Durante a respiração, os pulmões aplicam o princípio de Pascal para expandir e contrair. Suponha que a área da superficie dos pulmões é de
e a pressão dentro dos pulmões diminui de 100 kPa para 90 kPa durante a inspiração. Qual é a variação na força exercida pelos pulmões durante a respiração? Como o princípio de Pascal é aplicado na ventilação pulmonar?
Passo 1
Ok, vamos lá! O enunciado fala sobre como os pulmões usam o Princípio de Pascal para expandir e contrair durante a respiração. Precisamos descobrir qual é a variação na força que os pulmões exercem quando a pressão dentro deles muda de 100 kPa para 90 kPa. Para isso, vamos usar conceitos de pressão, força e área.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a relação básica entre pressão, força e área. A pressão ($ P
F
A $):
Daqui, podemos rearranjar a fórmula para encontrar a força:
Passo 3
Sabemos que a área da superfície dos pulmões é de $ 50 , cm^2
m^2 $):
Passo 4
Agora, vamos calcular a força inicial ($ F_i $) quando a pressão é de 100 kPa:
Lembrando que $ 1 , kPa = 1000 , Pa $, então:
Passo 5
Agora, calculamos a força final ($ F_f $) quando a pressão diminui para 90 kPa:
Convertendo para pascal:
Passo 6
A variação na força ($ \Delta F $) é a diferença entre a força final e a força inicial:
O sinal negativo indica que a força diminuiu.
Passo 7
Agora, vamos entender como o Princípio de Pascal se aplica na ventilação pulmonar. Esse princípio diz que uma mudança de pressão aplicada a um fluido confinado é transmitida igualmente em todas as direções. Nos pulmões, quando inspiramos, os músculos respiratórios aumentam o volume dos pulmões, reduzindo a pressão interna. Conforme vimos nos cálculos, essa redução na pressão resulta em uma diminuição na força exercida pelos pulmões, permitindo a entrada de ar.
Resposta
A variação na força exercida pelos pulmões durante a respiração é de -50 N, indicando uma diminuição na força quando a pressão interna passa de 100 kPa para 90 kPa. Além disso, o Princípio de Pascal é aplicado na ventilação pulmonar ao transmitir uniformemente a mudança de pressão dentro dos pulmões, permitindo a expansão e contração necessárias para a entrada e saída de ar.