On divise de façon schématique l'appareil respiratoire en voies aériennes de conduction, que sont la trachée, les bronches, et les bronchioles (de la bronche souche à la bronchiole terminale) et en secteur alvéolaire (c'est-à-dire toute partie de l'appareil respiratoire située après une bronchiole sensitive : bronchioles respiratoires, canaux alvéolaires, et alvéoles).

La physiologie pulmonaire utilise de façon permanente un certain nombre de principes physiques qui sous-tendent la pratique clinique :

La résistance à l'écoulement des gaz (au niveau des voies aériennes) : avec Pb la pression au niveau de la bouche, PA la pression au niveau des alvéoles, et V’ le débit gazeux traversant les voies aériennes.

R = (8.µ.l)/(Pi.r^4) avec l la longueur du tube (ici les voies aériennes), r son rayon et µ la viscosité du gaz opposant une résistance à l'écoulement.

La dernière formule est particulièrement importante puisqu'elle montre que la résistance des voies aériennes de conduction (cette règle est également valable pour la résistance vasculaire) est régulée par l'adaptation de leur rayon à la puissance quatrième : une modification minime du rayon entraîne donc une variation bien plus importante de la résistance et donc de la capacité à acheminer l'air dans les alvéoles. Cependant, il faut faire attention que le coefficient de viscosité µ n'est applicable que lors d'un écoulement laminaire. En effet pour un écoulement turbulent, R = (8.µ.l)/(Pi.r^4) n'est plus applicable car R augmente avec la densité du gaz.

La loi de Laplace (au niveau des alvéoles) : avec T la tension de surface sur les parois de l'alvéole et r leur rayon.

Pour une tension égale dans deux alvéoles de rayons différents, la pression sera donc plus importante dans le petit alvéole que dans le grand ; en conséquence, les petits alvéoles devraient se vider dans les grands par un phénomène d'équilibrage des pressions, ce qui n'est pas le cas en pratique. Cette équation permet donc