Научная работа "Удивительное атмосферное давление"

Научно-социальная программа

для молодежи и школьников

«Шаг в будущее»

Удивительное

атмосферное давление

Автор: Чемодуров Матвей

Россия, Тюменская область,

Сургутский район,

г.п.Белый Яр, СОШ №1,

2 А класс

Руководитель: Антуневич

Елена Алексеевна,

учитель начальных классов

г.Лянтор, 2021

Удивительное атмосферное давление

Автор: Чемодуров Матвей

Россия, Тюменская область,

Сургутский район,

г.п.Белый Яр, СОШ №1,

2 А класс

Руководитель: Антуневич

Елена Алексеевна,

учитель начальных классов

Краткая аннотация

Данная работа изучает удивительные явления атмосферного давления. Атмосферное давление связано с жизнью человека, животных и растений. Узнать, понимать и научиться применять в жизни знания об атмосферном давлении должен каждый человек.

С помощью этой работы мы хотели изучить явления атмосферного явления, научаться готовить и демонстрировать опыты и открыть удивительные тайны природы.

Оглавление

                                                                                                                                        Стр.

I	Введение	3
II	Основная часть
	1. Что такое атмосферное давление	4
	2. Виды барометров    2.1. Изготовление самодельного барометра   2.1.1. Изготовление воздушного барометра   2.1.2. Изготовление жидкостного барометра	5 6 7
	3. Роль атмосферного давления в жизни человека и животных	8
	4. Применение атмосферного давления в повседневной жизни человека	10
	5. Атмосферное давление и здоровье человека	12
III	Заключение	13
IV	Список использованной литературы	15
V	Приложения	16

Введение

Наша природа богата тайнами, удивительными, иногда даже необъяснимыми явлениями. Я захотел узнать больше об одном из таких удивительных природных явлений – атмосферном давлении, поэтому я выбрал эту тему для своего исследования.

Я считаю, что эта тема важна, так как без атмосферного явления наша жизнь просто невозможна.

Я поставил перед собой следующие цели:

1.    Рассмотреть причины, создающие атмосферное давление,

2.    Экспериментально доказать его наличие,

3.    Рассмотреть применение атмосферного давления в ряде областей человеческой деятельности (в медицине),

4.    Выяснить роль атмосферного давления в жизни человека и животных.

Для этого я подобрал и изучил необходимую литературу, изготовил самодельные барометры, провел наблюдения и опыты.

Основная часть

1. Что такое атмосферное давление

Атмосферное давление — это давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность. Атмосферное давление создается притяжением воздуха к Земле.

В 1643 году итальянский ученый Евангелиста Торричелли показал, что воздух имеет вес. Он провёл первый опыт по измерению атмосферного давления, изобретя трубку Торричелли (первый ртутный барометр), — стеклянную трубку, в которой нет воздуха. В такой трубке ртуть поднимается на высоту около 760 мм.

  

Нормальным атмосферным давлением называют давление в 760 мм ртутного столба.

Атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, потому что оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы.

В течение суток атмосферное давление обнаруживает 2 максимума: в 9—10 часов и 21—22 часа, и 2 минимума: в 3—4 часа и 15—16 часов.

Измеряют атмосферное давление для того, чтобы с большей вероятностью предсказать возможное изменение погоды. Существует прямая связь между изменениями давления и изменениями погоды. Рост или понижение атмосферного давления может служить признаком изменения погоды. 

2. Виды барометров.

Первый ртутный барометр изобрел итальянский ученый Евангелиста Торричелли в 1643 году, но он был громоздким и хрупким.
В 1847 году первый барометр анероид был сконструирован другим итальянцем Люсьеном Види. «Анероид» означает без жидкости. Этот тип барометров широко используется и сегодня.
Сейчас используются электронные и цифровые барометры, которые показывают более точные измерения.

2.1. Изготовление самодельного барометра

Для проведения наблюдений за атмосферным давлением нужен барометр, но дома у меня его нет. Поэтому мы с отцом решили изготовить самодельный барометр, вернее, два вида самодельных барометра – воздушный и жидкостный.

2.1.1. Изготовление воздушного барометра

Для его изготовления я использовал:

·         воздушный шарик,

·         пластмассовую банку (можно использовать стеклянную),

·         соломку для питья,

·         резинку,

·         зубочистку,

·         ножницы,

·         клейкую ленту.

Этапы изготовления (понадобится помощь взрослых):

1.   Нужно отрезать кончик воздушного шарика и плотно натянуть его на горлышко банки. Шарик нужно прочно закрепить на банке резинкой.

2.   С помощью клейкой ленты прикрепить зубочистку к одному концу соломки. Другой её конец нужно закрепить клейкой лентой на натянутом на банке воздушном шарике. Соломка с зубочисткой будут служить указательной стрелкой барометра.

3.   На картонном прямоугольнике в верхней части нужно нарисовать солнце, в нижней части – облако, потому что при высоком атмосферном давлении обычно стоит хорошая, солнечная погода, а при низком – прохладная и ненастная.

4.   Закрепить картонку на банке и проследить за барометром несколько дней: при высоком атмосферном давлении стрелка будет подниматься, а при низком – опускаться.

  

5.   Данные записывать в таблицу наблюдений (см. Приложение № 1).

2.1.2. Изготовление жидкостного барометра

Для изготовления жидкостного барометра понадобятся:

·         Стеклянная бутылка с прозрачным стеклом (для удобства я использовал градуированную бутылку),

·         Пробка,

·         Трубка,

·         Немного акварельной краски или гуаши (1-2 капли),

·         Кусочек пластилина (при необходимости).

Этапы изготовления:

1.    Бутылку на одну треть нужно заполнить обычной водой. Воду лучше слегка подкрасить.

2.    В пробке проделать отверстие и вставить стеклянную трубку. Если нужно, место соединения замазать пластилином.

3.    Пробку вставить в бутылку. Барометр готов.

Когда атмосферное давление начнет изменяться, то изменится уровень воды в трубке. Если из трубки начнут выходить пузырьки воздуха, значит, давление очень высокое, а это к ясной устойчивой погоде.

Если вода начнет выливаться через верх трубки, значит давление низкое, можно ждать ненастной погоды.

4.    Данные записываются в таблицу (Приложение № 2).

3. Роль атмосферного давления в жизни человека и животных

- Тело человека приспособлено к атмосферному давлению и плохо переносит его понижение. При подъеме на высокие горы многие люди чувствуют себя плохо, появляются приступы «горной болезни», становится трудно дышать, как будто не хватает воздуха, из ушей и носа нередко идет кровь, можно даже потерять сознание. Организм людей, живущих на больших высотах, приспосабливается к пониженному давлению. Например, в Андах Южной Америки, в Тибете и в некоторых других местах встречаются постоянные людские поселения на высотах около 5000 м. Однако, человек и большинство животных не живут на больших высотах, т.к. все-таки они плохо переносят низкое давление. Только некоторые птицы могут залетать туда. Так, птица кондор водится в Андах на высотах до 7000м, а может подниматься на высоту до 9000м. Во время экспедиции на Эверест в 1924 г за людьми следовали горные галки до высшего пункта подъема 8200м. Гриф и ястреб свободно поднимаются до высоты 6000-7000м. Орел поднимается до высоты 5000м, остальные птицы держатся на высоте не более 4000м.
- Благодаря атмосферному давлению суставные поверхности плотно прилегают друг к другу, но высоко в горах, где атмосферное давление резко падает, действие суставов расстраивается, руки и ноги плохо «слушаются», легко получаются вывихи.
- Для защиты космонавта от влияния пониженного давления, которое существует на тех высотах, где летают современные космические корабли, и недостатка кислорода кабины кораблей делаются герметическими, и в них создаются и поддерживаются нормальное барометрическое давление и влажность, а также обеспечиваются приток свежего воздуха и необходимые температурные условия. Прежде, чем выйти в открытый космос, космонавт должен облачиться в специальный скафандр, который полностью должен обезопасить космонавта от воздействия низкого давления, кислородного голодания, смягчить влияние резких температурных колебаний.
- Дыхание человека. За счет мышечного усилия мы увеличиваем объем грудной клетки, при этом давление воздуха внутри легких уменьшается. Далее атмосферное давление «вталкивает» в легкие порцию воздуха. При выдыхании происходит обратное явление.
- Как человек пьет? Втягивание ртом жидкости вызывает расширение грудной клетки и разрежение воздуха, как в легких, так и во рту. Повышенное по сравнению с внутренним наружное атмосферное давление «вгоняет» туда часть жидкости. Так организм человека использует атмосферное давление.
- Кому легче ходить по грязи? Лошади, имеющей сплошное копыто, очень трудно вытащить ногу из глубокой грязи. Под ногой, когда она ее поднимает, образуется разреженное пространство и атмосферное давление препятствует вытаскиванию ноги. В этом случае нога работает как поршень в цилиндре. Внешнее, огромное по сравнению с возникшим, атмосферное давление не дает поднять ногу. При этом сила давления на ногу может достигать 1000 Н. Намного легче передвигаться по такой грязи жвачным животным, у которых копыта состоят из нескольких частей и при вытаскивании ноги из грязи сжимаются, пропуская воздух в образовавшееся углубление.
- Многие живые организмы, например, спруты, пиявки, имеют присоски, при помощи которых они могут прилипнуть к любому предмету. Присоски увеличиваются в объеме, внутри них образуется разреженное пространство, и наружное давление воздуха прижимает их к поверхности какого-либо предмета. Так осьминоги хватают добычу, а пиявки передвигаются. Мухи и древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря присоскам.
- Слон использует атмосферное давление всякий раз, когда хочет пить. Шея у него короткая, и он не может нагнуть голову в воду, а опускает только хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давления хобот наполняется водой, тогда слон изгибает его и выливает воду в рот

4. Применение атмосферного давления в повседневной жизни человека

Люди научились использовать атмосферное давление в жизни, например, в медицине.

Приведу примеры:

- Пипетка – это прибор для получения капель жидкости. Опускаем пипетку в жидкость. Надавливаем на мягкую ее часть. При этом внутри пипетки давление становится меньшим атмосферного. Под действием избыточного атмосферного давления жидкость заполняет пипетку, если не сдавливать ее мягкую часть. Жидкость из пипетки не вытекает, так как давление столба жидкости в пипетке меньше, чем атмосферное. Необходимо надавить на мягкую часть пипетки, давление внутри ее увеличится, и жидкость станет вытекать из пипетки.
- Медицинский шприц – это прибор для ввода жидких лекарственных средств внутрь человека или животного. Поршень шприца располагаем у его основания. Опускаем шприц в жидкое лекарственное средство. При перемещении поршня от основания шприца вверх жидкость поднимается за поршнем под действием избыточного атмосферного давления. При перемещении поршня к основанию шприца давление внутри шприца становится большим, чем вне его, и жидкость вытекает.
- Медицинская банка предназначена для улучшения кровообращения при разных заболеваниях. При внесении внутрь банки зажженной ваты воздух расширяется, и давление будет меньшим, чем атмосферное. Поэтому банка “прилипает” к телу, вызывая его легкое вздутие. Так как давление в кровеносных сосудах становится меньшим, чем атмосферное, кровь начинает поступать к этим участкам тела. Кровообращение улучшается.
- Ливер – предназначен для взятия проб различных жидкостей. Ливер опускают в жидкость, закрывают верхнее отверстие и вынимают из жидкости. Жидкость при этом не выливается, потому что давление внутри ливера меньше, чем атмосферное. Открываем верхнее отверстие ливера и жидкость выливается, потому что атмосферное давление сверху на жидкость и давление самой жидкости вместе взятые больше атмосферного давления снизу на жидкость.
- Автопоилка для птиц. Состоит из бутылки, наполненной водой и опрокинутой в корытце так, что горлышко находится немного ниже уровня воды в корытце. Вода при этом не выливается из бутылки потому, что давление внутри бутылки меньше атмосферного, которое действует снизу на воду в бутылке. Если уровень воды в корытце понизится и горлышко выйдет из воды, часть воды выльется, потому что давление внутри бутылки станет больше атмосферного.
- Вешалка-присоска. Прикладываем вешалку к гладкой поверхности, слегка надавливаем на вешалку, этим самым уменьшаем количество воздуха между присоской и поверхностью. Давление под присоской станет меньшим, чем атмосферное. Под действием избыточного атмосферного давления вешалка удерживается на поверхности.

5.    Атмосферное давление и здоровье людей

Атмосферное давление играет менее важную роль для организма, так как человек может жить и пользоваться хорошим здоровьем при самом разнообразном давлении атмосферы: есть населенные местности, где барометр редко показывает ниже 760 мм; но без особенно последствий человек живет и на таких высотах, где атмосферное давление бывает в 450—500 мм (например, город Мехико находится на высоте 2290 м над уровнем моря; атмосферное давление там около 570 мм; в городе Квито — 522 мм, в городе Потози — 451 мм).

Однако, к такому низкому давлению человек может привыкнуть только после продолжительного приспособления. При резком переходе от высокого давления к низкому, и наоборот, могут наблюдаться очень серьезные расстройства здоровья. В основном, изменение атмосферного давления вызывает расстройство кровообращения.

Многие жители городов связывают плохое самочувствие с резкими переменами атмосферного давления и температуры воздуха. Атмосферное давление считается основным фактором метеочувствительности.

Метеочувствительностью называют болезненные реакции некоторых людей на изменения погодных условий.

У некоторых людей изменение погоды не вызывает особого дискомфорта, и таких людей называют метеостабильными, потому что их организм находится в хорошем состоянии и легко приспосабливается к любым климатическим изменениям.

При резком изменении атмосферного давления у метеочувствительных людей возможны сильные головные боли, боли в области сердца, колебания артериального давления. 

Повлиять на погоду мы не в состоянии. Но вот помочь своему организму пережить этот тяжелый период совсем несложно. При прогнозе ухудшения погодных условий, а значит, и резких перепадов атмосферного давления, прежде всего, следует не паниковать, успокоиться, максимально снизить физическую нагрузку, а метеочувствительным людям необходимо посоветоваться с врачом о назначении лекарственных средств.

Некоторые ученые утверждают, что люди преувеличивают зависимость своего состояния от изменения атмосферного давления, но точных доказательств еще нет.
Заключение

Таким образом, в ходе исследования и наблюдений мы пришли к следующим выводам:

1. Атмосферное давление существует, и мы доказали это на практике путем наблюдений и проведения опытов.
2. Атмосферное давление играет важную роль в жизни людей и животных.
3. Люди научились использовать атмосферное давление в своей повседневной жизни, особенно, в медицине.
4. Самочувствие людей зависит от колебаний атмосферного давления, но не в таком большом масштабе, как принято считать.

Список использованной литературы:

1. Большая энциклопедия. Физика атмосферы, 2-е изд. – М.: «Издательский дом АНС», 2004
2. Что такое? Кто такой? В 3 т. Т.2 – 4-е изд. – М: Педагогика-Пресс, Издательство «Современная педагогика», 2001
3. Природа в занимательных экспериментах.  – М.: Издательство «Росмэн», 2006

Интернет-ресурсы:

1. http://festival.1september.ru
2. http://class-fizika.narod.ru/index.htm

Приложения

Приложение №1

Таблица наблюдений за изменением атмосферного давления

при помощи самодельного воздушного барометра

Дата	Температура воздуха, 0С	Показания самодельного барометра
18.01.2021	-27,7	давление повышается
19.01.2021	-24,8	давление повышается
20.01.2021	-22,6	давление повышенное
21.01.2021	-22,7	давление повышенное
22.01.2021	-21,3	без изменений
23.01.2021	-16,9	давление понижается
24.01..2021	-17,6	давление понижается
25.01..2021	-33,5	давление слегка повышается
26.01.2021	-25,9	давление понижается
27.01.2021	-18,6	давление пониженное
28.01.2021	-18,9	давление пониженное
29.01.2021	-22,1	без изменений
30.01.2021	-21,3	без изменений
31.01.2021	-20,4	без изменений
01.02.2021	-15,1	давление слегка повышается
02.02.2021	-19,1	давление слегка повышается
03.02.2021	-23,9	давление повышается
04.02.2021	-19,0	давление понижается
05.02.2021	-26,0	давление повышается
06.02.2021	-30,9	давление повышенное
07.02.2021	-31,0	давление повышенное
08.02.2021	-30,9	давление высокое
09.02.2021	-28,4	давление высокое
10.02.201	-24,5	давление повышенное

Приложение №2

Таблица наблюдений за изменением атмосферного давления

при помощи самодельного жидкостного барометра

Дата	Температура воздуха	Уровень воды в трубке	Погода
31.01.2021	- 20,4 С	давление понижается, уровень воды повышается	С утра ясная, далее облачная
01.02.2021	-15,1	давление слегка повышается, уровень воды понижается	Пасмурно, снег
02.02.2021	-19,1	давление повышается, уровень воды понижается	Пасмурно, снег
03.02.2021	-23,9	давление высокое, уровень воды низкий	Ясно, солнечно
04.02.2021	-19,0	давление понижается, уровень воды  слегка увеличивается	Пасмурно, снег Вечером - ясно
05.02.2021	-26,0	давление слегка повышается, уровень воды понижается	Пасмурно, снег
06.02.2021	-30,9	Без изменений	Пасмурно
07.02.2021	-31,0	Давление повышается, уровень воды низкий	Ясно, солнечно
08.02.2021	-30,9	Без изменений	Ясно
09.02.2021	-28,4	Без изменений	Ясно
10.02.2021	-24,5	Давление повышенное, уровень воды низкий	Переменная облачность