исследовательская работа по физике "Измерение массы атмосферы Земли и других планет"
проект по астрономии (9, 10, 11 класс)
XXI век знаменуется прорывными открытиями и технологиями в области астрономии – науке о Вселенной, структуре небесных тел и систем. Новые технологии - мощные космические телескопы, марсоходы, космические зонды позволяют изучать свойства планет. Ученые смогли с точностью измерить расстояние до других планет и галактик, массы планет, узнать их состав, плотность их атмосферы и возможные погодные условия на них.
Тема космоса всё больше внедряется в жизнь, и даже те, кто профессионально не связан с астрономией или другой наукой, наверняка задавались вопросом: «Сколько весит Земля?», «Насколько тяжелый воздух и можно ли его взвесить?». На решение одного из этих вопросов и будет направлен этот проект.
Скачать:
Вложение | Размер |
---|---|
![]() | 157.57 КБ |
![]() | 101.33 КБ |
![]() | 2.38 МБ |
Предварительный просмотр:
Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение
Гимназия № 85 Петроградского района Санкт-Петербурга
Проектная работа по физике
на тему:
«Измерение массы атмосферы Земли и других планет»
Выполнил: Скворцов Владислав,
Ученик 10 «Б» класса
Руководитель:
учитель физики
Непомнящий Сергей Михайлович
Санкт-Петербург
2022
Паспорт проекта
№ | Раздел | Содержание раздела |
1 | Тема проекта | Измерение массы атмосферы Земли и других планет |
2 | Автор проекта | Скворцов Владислав Витальевич |
3 | Руководитель проекта | Непомнящий Сергей Михайлович - учитель физики |
4 | Направленность проекта | Физика |
5 | Тип проекта | Исследовательский проект |
6 | Проблема, на решение которой направлен проект. | Знание способов вычисления массы атмосферы. |
7 | Цель проекта | Показать метод расчёта массы атмосферы Земли и других планет. |
8 | Актуальность проекта | Изучение свойств планет и вычисление их характеристик. |
9 | Этапы работы над проектом |
|
10 | Литература, необходимая для выполнения проекта |
|
11 | Итоговый продукт | Учебное пособие |
12 | Возможность практического использования результатов проекта | Результат проекта может быть использован в познавательных и обучающих целях. |
Введение
XXI век знаменуется прорывными открытиями и технологиями в области астрономии – науке о Вселенной, структуре небесных тел и систем. Новые технологии - мощные космические телескопы, марсоходы, космические зонды позволяют изучать свойства планет. Ученые смогли с точностью измерить расстояние до других планет и галактик, массы планет, узнать их состав, плотность их атмосферы и возможные погодные условия на них.
Тема космоса всё больше внедряется в жизнь, и даже те, кто профессионально не связан с астрономией или другой наукой, наверняка задавались вопросом: «Сколько весит Земля?», «Насколько тяжелый воздух и можно ли его взвесить?». На решение одного из этих вопросов и будет направлен этот проект.
Этапы работы
- Первый этап - чтение литературы, сбор информации для понимания темы.
- Второй этап - проведение опроса для подтверждения предполагаемой проблематики.
- Третий этап – подготовка информационного материала для создания итогового продукта, составление формулы для вычисления, изложение информации в более понятном виде.
- Четвертый этап – создание учебного пособия, в котором будет кратко и понятно изложено, как вычислить массу атмосферы.
Проблематика проекта
Проблемой является незнание интересующихся способов вычисления массы атмосферы. По результатам опроса среди моих знакомых и друзей в сети «Telegram» выяснилось, что даже те, кто имеет некоторые знания в этой теме, не знают, как можно найти массу атмосферы.
Цель и задачи проекта
Цель данного проекта – показать метод расчёта массы атмосферы Земли и других планет. При помощи учебного пособия, которое я сделаю на основе уже имеющейся информации, я хочу сделать расчёт массы атмосферы планеты легче и понятней даже для обучающихся с минимальными познаниями в этой теме. В моём пособии я собираюсь написать краткую информацию об атмосфере, формулу нахождения массы атмосферы любой планеты и данные, необходимые для правильных вычислений.
Атмосфера – это газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией, область вокруг небесного тела, в которой газовая среда вращается вместе с ним как единое целое.
При расчёте массы атмосферы планеты необходимо учесть класс этой планеты. Возьмём на пример планеты солнечной системы. Венера, Земля и Марс имеют твердую поверхность и атмосферу, меркурий не имеет атмосферы, а газовые планеты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун не имеют твердой поверхности, а по имеющимся данным состоят из слоев газа разной плотности с возможным сверхмассивным ядром в середине. У газовых планет слой атмосферы в разы больше, чем у планет с твердой поверхностью, то есть масса атмосферы составляет большую часть массы самой планеты.
Начнём выводить формулу массы атмосферы. На ум сразу приходит формула массы тела:
где ρ – плотность атмосферы, а V – обьём атмосферы.
Найти плотность атмосферы возможно, однако с её объёмом возникают проблемы: атмосфера планеты (в особенности Земли) не имеет четких границ, постепенно переходит в космос, поэтому вычисления будут слишком неточные.
Пойдем другим методом: существует такая величина, как атмосферное давление. Мы знаем, что на Земле на уровне 0 метров над уровнем моря атмосфера давит на поверхность площадью в , как 760мм.рт.ст. Получается, что на каждый кв.см поверхности приходится примерно 1 кг воздуха, или на этот участок давит около 101308Па.
Чтобы найти массу атмосферы, нам остается найти площадь планеты. Для упрощения вычисления будем считать, что планета имеет идеальную форму шара.
Формула пощади шара: R – радиус планеты
Если давление измеряется в мм.рт.ст, то его можно перевести в Паскали (): 1мм.рт.ст. = 133,3 Па. Тогда нам остается поделить значение давления в Па на ускорение свободного падения на планете, и мы узнаем, сколько кг атмосферы приходится на
поверхности планеты.
Итого: S – площадь планеты, P – давление (Па,
), g – ускорение свободного падения
Найдем массу атмосферы Земли: m = 4*3,14**
*
≈ 5,1*
кг
Марса: m = 4*3,14**
*
≈ 2,4*
кг
Стоит отметить, что таким образом нельзя вычислить массу атмосферы газовой планеты, так как такие планеты имеют иное строение и разный состав в слоях атмосферы, что делает подсчёт невозможным. Масса атмосферы газовой планеты могла бы быть близкой к массе самой планеты, однако наличие сверхтяжелого твердого ядра у таких планет сводит данное предположение на «нет».
Итоговый продукт
Итоговый продукт – учебное пособие. Оно включает в себя краткое теоретическую часть об атмосфере, саму формулу для вычисления, справки о том, какое значение и куда необходимо подставить, а так же несколько данных для перевода единиц измерения.
Библиография
- https://meteo59.ru/book/sostav-i-stroenie-atmosfery/massa-atmosfery.php
- https://ru.wikipedia.org/wiki
- Погосян Х. П., Туркетти З. Л. Атмосфера Земли: Пособие для учителей. // — М.: Просвещение, 1970.
- https://v-kosmose.com/gazovyie-gigantyi/?ysclid=l20uxx0z1x( Газовые гиганты: описание и характеристика с фото (v-kosmose.com))
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Проблема Проблематика проекта - знание способов вычисления массы атмосферы среди учащихся. Проведенный опрос в сети « Telegram » показал, что даже интересующиеся этой темой не знают, как это делать.
Цель и задачи Цель проекта - показать метод вычисления массы атмосферы. Обобщив информацию по этой теме, написать справочник с указаниями.
Идея проекта Идея моего проекта – создание учебного пособия, по которому любой сможет вычислить массу атмосферы планеты.
Этапы работы Первый этап - чтение литературы, сбор информации для понимания темы. Второй этап - проведение опроса для подтверждения предполагаемой проблематики. Третий этап – подготовка информационного материала для создания итогового продукта. Четвертый этап – создание учебного пособия.
Итоговый продукт Итоговый продукт - учебное пособие. В нём есть небольшая информация об атмосфере, сама формула для вычисления и справочные данные.
Для составления формулы была использована формула площади шара (планета условно имеет форму шара) : Так же мы имеем атмосферное давление, которое может измеряется в Па(Н / м ^2) . Н – это масса, умноженная на ускорение свободного падения, и если давление поделить на ускорение свободного падения, то получим, сколько кг приходится на квадратный метр поверхности. Итого, получается формула :
Перспективы Учебное пособие может использоваться в обучающих и познавательных целях, как маленький справочник только с нужными данными.
Предварительный просмотр:
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
![](/sites/default/files/pictures/2013/12/03/picture-360268-1386091415.jpg)
Урок по теме "Ускорение свободного падения на Земле и других планетах" 10 класс
Урок по теме " Ускорение свободного падения на Земле и других планетах" 10 класс.Презентация используется для объяснения нового материала по данной теме...
![](/sites/default/files/pictures/2019/10/29/picture-493412-1572320552.jpg)
слайд-тренажер "Ускорение свободного падения на Земле и других планетах солнечной системы"
Слайд был выполнен мной в рамках курсов переквалификации по программе Физика...
![](/sites/default/files/pictures/2015/10/17/picture-690325-1445092223.jpg)
Научно - исследовательская работа по физике "Максимально возможные ветры на Земле и других планетах"
Исследуются причины ветров, распространение, скорость, влияние на окружающую среду......
"Ускорение свободного падения на Земле и других планетах Солнечной системы"
Данный урок проводится для закрепления знаний закона всемирного тяготения....
"Ускорение свободного падения на Земле и других планетах Солнечной системы"
Данный урок проводится для закрепления знаний закона всемирного тяготения....
Урок повторения и обобщения ранее изученного материала по темам « География –одна из наук о планете Земля. Наблюдение- метод географической науки.Земля среди других планет Солнечной системы»
Урок можно использовать на день школьного самоуправления. Представлен в несложной игровой форме...
![](/sites/default/files/pictures/2022/12/01/picture-1440610-1669919781.jpg)
Методическая разработка урока по географии - 5 класс на тему: «Земля среди других планет солнечной системы».
Методическая разработка урока по географии - 5 класс на тему: «Земля среди других планет солнечной системы»....