Региональный этап Российской научной конференция
школьников «Открытие»
Секция ФИЗИКА
Существует ли атмосферное давление
Исследовательская работа
Выполнена учеником
5 класса МБОУ «Троицкой СОШ»
п. Троицкий Губкинского района
Литвиновым Артёмом Юрьевичом
Научный руководитель -
учитель физики
МБОУ «Троицкая СОШ»
Губкин, 2013
Оглавление стр.
I. Введение.
II. Основная часть.
Измерение атмосферного давления. 4
Зависимость атмосферного давления от высоты. 5
Наблюдения за изменением атмосферного давления. 5
Простейший самодельный барометр. 6
Практическая часть: доказательство существования атмосферного давления. 7
Роль атмосферного давления. 9
III. Заключение. 10
IV. Список использованных источников и литературы. 11
V. Приложения. 12
Введение.
Вокруг нас происходит много удивительного. Мы живём на дне воздушного океана. Над нами – огромная толща воздуха. Воздушную оболочку, окружающую Землю, называют атмосферой. Земная поверхность и все тела на ней испытывают давление толщи воздуха, т. е. испытывают атмосферное давление.
Вытяните руки вперед ладонями вверх. Что вы чувствуете? Вам тяжело? Нет, странно, а ведь на ваши ладони давит воздух, причем масса этого воздуха равна массе КАМАЗа, груженного кирпичом. То есть около 10 тонн! А кто-нибудь может ответить, почему мы не ощущаем этой массы? А происходит это потому, что давление распределяется равномерно по всей поверхности тела и внешнее давление уравновешивается внутренним давлением воздуха, наполняющим все наши органы. Организм человека (да и не только он, а еще многих представителей фауны) приспособлен к атмосферному давлению, при нём развились все органы, и только при нём они могут нормально функционировать. Еще в глубокой древности человек замечал, что воздух оказывает давление на наземные предметы, особенно во время бурь и ураганов. Он пользовался этим давлением, заставляя ветер двигать парусные суда, вращать крылья ветряных мельниц. В настоящее время существуют специальные службы, которые следят за изменением атмосферного давления. Большое практическое значение имеет умение измерять атмосферное давление. Эти знания необходимы в прогнозировании погоды, в медицине, в технологических процессах и жизнедеятельности живых организмов.
Вы когда-нибудь задумывались над тем, как вы пьёте? А стоит задуматься! При питье мы «втягиваем» жидкость в себя. Почему же жидкость устремляется к нам в рот? При питье мы расширяем грудную клетку и тем разряжаем воздух во рту; под давлением наружного воздуха жидкость устремляется в то пространство, где давление меньше, и таким образом проникает к нам в рот.
Цель работы: экспериментально подтвердить существование атмосферного давления.
Задачи: 1. Подобрать и провести опыты, доказывающие существование атмосферного давления. 2. Показать практическое применение атмосферного давления в быту, технике, природе.
Объект исследования: опыты по атмосферному давлению.
Предмет исследования: атмосферное давление.
Гипотеза: мы предполагаем, что атмосферное давление действует на все тела на Земле и имеет значение для всего живущего на Земле.
Методы исследования: анализ литературы и материалов сети Интернет, наблюдение, физический эксперимент, анализ полученных результатов.
Основная часть.Измерение атмосферного давления.
Наша Земля окутана невидимым воздушным одеялом, которое простирается вверх на несколько тысяч километров. Атмосфера не имеет четкой верхней границы. Вследствие действия силы тяжести, верхние слои воздуха, подобно воде в океане, сжимают нижние слои, в результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха. Слово «Атмосфера» впервые ввел в русскую науку наш соотечественник, великий русский ученый .
Изучение атмосферного давления имеет большую и поучительную историю, оно связано с практическими потребностями людей. До середины XVII века считалось непререкаемым утверждение древнегреческого ученого Аристодо н. э.) о том, что вода поднимается за поршнем насоса потому, что « природа не терпит пустоты». Истинная же причина этого явления - давление атмосферы – им была неизвестна. Однако в 1640 году в Италии герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца. Для подачи воды из озера был построен насос большой длины, каких до этого еще не строили. Но оказалось, что насос не работает – вода в нем поднималась только до высоты 10,3 м над уровнем водоема, а дальше идти отказывалась. Итальянский физик и математик Э. Торричелли в 1643 году предложил взять стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца, наполнить ее ртутью. Затем, плотно закрыв конец трубки, ее перевернуть, опустить в чашку с ртутью и под ртутью открыть конец трубки. Часть ртути при этом вылилась в чашку, а часть ее осталась в трубке. Высота столба ртути оказалась равна примерно 760 мм. Осмысливая результаты эксперимента, Торричелли делает два вывода: пространство над ртутью в трубке пусто, а ртуть не выливается из трубки обратно в сосуд потому, что атмосферный воздух давит на поверхность ртути в сосуде. Из этого следовало, что воздух имеет вес. Если на трубку с ртутью нанести деления через каждый миллиметр, то по высоте столбика ртути в трубке можно определить, какое сейчас атмосферное давление. С тех пор атмосферное давление измеряют в мм рт. ст.. До середины XIX в. для измерения атмосферного давления применяли лишь жидкостные (главным образом, ртутные) барометры. В 1844 г. Итальянский ученый Л. Види сконструировал новый, безжидкостный барометр, получивший название барометр-анероид.
Зависимость атмосферного давления от высоты.
Для того чтобы выявить зависимость атмосферного давления от высоты мы измеряли атмосферное давление с помощью барометра-анероида на различных этажах пятиэтажного дома. Высота каждого этажа приблизительно 3 м. /13 ноября 2013г/
Вывод. Величина атмосферного давления убывает с ростом высоты. На первом этаже атмосферное давление составляло 747 мм рт. ст., а на 4 и 5 этаже уменьшилась на 1 мм рт. ст.
График наблюдения атмосферного давления с 11 по 17 ноября 2013г.
Вывод: атмосферное давление постоянно изменяется и влияет на погодные условия. Так с 11 ноября по 14 ноября давление упало на 10 мм рт. ст., и на улице шел дождь. 15 давление стало подниматься.
Дата | Наблюдения | Атмосферное давление, мм рт. ст. |
11 ноября | Тепло, временами появлялось солнышко | 750 |
Вечером шел дождь; тепло, но пасмурно | 749 | |
Пасмурная погода, с утра был дождь | 747 | |
14ноября | Шел дождь, после обеда снег | 739 |
Пасмурный день, но без дождя | 748 | |
Пасмурный и ветряный день, без дождя | 745 | |
17 ноября | Пасмурный, ветряный день | 740 |
Простейший самодельный барометр /Приложение /
Барометр купить не всегда удается, поэтому хочу предложить конструкцию домашнего барометра, который с некоторой точностью будет показывать атмосферное давление.
Барометр состоит из бутылки с прозрачным стеклом, стеклянной трубки и пробки. Бутылка на одну треть заполняется водой, лучше брать дистиллированную воду. Воду можно слегка подкрасить. В пробке делается отверстие, в которое вставляется стеклянная трубка. Закрываем плотно бутылку крышкой с трубочкой так, чтобы конец трубочки не доходил до дна. Место соединения замазывается пластилином. Барометр готов. Когда атмосферное давление начнет изменяться, то изменится уровень воды в трубке.
Принцип действия самодельного барометра:
- когда давление окружающего воздуха понижается, столбик воды в трубке поднимается вверх (это происходит потому, что давление воздуха над водой в бутылке становится больше атмосферного давления); это значит, что погода изменится – будет дождь, или снег если же давление окружающего воздуха повышается, то столбик воды в трубочке понижается (это происходит потому, что давление воздуха над водой становится меньше, чем атмосферное давление); это значит, что будет хорошая погода, ясная, тёплая.
Вывод: столбик воды в трубочке повышается – быть ненастью, атмосферное давление понижается; столбик воды в трубочке понижается – быть хорошей погоде, атмосферное давление повышается. Эта закономерность подтвердилась в ходе наблюдений за работой прибора и изменением уровня жидкости в трубочке. Если самодельный барометр снабдить шкалой, проградуированной по показаниям промышленного барометра – анероида, то можно использовать этот прибор не только для наблюдений, но и измерений атмосферного давления и предсказания возможных изменений погоды
Практическая часть.
Существованием атмосферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни. Особенно меня заинтересовали занимательные опыты.
Посмотрите на эти предметы. Это ливер (для взятия проб различных жидкостей), пипетка, шприц, медицинская банка, спринцовка (для промывки и орошения лекарственными средствами), вантуз, мыльница. Действие этих приборов, используемых в быту, основано на атмосферном давлении. Для подтверждения гипотезы, мы провели ряд опытов. /Приложение /
Опыты, доказывающие существование атмосферного давления. /Приложение /
Опыт 1. В бутылку с широким горлышком, я опустил зажжённую бумажку и быстро закрыл горлышко круто сваренным и очищенным яйцом. Яйцо постепенно втянулось и провалилось внутрь бутылки.
Объяснение. Пламя нагревает воздух в бутылке, и часть его выходит наружу. Когда бутылку закрывают яйцом, воздух в ней охлаждается, давление его падает и внешнее атмосферное давление загоняет яйцо в бутылку. Таким же образом может оказаться надутый воздушный шарик в банке.
Опыт 2. Взял две пробирки, входящие друг в друга. В «большую пробирку налил воды и вставил меньшую. Прибор перевернул. Вода вытекла по каплям, а внутренняя пробирка поднимется вверх.
Объяснение. Когда вода вытекает, давление между стенками пробирок становится меньше атмосферного и атмосферный воздух, действуя изнутри на малую пробирку, поднимает ее вверх.
Опыт 3. Наливаем немного воды в тарелку, ставим зажженную свечу. Накрываем свечу стаканом. Вода оказывается в стакане, а тарелка – сухая.
Объяснение. Огонь выталкивает воздух из-под стакана, давление воздуха там уменьшается. Атмосферное давление снаружи загоняет воду под стакан.
Опыт 4. В стакан налить воду и сверху закрыть бумагой. Перевернуть стакан. Лист бумаги не падает.
Объяснение. Воздух давит со всех сторон и снизу вверх тоже. Сверху на лист действует вода. Давление воды в стакане равно давлению воздуха снаружи.
Опыт 5. Листок бумаги свернул в виде гармошки и поджёг. Когда бумага хорошо разгорится, опустил ее в бутылку. Через 1—2 секунды плотно накрыл горлышко бутылки ладонью. Вместе с ладошкой поднимается и бутылка.
Объяснение. При горении бумаги воздух нагревается и расширяется. После того как бутылку накроют ладонью, воздух в ней охладится и там возникает разрежение. Бутылка удерживается на ладони атмосферным давлением.
Опыт 6. Поставим зажженный огарок свечи в один из стаканов. Вырежем из нескольких слоёв бумаги круг и положим на верхний край первого стакана. Осторожно поставим на эту прокладку перевёрнутый второй стакан и прижмём его к бумаге. Свеча вскоре потухнет. Теперь, взявшись рукой за верхний стакан, поднимем его. Мы увидим, что нижний стакан прилип к верхнему и поднялся вместе с ним.
Объяснение. После закрытия стакана процесс горения прекращается. Воздух начинает охлаждаться. В стакане возникает разрежение, благодаря которому стакан прижимается к бумаге атмосферным давлением.
Опыт 7. Из этого эксперимента вы узнаете, как благодаря воздуху предметы могут прилипать друг к другу. Надуйте свой шарик примерно на треть. Приложите стаканчик к шарику сбоку. Удерживая стаканчик на месте, продолжайте надувать шарик, пока он не будет надут на 2/3. Теперь отпустите стаканчик. Стаканчик прилип к шарику. Выпусти из шарика некоторое количество воздуха, и стаканчик отваливается.
Роль атмосферного давления
Роль атмосферного давления в жизни живых организмов очень велика. Многие органы действуют за счёт атмосферного давления. На существовании атмосферного давления основан механизм вдоха и выдоха. При вдохе объем грудной клетки увеличивается, при этом давление в ней становится меньше атмосферного, и воздух через воздухоносные пути устремляется в легкие. При выдохе объем грудной клетки уменьшается, за счет чего давление внутри полости увеличивается, что вызывает уменьшение объема легких. Давление воздуха в них становится выше атмосферного, и воздух из лёгких устремляется в окружающую среду.
Мухи и древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря крошечным присоскам, в которых создается разрежение, и атмосферное давление удерживает присоску на стекле.
Рыбы-прилипалы имеют присасывающую поверхность, состоящую из ряда складок, образующих глубокие «карманы». При попытке оторвать присоску от поверхности, к которой она прилипла, глубина карманов увеличивается, давление в них уменьшается и тогда внешнее давление еще сильнее прижимает присоску.
Слон использует атмосферное давление всякий раз, когда хочет пить. Шея у него короткая, и он не может нагнуть голову в воду, а опускает только хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давления хобот наполняется водой, тогда слон изгибает его и выливает воду в рот.
Засасывающее действие болота объясняется тем, что при поднятии ноги под ней образуется разреженное пространство. Однако копыта парнокопытных животных при вытаскивании из трясины пропускают воздух через свой разрез в образовавшееся разреженное пространство. Давление сверху и снизу копыта выравнивается, и нога вынимается без особого труда.
Барометрические высотомеры, используемые в авиации. С их помощью летчики определяют высоту полета самолетов.
Человек использует атмосферное давление, когда вводит лекарство шприцем, ставит медицинские банки, использует пиявок для лечения и т. д. При систематической и долгой тренировке человек может приспособиться и жить при пониженном давлении. Каждое утро в сводках погоды передаются данные об атмосферном давлении. Люди, страдающие сердечнососудистыми заболеваниями, должны следить за показаниями атмосферного давления и вовремя принимать лекарства, а также корректировать режим труда и отдыха.
III. Заключение
В ходе наших исследований мы выяснили, насколько важны знания о существовании атмосферного давления, что ничем кроме атмосферного давления нельзя объяснить протекание многих физических явлений. Теперь стало понятно, для чего существуют специальные службы, контролирующие изменяющееся атмосферное давление.
В результате работы:
- Я научился определять с помощью барометра атмосферное давление. Провёл опыты, доказывающие существование атмосферного давления. Изготовил самодельный барометр.
Мне понравилось изучать атмосферное давление, делать опыты. Но в мире много интересного, что можно ещё узнать, поэтому в дальнейшем я продолжу изучать тему.
О своей работе я рассказал своим одноклассникам, и они заинтересовались этой проблемой.
IV. Список использованных источников и литературы
1.Атмосферное давление.http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%90%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%B4%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5
2. Барометры. http://www. baroma. ru/
3. Классная физика для любознательных. http://class-fizika. narod. ru/7_davlprib. htm
4. Самодельный барометр.
http://www. sdelaysam-svoimirukami. ru/62-samodelnyj_barometr. html
5. Занимательные опыты по физике в 6-7 классах средней школы. Кн. для учителя. -2-е изд. перераб. –М.: Просвещение, 1985.-175с., ил.
6. книга для чтения по физике. 6-7 кл. Пособие для учащихся. Сост. . М., «Просвещение», 1978.
7. , Занимательные материалы к урокам – М., «Издательство НЦ ЭНАС», 2006г.
8. Физика – юным. Сост. – Алексеева. М. Б «Просвещение», 1969.
