我們的生活離不開空氣,身體每時每刻都在通過呼吸系統與周圍的空氣進行氣體交換.在不知不覺中,肺在有節奏地呼氣和吸氣,一分鐘大約呼吸16次.如圖1,肺富有彈性,當肋骨間的肌肉和膈肌收縮使得胸腔容積擴大時,肺便擴張,肺内的氣體壓力相應降低,于是外界氣體就被吸入.當肋骨間的肌肉和膈肌舒張使得胸腔容積縮小時,肺便收縮,肺内的氣體壓力相應增大,氣體就被呼出.這就是肺與外界的氣體交換.
另一方面,胸腔是由脊柱、胸骨和肋骨共同"支撐"的,從身體側面看,可以将其想象成一個平行四邊形,如圖2,其中AB是脊柱,CD是胸骨,AD和BC是肋骨(那條"對角線"就是肌肉).我們知道,平行四邊形具有不穩定性,當脊柱AB固定時,随着"對角線"的伸縮,另外三邊的位置随之變化,就完成了一次呼吸運動.那麼,你能判段圖中哪個位置是呼氣狀态,哪個位置是吸氣狀态麼?
從數學模型看,就是比較其中兩個平行四邊形的面積哪個大.根據平行四邊形的面積公式,以AB為底,顯然EF到AB的距離比CD到AB的距離大,故
相應地,在EF位置時,胸腔的容積大,所以為吸氣狀态.
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