام بدهید تا هماهنگی ها با شما انجام شود.
 
آخرین مطالب
 
صفحات
نکاتی درباره دوبخش فیزیولوژی

فیزیولوژی هوانوردی

بتدریج که انسان در هواپیما ، در کوهنوردی و در سفینه‌های فضایی به ارتفاعات بلندتر و بلندتر صعود کرده است درک اثرات ارتفاع و فشار پایین گازها و نیز چندین عامل دیگر از قبیل نیروهای شتابی و بی‌وزنی بر روی بدن انسان بطور فزاینده‌ای اهمیت بیشتری پیدا کرده است.


تصویر

 

فشار جو در ارتفاعات مختلف

در سطح دریا فشار جو 760 میلیمتر جیوه ، در ارتفاع 3000 متری فقط 523 میلیمتر جیوه و در ارتفاعات 15000 متری 87 میلیمتر جیوه است. این کاهش فشار بارومتریک علت اصلی تمام مسائل ناشی از هیپوکسی در فیزیولوژی ارتفاعات بلند است زیرا بتدریج که فشار بارومتریک کاهش می‌یابد، فشار سهمی اکسیژن به همان نسبت کم می‌شود و در کلیه اوقات اندکی کمتر از 21 درصد فشار بارومتریک کل باقی می‌ماند.

اثرات حاد هیپوکسی

بعضی از اثرات حاد هیپوکسی با شروع در ارتفاعات تقریبا 3600 متری عبارتند از خواب آلودگی ، بی‌حالی ، خستگی روانی و عضلانی ، گاهی سردرد ، ندرتا تهوع و گاهی احساس خوشی. تمام این علایم در ارتفاع بالاتر از 5400 متری به مرحله پرشهای عضلانی یا تشنجات پیشرفت کرده و در بالاتر از 6900 متری به اغما می‌انجامد. یکی از مهمترین اثرات هیپوکسی کاهش قدرت روانی است که قضاوت ، حافظه و انجام حرکات دقیق را مختل می‌کند.

سازش با فشار اکسیژن پایین

هرگاه شخصی برای چندین روز ، چندین هفته با برای سالها در ارتفاعات بلند اقامت کند با فشار اکسیژن پایین سازش بیشتر و بیشتری پیدا می‌‌کند. بطوری که فشار اکسیژن پایین موجب اثرات زیان آور کمتر و کمتری در بدن می‌شود و لذا شخص قادر می‌شود که بدون بروز اثرات هیپوکسی کار سخت‌تری را انجام دهد یا به ارتفاعات باز هم بلندتری صعود کند. روشهای اصلی که این مصونیت حاصل می‌شود عبارتند از:

  • افزایش شدید تهویه ریوی
  • افزایش گویچه‌های قرمز خون
  • افزایش ظرفیت انتشاری ریه‌ها
  • افزایش تعداد رگهای بافتی
  • افزایش قدرت سلولها برای به مصرف رساندن اکسیژن با وجود فشار پایین اکسیژن.



تصویر

 

نیروهای شتابی در سفرهای فضایی

برخلاف هواپیما ، سفینه فضایی نمی‌تواند چرخشهای سریع انجام دهد. بنابراین ، شتاب گریز از مرکزی اهمیت زیادی ندارد مگر اینکه سفینه فضایی چرخشهای غیر عادی پیدا کند. از طرف دیگر ، شتاب هنگام پرتاب سفینه و آهسته شدن سرعت هنگام فرود سفینه که هر دو از نوع شتاب خطی است ممکن است فوق‌العاده عظیم باشد. هنگام آهسته شدن شتاب در جریان ورود سفینه فضایی به جو نیز مشکلاتی بوجود می‌آید. شخصی را که با سرعت یک ماخ (سرعت سیر صوت و هواپیمای سریع) پرواز می‌کند میتوان بدون خطر شتابش را در یک مسافت 200 متری آهسته کرده و به صفر رساند.

در حالی که شخصی که با سرعت 100 ماخ پرواز می‌کند، نیاز به مسافتی حدود 16000 کیلومتر برای رساندن سرعتش به صفر دارد. دلیل اصلی این اختلاف آن است که مقدار کل انرژی که باید در جریان آهسته شدن سرعت دفع شود متناسب با مجذور سرعت است که به تنهایی مسافت مورد نیاز را در 10000 برابر می‌کند. اما علاوه بر این ، هرگاه آهسته شدن سرعت مدت زیادی طول بکشد نسبت به هنگامی که آهسته شدن سرعت مدت کوتاهی طول بکشد انسان می‌تواند آهسته شدن سرعت بسیار کمتری را تحمل کند. بنابراین آهسته کردن سرعت از سرعتهای بسیار زیاد بایستی با آهستگی بسیار بیشتری از آنچه برای سرعتهای آهسته‌تر مورد نیاز است، انجام شود.

نیروهای کاهش دهنده شتاب در پرش با چتر نجات

هنگامی که یک چتر باز از هواپیما بیرون می‌پرد، سرعت او در ابتدا دقیقا صفر متر در ثانیه است. اما سرعت سقوط او به علت نیروی شتاب ثقل پس از یک ثانیه 9.8 متر در ثانیه و پس از دو ثانیه 19.6 متر در ثانیه خواهد بود و به همین نسبت افزایش خواهد یافت (اگر هیچگونه مقاومت هوا وجود نداشته باشد). نیروی کاهش دهنده شتاب ناشی از مقاومت هوا که تمایل دارد سرعت سقوط را کاهش دهد نیز زیاد می‌شود. سرانجام نیروی کاهش دهنده شتاب ناشی از مقاوت هوا دقیقا با نیروی شتاب ثقل متعادل می‌شود، بطوری که بعد از سقوط برای حدود 12 ثانیه و طی مسافتی حدود 420 متر ، شخص با سرعت نهایی 175 تا 190 کیلومتر در ساعت در حال سقوط خواهد بود.

محیط مصنوعی در سفینه فضایی مسدود

چون در فضای کیهانی هوا وجود ندارد لذا باید یک اتمسفر مصنوعی توام با سایر شرایط اقلیمی در سفینه بوجود آورده شود. مهمتر از همه ، غلظت اکسیژن باید به اندازه کافی بالا و غلظت کربن دی‌اکسید باید به اندازه کافی پایین باقی بماند تا از بروز خفگی جلوگیری شود. در بعضی سفرهای فضایی اولیه یک جو داخل سفینه ای محتوی اکسیژن خالص با هوای طبیعی 260 میلیمتر جیوه بکار میرفت. اما در سفینه رفت و برگشت یا شاتل فضایی گازهایی تقریبا برابر با هوای طبیعی یعنی با نیتروژن به میزان 4 برابر اکسیژن و فشار کل 760 میلیمتر جیوه بکار می‌روند.

در مورد سفرهایی که بیشتر از چندین ماه طول می‌کشند حمل ذخیره کافی اکسیژن و مقدار کافی ماده جذب کننده کربن دی‌اکسید غیر عملی است. به این دلیل تکنیکهای گردش مجدد برای استفاده از اکسیژن مصرفی پیشنهاد شده‌اند. پاره‌ای از روشهای استفاده مجدد بستگی به اعمال فیزیکی خالص از قبیل تقطیر و الکترولیز آب برای آزاد کردن اکسیژن دارد. روشهای دیگر بستگی به اعمال بیولوژیک از قبیل استفاده از جلبکها با ذخیره کلروفیل زیادشان برای تولید مواد غذایی و همزمان با آن آزاد شدن اکسیژن از کربن دی‌اکسید بوسیله فتوسنتز دارند.


تصویر

 

بی‌وزنی در فضا

کسی که در یک ماهواره مداری یا سفینه بدون شتاب قرار دارد احساس بی‌وزنی خواهد کرد. به این معنی که به سوی کف ، اطراف یا سقف سفینه کشیده نمی‌شود، بلکه صرفا در محفظه داخل سفینه شناور باقی می‌ماند. دلیل این امر وارد نشدن کشش نیروی ثقل بر روی بدن نیست. زیرا نیروی ثقل هر جسم آسمانی نزدیک کماکان بر روی بدن عمل می‌کند.

اما باید دانست که نیروی ثقل توسط نیروی گریز از مرکزی گردش مداری سفینه که بطور همزمان بر روی سفینه و شخص هر دو عمل می‌کند متعادل می‌ شود. بطوری که هر دو توسط نیروی شتاب دهنده دقیقا یکسان ودر یک جهت واحد کشیده می‌شوند. به این دلیل شخص صرفا به سوی هیچیک از جدارهای سفینه فضایی کشیده نمی‌شود.

فیزیولوژی غواصی

هنگامی که انسانها به زیر آب فرو می‌روند فشار در اطراف آنها به مقدار فوق‌العاده زیادی افزایش می‌یابد. برای جلوگیری از رویهم خوابیدن ریه‌ها ، هوا نیز بایستی تحت فشار زیاد رسانده شود و این امر خون در ریه‌ها را در معرض فشارهای فوق‌العاده زیاد گازهای حبابچه‌ای قرار می‌دهد که هیپرباریسم نامیده می‌شود. این فشارهای بالا در صورتی که از حدود معینی تجاوز کنند می‌توانند موجب تغییرات فوق‌العاده شدیدی در فیزیولوژی بدن شوند.


تصویر

 

رابطه عمق دریا با فشار

ستونی از آب دریا به ارتفاع 10 متر در ته خود فشاری برابر با یک اتمسفر ایجاد می‌کند. بنابراین شخصی که در 10 متری زیر سطح اقیانوس قرار داشته باشد، در معرض فشاری برابر با 2 اتمسفر قرار خواهد گرفت که یک اتمسفر آن مربوط به فشار هوای موجود در بالای آب و یک اتمسفر آن مربوط به وزن خود آب است.

اثر فشارهای سهمی زیاد گازها بر روی بدن

گازهایی که غواص در هنگام استنشاق هوا بطور عادی در معرض آنها قرار دارد عبارتند از نیتروژن ، اکسیژن و دی‌اکسید کربن. هر یک از این گازها می‌توانند گاهی موجب اثرات فیزیولوژیک جدی در فشارهای زیاد شوند.

تخدیر نیتروژنی در فشارهای زیاد نیتروژن

تقریبا 5/4 هوا را نیتروژن تشکیل می‌دهد. نیتروژن در فشار کنار دریا اثر شناخته شده‌ای بر روی اعمال بدن ندارد اما در فشارهای زیاد می‌تواند موجب درجات متغیری از تخدیر یا نارکوز شود. هنگامی که غواص برای یک ساعت یا بیشتر در زیر دریا باقی می‌ماند و هوای فشرده استنشاق می‌کند، عمقی که در آن نخستین علایم نارکوز خفیف ظاهر می‌شود تقریبا 36 متر است.

در این عمق ، غواص شروع به احساس نشاط و از دست دادن بسیاری از ناراحتیهای خود می‌کند. در عمق 45 تا 60 متری ، غواص خواب آلود می‌شود. در عمق 60 تا 75 متری قدرت غواص بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد و غالبا نمی‌تواند کارهایی را که از او خواسته می‌شود با دقت و ظرافت انجام دهد. نارکوز نیتروژنی دارای مشخصاتی بسیار مشابه مستی با الکل است و به این دلیل آن را مستی اعماق نامیده‌اند.



تصویر

 

مسمومیت با اکسیژن در فشارهای زیاد

هنگامی که فشار اکسیژن به مقدار زیادی از 100 میلیمتر جیوه بالاتر می‌رود، اکسیژن محلول در آب خون افزایش می‌یابد. در محدوده طبیعی فشار اکسیژن حبابچه‌ای تقریبا هیچ مقداری از اکسیژن کل خون مربوط به اکسیژن محلول نیست اما بتدریج که فشار بطور افزاینده‌ای وارد محدوده هزاران میلیمتر جیوه می‌شود قسمت بزرگی از اکسیژن کل خون به جای اینکه به حال ترکیب با هموگلوبین باشد به حال محلول است.

به علت فشار اکسیژن بافتی که هنگام استنشاق اکسیژن با فشار اکسیژن حبابچه‌ای بسیار بالا بوجود می‌آید به آسانی می‌توان درک کرد که این موضوع می‌تواند برای بسیاری از بافتهای بدن زیان‌آور باشد. این موضوع بویژه در مورد مغز صدق می‌کند. در واقع قرار گرفتن در معرض 4 اتمسفر فشار اکسیژن می‌تواند در بیشتر مردم بعد از 30 دقیقه موجب تشنجات و به دنبال آن اغما گردد.

مسمومیت با کربن دی‌اکسید در اعماق زیاد در دریا

هرگاه وسایل غواصی بطور مناسب طرح شده باشد و به خوبی نیز عمل کند خواص هیچگونه اشکالی از نظر مسمومیت با کربن دی‌اکسید نخواهد داشت زیرا عمق به تنهایی فشار سهمی کربن دی‌اکسید را در حبابچه‌ها افزایش نمی‌دهد. دلیل صحیح بودن این امر آن است که عمق ، میزان تشکیل کربن دی‌اکسید در بدن را افزایش نمی‌دهد و تا زمانی که غواص به استنشاق حجم جاری طبیعی ادامه می‌دهد کربن دی‌اکسید را به مجرد تشکیل از راه هوای بازدمی دفع می‌کند و در نتیجه فشار سهمی کربن دی‌اکسید حبابچه‌ای خود را در حد طبیعی حفظ می‌کند.

غواص تا فشار کربن دی‌اکسید حبابچه‌ای حدود 80 میلیمتر جیوه یعنی دو برابر فشار طبیعی در حبابچه‌ها این تجمع کربن دی‌اکسید را تحمل می‌کند. در فشار کربن دی‌اکسید بالاتر از 80 میلیمتر جیوه این وضعیت غیر قابل تحمل شده و سرانجام مرکز تنفسی به علت اثرات متابولیک منفی فشار این گاز به جای تحریک شدن شروع به ضعیف شدن می‌کند و غواص دچار خواب آلودگی می‌شود.


تصویر

 

رفع فشار از غواص بعد از قرار گرفتن در معرض فشارهای زیاد

هنگامی که شخصی هوا را در تحت فشار زیاد برای مدت طولانی استنشاق می‌کند، مقدار نیتروژن حل شده در مایعات بدنش زیاد می‌شود. دلیل این امر به قرار زیر است: خونی که در مویرگهای ریوی جریان می‌یابد تا همان فشار زیاد نیتروژن موجود در مخلوط گاز تنفسی از نیتروژن اشباع می‌شود. پس از گذشت چندین ساعت مقدار کافی نیتروژن به تمام بافتهای بدن حمل می‌شود تا آنها را از نیز از نیتروژن حل شده اشباع کند.

چون نیتروژن بوسیله بدن متابولیزه نمی‌شود لذا به حالت محلول باقی می‌ماند تا اینکه فشار نیتروژن در ریه‌ها کاهش یابد. در اینحال ، نیتروژن بوسیله روند معکوس تنفسی خارج می‌شود اما این خروج چندین ساعت وقت لازم دارد و منشا مشکلات متعددی می‌شود که روی هم رفته بیماری رفع فشار نامیده می‌شوند.

نجات از زیر دریاییها

یکی از مشکلات اصلی نجات ، جلوگیری از آمبولی هوا است. بتدریج که شخص از زیر آب بالا می‌آید گازها در ریه‌اش متسع شده و گاهی یک رگ بزرگ ریوی را پاره می‌کنند و موجب ورود گازها به داخل سیستم گردش ریوی و ایجاد آمبولی در گردش خون می شوند. بنابراین بتدریج که شخص صعود می‌کند باید خودآگاهانه بطور مداوم بازدم انجام دهد.

سرعت خارج کردن گازهای در حال اتساع از ریه‌ها در جریان صعود در زیر آب حتی بدون انجام دم ، غالبا برای دفع کربن دی‌اکسید تجمع یابنده در ریه‌ها کافی است. این امر مانع از بالا رفتن غلظت کربن دی‌اکسید در خون شده و از تمایل شخص برای انجام دم جلوگیری می‌کند. بنابراین شخص می‌تواند نفس خود را برای یک مدت فوق‌العاده طولانی اضافی در جریان صعود نگاه دارد.


برچسب‌ها: