¿Cómo funcionan nuestros pulmones?

Introducción

Respiramos mucho, ¡alrededor de 10 veces por minuto! ¿Alguna vez te has preguntado cómo funciona el proceso de respiración tan suavemente? Nuestros pulmones nos permiten inhalar el oxígeno que nuestro cuerpo necesita, pero hacen mucho, mucho más. También nos permiten deshacernos del dióxido de carbono, el producto de desecho creado en el cuerpo, y juegan un papel vital en el canto, los gritos e incluso las risas. En esta actividad, harás un modelo de un pulmón y lo usarás para descubrir cómo el aire entra y sale de los pulmones con facilidad.

Fondo

Todas las células de nuestro cuerpo necesitan oxígeno para crear energía de manera eficiente. Sin embargo, cuando las células crean energía, producen dióxido de carbono. Obtenemos oxígeno al respirar aire fresco y eliminamos el dióxido de carbono del cuerpo al exhalar aire viciado. Pero, ¿cómo funciona el mecanismo de respiración?

El aire entra por la boca o la nariz. Luego, el aire sigue la tráquea, que se divide primero en dos bronquios: uno para cada pulmón. Luego, los bronquios se dividen en tubos cada vez más pequeños que tienen pequeños sacos de aire en su extremo llamados alvéolos. ¡Tenemos millones de alvéolos en nuestros pulmones! Estos sacos tienen paredes delgadas, tan delgadas que el oxígeno y el dióxido de carbono pueden atravesarlas y entrar o salir de nuestra sangre. La sangre transporta oxígeno a casi todas las partes del cuerpo. La sangre también le da al dióxido de carbono un viaje de regreso a los pulmones.

Los pulmones ocupan la mayor parte del espacio en el pecho. Los 12 pares de costillas en nuestra caja torácica protegen los pulmones y otros órganos en nuestra cavidad torácica, como nuestro corazón.
La respiración relajada es un reflejo; no tenemos que pensar para respirar. Durante esta inhalación no forzada, nuestro diafragma, el músculo en forma de cúpula entre el tórax y la cavidad abdominal, se aplana. Esto expande la cavidad torácica y, como resultado, se aspira aire. Durante la exhalación, el diafragma se relaja y los pulmones retroceden naturalmente, y el aire se expulsa suavemente.

También podemos respirar con más fuerza. Cuando hacemos ejercicio, cantamos en voz alta o necesitamos o queremos más aire u oxígeno, podemos ejercer fuerza para respirar más profundamente. Utilizamos varios músculos para aumentar el volumen del pecho de forma más espectacular. De la misma manera que en la respiración relajada, la expansión de la cavidad torácica atrae aire para que los pulmones se llenen. La relajación de la cavidad torácica expulsa el aire. Los músculos también pueden obligar a la cavidad torácica a contraerse aún más, expulsando aún más aire. Debido a que las expansiones y contracciones son mayores, en este caso, un mayor volumen de aire entra y sale de nuestros pulmones, y nuestro cuerpo obtiene un mayor suministro de oxígeno o tenemos más aire para crear sonido.

Materiales

• Botella transparente vacía desechable (de 10 a 16 onzas líquidas) hecha de plástico duro (como una botella de bebida deportiva)
• Gobernante
• Dos globos (los globos de 8 pulgadas funcionan bien)
• Navaja multiusos (consiga la ayuda de un adulto y tenga cuidado al usar la navaja)
• ayudante adulto
• Tijeras
• pajita para beber (opcional)
• plastilina (opcional)
• cinta (opcional)
• Globo adicional (opcional)

Preparación

• Pídele a un adulto que corte la botella de plástico. Corte el fondo de la botella de modo que cuando un globo cuelgue dentro de la botella desde el pico, quede entre 1/3 y 3/4 de pulgada de espacio vacío debajo del globo.
• Coloque la botella cortada sobre la abertura ancha. Introduce un globo en la botella hasta que solo sobresalga una parte del cuello del globo. Dobla el cuello del globo sobre la parte superior de la botella. El globo representa un pulmón.
• Voltee la botella (manteniendo el globo dentro) de modo que la tapa de la botella descanse sobre la mesa. En los siguientes pasos, creará y agregará el diafragma a su modelo.
• Haz un nudo en el cuello del segundo globo. En el lado opuesto de este globo, corte aproximadamente un tercio del globo para que quede una abertura amplia.
• Estire la abertura ancha del globo cortado sobre la abertura ancha de la botella. Tire de los bordes del globo lo suficiente hacia arriba de la botella para que la superficie del globo se estire suavemente. Asegúrate de que el nudo esté en el exterior y ubicado cerca de la mitad de la abertura de la botella.
• Como un globo inflado, nuestros pulmones están llenos de aire. Tenemos dos pulmones, que están encerrados en la caja torácica y protegidos por 24 costillas. Cuando inhala, el aire fluye hacia sus pulmones. Cuando exhalas, el aire sale de tus pulmones. El globo dentro de la botella es como uno de tus pulmones. La botella es como tu caja torácica.

Procedimiento

• Sostenga la botella para que pueda ver el globo adentro (que representa el pulmón). Tire suavemente hacia abajo del nudo. ¿Qué le sucede al globo dentro de la botella?
• Deje que el nudo regrese a su posición neutral y luego empújelo suavemente. ¿Qué le sucede ahora al globo dentro de la botella?
• Repita estos pasos varias veces. ¿Se parece esto a la respiración? ¿Por qué?
• ¿Qué parte se asemeja a inhalar y qué parte se asemeja a exhalar?
• Si su modelo está funcionando bien, el aire entrará rápidamente en el globo cuando tire del nudo hacia afuera y saldrá cuando empuje el nudo hacia adentro. ¿Por qué crees que esto ocurre?
• Cuando respiramos de manera relajada, nuestro diafragma, el músculo que separa la cavidad torácica de la cavidad abdominal, se mueve para expandir y contraer la cavidad torácica. ¿En qué se parece eso a lo que haces con tu modelo?
• Empuje y tire del nudo unas cuantas veces más. Usando el modelo, ¿puedes encontrar qué movimiento del diafragma crea la inhalación y cuál crea la exhalación?
• Siente tus costillas e inhala profundamente y luego exhala. ¿Puedes sentir que tu caja torácica se expande y retrocede?
• El centro de nuestro diafragma se mueve más cuando respiramos profundamente: ¡hasta diez centímetros! En el modelo que hiciste, la caja torácica (la botella de plástico) está fija, pero puedes mover más el «diafragma» tirando más del nudo y empujándolo más. Pruébalo. ¿Cómo cambia eso el volumen de aire que entra y sale del globo pulmonar?
• Extra: agregue una tráquea a su modelo. Para hacer esto, saque el globo de la botella y deslice su cuello sobre una pajilla; asegura el globo a la pajilla con cinta adhesiva. Cuelga el globo, y una pequeña sección de la pajilla, en el cuello de la botella y usa arcilla para mantenerlo en su lugar. Asegúrate de que la arcilla haga un sello hermético alrededor de la pajilla y el cuello de la botella. No es necesario cambiar el segundo globo que cierra el fondo de la botella. ¿Puedes ver qué parte modela la tráquea?
• Extra: La tos es el cuerpo expulsando aire con fuerza para deshacerse de algo que causó irritación. Durante una tos, usted inhala relativamente profundamente, pero en lugar de que el aire fluya mientras la cavidad torácica se contrae, su garganta se cierra y el aire se acumula en los pulmones. Cuando la garganta se abre, el pecho se contrae aún más y el aire sale con fuerza. ¿Puedes imitar una tos con tu modelo?
• Extra: encuentre una manera de crear un modelo que incluya una tráquea que se divide en dos bronquios, cada uno con un pulmón adjunto. El modelo con tráquea y un pulmón es un buen comienzo. ¿Cómo se puede agregar un segundo pulmón? ¿Puedes encontrar una razón por la cual tener dos pulmones es beneficioso para nosotros?

Observaciones y Resultados

Cuando retiraste el nudo, el espacio dentro de la botella aumentó y tu globo probablemente se llenó de aire. De la misma manera, cuando el diafragma de nuestro cuerpo se retrae, la cavidad torácica aumenta y el aire fluye hacia nuestros pulmones e inhalamos.

Cuando empujaste el nudo, el espacio dentro de la botella disminuyó y el globo probablemente se desinfló. De la misma manera, cuando el diafragma se relaja, la cavidad torácica disminuye y el aire sale de los pulmones y exhalamos.

Cuando tiraste y empujaste más el nudo, el globo se infló y desinfló más. Esto refleja lo que sucede cuando se desplaza un mayor volumen de aire cuando respiramos más profundamente.

Esta dinámica funciona debido a la presión del aire, una medida de la fuerza con la que el aire presiona los objetos. La presión del aire aumenta cuando disminuye la cantidad de espacio que tiene el aire, y disminuye cuando le da más espacio al aire. Cierra una botella de plástico vacía y endeble e intenta comprimirla. ¡Es difícil! El aire del interior empuja hacia atrás.

Abra la botella e intente comprimir la botella nuevamente. Es mucho más fácil. El aire presiona hacia atrás con una fuerza mucho más reducida. A menos que algo bloquee el movimiento, el aire se moverá de áreas de alta presión a áreas donde la presión es más baja, y esto es lo que sucede cuando el aire entra o sale de los pulmones. Cuando la cavidad torácica se expande, hay más espacio alrededor de los pulmones.

En esta condición, los pulmones pueden expandirse, convirtiéndose en un área de baja presión, y el aire ingresa rápidamente para equilibrar la diferencia de presión. Luego, al exhalar, la cavidad torácica y los pulmones se encogen. Esto eleva la presión del aire en los pulmones y el aire vuelve a salir.