Проектная работа «Влияние атмосферного давления на самочувствие и здоровье человека»
проект по географии (6 класс) по теме

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 10 с углубленным изучением английского языка»

Научно-исследовательская работа:

«Влияние атмосферного давления на самочувствие и здоровье человека»

                                                                Выполнили:

                                                                                   учащиеся 6 «А» класса

                                                                             Дятлов Константин

                                                                 Руководители:

                                                                         учитель географии

                                                                                                 Паболкова Татьяна Валерьевна

г. НАХОДКА

20011 г.

Оглавление

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

1.   Основная часть…………………………………………………………………4

  1.1 Механические свойства газов………………………………………………....4

   1.2 Атмосфера………………………………………………………………...……5        

   1.3 Давление атмосферы………………………………………………………..…5        

2.          Научно-практический эксперимент……………………………………..….....6

1. Описание приборов……….……………………………………………….…...6
2. Погрешность………….……………………………………………………….10
3. Натурный эксперимент………………..……………………………………...12
4. Результаты натурного эксперимента………………………………………...13

Вывод……….………………………………………………………………….14

Заключение…………………………………………………………………….15

Список используемой литературы…………………………………………...16

Приложение……………………………………………………………………17

Научно-исследовательская работа:

«Влияние атмосферного давления на самочувствие и здоровье человека»

         «Мы живем в век необычайно нервного напряжения, которое медленно, но верно    подрывает все основы нашего существования. И если мы не предпримем определенных шагов сейчас, чтобы преодолеть это зло, через несколько поколений человечество может прийти к полному нервному краху»

Поль С. Брэгг

Введение

          Актуальность и необходимость заниматься вопросами такого природного явления, как атмосферное давление, возникло давно. Люди с древних времен занимались этим, с развитием современной науки появилась потребность изучения таких ситуаций, как воздействие климатических условий, влияющих на безопасность и здоровье человека. А так как человек в раннем возрасте большую часть времени находится на обучении в школе с 1 по 11 класс (с 7 до 17 лет), то возникает вопрос о необходимости создания специальной комплексной программы «Системы жизнеобеспечения и жизнебезопасности школ» на современном уровне развития с целью изучения воздействия определенных опасных факторов на здоровье школьников и разработки мероприятий по выявлению и нейтрализации их.

 Факторов воздействия природы на человека много, к одному из них относится атмосферное давление. Связь между ним и человеком установлена давно, но это явление до сих пор слабо изучено. Общие признаки этого явления: у человека болит голова, плохое самочувствие, сонливость и т.д. При изменении давления меняется растворимость газов в жидкостях (кессонная болезнь у водолазов). Давление на человека в горах зависит от высоты его месторасположения, например: концентрация кислорода в воздухе и соответственно в крови человека уменьшается (кислородное голодание) – это нежелательное явление; замедление процессов окисления приводит к увеличению продолжительности жизни – это положительное явление

        Целью этой научно-исследовательской работы является проведение натурного эксперимента по выявлению воздействия атмосферного давления на человека. Это работа основывается на теоретических исследованиях и на практическом натурном эксперименте. В роли исследуемых - группа учащихся средней школы № 10 г. Находка.

Значимость этой работы заключается в том, что этот эксперимент - практическая проверка взаимосвязи Человек и Природа, в которой используются знания, полученные в курсе изучения географии.

Глава I. Понятие об атмосферном давление

1.1. Атмосфера

          Самый важный для нас газ – это воздух. Земля окружена атмосферой – слоем воздуха, представляющего собой смесь целого ряда газов (азота, кислорода, аргона, углекислого газа, пары воды и других газов).

           Атмосфера удерживается вблизи земной поверхности силой притяжения Земли. Если бы Земля не притягивала воздух, то вся атмосфера, расширяясь, рассеялась бы в окружающем Землю пространстве. Масса всей атмосферы равна примерно одной миллионной массы Земли.

           При температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст. плотность сухого воздуха равна 1,293 кг/м³.

1.2. Атмосферное давление

Давление, оказываемое атмосферой Земли на все находящиеся в ней предметы, называется атмосферным давлением. Наибольшее давление, обусловленное весом воздуха, испытывает поверхность Земли, а также все тела, находящиеся на ней. Атмосферное давление можно измерять в миллиметрах ртутного столба (мм. рт. ст.), а также в миллибарах (мб. Атмосферное давление равное 760 мм.рт.ст принято считать нормальным.

Но это вовсе не означает, что такая величина атмосферного давления является климатической нормой для всех регионов и в течение всего года. Жителям Владивостока, можно сказать, повезло: среднее атмосферное давление за год составляет около 761мм.рт. ст., хотя и жители горной деревушки Ток-Джалунг в Тибете на высоте 4919м, тоже не страдают, а атмосферное давление там при температуре 0? всего 413 мм.рт. ст.

Каждое утро в сводках погоды передаются данные об атмосферном давлении на уровне моря.

Почему же атмосферное давление, измеренное на суше, чаще всего приводят к уровню моря? Дело в том, что атмосферное давление убывает с высотой и довольно существенно. Так на высоте 5000 м оно уже примерно в два раза ниже. Поэтому для получения представления о реальном пространственном распределении атмосферного давления и для сравнимости его величины в различных местностях и на разных высотах, для составления синоптических карт и т.п., давление приводят к единому уровню, т.е. к уровню моря.

Измеренное на площадке метеостанции расположенной на высоте 187 м над уровнем моря атмосферное давление, в среднем на 16-18 мм.рт. ст. ниже, чем внизу на берегу моря. При подъеме на 10,5 метра атмосферное давление понижается на 1 мм ртутного столба.

Атмосферное давление изменяется не только с высотой. В одном и том же пункте на земной поверхности атмосферное давление, то увеличивается, то уменьшается. Причина колебаний атмосферного давления заключается в том, что давление воздуха зависит от его температуры. Воздух при нагревании расширяется. Теплый воздух легче холодного, поэтому 1 м2 теплого  воздуха на одной и той же высоте весит меньше, чем 1 м2 холодного. Значит, давление теплого воздуха на земную поверхность меньше, чем холодного.

1.2 Эванджелиста Торричелли

Итальянский математик и физик Эванджелиста Торричелли родился в Фаэнце в небогатой семье; воспитывался у дяди. Учился в иезуитском колледже, а затем получил математическое образование в Риме. В 1641 г. Торричелли переехал в Арчетри, где помогал Галилею в обработке его трудов. С 1642 г., после смерти Галилея, придворный математик великого герцога Тосканского и одновременно профессор математики Флорентийского университета.

Наиболее известны труды Торричелли в области пневматики и механики. Он пошел в своих исследованиях ещё дальше и в 1643 году изобрел прибор для измерения атмосферного давления - барометр.

Барометр (греч. baros -- тяжесть, давление и metreo -- измеряю) -- прибор для измерения атмосферного давления. Этот прибор используют на всех метеорологических станциях, где ведутся наблюдения за погодой. Более сложного устройства барометр установлен как эталонный в главной геофизической обсерватории в Санкт-Петербурге, и по нему выверяют все другие барометры. По принципу действия различают:

а) жидкостный, в частности ртутный барометр, состоящий из стеклянной трубки не меньше 80 см длиной, запаянной с одного конца, заполненной ртутью и опрокинутой в чашку с ртутью. Уровень ртутного столбика в трубке поднимается или опускается в зависимости от изменения давления. Отсчет ведется по шкале, нанесенной рядом с трубкой;

Примечание. Ртуть ядовита. 

         б) гипсотермометр -- прибор для измерения высоты над уровнем моря, основанный на зависимости точки кипения воды от атмосферного давления;

в) газовый -- измеряет давление по величине объема постоянного количества газа, изолированного от внешнего воздуха подвижным столбиком жидкости;

г) барометр-анероид («без жидкости»). Он более удобен в походах и экспедициях, чем ртутный. Главной его частью является металлическая коробка с эластичными стенками, из которой удален воздух. При повышении атмосферного давления стенки коробки прогибаются, при понижении - выпрямляются. Системой рычагов эта коробка связана со стрелкой, которая показывает на шкале делений величину давления в мм ртутного столба.

На многих метеостанциях используют барограф - прибор, который осуществляет непрерывную запись хода атмосферного давления на вращаемом часовым механизмом барабане.

В качестве барометров могут выступать и некоторые растения, которые безошибочно подсказывают, какой будет погода.

В своём основном труде по механике «О движении свободно падающих и брошенных тяжёлых тел» (1641) Торричелли развивал идеи Галилея о движении, сформулировал принцип движения центров тяжести, установил параболичность траектории тел, брошенных под углом к горизонту, доказал другие теоремы баллистики. Торричелли заложил основы гидравлики, вывел формулу для скорости истечения идеальной жидкости из сосуда (формула Торричелли). Ему принадлежат также работы по математике (в частности, развил метод «неделимых») и баллистике, усовершенствованию оптических приборов, шлифовке линз. Усовершенствовал воздушный термоскоп Галилея, переделав его в спиртовой термометр.

Глава 2. Научно-практический эксперимент

          Для лучшего познания природного явления проведем натуральный эксперимент: Из учеников школы выберем примерно 10 школьников и в течение 12 дней понаблюдаем  за ними.

          Порядок эксперимента: ежедневно по показаниям приборов отслеживаем, атмосферное давление в мм рт. ст., одновременно, измеряем в определенное время (12-00ч) - давление, пульс и температуру учеников. На основании полученных результатов проводим соответствующие расчеты и строим графики. В заключение, анализируя результаты, оцениваем влияние атмосферного давления на самочувствии человека.

2.1. Приборы, используемые для проведения эксперимента.

1.Для измерения атмосферного давления мы использовали барометр-анероид. Единица измерения давления – 1 мм ртутного столба (мм рт. ст.) или 1 Па. Например, давление 730 мм рт. ст. означает, что столбик в ртутном барометре поднялся на 730 мм. В быту чаще используются барометры-анероиды. Давление  внутри коробки постоянно, поэтому при перемене атмосферного давления мембрана изгибается больше или меньше. А к  мембране, особым образом, прикреплена стрелка, которая и показывает на шкале значение атмосферного давления. Нормальное атмосферное давление – 760 мм рт. ст. или 101325Па.

 2. Тонометр «OMRON M1» –  специальный прибор, с помощью которого, измеряют артериальное давление и частоту пульса человека.          Записывается артериальное давление (АД) в виде дроби: в числители ставят верхнее давление, в знаменателе – нижнее. АД=140/70 означает, что у человека верхнее давление 140 мм рт. ст., а нижнее 70 мм рт. ст.

3. Медицинский термометр  служит для измерения температуры тела человека в ºС и т.д.

Самое широкое применение на практике приобрели жидкостные термометры, в которых для регистрации температуры используется тепловое расширение жидкости. Чаще всего для этой цели используется ртуть, в более дешевых термометрах – подкрашенный спирт.

Медицинский термометр состоит из небольшого баллона, в котором находится ртуть. К баллону припаяна длинная узкая трубочка, куда поступает ртуть, расширяющаяся при повышении температуры. Трубочка прикреплена к шкале, на которой нанесены деления, позволяющие регистрировать температуру в градусах и их десятых долях. Нормальная температура человеческого организма – 36,6ºС. Поэтому, прежде чем использовать термометр, для каких – либо измерений, следует соблюсти следующие правила: определить, в каких диапазонах температур нужно производить измерения с помощью данного термометра ; определить цену деления шкалы и определить , с какой точностью можно измерить температуру с помощью данного термометра. Эти правила обеспечат правильность измерений.

            Заметим, что у медицинского термометра есть одна особенность, которой нет у других термометров. Смотреть на шкалу, не вынимания термометра из-под мышки больного очень неудобно. Поэтому термометр вынимают, а потом уже смотрят на шкалу. А чтобы столбик ртути не опустился за это время, канал около баллончика с ртутью сужен. При охлаждении столбик ртути в этом месте разрывается , и ртуть самопроизвольно вниз не опускается. Чтобы ртуть прошла через сужение в баллончик, термометр встряхивают, и тем самым он приводится в рабочее состояние. Так как верхний предел шкалы медицинского термометра равен 42ºС, то с его помощью нельзя измерять более высокие температуры, например температуру горячей воды. При температуре выше 42ºС ртуть, расширяясь, разорвет капилляр и термометр выйдет из строя.  С термометром, особенно ртутным, надо очень осторожно обращаться. Следует помнить, что пары ртути очень ядовиты, поэтому надо предохранять баллон термометра от ударов, чтобы его не разбить.

Температурные шкалы. Градус

            Совершенствованием термометров занималось много ученых. Каждый из них создавал свою шкалу, используя в качестве опорных те точки, которые он считал наиболее разумными. Некоторые из этих шкал широко распространялись , другие, наоборот, быстро забывались. К концу XVIII в. число употреблявшихся шкал приблизилось к двум десяткам, что было и неудобно и ненужно.

            В настоящее время в большинстве стран для научных и практических целей используется международная практическая температурная шкала. С достаточной для наших целей точностью данную шкалу можно описать следующим образом. За нуль принимается температура плавления льда при нормальном атмосферном давлении (101325 Па). Температуре кипения дистиллированной воды при нормальном атмосферном давлении приписывается значение 100 градусов. Шкала делится на 100 равных частей – градусов; каждый градус можно вновь делить на равные доли (обычно на 5 или 10).

            Таким образом, единицей температуры 1ºС (один градус Цельсия) – это одна сотая температурного интервала между температурой плавления льда и температурой кипения дистиллированной воды при нормальном атмосферном давлении. Нам осталось ввести единицу абсолютной температуры и установить нулевой уровень термодинамической шкалы. За единицу абсолютной температуры принят Кельвин (1 К); он равен одному градусу Цельсия: нулевой уровень абсолютной температуры принимают равным –273,15 К. Соответственно температура кипения воды равна 373,15 К.

2.2.  Натурный эксперимент

        С 01.02.2011 года по 12.02.2011 года в школе №10 города Находка был проведен научный эксперимент, целью которого является выявление воздействия атмосферного давления на самочувствие и здоровье человека. В течение 12 дней испытуемая группа в количестве 10 человека в 14 часов дня проходили обследование в медицинском кабинете, где медицинским термометром им измеряли температуру тела (°С), а с помощью тонометра измерялось артериальное давление (пример: А/Д = 140/70 – это означает, что у человека верхнее давление 140 мм рт. ст., а нижнее 70 мм рт. ст.). Одновременно по барометру-анероиду определяли атмосферное давление Ратм в мм рт. ст. Параллельно этому фиксировались метеоусловия по основным параметрам (температура, влажность, облачность и т.д.).

2.3. Результаты натурного эксперимента

         На основании экспериментальных данных (Артериального давления, атмосферного давления и температуры тела) строятся индивидуальные графики на каждого человека, а цифровые данные заносятся в таблицу 1. По данным метеоусловий (Ратм, tнв, φнв, нв) строятся графики показывающие динамику параметров метеоусловий с 01.02.2011 года по 12.02.2011 года (таблица 2). Обработка полученных результатов натурного эксперимента – трудоемкая часть, требующая кроме навыков расчетного характера, приложить знание и умение работы на компьютере.

Вывод

Анализ графиков зависимости Ратм и РА, РД, tтела (на примере графика Семеновой - группа риска – «В») показывает прямую зависимость организма от Ратм. В данном случае организм реагирует сильно на высокое давление (28.0v2.04, 06.0v3.04, 16.0^3.04)                                                                              РА = 90        РА = 80      РА = 120

                                                            РД = 60         РД = 60      РД = 70

при РАmax = 150, РАmin = 80

при РДmax = 80, РДmin = 50

        Температура тела человека отклонена от нормы.

График Плотников (группа «Б» - предрасположенность) - РА, РД – в пределах нормы. (07.0^3.04) – небольшое отклонение

        tтела чуть выше нормы

График Пьянников (группа «А» - спортсмены) - РА, РД – норма. (16.0^3.04) – маленькое отклонение

        tтела в норме.

ИТОГ: Атмосферное давление влияет на все группы («А», «Б», «В»). Но больше всего подвержены (группа риска – «В»), меньше всего подвержена (группа «А» - спортсмены).

Заключение

 На основании проведенных теоретических и натурных экспериментальных исследований влияния атмосферного давления на организм человека на ранней стадии развития человека (школьный период), на базе инженерных методик были проведены измерения параметров организма человека (давление, пульс, температура) и атмосферного давления с учетом факторов, учитывающих наиболее значимые воздействия на организм с внешней и внутренней стороны.

          В научно-исследовательской работе решена поставленная задача, обозначена научная проблема о необходимости разработки теоретических основ здоровьесберегающих программ по защите человека (включая школьников) от влияния атмосферного давления. Так же создан аппарат по натурной оценки и расчету влияния атмосферного давления на здоровье человека и его самочувствие. Разработана комплексная система измерения, выработан методологический подход помогающий оценить влияние атмосферного давления на организм человека. Даны рекомендации по практическому использованию по обеспечению безопасности организма человека от вредного влияния перепадов атмосферного давления.

          По результатам проведенных исследований в ходе натурного практического эксперимента сделаны следующие выводы:

1. Решена поставленная задача:  выявлена взаимосвязь влияния атмосферного давления на самочувствие и здоровья человека.
2. Удалось получить фактическую информацию о взаимосвязи атмосферного давления и организма человека.
3. В результате натурных экспериментальных исследований получен научный материал в виде таблиц и графиков (изолинии давления, температуры) и т.д.        
4. С помощью натурных инструментальных исследований, математических расчетов и полученных графиков удалось решить поставленную задачу: влияние атмосферного давления на самочувствие и здоровье человека.

Атмосферное давление оказывает очень сильное воздействие на самочувствие человека и чтобы снизить отрицательное влияние этого явления, необходимо выполнять обязательный комплекс профилактических мероприятий:

а) Нормальный сон;

б) Полноценное питание;

в) Занятие спортом, гимнастикой;

г) Прогулка по свежему воздуху.

4.Список используемой литературы

1. Роуэлл Г.,Герберт С. Физика / Пер. с англ. под ред. В.Г. Разумовского.- М.:Просвещение,1994.-576 с.
2. Поль С.Брэгг. Сердце. Построение мощной нервной системы.-СПб:

      «Издательство «Риля»,2002.-192 с.

3. ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ учебник физики: Учебное пособие в 3-х т. /под                                              ред. Г.С. Ландсберга.- М.: «ШРАЙК», «В.РОДЖЕР»,1995.-608 с.      
4. Гуревич А. Е., Исаев Д.А., Понтак Л. С. Физика. Химия. 5-6 кл.:учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. -2-е изд. - М.: Дрофа, 1998.-192 с.
5. Физика и астрономия: Учеб. для 8 кл. общеобразоват. учреждений /А.А. Пинский, В.Г. Разумовский, Н.К Гладышева и др., под ред. А.А. Пинского,

      В.Г. Разумовского. - М.: Просвещение, 2001.-303 с.

6.   Колесов Д.В. Биология Человек: Учеб. для 8 кл. общеобразоват. учеб. заведений /Д.В. Колесов, Р.Д. Маш, И.Н. Беляев. – М.: Дрофа, 2002.-336 с.

Приложение