Оглавление

Введение        2

История открытия атмосферного давления        4

Измерение атмосферного давления        6

Особенности атмосферного давления        7

Чем же измеряют атмосферное давление?        8

Измерение атмосферного давления с помощью термгигрометра        9

Влияние изменений атмосферного давления на организм человека        10

Как влияет высокое атмосферное давление на состояние здоровья        11

Рекомендации для учащихся, учителей и взрослого населения        13

Исследовательская часть        14

Заключение        17

Список используемой литературы        19

ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Введение

Земля окружена оболочкой, это атмосфера. В его состав входят такие газы, как кислород, азот, углекислый газ, гелий. Пределы атмосферы достигают нескольких тысяч километров.  Молекулы газов, составляющих атмосферу, находятся в непрерывном движении. Вблизи земной поверхности гравитация держит их. Находясь в атмосфере, молекулы воздуха не прекращают хаотического движения, что приводит к появлению атмосферного давления.

Жизнь на Земле возможна до тех пор, пока существует земная атмосфера - газовая оболочка, защищающая живые организмы от вредного воздействия космических излучений и резких колебаний температуры. Атмосферным воздухом дышат все аэробные организмы. И когда люди хотят подчеркнуть важное значение чего-либо, они говорят: “ Необходим как воздух”. Это словосочетание можно объяснить тем, что человек не может прожить без воздуха больше пяти минут. Следовательно, атмосфера Земли играет очень важную роль в жизни людей, так как существование всего живого без земной атмосферы невозможно.

Сообщая по радио о погоде, дикторы в конце обычно сообщают: атмосферное давление 760мм ртутного столба (или 749, или 754...). Но многие ли понимают, что это значит, и откуда синоптики берут эти данные? Как измеряется атмосферное давление, и какое давление считается нормальным? Оказывает ли оно влияние на самочувствие человека? Использует ли человек атмосферное давление в быту и технике? На все эти вопросы я попытался ответить в своей работе.
Объектная область: физика
Объект исследования: атмосферное давление
Предмет исследования: роль атмосферного давления в жизни человека
Цель работы: узнать более подробно о явлении атмосферного давления и его роли в жизни человека.

Задачи исследования:

• Изучить зависимость давления от различных величин.
• Провести собственный эксперимент по изучению давления и установлению математических зависимостей.
• Узнать практическое применение.
• Создать мультимедийное приложение к исследовательской работе.

Атмосферное давление - это давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. Если бы атмосфера Земли не вращалась вместе с Землей вокруг ее оси, то на поверхности Земли возникли бы сильнейшие ураганы. Весь земной шар окутывает невидимым слоем атмосфера. Благодаря такой оболочке поверхность Земли меньше нагревается днём и меньше остывает ночью, создавая условия для существования жизни.

В атмосфере принято выделять шесть слоев: экзосфера; ионосфера; стратосфера; тропосфера, мезосфера, стратосфера, тропосфера

История открытия атмосферного давления

ТОРРИЧЕЛЛИ, ЭВАНДЖЕЛИСТА (Torricelli, Evangelista) (1608–1647), итальянский физик и математик. Родился 15 октября 1608 в Фаэнце.

В 1627 приехал в Рим, где изучал математику под руководством Б.Кастелли, друга и ученика Галилео Галилея. Под впечатлением трудов Галилея о движении написал собственное сочинение на ту же тему под названием Трактат о движении (Trattato del moto, 1640).

В 1641 переехал в Арчетри, где стал учеником и секретарем Галилея, а позже его преемником на кафедре математики и философии Флорентийского университета.

С 1642, после смерти Галилея, придворный математик великого герцога Тосканского и одновременно профессор математики Флорентийского университета. Наиболее известны труды Торричелли в области пневматики и механики.

Совместно с В. Вивиани, Торричелли провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя первый ртутный барометр — стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм.

В 1644 развил теорию атмосферного давления, доказал возможность получения так называемой торричеллиевой пустоты.

В основном труде по механике «О движении свободно падающих и брошенных тяжёлых тел» (1641) развивал идеи Галилея о движении, сформулировал принцип движения центров тяжести, заложил основы гидравлики, вывел формулу для скорости истечения идеальной жидкости из сосуда.

Как было открыто атмосферное давление?

Атмосфера - воздушная оболочка Земли, высотой несколько тысяч километров. Лишившись атмосферы Земля стала бы такой же мертвой, как ее спутница Луна, где попеременно царят то испепеляющий зной, то леденящий холод - + 130 0С днем и - 150 0С ночью. По подсчетам Паскаля атмосфера Земли весит столько же, сколько весил бы медный шар диаметром 10км - пять квадриллионов (5000000000000000) тонн!

Впервые весомость воздуха привела людей в замешательство в 1638 году, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами - вода не поднималась выше 10,3м. Поиски причин упрямства воды и опыты с более тяжелой жидкостью - ртутью, предпринятые в 1643г. Торричелли, привели к открытию атмосферного давления. Торричелли обнаружил, что высота столба ртути в его опыте не зависит ни от формы трубки, ни от ее наклона. На уровне моря высота ртутного столба всегда была около 760мм.

Ученый предположил, что высота столба жидкости уравновешивается давлением воздуха. Зная высоту столба и плотность жидкости, можно определить величину давления атмосферы. Правильность предположения Торричелли была подтверждена в 1648г. опытом Паскаля на горе Пью-де-Дом. Вследствие притяжения Земли и недостаточной скорости молекулы воздуха не могут покинуть околоземное пространство. Однако они не падают на поверхность Земли, а парят над ней, т.к. находятся в непрерывном тепловом движении.

Благодаря тепловому движению и притяжению молекул к Земле их распределение в атмосфере неравномерно. При высоте атмосферы в 2000-3000км 99% ее массы сосредоточено в нижнем (до 30км) слое. Воздух, как и другие газы, хорошо сжимаем. Нижние слои атмосферы в результате давления на них верхних слоев имеют большую плотность воздуха. Нормальное атмосферное давление на уровне моря в среднем составляет 760 мм рт.ст.= 1013гПа. С высотой давление и плотность воздуха уменьшаются.

Измерение атмосферного давления

Паскаль, единица давления

Давление – это сила, приложенная на единицу площади. Сила измеряется в ньютонах, поверхность в квадратных метрах, единицей давления является паскаль (Па). Один паскаль равен силе в один ньютон, действующей на поверхность в один квадратный метр. К примеру: стандартный лист бумаги А4 весит, как правило, 80 граммов при площади в один квадратный метр. Давление, которое он окажет в этом случае на стол, составит 0,8 Па.

Особенности атмосферного давления

Почему мы не чувствуем атмосферное давление?

Мы не чувствуем давления воздуха, потому что давление атмосферы равномерно распределяется со всех сторон и потому что внутри нас есть такое же давление воздуха и жидкости, а адаптационные способности организма постоянно уравновешивают внутреннее давление, подстраивая его под изменение атмосферного. Но адаптации проходят только в небольшом интервале.

Зная, что 1 м3 воздуха при температуре 0° на уровне моря весит 1,3 кг, легко подсчитать, что на крышу дома, имеющую площадь, например, 100 м², атмосфера давит с силой 107 Н, что соответствует весу тела массой 1000 т. Однако крыша дома не проваливается.

Площадь спины лежащего на пляже человека заведомо больше 0,2 м2; следовательно, атмосфера давит на спину человека с силой, большей чем 20 000 Н, что соответствует камешку массой 2 т. Однако человек вообще не ощущает никакого давления сверху.

Опыт «Сухим из воды» демонстрирует нам ещё и доказательство внутреннего давления, уравновешивающего наружное давление атмосферы.

Мы не можем жить без атмосферного давления!

Странно, но факт: мы действительно не можем жить без атмосферного давления! Даже сейчас, когда ты читаешь эту статью, твое тело использует атмосферное давление, чтобы перемещать воздух в легкие и из них. Это говорит о том, что благодаря атмосферному давлению мы можем дышать.

Как же мы дышим?

Диафрагма — самая важная мышца при вдохе. Она попеременно сокращается и расслабляется, при этом изменяются объем легких и внутреннее давление в них. Когда объем легких увеличивается, то давление в них снижается, т.е. оно становится ниже атмосферного, и воздух начинает поступать в легкие. Так происходит вдох. При повышении давления в легких воздух выходит. Это выдох.

Чем же измеряют атмосферное давление?

Барометр Торричелли используют до сих пор. Этот простой прибор помогает определить примерную высоту над уровнем моря. Альпинисты берут его с собой высоко в горы. Барометр – обязательный прибор кабины каждого летательного аппарата, будь то самолёт или спутник Земли. В наши дни его «братья» спускаются и на дно морей. Из высотомеров они превратились в глубиномеры.

За три с лишним века барометры изменились: стали автоматическими, самозаписывающими, научились управлять другими механизмами.

На сегодняшний день существует несколько видов барометров, с помощью которых осуществляют измерение давления воздуха:

• Ртутный сифонный барометр – представляет У-образную, наполненную ртутью трубку с открытым и запаянным концом.
• Ртутный чашечный барометр – состоит из вертикальной, наполненной ртутью трубки, верхний конец которой запаян, а нижний находится в специальной чашечке с ртутью.
• Барометр-анероид – является безвоздушной металлической коробкой с волнообразными стенками.
• Барограф – самопищущий прибор, который применяют для наблюдения за барометрическим давлением в определенные промежутки времени.
• Электронный барометр – цифровой прибор, работающий по принципу обычного анероида или по принципу измерения давления воздуха на чувствительный кристалл.

Ртутные барометры являются более точными и надежными по сравнению с анероидами, по ним проверяют работу других видов барометров. Высота давления в них определяется по высоте столба ртути. Метеорологические станции оборудованы чашечными барометрами.    

Измерение атмосферного давления с помощью термогигрометра

Атмосферное давление измеряется не только с помощью различных видов барометров, но и такими универсальными цифровыми приборами, как термогигрометры. Несмотря на то, что основная задача данных устройств – определение относительной влажности и температуры, они прекрасно справляются и с измерением давления воздуха, показывая максимально точные величины. Поэтому такие многофункциональные приборы приобрести намного выгоднее, чем устаревшие барометры и психрометры.

Прибор, помимо измерения и регистрации температуры и относительной влажности воздуха и других неагрессивных газов, измеряет атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба и гПа, может регистрировать данные в энергонезависимой памяти, пересчитывать результаты измерений в различные единицы (процент относительной влажности, г/м3), осуществлять одновременную индикацию измеряемых значений. ИВТМ-7 М 2-Д-В обладает высокой степенью пылевлагозащитные (IP65), благодаря чему возможно его использование в помещениях с повышенной влажностью.

Влияние изменений атмосферного давления на организм человека

Показатели давления постоянно меняются и формируют отдельные условные зоны. Неравномерное прогревание Солнцем земной поверхности способствует постоянному перемещению воздушных масс. В местах, где воздушных масс стало больше, давление растет, а там, откуда воздушные массы ушли – давление снижается.

Как влияет низкое атмосферное давление на здоровье человека?

Согласно классификации метеорологов, низкое давление считается циклоном. При его наступлении отмечается ухудшение погодных условий, выпадают осадки, наблюдается облачность и чрезмерная влажность. Такое изменение влечет появление ухудшения самочувствия, в особенности у тех, кто имеет хронические заболевания.

Атмосферное давление, норма для человека которого может варьироваться в зависимости от региона проживания, при понижении становится причиной появления таких симптомов:

• Появление одышки.
• Сердцебиение учащается.
• Снижение силы удара сердца.
• У людей с нарушениями зрения отмечается появление болей в глазах, острота зрения еще больше ухудшается, появляются головные боли.
• Вялость, повышенная утомляемость.
• В ушах ощущается шум.
• Головные боли, вплоть до нестерпимых.
• Ощущение нехватки воздуха.
• Слабость.
• Головокружения.

Могут появляться не только болезненность в суставах, но даже нарушаться их функции. У пациентов с психическими заболеваниями в это время могут обостриться патологические симптомы.

Как влияет высокое атмосферное давление на состояние здоровья

Во время роста показателей атмосферного давления метеорологи отмечают наступление антициклона. Для этого периода характерна безветренная, сухая погода. Несмотря на то, что скачки температуры не присущи для этого периода, воздух все же в значительной мере насыщен мельчайшими агрессивными веществами.

Для здорового человека не составляет труда подстроиться под такую погоду, и адаптация происходит быстро. Люди, у которых наблюдаются частые проявления гипертонии, относятся к особенно уязвимой части населения. Также негативная реакция может настигнуть людей с повышенной склонностью к аллергическим проявлениям.

При резкой смене показателей давления наблюдается целый ряд негативных симптомов:

• Появление вялости и слабости.
• Снижение уровня работоспособности.
• Болезненные ощущения в области сердца.
• Покраснение лица.
• Усиление потливости.
• Помутнение в глазах.
• Звон в ушах.
• Боли в голове.
• Кровотечения из носа.

В этот период наблюдается создание благоприятных условий для жизнедеятельности патогенных микроорганизмов, в результате чего может возникать вспышка инфекционных заболеваний. Это связано с замедлением роста иммунных клеток при подъеме давления.

У людей со сниженным артериальным давлением в организме происходят обратные процессы: улучшается самочувствие, повышается трудоспособность, повышается настроение и ощущается прилив жизненной энергии.

Рекомендации для учащихся, учителей и взрослого населения

Для того чтобы организм мог безболезненно отреагировать на изменения атмосферного давления, он должен обладать необходимым запасом энергии, а также мог заранее к ней подготовиться. Анализируя литературу по данной теме, мы обобщили и систематизировали рекомендации по сохранению здоровья в условиях резких перепадов атмосферного давления.

Рекомендации при повышенном атмосферном давлении.

 Нормализовать артериальное давление и поддерживать его на оптимальном уровне.

Делать утреннюю зарядку.

Принимать контрастный душ.

Употреблять продукты, содержащие калий (творог, курага, бананы).

Не переедать в течение дня.

ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Исследовательская часть

Опыты, доказывающие существования атмосферного давления

Я провела опыты, которые можно объяснить существованием атмосферного давления.

Опыт 1. Вода в перевернутом стакане

Чтобы доказать существование атмосферного мы можем проделать старый, но удивительный фокус: погрузить стакан в воду, перевернуть его под водой вверх дном и медленно вытаскивать из воды. При этом вода остается в стакане, пока край его находится под водой. Или еще, наполним до краев стакан водой и прикроем листком плотной бумаги. Перевернем стакан, придерживая лист бумаги ладонью, а затем убираем руку – вода не выливается! Что же удерживает воду в стакане?

 Объяснение: давление атмосферного воздуха снаружи на бумагу больше давления воды на нее изнутри, поэтому бумага остается как приклеенная к краю стакана.

Опыт 2. Подъём воды вслед за поршнем

Возьмем стеклянную трубку, внутри которой находится поршень, плотно прилегающий к стенкам трубки. Конец трубки опущен в воду. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься и вода.

 Объяснение:

Происходит это потому, что при подъёме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. В это пространство под давлением наружного воздуха и поднимается вслед за поршнем вода.

Опыт 3. Бутылка-сюрприз

На дне пластиковой бутылки сделаем отверстие. Зажмем отверстие пальцем и нальем в бутылку воды, закроем горлышко крышкой. Осторожно отпускаем палец. Вода из бутылки выливаться не будет. Теперь если открыть крышку, из отверстия польется вода.

Опыт 4. «Не замочив рук»

Положим на дно блюдца монету и нальем немного воды. Как достать монету, не замочив даже кончиков пальцев?

Нужно зажечь бумагу, внести ее на некоторое время в стакан. Нагретый стакан перевернуть вверх дном и поставить на блюдце рядом с монетой.

 Объяснение:

Так как воздух в стакане нагрелся, то его давление увеличится и часть воздуха выйдет. Оставшийся воздух через некоторое время охладится, давление уменьшится. Под действием атмосферного давления вода войдет в стакан, освобождая монету.

Опыт 5. Тяжелая газета

Положим на стол линейку длинной 50-70 см так, чтобы конец ее 10 см свешивался. На линейку положим газету. Если медленно оказывать давление на свешивающейся конец линейки, то он опускается, а противоположный поднимается вместе с бумагой. Если резко ударить по концу линейки, то она сломается, причем конец с газетой почти не поднимается.

Объяснение:

Сверху на газету оказывает давление атмосферный воздух. При медленном нажатии на конец линейки воздух проникает под газету и частично уравновешивает давление на нее. При резком ударе воздух вследствие инерции не успевает мгновенно проникнуть под газету. Давление воздуха на газету сверху оказывается больше, чем внизу, и рейка ломается.

Заключение

В результате работы:

• Я научилась определять с помощью барометра атмосферное давление;
• Провела опыты, доказывающие существование атмосферного давления;
• Измерение атмосферного давления и силы атмосферного давления.
• Выявление зависимости атмосферного давления от высоты

Список используемой литературы

• https://spravochnick.ru/fizika/atmosfernoe_davlenie_v_fizike/#ponyatie-i-suschnost-atmosfernogo-davleniya
• http://class-fizika.ru/7_davlatm.html
• https://rosuchebnik.ru/material/atmosfernoe-davlenie-7528/
• https://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=657231
• https://ktonanovenkogo.ru/voprosy-i-otvety/normalnoe-atmosfernoe-davlenie-priborom-izmeryaetsya-davleniya-normy.html
• https://www.eksis.ru/materials/articles/izmerenie-atmosfernogo-davleniya.php
• https://infourok.ru/uchenicheskiy-proekt-opiti-s-atmosfernim-davleniem-3097122.html
• https://tvoiklas.ru/atmosfernoe-davlenie/#i-2
• https://school-science.ru/7/11/39105
• https://www.youtube.com/watch?v=w5a0sVrJtFg
•  https://www.youtube.com/watch?v=PRmS7KAljS8
• Занимательные опыты. Видеоролики. Ютуб.
• Программа Галилео. Ютуб
• Горев Л.А. Занимательные опыты по физике в 6 – 7 классах средней школы. – М.: Просвещение, 1985. (с. 21 – 27)        
• Кривченко И.В. Физика 7 класс.: учебник – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2015. (c.154 – 155)
• Пёрышкин, А. В. Физика. 7 класс.: учебник – М.: Дрофа, 2016. (с. 123 – 131)
• Перельман Я. И. Занимательная физика. Книга 1. – М.: Наука, 1979. (с. 98)
• Элиот Л., Уилкокс У. Физика. 1976. (с. 92-95)