О том, как измеряют атмосферное давление, как оно изменяется и влияет на человека, вы узнаете из этой работы.
Вложение | Размер |
---|---|
issledovatelskaya_rabota_hakimov.docx | 52.06 КБ |
Региональный этап Всероссийского конкурса юношеских исследовательских работ учащихся 8-11-х классов имени В.И. Вернадского
Направление: Физика экспериментальные работы в области
проблем физики
Атмосферное давление и изучение его влияния на организм человека
Руководитель: Минниярова
Лилия Борисовна
Выполнил работу: Хакимов Айнур
ученик 7 б класса МБОУ «Муслюмовская СОШ»
Муслюмовского муниципального района РТ
Муслюмово
2018
Содержание
Введение……………………………………………………….......................................3 Основная часть:
3.1. Опыты по обнаружению атмосферного давления………………………9
3.2. Исследование зависимости артериального давления от изменений атмосферного давления Земли………………………………………………………9
Заключение…………………………………………………………………………….10
Список используемой литературы………………………………………………..…11
Введение.
Актуальность изученной темы.
Человек – это неотъемлемая часть природы! Люди, жалуясь на погоду, обвиняют ее в своем плохом настроении, неважном самочувствии, нежелании что-либо делать и других неприятностях. Приходилось мне слышать, как дикторы, сообщая по телевидению о погоде, обычно говорят: атмосферное давление 760 мм ртутного столба (или 749, или 754...). Поэтому меня заинтересовало, что такое атмосферное давление, можно ли его измерить, от чего оно зависит и, самое главное, как оно влияет на человека. Изучая материалы Интернета, я узнал, что уже в древности врачи догадывались о влиянии погоды на организм, что погоду чувствует каждый второй больной с болезнями сердечно-сосудистой системы.
Исследуя влияния атмосферного давления, как одного из факторов воздействия природы на человека, хотелось бы найти и ответ на вопрос как можно уменьшить влияние атмосферного явления на человека.
Цель работы: выяснить, есть ли взаимосвязь между изменением атмосферного давления воздуха и артериальным давлением человека.
Гипотеза: Если человек – дитя природы, то колебания атмосферного давления влияют на его самочувствие и на артериальное давление.
Основные задачи:
1. Найти из различных источников, что такое атмосферное и артериальное давление. Определить степень влияния атмосферного давления на здоровье человека.
2. Провести опыты, доказывающие существование атмосферного давления.
3. Провести исследования, показывающие, что артериальное давление зависит от возраста, от времени суток, от атмосферного давления.
Предмет исследования: атмосферное и артериальное давление.
Объект исследования: население с. Муслюмово.
1. Основная часть.
1.1. Атмосфера Земли. Атмосферное давление.
Мы живём на дне сказочно красивого океана. Он велик и безбрежен. Воздушную оболочку, окружающую Землю, называют атмосферой.
Атмосфера Земли состоит из молекул газов, входящих состав и вследствие земного тяготения, они притягиваются к Земле, но они не падают на её поверхность. Чем это объясняется? Каким образом сохраняется атмосфера? Дело в том, что молекулы газов, составляющих атмосферу, находятся в непрерывном движении, но при этом они не улетают в мировое пространство.
Для того, чтобы покинуть Землю, молекуле, как и ракете, нужно иметь скорость не меньше второй космической — 11,2 километров в секунду, но скорость молекул в атмосфере, как правило, значительно меньше этого значения. Поэтому почти все молекулы атмосферы как бы «привязаны» к Земле силой притяжения, и только малая часть молекул может, имея вторую космическую скорость, улететь в космическое пространство, покинув Землю. Таким, образом, два фактора — беспорядочное движение молекул и действие на них силы притяжения приводят к тому, что молекулы располагаются вокруг Земли, образуя воздушную оболочку, или атмосферу.
Измерения показывают, что плотность воздуха быстро уменьшается с высотой. Так на высоте 5,5 км над уровнем моря плотность воздуха в 2 раза меньше плотности у поверхности Земли, на высоте 11 км — в 4 раза меньше и так далее. Чем выше, тем воздух разреженнее. И наконец, в самых высоких слоях — сотни и тысячи километров над Землей — атмосфера постепенно переходит в безвоздушное пространство. Таким образом, чёткой границы воздушная оболочка, окружающая Землю, не имеет.
Интересно, что на одних планетах Солнечной системы атмосфера есть, но совершенно иная: на Венере и Марс преобладает углекислый газ, на планетах-гигантах — гелий, метан и аммиак, а на других, как например, на Луне и Меркурии, атмосферы вовсе нет.
Атмосфера Земли простирается на высоту нескольких тысяч километров. Вследствие действия силы тяжести верхние слои воздуха, подобно воде океана, сжимают нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего и, согласно закону Паскаля, передает производимое на него давление по всем направлениям. В результате этого земная поверхность и тела находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорят, испытывают атмосферное давление [2, с. 63] .
1.2. Измерение атмосферного давления.
Воздух очень лёгкий — 1 м3 его на уровне моря имеет массу всего 1,3 кг. Атмосферный столб давит на 1 м2 земной поверхности с силой, равной весу 10-тонного груза. Но такое давление способно раздавит все живое! Почему же мы не только не погибаем, раздавленные, но даже ощущаем этого огромного давления? Объясняется это тем, что давление внутри нашего организма равно атмосферному, внутреннее и внешнее давления как бы уравновешиваются, и мы прекрасно себя чувствуем.
Первым убедительным доказательством того, что атмосферное давление очень велико был опыт Отто фон Герике с магдебургскими полушариями, который он продемонстрировал перед членами рейхстага 8 мая 1654 г. Соединив два медных полушария, Герике откачал насосом воздух из получившегося шара. По мере откачивания Герике убедился, что поршень насоса с трудом вытягивался несколькими физически сильными рабочими. Таким образом, внутри шара воздуха не было, значит, и не было давления изнутри, зато снаружи давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей.
Более трёхсот лет назад был проделан такой опыт. Стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, наполнили ртутью. Перевернув трубку и опустив её свободный конец в чашку с ртутью, заметили, что ртуть в трубке опустилась до определённого уровня и остановилась. Она не вылилась из трубки в чашку вся целиком потому, что воздух давит на ртуть в чашке и не даёт вылиться ртути из трубки. На уровне моря высота столбика ртути в трубке оказалась равной 760 мм, и давление атмосферы, соответствующее весу ртутного столба высотой 760 мм, приняли за нормальное атмосферное давление. Этот опыт был предложен и объяснён в 17 веке итальянским учёным Торричелли. Затем с этим несложным прибором подались вверх по склону горы и установили, что на каждые 10 метров подъёма высота столбика ртути уменьшалась в среднем на 1 мм, что наглядно доказывало понижение атмосферного давления при увеличении высоты. Среднее давление в различных местностях земного шара будет разным — и большим, и меньшим, чем 760 мм ртутного столба [3, с. 283] .
1.3. Приборы для измерения атмосферного давления.
Барометр – прибор, измеряющий показания давления воздуха на окружающие предметы, был изобретен в 17 веке выдающимся итальянским ученным Э. Торричелли. Для измерения атмосферного давления используются барометры. Наиболее распространенным прибором является стрелочный прибор барометр - анероид, принцип действия, которых основан на деформации мембран анероидных коробок при изменениях атмосферного давления. Деформации мембран передаются стрелке указывающей на шкале атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба [5, с. 105] .
Ртутный барометр - пара сообщающихся сосудов, внутри - ртуть, верх одной стеклянной трубки, длиной примерно в 90 см, закрыт, там нет воздуха. В зависимости от изменений в давлении ртуть под воздействием воздуха поднимается либо опускается в стеклянной трубке [5, с. 103] .
2.1. Артериальное давление и его измерение
Известно, что общее количество крови в организме составляет 6 – 8% от массы тела. Так при массе в 75 килограммов объем крови составляет 4,5 – 6 литров. И вся она заключена в систему сообщающихся друг с другом сосудов. Так вот, при сокращении сердца кровь продвигается по кровеносным сосудам, давит на стенку артерий, и это давление называется артериальным. Артериальное давление способствует продвижению крови по сосудам. Давление – это важный параметр жизнедеятельности организма, в случае смерти величина давления опускается к нолю. Различают два показателя артериального давления:
систолическое артериальное давление (САД), называемое еще «верхним» - отражает давление в артериях, которое создается при сокращении сердца и выбросе крови в артериальную часть сосудистой системы;
диастолическое артериальное давление (ДАД), называемое еще «нижним» – отражает давление в артериях в момент расслабления сердца, во время которого происходит его наполнение перед следующим сокращением. И систолическое артериальное давление и диастолическое артериальное давление измеряются в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.).
Значение величины артериального давления 120/80 означает, что величина систолического (верхнего) давления равна 120 мм рт. ст., а величина диастолического (нижнего) артериального давления равна 80 мм рт. ст.
Артериальное давление измеряют с помощью электронных или механических тонометров.
Электронный тонометр измеряет пульсацию натиска воздуха, которая происходит при движении крови через сжатый отрезок руки. Нет необходимости в обучении пользования прибором.
Механический тонометр состоит из манометра, резиновой груши, нагнетающей воздух в манжете (ей перетягивается плечевая артерия), фонендоскопа, посредством которого выслушиваются тона при равномерном и медленном испускании воздуха.
Повышенное давление в артериях (от 140/90 мм рт. столба) в медицине называют артериальной гипертензией (гипертония). Симптомы повышения артериального давления: головная боль, которая усиливается к вечеру, – самый частый симптом; плохой сон; раздражительность; шум в ушах; головокружение; сердечные боли ночью; учащенное сердцебиение.
Пониженное или низкое давление, гипотония, артериальная гипотензия – все это названия состояния, когда уровень артериального давления человека в состоянии покоя ниже нормы – 100/60 мм. рт. ст. Симптомы понижения артериального давления: цвет кожи становится бледным; губы приобретают синий цвет; у пациента на лбу выступает холодный пот; в результате нарушения кровообращения руки и ноги у человека становятся холодными; на кистях рук и сгибе локтя ухудшается видимость вен.
2.2. Влияние изменений атмосферного давления на организм человека.
Еще давно люди заметили, что одни явления, происходящие в атмосфере, предвещают пасмурную погоду, другие, наоборот, ясную и солнечную. Вот почему изучению атмосферы придаётся большое значение. На метеорологических станциях всего мира несколько раз в сутки измеряют температуру, давление, скорость и направление, влажность воздуха и другие величины, характеризующие состояние атмосферы. Анализируя эти данные, синоптики предсказывают погоду.
На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное, т.е. характерное давление не должно вызывать особого ухудшения самочувствия. Пребывание в условиях повышенного атмосферного давления почти ничем не отличается от обычных условий. Лишь при очень высоком давлении отмечается небольшое сокращение частоты пульса и снижение минимального кровяного давления. Более редким, но глубоким становится дыхание. Незначительно понижается слух и обоняние, голос становится приглушенным, появляется чувство слегка онемевшего кожного покрова, сухость слизистых и др. Однако все эти явления относительно легко переносятся. Более неблагоприятные явления наблюдаются в период изменения атмосферного давления — повышения (компрессии) и особенно его снижения (декомпрессии) до нормального. Чем медленнее происходит изменение давления, тем лучше и без неблагоприятных последствий приспосабливается к нему организм человека. В обычных условиях на поверхности земли годовые колебания атмосферного воздуха не превышают 20—30 мм, а суточные составляют 4—5 мм. Здоровые люди переносят их легко и незаметно.
Повышенной чувствительности к перепадам давления особенно подвержены дети, а также лица среднего и пожилого возраста с различными хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой, нервной, дыхательной систем, опорно-двигательного аппарата [1, с. 215] .
3. Исследовательская часть.
3.1 . Опыты по обнаружению атмосферного давления.
1.Стакан с водой.
Наполним обыкновенный стакан водой. Накроем его листком бумаги. Плотно прикрыв его рукой, перевернём бумагой вниз. Осторожно уберём руку, держа стакан за дно. Вода не выливается. Воду удерживает давление воздуха. Давление воздуха распространяется во все стороны одинаково (по закону Паскаля), значит, и вверх тоже.
2. Фонтан в разреженном воздухе.
Выкачиваем воздух из колбы, затем опускаем шланг в воду. В колбе вода начинает бить фонтаном. Потому что при выкачивании воздуха из баллона, в нем образуется разряженный воздух. Наружное давление воздуха намного больше давления в сосуде, оно заставляет воду подниматься.
3.Втягивание воды в бутылку
Накроем горящую спиртовку бутылкой, немного подождав опустим бутылку в тарелку с водой горлышком вниз. Когда мы накрываем горящую спиртовку бутылкой, то под бутылкой образуется горячий воздух, часть его выходит из бутылки наружу и, как следствие, давление внутри бутылки понижается (воздух становится более разреженным). Снаружи бутылки давление не менялось (оно равно атмосферному давлению). Раз внутри бутылки оказалось давление меньше, чем снаружи, то воду в тарелке начинает засасывать в бутылку до тех пор, пока давление снаружи и внутри не уравняется. В результате вся вода оказывается внутри бутылки.
3.2. Исследование зависимости артериального давления от изменений атмосферного давления Земли.
Влияние атмосферного давления на здоровье людей в настоящее время интенсивно исследуется в разных странах. Мною было изучено влияние атмосферного давления на здоровье жителей села Муслюмова в течение 7 дней.
1. Я провел наблюдения за атмосферным давлением в течение с 1 ноября по 7 ноября 2017 года, отмечая ежедневно его показания. На основе данных построил график (приложение № 1). Из них видно, что атмосферное давление возрастает.
2. Я измерил артериальные давления 3 членов семьи и двух людей пожилого возраста. Построил график зависимости артериального давления от времени (приложение № 1).
Таким образом, можно сделать вывод: атмосферное давление Земли оказывает существенное влияние на здоровье людей; давление человека отличается в зависимости от возраста. С возрастом давление увеличивается; давление человека изменяется в течение суток.
Заключение
Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что моя работа – это только начало пути моих исследований. Данная работа углубила мои познания в области физики, в частности, об атмосферном давлении. В ходе моих исследований я добился поставленных целей: подтвердил экспериментально существование атмосферного давления. Я убедился, что изменения атмосферного давления действительно оказывают влияние на самочувствие и здоровье человека. За время исследования, атмосферное давление увеличился. Результаты измерения артериального давления среди людей разного возраста показали, что с возрастом артериальное давление увеличивается. По графику видно, что показания артериального давления изменяется в течение суток и возрастают с увеличением атмосферного давления.
Знание атмосферного давления весьма важно. Теперь я смогу помочь моим близким, потому что умею определять давление и могу предупредить их об ухудшении погоды. Гипотеза моих исследований подтвердилась.
Литература:
(Приложение № 1)
Зависимость атмосферного давления от времени.
Зависимость систолического артериального давления от времени.
Снеговик
Соленая снежинка
Городецкая роспись
Горячо - холодно
Сказка "Дятел, заяц и медведь"