Проектная работа

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

 «Лицей №78 им. А.С. Пушкина»

VI ОТКРЫТАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ЭВРИКА»

Секция: окружающий мир

Тема работы

Атмосферное давление и его значение для человека

Карпеева Ралина Дмитриевна

МАОУ «Лицей №78 им. А.С. Пушкина»  3 «Г» класс

город Набережные Челны

Республика Татарстан

Научный руководитель Аксенова Дилбяр Амирзяновна

учитель начальных классов

г. Набережные Челны

2014

Оглавление

Введение…………………………………………………………….……………..3

• Актуальность………………………………………………………………3
• Цель и задачи………………………………………………………………3
• Объект и предмет исследования…………………………………………3
• Методы исследования………………………………………………….…3
• Гипотеза ……………………………………………………………….…....4
• Практическая значимость…………………………………………….…..4
• Анализ литературы………………………………………………………..4

Глава 1. Понятие атмосферного давления.........................................................5

1.1  Что такое атмосферное давление?.................................................................5

1.2  Влияние атмосферного давления на человека….…....................................6

1.3  Причины изменения атмосферного давления…………………………….9

1.4  Что произойдёт с планетой Земля, если атмосфера исчезнет?.…...........10

1.5  Что произойдёт с человеком без атмосферного давления?……..………12

Глава 2. Практическое доказательство существования атмосферного давления……………………………………………………………………………14

2.1  Опыт № 1…………………………………………………………………….14

2.2  Опыт № 2……………………………………………………………………..16

2.3  Опыт № 3……………………………………………………………………..22

2.4 Опыт № 4…………………………………………………………………….24

Подведение итогов………………………………………………………………28

Заключение………………………………………………………………………29

Список использованной литературы………………………………………...31

Цель исследования: выяснить, что такое атмосферное давление и каково его значение для человека.

Задачи:

1. Ознакомиться с понятием атмосферного давления.
2. Изучить необходимую литературу о значении атмосферы и её давления для планеты Земля.
3. Выяснить из литературных источников, какое влияние оказывает  атмосферное давление на человека.
4. Выяснить из литературных источников, что было бы с человеком без атмосферного давления.
5. Ознакомиться с проведёнными ранее опытами, доказывающими существование атмосферного давления.
6. Подготовить всё необходимое для проведения опытов.
7. Попытаться успешно провести опыты, доказывающие существование атмосферного давления.
8. Проанализировать результаты изучения литературы и проведенных опытов.

Объект исследования: атмосферное давление.

Предмет исследования: значение атмосферного давления.

Методы исследования:

Теоретический:

1. изучение литературы из различных источников;
2. анализ полученных результатов

Эмпирический:

1.  проведение опытов, доказывающих существование атмосферного давления:

1. подготовка рабочего места и всего необходимого для проведения опытов;
2. сбор фотоинформации о проведении опытов.

II. обобщение и выводы о справедливости предположенных гипотез.

Гипотеза: я предполагаю, что давление, которое оказывает атмосфера на человека, необходимо для его жизни.

Практическая значимость  данной работы состоит в том, что:

• во-первых , данную работу можно использовать на уроках окружающего мира в начальных классах и на уроках физики в среднем звене, поскольку опыты, представленные в работе, очень доступны и могут быть легко выполнены самими учениками;
• во-вторых, мы узнаём, насколько важна для нашей планеты атмосфера;
• в-третьих, мы узнаём, как важно атмосферное давление для организма человека;
• в-четвёртых, благодаря опыту № 2  и № 4 мы узнаём, что при нагревании воздуха  давление его уменьшается;
• в-пятых, данная работа может быть интересна и полезна тем, кто любит экспериментировать и открывать для себя новые и интересные факты из мира природы!

Анализ литературы.  Информация, которой я пользовалась  и анализировала при выполнении данной работы, была взята из различных источников. В основном – это     интернет-ресурсы, ведь в современном мире всем известно, что это  наиболее быстрый способ поиска информации. Но выручали и  литературные источники: энциклопедии для школьников, познавательные журналы. Был ещё один источник информации – учебник по физике для 7-го класса, в котором также рассказывается об атмосферном давлении. Но для меня этот источник был не так интересен, как другие, поскольку информация в нём изложена немного сложно для меня. Однако и этот учебник был очень полезен. Думаю, что когда я буду учиться в 7-ом классе, я поменяю свое мнение о нём, и учебник по физике покажется мне очень интересным!

Глава 1. Понятие атмосферного давления

1.1 Что такое атмосферное давление?

Как известно, нашу планету окружает со всех сторон воздушная оболочка, которая называется атмосферой. Без атмосферы жизнь на Земле была бы невозможна, т.к. она задерживает опасные космические частицы и даже метеориты, днём защищает от палящего солнца, а ночью предохраняет планету от потери тепла. И, оказывается, именно атмосфера определяет погоду и климат на всей планете! Итак, атмосфера – это  слой воздуха толщиной несколько тысяч километров! Атмосфера, состоит из смеси газов:  21 % из которых,  – кислород, которым мы дышим.

Сразу хочется задать вопрос: как Вы думаете, воздух имеет вес? Оказывается, имеет!!! Да ещё какой!!! Но конкретнее об этом позже. А сейчас всё же узнаем, что же такое атмосферное давление. Как было сказано выше, атмосфера – это слой воздуха, окружающий планету. Так вот давление, которое оказывает этот слой воздуха на Землю и является атмосферным давлением.

Итак, я узнала, что атмосферное давление – это сила, с которой окружающий со всех сторон планету Земля воздух, давит на её поверхность и на все тела, находящиеся на этой поверхности, в том числе и на человека. А хорошо это для человека или нет, разберём дальше.

1.2 Влияние атмосферного давления на человека

А теперь вернёмся к вопросу о воздухе, который действительно имеет вес! Оказывается, на каждый квадратный сантиметр площади слой воздуха (равный толщине атмосферы) давит массой в 1 килограмм 33 грамма!

Следует заметить, что указанный вес давит на площадь, равную всего лишь квадратному сантиметру! Теперь представьте, какова площадь поверхности тела человека, и какой вес на него давит!!!

Я хочу предоставить Вашему вниманию таблицу с указанной площадью поверхности тела человека и соответствующему ей атмосферному давлению       в кг.

Обратите внимание, что уже с рождения на человека давит вес в две с лишним тонны!!! А с возрастом и, соответственно, с увеличением площади поверхности тела, этот вес увеличивается в разы! Исходя из данных таблицы, можно сделать вывод: чем больше площадь поверхности тела, тем сильнее давление, оказываемое на данное тело.

Возникает вопрос: почему же человек не чувствует такой огромной тяжести и чувствует себя хорошо?

Происходит это потому, что:

во-первых, вес, оказываемый на человека, давит не вертикально! Он равномерно распределяется по всей поверхности тела;

а во-вторых, такое давление легко переносится человеческим организмом потому, что атмосферное давление, которое действует на каждого человека, как бы уравновешивается внутренним давлением, о котором мы слышим с детства, когда наши бабушки и дедушки измеряют его и говорят, что у них повышенное или пониженное давление.  Поэтому благодаря нашему внутреннему давлению мы совершенно не чувствуем атмосферного.

 Конечно, бывают перепады, т.е. изменение атмосферного давления, которое не лучшим образом  сказывается на самочувствии многих людей.

Каким же образом изменение атмосферного давления влияет на человека? Мы уже знаем о том, что наше внутреннее давление как бы уравновешивает внешнее атмосферное давление. Поэтому, если атмосферное падает, т.е. уменьшается или же, наоборот, увеличивается, наше внутреннее давление стремится уравновесить изменившееся атмосферное. У здоровых и молодых людей этот процесс проходит быстро и незаметно, а у пожилых и не совсем здоровых адаптация проходит хуже, как бы запаздывая, т.е. организм не успевает приспособиться к изменениям атмосферного давления, поэтому самочувствие ухудшается. Часто в таких случаях возникает необходимость принятия лекарств или даже вызова скорой помощи! Именно поэтому в каждом прогнозе погоды нам говорят об изменении атмосферного давления,  предупреждая людей, которые болезненно реагируют на эти изменения, чтобы они могли подготовиться к возможному ухудшению самочувствия.

А почему атмосферное давление изменяется, я расскажу дальше.

1.3 Причины изменения атмосферного давления

Как мы уже не раз слышали из сводок прогноза погоды, атмосферное давление измеряется ещё и в миллиметрах ртутного столба. Нормальным или самым комфортным для человеческого организма принято считать давление, равное 760 мм рт. ст.  Это давление, измеренное на уровне моря, т.е. учитывается вес воздушного столба до уровня моря. Теперь представьте, что человек поднялся в гору на высоту 1 км, воздушный столб над ним стал меньше или больше? Конечно, меньше! А раз он меньше, значит и вес его тоже меньше! То есть меньший столб воздуха оказывает меньшее давление. Таким образом, получается, что чем выше подъём, тем меньше атмосферное давление.

Ниже представлена таблица изменения атмосферного давления в зависимости от высоты.

На таблице видно, что чем больше высота, тем ниже (меньше) атмосферное давление.

Вывод: с высотой атмосферное давление уменьшается.

Однако атмосферное давление изменяется не только с высотой. В одном и том же месте на земной поверхности атмосферное давление то увеличивается, то уменьшается. В этом случае причина изменения атмосферного давления заключается в том, что давление воздуха зависит от его температуры. Оказывается, давление теплого воздуха на земную поверхность меньше, чем холодного (к этому выводу мы самостоятельно придём во время проведения опытов, с которыми я Вас познакомлю в практической части моей работы). Теперь вы понимаете, что с изменением температуры воздуха меняется и атмосферное давление, и чем резче перепады температуры, тем резче и опаснее для пожилого или нездорового человека перепады давления!

Итак, колебания атмосферного давления, как мы уже знаем, на очень многих людей оказывают не самое лучшее влияние. Так может было бы лучше, если бы атмосферы не стало, ведь исчезли бы и колебания атмосферного давления, которые приносят так много хлопот многим людям?

1.4 Что произойдёт с планетой Земля,

если атмосфера исчезнет?

Если атмосфера, окружающая нашу планету и защищающая её и от ударов метеоритов,  и от палящего солнца, и от космического леденящего холода, вдруг исчезла бы, то произошло бы ужасное:

1.  На Земле установилась бы температура около – 170 °С ночью и около           + 150 °С днём!  

2.  Замёрзли бы абсолютно все океаны, моря, реки, озёра, т.е водные пространства, а суша покрылась бы ледяной корой!

3.   Наступила бы полная тишина, т.к. звук в пустоте не распространяется!!!

4.  Небо стало бы чёрным, поскольку окраска неба зависит от воздуха, которого бы не стало, т.к. нет атмосферы!!! Исчезли бы красивейшие восходы и удивительные закаты! Даже прекратилось бы такое чудесное зрелище, как мерцание звёзд, они бы просто постоянно светили.

5.  А самое главное – погибло бы всё живое на планете!!!

Земля без атмосферы, которая выполняет защитную функцию, стала бы такой же мёртвой, как её спутница Луна!!! Потому что нечему стало бы защищать Землю днём  от  испепеляющей  жары,  а  ночью – от леденящего холода!!!

Жуткое описание, правда? Поэтому теперь я понимаю, насколько важна для планеты Земля атмосфера!!! Благодаря ей мы живём на нашей  замечательной планете! А вот как выглядит защищённая атмосферой наша красавица Земля с поверхности мёртвой Луны:

Невероятная разница, правда?

Но ведь нам известны и другие планеты солнечной системы! Может, если и они имеют атмосферу, человек мог бы жить и на других планетах?

1.5 Что произойдёт с человеком в условиях отсутствия нормального атмосферного давления?

Да, оказывается, атмосферу имеет не только Земля. Некоторые планеты солнечной системы тоже имеют атмосферы, однако их давление не позволяет человеку находиться там без скафандра, то есть жить на этих планетах человек не сможет.

На Венере, например, атмосферное давление около 100 атмосфер (атмосфера – это одна из единиц измерения атмосферного давления). Чтобы было понятно, какое это давление, приведу пример: если на ладонь положить гирю в 100 кг, то получим давление в 1 атмосферу! А на Венере давление в 100 атмосфер!!! Человека на этой планете попросту расплющит!

А что же произойдёт с человеком например на Марсе, где атмосферное давление около 0,006 атмосфер, то есть практически нулевое! Ведь, казалось бы, на человека ничего не давит, так почему бы ему не жить на этой планете? Это невозможно! При таком давлении на каждый квадратный сантиметр нашего тела действует сила всего в 102 грамма! В таких условиях человек также не может находиться без скафандра. А почему, разберём дальше.

Во-первых, человек не сможет дышать, т.к. при практически нулевом давлении человек не сможет сделать ни одного вдоха. А что же произойдёт с его телом? Как нам уже известно, у человека существует внутреннее давление, которое, как мы помним, уравновешивает атмосферное. И поскольку атмосферное давление на Марсе практически нулевое, внутреннее давление человека будет гораздо выше внешнего, и под давлением газов внутри тела у человека будут вылезать глаза из орбит, из всех полостей начнёт струиться кровь, а тела их начнут раздуваться!!!

На этом фото видно, как из-за повреждения скафандра у человека  не только вылезают глаза из орбит, но и «выдавливается» язык!

^[1]

А здесь хорошо видно, как у человека и вылезают глаза из орбит, и струится кровь, и раздуваются шея и лицо, на котором сильно расширены вены!!!

Процесс раздувания тела человека можно объяснить ещё одним способом: вспомните банки, которые ставят больному. Воздух в них прогревают, благодаря чему давление в них уменьшается  (а мы из п. 1.3 уже знаем, что давление тёплого воздуха меньше, чем холодного). Банку быстро прикладывают к поверхности тела, давление в котором выше, и мы видим, как тело человека под воздействием внутреннего давления в этом месте затягивается в банку. На Марсе такой же эффект банки вокруг человека, поэтому тело его будет раздуваться!!!

Неприятное зрелище, правда? Но теперь я знаю, что происходит с человеком в условиях отсутствия атмосферного давления или, наоборот, в условиях очень высокого атмосферного давления, и что было бы с человеком, если бы атмосфера Земли и, соответственно, атмосферное давление вдруг исчезли! И ещё раз убедилась в том, что нормальное атмосферное давление необходимо человеку для жизни!!!  

Глава 2. Практическое доказательство существования атмосферного давления.

Изучив необходимую теоретическую литературу, я поняла, что такое атмосферное давление, откуда оно берётся, и насколько оно важно для существования нашей планеты и человека на ней. Теперь я хочу практически доказать существование атмосферного давления.

1. Опыт № 1

«Перевёрнутый стакан»

Для опыта понадобится:

1. Стакан.
2. Лист бумаги.
3. Вода.

Течение опыта:

1. Я взяла лист плотной бумаги и стакан с водой.

2. Накрыла листом бумаги стакан так, чтобы не было щелей между стаканом и листом.

3. Перевернула стакан, плотно прижимая к нему лист бумаги.

4. Отпустила руку, прижимавшую лист бумаги к стакану.

Что происходит: вода не выливается!

Объяснение: вода не выливается потому, что на поверхность листа бумаги оказывает влияние атмосферное давление, которое удерживает лист и воду даже в перевёрнутом стакане!

2. Опыт № 2

«Яйцо в бутылке»

Для опыта понадобится:

1. Очищенное от скорлупы варёное яйцо.
2. Стеклянная бутылка.
3. Небольшой лист бумаги.
4. Спички.

Течение опыта:

1. Я взяла варёное яйцо и стеклянную бутылку.

2. Бутылку подобрала так, чтобы диаметр её горлышка был немного меньше размера яйца, т.е. так, чтобы яйцо не проваливалось в бутылку.

3. Мы с мамой подожгли свёрнутый в трубочку лист бумаги.

4. Горящим опустили его в бутылку.

5. Не дожидаясь, когда бумага прогорит до конца, я положила на горлышко бутылки яйцо, размер которого, как мы помним, больше горлышка бутылки.

Что происходит:

Первые секунды яйцо продолжает лежать на горлышке бутылки.

Но спустя буквально 7-8 секунд яйцо начинает словно                         проталкиваться в бутылку!

И, наконец, яйцо оказывается внутри бутылки!

Объяснение: благодаря опущенной в бутылку горящей бумаге воздух внутри бутылки прогрелся (и расширился, его излишки вышли наружу, т.е. воздух в бутылке стал менее плотным, а раз воздух менее плотный, значит и давление его меньше), а мы с вами из п. 1.3 помним: давление тёплого воздуха меньше давления холодного. Таким образом, давление внутри бутылки стало меньше давления снаружи – атмосферного, поэтому атмосферное, более высокое, давление втолкнуло яйцо в бутылку! Как я и обещала, я доказала тот факт, что давление тёплого воздуха меньше давления холодного!

3. Опыт № 3

«Недырявые дырочки»

 Для опыта понадобится:

1. Пластиковая бутылка с крышкой.
2. Шило.
3. Вода.

Течение опыта:

1. Я взяла шило и (с помощью мамы) проткнула бутылку                                 в нескольких местах.

2. Наполнила бутылку водой и закрыла её крышкой.

Что происходит: вода из дырочек не выливается!

Но стоит мне начать откручивать крышку, как вода сразу начинает выливаться из этих же самых дырочек!

Объяснение: как только бутылка начинает открываться, атмосферное давление тут же выталкивает воду из бутылки, а когда крышка закручена, на воду атмосферное давление не действует, на неё оказывает давление лишь воздух, находящийся в бутылке, а его давления недостаточно, чтобы выталкивать воду из дырочек!

4. Опыт № 4

«Сухим из воды»

Для опыта понадобится:

1. Неглубокая тарелка.
2. Стакан.
3. Свеча.
4. Монета.
5. Подкрашенная вода (чтобы лучше просматривалась).

Течение опыта:

1. Я (с помощью мамы) установила свечу на тарелке                                         и положила в неё монету.

2. Налила в неё немного подкрашенной воды так,                                          чтобы она покрыла монету.

3. С помощью мамы подожгла свечу.

4. Накрыла горящую свечу стаканом так, чтобы монета осталась в стороне.

Что происходит:

 свеча прогрела воздух в стакане и погасла, а вода стала                               словно затягиваться в стакан,

так что монету можно достать из тарелки, практически не намочив пальцы!

Объяснение: мы уже знаем, что давление тёплого воздуха меньше, чем давление холодного. Когда в прогретом стакане давление воздуха стало меньше атмосферного, вода не стала втягиваться в стакан, как это выглядит на первый взгляд, она стала вталкиваться под стакан более высоким атмосферным давлением, пока не оказалась там вся! Это, безусловно, доказывает существование атмосферного давления!!!

Мне очень понравилось проводить эти опыты! Они очень наглядно показывают и доказывают влияние на земную поверхность атмосферного давления! Теперь я готова подвести итоги и сделать выводы, опираясь уже не только на информацию, полученную из различных литературных и интернет-источников, но и на свой собственный опыт!

Подведение итогов

Опираясь на опыт, полученный при выполнении данной работы, я могу сделать следующие выводы:

1. Атмосфера, окружающая нашу планету, просто необходима для существования жизни на ней, поскольку она:

• выполняет защитную функцию, предохраняя Землю от падения метеоритов, от губительного солнечного излучения;
• является для человечества «воздушным океаном», т.е. источником воздуха, которым мы дышим;
• определяет климат на нашей планете, поскольку удерживает тепло, защищая нас от космического холода!

2. Атмосферное давление, существующее на планете Земля, также необходимо человеку для существования, поскольку не будь атмосферного давления, наше внутреннее давление «раздувало» или «разрывало» бы нас!
3. Атмосфера давит на земную поверхность с огромной силой!
4. Человек не чувствует сильнейшего атмосферного давления (в 20 лет он испытывает давление в 17 с лишним тонн), потому что его уравновешивает наше внутреннее давление!
5. Атмосферное давление с высотой становится меньше, т.к. уменьшается толщина воздушного слоя!
6. Тёплый или менее плотный воздух оказывает меньшее давление, чем холодный и более плотный!

Сделать выводы мне оказалось очень просто, поскольку и информация, которую я нашла при выполнении работы, и особенно опыты, которые я проводила сама, оказались очень интересными и доступными!

Гипотеза, выдвинутая в начале работы, подтвердилась полностью: давление, которое оказывает атмосфера на человека                              необходимо для его жизни!!!

Эта тема оказалась даже интереснее, чем я ожидала: здесь есть куда углубиться ещё! Поэтому, я могу с уверенностью сказать, что продолжу её изучение!

Заключение

В заключение хочется добавить, что благодаря этой работе я не только сделала для себя массу открытий, но и узнала

много интересного:

• что уже с рождения человек испытывает на себе тяжесть атмосферного давления весом в две с лишним тонны, а с годами этот вес увеличивается в разы;
• что при нулевом или очень низком атмосферном давлении человека сильно раздувает, и он погибает;
• что воздух, а точнее его давление  может «управлять водой»;

и важного:

• что с определённого возраста необходимо следить не только за своим внутренним давлением, но и за перепадами атмосферного!

И, наконец, я узнала, насколько ценна и важна для человека атмосфера и поняла, что нам всем необходимо её беречь!!!

Выполнение этой работы доставило мне огромное удовольствие и многое открыло для меня, благодаря этому я теперь совсем по-другому, более благодарно и трепетно думаю об атмосфере. Слова французского астронома Камилла Фламмариона, которые встретились мне в Интернете, очень красиво описывают атмосферу и передают мои чувства тоже.

«Атмосфера оживляет Землю. Океаны, моря, реки, ручьи, леса, растения, животные, человек – всё живёт в атмосфере и благодаря ей. Земля плавает в воздушном океане; его волны омывают как вершины гор, так и их подножия, а мы живём на дне этого океана, со всех сторон им охваченные, насквозь им проникнутые… Не кто иной, как она, покрывает зеленью наши поля и луга, питает и нежный цветок, которым мы любуемся, и многовековое дерево, запасающее работу солнечного луча для того, чтобы отдать нам её впоследствии…»  

Камилл Фламмарион

(французский астроном  XIX века)

Необыкновенно красиво, правда?!

Спасибо за внимание!

Список использованной литературы

Интернет-ресурсы:

1. http://zapartoj.my1.ru/publ/poznaem_mir_vmeste/sokrovishha_zemli/quot_kruzhevnoe_odejalo_quot_zemli/108-1-0-4440
2. http://about-air.ru/svojstva-vozduha/davlenie-vozduha/normalnoe-atmosfernoe-davlenie.html
3. http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc1p/6530
4. http://primpogoda.ru/articles/prosto_o_pogode/atmosfernoe_davlenie/
5. http://www.pogodaspb.info/sovety/airpressure.html
6. http://davlenie-v-norme.ru/all-med/normalnoe-atmosfernoe-davlenie-dlya-cheloveka/
7. http://geographyofrussia.com/atmosfernoe-davlenie/

Литературные источники:

1. Генденштейн, Л.Э. Физика 7 класс В 2 ч. Ч. 1 : учебник для общеобразовательных учреждений / Л.Э. Генденштейн, А.Б. Кайдалов. – М.: Изд-во Мнемозина, 2013.
2. Перышкин, А.В. Физика 7 класс : учебник / А.В. Перышкин. – М.: Изд-во Дрофа, 2014.
3. Скиба, Т.В. Новая иллюстрированная энциклопедия школьника 1000 вопросов – 1000 ответов / Т.В. Скиба. – Ростов н/Д.: Изд-во Владис, 2013.
4. Доронина, Е.А. Детская энциклопедия Планета Земля / пер. с англ. – М.: Изд-во Эксмо, 2010.
5. Ананьева, Е.Г. Земля. Полная энциклопедия / Е.Г. Ананьева, С.С. Мирнова. – М.: Изд-во Эксмо, 2012.
6. Большая иллюстрированная энциклопедия эрудита – М.: Изд-во Азбука-Аттикус, 2010.
7. Большая книга экспериментов для школьников / Под ред. Антонеллы Мейяни; Пер. с ит. Э.М. Мотылевой. – М.: ЗАО «Издательство «РОСЭН – ПРЕСС»», 2005.
8. Энциклопедия для детей. Физика. М.: Аванта+, 2001.