Michael pokusným králíkem
17. 2. 2010
Tentokrát se objektem pokusu stane sám Michael. Jako sportovně založený robustní mladý muž je ideálním objektem pro srovnání s přibližně stejně starou kolegyní, subtilní Terezkou. Oba budou natolik stateční, že vstoupí do komory s teplotou minus 140 °C. V komoře budeme pomocí senzorů a infrakamery měřit jejich základní tělesné údaje. Kdo z nich dřív zmrzne?
Tereza: Alessandro Volta a především Georg Ohm. Právě o jeho objevu odporu byl experiment před třemi týdny.
Michael: Důležitou součástí vědecké práce je peer review.Je toproces hodnocení autorovy vědecké práce jinými lidmi, kteří jsou experti ve stejné oblasti.
Tereza:
Ano a takové peer review – nezávislé hodnocení – proběhlo dokonce přímo u Michaelova experimentu. Jsme rádi, že nás televizní diváci pečlivě sledují a odhalili naši chybu, kterou jsme udělali při výpočtu odporu v experimentu, který jsme vysílali před třemi týdny.
Michael: A tady je ta chyba.
Úryvek z P 2/2010: Michael: So now we have 9 Volts, divide that by 0.35 Amps, which gives us resistance of 25 Ohms. We need a 25 Ohms resistor.
Máme tedy 9 voltů, děleno 0,350 miliampér, což dává odpor 25 ohmů. Potřebujeme 25 ohmový odpor.
Tereza: Pro výpočet odporu jsme zadali chybné údaje pro světelnou diodu.
Michael: Napětí, při kterém dioda svítí, není čtyři volty, jak jsem si myslel, ale pouze 2,2 voltu.
Tereza: Taky jsme se při uvádění typického nejvyššího proudu, který světelnou diodou protéká, spletli o více než celý řád. Není to 350 miliampér, jak jsme předpokládali, ale pouze 20 miliampér.
Michael: Jaký je tedy správný výpočet? Napětí 9 voltů naší baterie se rozdělí na 2,2 voltu, které budou na diodě, a na předřadný rezistor tedy zbývá úbytek napětí 6,8 voltu.
Tereza: Těchto 6,8 voltu dělíme velikostí proudu, tedy 0,02 A. Výsledek je 340 ohmů. Vy, kteří si chcete pokus doma zopakovat, kupte si rezistor o hodnotě 330 ohmů. Ten je výpočtu nejblíže.
Michael: Chyby jsou přirozenou součástí našeho života, a to i ve vědecké práci.
And we’re very glad that you’ve written it to tell us about our own mistakes.
Jsme rádi, že nám píšete, abyste nás upozornili na naše vlastní chyby.
A těšíme se na další peer reviews od vás – ty kladné, ale i ty záporné.
Tereza: Protože my se nebojíme, experimentovat nepřestaneme. A do úžasného světa elektroniky se určitě znovu vydáme.
Tereza: Letošní zima udeřila opravdu krutými mrazy. Je úplně jedno, co si obleču na sebe a pořád je mi zima.
Michael: Tohle a zima? Terinko, já tě pozvu to pořádného mrazu. A oblečení – to nebudeme potřebovat. Pojď.
Tereza: Bože, já bych spíš potřebovala zahřát.
Tereza: Dobrý den.
Michael: Dobrý den, Michael Londesborough, těší mě.
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Bunc z Fakulty tělesné výchovy a sportu z Karlovy univerzity. Pane kolego, potřebujeme vaše jméno a datum narození. Z jaké strany chcete? Devadesát šest celých čtyři. Paní kolegyně – čtyřicet devět, osm.
Filip: Michaelův experiment? Nikoli. Tentokrát se objektem pokusu stal samotný Michael. A s ním i Terezka. Přesněji – jejich značně rozdílné tělesné schránky.
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Sto šedesát na systole, na diastole 79. 54 pulz.
Michael: Vysoký tlak?
Tereza: Míry, váhy a měření krevního tlaku a tepu – to nám jen zdánlivě připomínalo návštěvu lékaře. Druhé měření nás však vyvedlo z omylu. Dvě dvojice elektrod na nohy a ruce – tak se měří elektrický odpor kůže. K čemu to může sloužit?
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Pro tu vaši výšku ta optimální hmotnost by byla někde okolo 92. Ta tři, čtyři kila by to chtělo dolů. Byť máte velmi dobré množství svalové hmoty, tak ta hmota nestojí za moc. Je to někde v průměru. 1720 kilokalorií je denní příjem. Cokoli jíte navíc, už může znamenat ukládání.
Michael: Jasně.
Tereza: Vida, Michael už dostal první varování. Jak dopadnu já?
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Máte přeschlou kůži.
Tereza: A to jsem se namazala…
Filip: Pomocí měření kožního odporu se zjišťuje složení těla. Tuková a beztuková tkáň totiž mají rozdílné elektrické vlastnosti.
Tereza: Našimi těly probíhá proud 400 mikroampér s frekvencemi 1, 5, 50 a 100 kiloherzů, který proniká do mezibuněčné hmoty i do nitra buněk.
Filip: Dá se pak spočítat rozložení vody v těle. Tuková tkáň vodu neobsahuje, svaly naopak velké množství.
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Jste podvyživená, protože byste měla mít šestnáct a půl procenta…
Tereza: Tohle o sobě vím. Ale k čemu ta měření?
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Tohle je zařízení na měření srdeční frekvence. Toto jsou elektrody, snímají srdeční frekvenci a ta se přenáší do těchto hodinek. V nich se to zpracovává a získá se z nich průběh té frekvence. Dá se pomocí toho hodnotit reakce nebo adaptace oběhového systému na zátěž.
Pavle, pustíme to?
Tereza: Říkají tomu sport tester a my jej budeme mít na sobě po celou dobu. Stejně jako holter, který nám bude pro změnu měřit krevní tlak.
Michael: Jdeme na to.
Filip: Vstoupili jste s námi do sálu modřanského kryocentra. Do zdejší malé kryokomory začal proudit kapalný vzduch.
Tereza: A právě tam, do neuvěřitelného mrazu mínus 140 stupňů Celsia, máme spolu s Michaelem vstoupit.
MUDr. Lubomír Šmuk, specialista na chladovou terapii: Když půjdete do sauny, ztratíte dva litry potu, to je 600 – 800 kilokalorií. Tady ztratíte 70 kcal – to je jedno vajíčko natvrdo.
Michael: Jak tomu rozumím, fyzikální jevy budou tři. Jednak rychlé ochlazení – výměna kapaliny, přemístěny vody z jedné části mého těla do druhé.
MUDr. Lubomír Šmuk, specialista na chladovou terapii: Ano, přemístění tělních tekutin.
Michael: Zadruhé: protože budeme dýchat třikrát hustší vzduch, protože je chladný. A to rozpínání v plicích bude mít taky nějaký účinek. Budeme dýchat vzduch, obohacený kyslíkem.
MUDr. Lubomír Šmuk, specialista na chladovou terapii: Protože je tam více těch molekul.
Michael: Tak ta krev bude okysličená.
Tereza: Copak při teplotě -140 ° nezmrznu? I když tam budeme jen na dvě nebo tři minuty.
MUDr. Lubomír Šmuk, specialista na chladovou terapii: Zmrznutí se bát nemusíte, nemusíte se bát toho pocitu. Z jednoho prostého důvodu. Senzory lidského těla, které vnímají chlad, nejsou stavěny na tak nízké teploty. Vy to vlastně cítit nebudete.
Tereza: Téměř dvakrát hlubší mráz než ten největší, který naměřili před lety někde v Antarktidě. A nás do něj pouštějí jen v šortkách a triku. A s maskou jako na operační sál.
MUDr. Lubomír Šmuk, specialista na chladovou terapii: Otřete se pod pažemi, abyste tam neměli vlhkost. Teplotu v komoře máme dobrou. Máme tam mínus 136 stupňů.
Filip: Jak bude reagovat lidský organizmus na tak extrémní chlad? O Michaela nemáme obavy. Ale jak bude reagovat Tereza?K dispozici máme i infrakameru. Jak se změní povrchová teplota těla během těch necelých tří minut pobytu v holomrazu? Zatím červená označuje místa nad třicet stupňů Celsia. A přesto Terezčiny prsty se s přicházejícím stresem odkrvily a zmodraly.
MUDr. Lubomír Šmuk, specialista na chladovou terapii: Běžte.
Michael: Můžu?
MUDr. Lubomír Šmuk, specialista na chladovou terapii: Ano, běžte.
Filip: Na téměř nahá těla našich experimentátorů útočí chlad minus140 stupňů. Vzniká tak, že do komory se přivádí zkapalněný vzduch o teplotě dokonce ještě nižší. Plných minus180 stupňů.
Tereza: To byla minuta a půl.
Filip: Kapalný vzduchu se v komoře okamžitě vypařuje. Protože jde o suchý vzduch, nehrozí omrzliny, jako ve vlhkém studeném vzduchu v přírodě.
Tereza: Já říkám, že tady je strašná zima.
Michael: Je tu teplo, není to špatný.
Filip: Michael bojuje psychologicky a zdá se, že to snáší dobře. Uběhly dvě a půl minuty. Konec. Návrat do tepla.
Tereza: Ven?
MUDr. Lubomír Šmuk, specialista na chladovou terapii: No pojďte. Zavřete dveře.
Filip: Zdá se, že to přežili bez větších potíží. Jsme zvědavi, jaký rozdíl ukáže pohled infrakamery. Tady to je. V hluboké chladu uniklého podchlazeného vzduchu se ztrácejí obě těla. Až na dvě zelené skvrny Terezčiných zad. Pro srovnání – takhle zářili před vstupem do komory.
MUDr. Lubomír Šmuk, specialista na chladovou terapii: Opatrně po schodech. Může to klouzat.
Filip: Vědecký tým se ujímá obou našich polárníků. Zdá se, že spolu s lidmi přežila kruté podmínky i měřicí elektronika. Uvidíme, o čem budou vypovídat zaznamenaná data.
Michael: Příjemné to bylo…
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Osmdesát čtyři – dobré je to.
Filip: Běží první srovnávací měření. Jaké změny nastaly u obou testovaných?
Ing. Petr Kunc, Výzkumný ústav živočišné výroby, v.v.i., Praha – Uhříněves: Je vidět, že měla na sobě tričko, a pod tím je to stále teplé.
Filip: Tenká vrstvička bavlněného trika vytvořila účinnou tepelnou bariéru. I po dvou minutách v teplé místnosti jsou Michaelova záda stále ještě výrazně chladnější.
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Takže znova to zopakujeme a uvidíme, jak se vám ta voda posunula.
Filip: Z celého průběhu pokusu poskytl Sport tester záznam srdeční frekvence, holter zase data o změnách tlaku krve.
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Vám to jenom prospívá. Vás to dokonale zklidnilo. Jak jste se toho předtím bála, tak teď to vypadá naprosto bezproblémové.
Filip: Znovu provádíme měření kožního odporu. Nastaly nějaké změny v rozložení vody v obou organizmech?
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Taky je ten průběh po skončení dobrý. Srovnalo se to. Vy jste začínal 160, 150, 145…
Tereza: Řada několika měření během pokusu ukázala, že Michaelův zpočátku vyšší tlak krve sice v kryokomoře ještě stoupl, ale po opuštění komory klesl na nižší hodnotu, než před pokusem. Michaelova srdeční frekvence přitom po celou dobu byla pozoruhodně vyrovnaná.
Filip: Podobný průběh hodnot s mírným poklesem po pobytu měl i Terezčin krevní tlak a srdeční tep.
Tereza: Během pokusu proběhl u obou přesun vody z buněk do mezibuněčného prostoru. Jejich organismus si tak urychleně vytvářel podmínky pro svou činnost při extrémní teplotě.
Filip: K vyhodnocení změn po pobytu v chladu kryokomory slouží i mezinárodně používaný test zdatnosti organismu. Jeho reakce na zátěž sto sedmdesáti wattů.
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Je lineární závislost mezi zátěží a srdeční frekvencí. Jedou dvě zátěže, každá trvá čtyři minuty. Z průběhu srdeční frekvence se pak počítá, jaká je reakce na 170 wattů. To je normované a podle toho můžeme usoudit, jaká je jejich kondice.
Michael: Tak pojď, Terinko. Ukaž…
Tereza: Mám slabé nohy…
Filip: Především u sportovců je známo, že pobyt v kryokomoře zlepšuje jejich kondici a lépe připraví organismus na vnější stres.
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Chladová expozice oběma prospěla ke zklidnění. Tlaková reakce byla daleko lepší, srdeční frekvence byla nižší než předtím. A speciálně u kolegy Michaela, kde krevní tlak byl zvýšený, se to daleko víc blíží k těm normálním hodnotám. Zatížení z tohoto testu: obě reakce byly naprosto normální, nebyl tam žádný úlet. Dokonce bych řekl, že reakce na vyšší zátěž je – těžko říct, jestli je to jenom důsledek inverze, ale vypadá docela slušně. Ale na druhou stranu je třeba říct, že rezervy tam jsou.
Michael: Tak jak jsem na tom?
Prof. Ing. Václav Bunc, CSc., děkan FTVS UK v Praze: Kapacita by byla rozumná, ale její využití není valné. To znamená, není to úplně špatné, ale je to o něco nižší, než jsou potřebné hodnoty. Nezbude vám nic jiného než začít pravidelně cvičit.
Autor: Vladimír Kunz