Durante a respiração, os pulmões aplicam o princípio de Pascal para expandir e contrair. Suponha que a área da superficie dos pulmões é de 50 cm^2 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 P éç F F á A $):
A
Daqui, podemos rearranjar a fórmula para encontrar a força:
P = FA

Passo 3

Sabemos que a área da superfície dos pulmões é de $ 50 , cm^2 50 , cm^2 áá m^2 $):
m^2

Passo 4

Agora, vamos calcular a força inicial ($ F_i $) quando a pressão é de 100 kPa:
Fi
Lembrando que $ 1 , kPa = 1000 , Pa $, então:
Fi = Pi times A = 100 , kPa times 0,005 , m^2

Passo 5

Agora, calculamos a força final ($ F_f $) quando a pressão diminui para 90 kPa:
Ff
Convertendo para pascal:
Ff = Pf times A = 90 , kPa times 0,005 , m^2

Passo 6

A variação na força ($ \Delta F $) é a diferença entre a força final e a força inicial:
De
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.

Exercícios relacionados