ESERCITAZIONE: Polmone in Bottiglia

OGGETTO: Osservazione della struttura e movimento dei nostri polmoni tramite la costruzione di un modellino rudimentale.

STRUMENTI E APPARECCHI:

• Bottiglietta di plastica trasparente con tappo (possibilmente con uno strato di plastica spesso);
• Palloncini (preferibilmente color carne);
• Cannucce;
• Forbici;
• Guanto in lattice;
• Colla Vinilica;
• Elastico;
• Nastro Adesivo trasparente.

RELAZIONE:

Prima di realizzare questa prova bisogna conoscere meglio l’apparato respiratorio.
L’apparato respiratorio è quell’apparato che rende possibile una delle funzioni più importanti del nostro organismo, la respirazione. La respirazione consiste nello scambio di ossigeno, dall’aria ai tessuti; e di anidride carbonica, dai tessuti all’ambiente.
L’apparato respiratorio è costituito da diversi organi, ciascuno dei quali ha funzioni diverse ma comunque collegate tra loro.
Fulcro dell’apparato respiratorio sono i polmoni e, soprattutto, gli alveoli polmonari, nei quali avvengono gli scambi dei gas. Un polmone contiene circa 300 milioni di alveoli.
Tuttavia, l’aria, prima di arrivare ai polmoni attraversa una serie di condotti. Essa entra dalla bocca o dal naso, attraversa la faringe e passa nella trachea, la quale poi si divide nei 2 bronchi che a loro volta si dividono in bronchioli sempre più piccoli, fino ad arrivare ai bronchioli terminali i quali terminano negli alveoli polmonari.
Altri organi fondamentali per la respirazione sono i muscoli respiratori, a capo dei quali c’è il diaframma. Esso appiattendosi e contraendosi determina l’espansione della gabbia toracica e l’innalzamento delle costole insieme ai muscoli intercostali esterni e agli elevatori delle costole. All’espansione della gabbia toracica corrisponde anche un aumento del volume dei polmoni, che si riempiono d’aria e permettono la respirazione.

La respirazione polmonare è composta da due fasi: l’espirazione e l’inspirazione.
L’inspirazione consente all’aria (ricca di ossigeno) di entrare nei polmoni. Essa è dovuta proprio all’espansione della gabbia toracica. Più si contraggono i muscoli intercostali ed il diaframma si appiattisce, più aria entra nei polmoni.
L’espirazione, invece, porta l’aria (ricca di biossido di carbonio) fuori dall’organismo. Esso è di norma un processo passivo dovuto al ritorno elastico del polmone alla sua dimensione originaria che si stabilisce quando i muscoli respiratori si rilassano, e la gabbia toracica torna alla sua dimensione di riposo.
Oltre agli atti respiratori normali, ci sono anche degli atti respiratori accessori. Essi sono: lo starnuto, la tosse, lo sbadiglio, il pianto e il riso.

DESCRIZIONE DELLA PROVA:

L’obbiettivo della prova è quello di simulare il meccanismo di respirazione tramite la costruzione di un modellino rudimentale.
Per costruire il modellino bisogna innanzi tutto cercare del materiale semplice tra gli oggetti che si possono trovare a casa, quindi si prendono dei palloncini, una bottiglia e tutti gli oggetti elencati precedentemente nella sezione “Strumenti e Apparecchi”.

Innanzitutto si buca il tappo della bottiglia con delle forbici e si fanno passare 2 cannucce nel foro, si mette della colla vinilica nelle fessure rimaste sul tappo, in modo da non far passare l’aria (eccetto dai due fori delle cannucce). Nel frattempo che la colla si asciuga, si inizia ad attaccare i due palloncini alle due estremità della cannuccia utilizzando del nastro adesivo. Per verificare che non ci siano fuoriuscite d’aria si soffia nelle due cannucce e si controlla che entrambi i palloncini si gonfino. Adesso bisogna tagliare la bottiglia. Prendendo come riferimento la lunghezza delle cannucce e dei palloncini, si taglia la parte inferiore della bottiglia. Ora si inserisce il guanto di lattice nella parte inferiore, legandolo con un elastico per evitare che passi l’aria. Il modellino così è completato. Le cannucce dovrebbero simulare i bronchi e la trachea, i palloncini i due polmoni, mentre il guanto di lattice è il diaframma. Quando il diaframma (guanto) si tira verso il basso, l’aria entra nella trachea (cannucce) e i due polmoni (palloncini) si gonfiano. Questo movimento è l’inspirazione ed è rappresentato dalla Figura 1.

Quando il diaframma ritorna in posizione di riposo, i due polmoni si sgonfiano e l’aria fuoriesce dalle cannucce. Questo movimento è l’espirazione ed è rappresentato dalla Figura 2.

I palloncini nell’inspirazione si comportano in questo modo perché quando si tira il guanto, all’interno della bottiglietta si crea un vuoto che viene compensato dall’espansione dei due palloncini che prendono l’aria dall’esterno.
Mentre nell’espirazione, quando si riporta il guanto in posizione normale, la pressione interna aumenta e fa sgonfiare i palloncini che rilasciano l’aria all’esterno.

Ho scelto di lavorare con una bottiglia più piccola perché dava più l’idea di una cassa toracica in proporzione ai polmoni (i palloncini). Inoltre con la bottiglia piccola, i due palloncini possono poggiarsi sul guanto, in modo da somigliare ai due polmoni sul diaframma. Purtroppo non avevo a disposizione dei palloncini di color rosa carne quindi ho dovuto utilizzare palloncini colorati. La scelta del guanto in lattice è dovuta al fatto che la bottiglia era di una plastica leggera e quindi per non farla accartocciare è stato fondamentale utilizzare un materiale con poca potenza elastica.

La prova è andata a buon fine e non ho avuto particolari problemi nell’allestimento del modello. Penso che questa prova sia semplice ma anche molto efficace per comprendere meglio il meccanismo di respirazione.