IV Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

СУЩЕСТВУЕТ ЛИ АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
Плащевой Д.В.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

Я каждый день слушаю прогноз погоды по телевизору. Мне всегда интересно, какая будет температура, пойдёт ли сегодня снег. Но, мне, всегда было непонятно, почему говорят: «Атмосферное давление существенно не изменится» или: «Атмосферное давление будет расти» - куда расти и что это такое - атмосферное давление.

Оказывается, мы дышим, пьём жидкости благодаря атмосферному давлению. Давление есть повсюду. Некоторые живые организмы извлекают из его существования пользу.

Вы когда-нибудь задумывались над тем, как это муха ходит по стене и даже по потолку? Есть даже такая загадка: «Что над нами вверх ногами». Может быть, у мухи на концах ножек коготки, крючочки, которыми она цепляется за неровности стен и потолка? Но она ведь и по оконному стеклу гуляет свободно, и по зеркалу. Там-то уж и мухе зацепиться не за что. Оказывается, на лапках у мухи тоже присоски. Между присоской и поверхностью потолка образуется вакуум. Давление воздуха воздействует на присоску только снаружи, и поэтому муха не падает.

Я решил выяснить: что такое атмосфера и атмосферное давление? Зачем его измеряют? Как влияет атмосферное давление на самочувствие человека?

Ответы я нашел в книгах, и провёл опыты, доказывающие существование атмосферного давления, я так же исследовал, как влияет изменение атмосферного давления на человека.

Тема моей исследовательской работы: «Существует ли атмосферное давление»».

Цель нашего исследования: доказать существование атмосферного давления и его влияние на человека.

Объект исследования: явления, связанные с атмосферным давлением.

Предмет исследования: атмосферное давление.

Гипотеза исследования: действительно ли атмосфера, оказывает влияние на самочувствие человека.

В ходе нашего исследования мы хотим решить следующие задачи:

  1. Изучить литературу по исследуемой теме.

  2. Опытным путём доказать существование атмосферного давления.

  3. Исследовать влияние атмосферного давления на самочувствие человека.

  4. Проанализировать зависимость состояния человека от изменений атмосферного давления.

Методы исследования: анализ литературы, опыты, наблюдение, анализ полученных данных.

При подготовке этой работы были использованы работы следующих авторов: А.Е. Гуревича, Д.А. Исаева, Л.С. Понтака, А.А. Пинского, В.Г. Разумовского, Н.К. Гладышева, Г.С. Ландсберга, Д.В. Колесова и других авторов.

  1. ЧТО ТАКОЕ АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ

Атмосфера – это «воздушная шуба» Земли, так ее называют, и жизнь на нашей планете без нее была бы невозможна. Те космические миры, где атмосферы нет, не могут похвалиться живыми организмами. Эта «шуба» из воздуха весит 5 миллиардов тонн, и из нее мы забираем кислород, а растения дышат углекислым газом. Проходя сквозь нее, нейтрализуется губительный град осколков из космоса, а озоновый шар – наше спасение от ультрафиолетового и других излучений.

«Так, что же такое атмосфера?»

Атмосфера - это газовая оболочка небесного тела, звезды или планеты. То есть, это слой воздуха, который окружает нашу планету. Она представляет собой смесь газов.

Атмосфера удерживается притяжением Земли. На нее действует сила тяжести (это когда все тела притягиваются к земле). Атмосфера давит на поверхность Земли (рисунок № 1). Это действие называют атмосферным давлением.

Атмосферное давление – это давление атмосферного воздуха на предметы, которые в нем находятся, и на поверхность Земли. Атмосферный воздух Земли находится в постоянном движении.

Рисунок № 1. Атмосферное давление.

Атмосферное давление действует на все тела, находящиеся в атмосфере. Сообщая по радио о погоде, дикторы обычно говорят в конце: атмосферное давление 760 мм ртутного столба (или 749, или 754...). Сейчас эти слова никого не удивляют, а 350 лет назад люди и не подозревали о существовании давления атмосферы. Поэтому всех поразил опыт, проведенный в 1654 г. немецким физиком Отто фон Герике в городе Магдебурге. Он выкачал воздух из двух сложенных вместе медных полушарий, и эти полушария так сильно прижало друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей.

Рисунок № 2. Опыт Отто фон Герике.

Прижало полушария друг к другу давление воздуха. Окружающий нас воздух не так легок, как может показаться на первый взгляд. Так, воздух, заполняющий небольшую комнату, весит 40—50 кг.

Первый прибор для измерения атмосферного давления - барометр придумал итальянский физик Э. Торричелли (рисунок № 3). Поместив рядом с трубкой шкалу, Торричелли наблюдал изменение высоты столба ртути в трубке в связи с изменениями в атмосфере и измерял атмосферное давление в единицах «высоты ртутного столба».

Рис. 3. Барометр.

С тех пор атмосферное давление и измеряют в «миллиметрах ртутного столба». Наблюдая за ртутным столбом, Торричелли обнаружил, что его высота меняется при перемене погоды. Перед ненастьем ртутный столб укорачивается, а перед ясной погодой становится длиннее. Нормальным атмосферным давлением принято значение 760 мм ртутного столба.

Так родилась метеорология – «наука об атмосферных явлениях». До появления в начале 19 века специальных карт ртутный барометр был главным средством предсказания погоды (рисунок № 4).

Рис. № 4. Барометр

Я попытался создать действующую модель барометра. Оказывается, что давлением обладает не только воздух! Когда вы рисуете или пишите, кончик карандаша (ручки) давит на бумагу. Дом, в котором вы живете, оказывает давление на землю. Если положить несколько книг друг на друга, их давление на стол увеличивается. Чем тяжелее предмет, тем больше его давление на опору.

  1. ОПЫТЫ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ СУЩЕСТВОВАНИЕ

АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ

В окружающей природе и даже внутри нас - повсюду интересные процессы. Природа многолика, но на первый взгляд понятна и привычна. Но не всё так просто. Хочу предложить вам проделать вместе со мной несколько опытов, и затем объяснить эти явления.

Опыт № 1.Монетка.

Я могу вынуть монету из воды, не замочив руки. Для этого я кладу на тарелку монету и сверху наливаю слой воды. Вырезанную из картофеля фигуру (можно пробку) со вставленными в неё спичками ставлю тоже на тарелку.

Зажигаю спички и быстро накрываю фигуру стаканом. Горение прекратилось, а вся вода собралась под стаканом. Достаю монету, не намочив пальцев. Этот эксперимент представлен на рисунках №№ 5, 6, 7, 8.

Рисунок № 5. Опыт с монеткой.

Рисунок № 6. Опыт с монеткой.

Рисунок № 7. Опыт с монеткой.

Рисунок № 8. Опыт с монеткой.

Что же заставило воду войти в стакан?

Ответ прост - атмосферное давление. Тёплый воздух вышел из стакана, давление в нём стало меньше атмосферного, поэтому вода зашла в стакан.

Опыт № 2. Перевёрнутый стакан.

Наполним обыкновенный стакан до краёв водой. Накроем его листком бумаги (лучше картоном). Плотно прикрыв его рукой, перевернём бумагой вниз. Осторожно уберём руку, держа стакан за дно. Вода не выливается. Почему это происходит?

Этот эксперимент представлен на рисунках №№ 9, 10, 11.

Рисунок № 9. Опыт «Перевёрнутый стакан».

Рисунок № 10. Опыт «Перевёрнутый стакан».

Рисунок № 11. Опыт «Перевёрнутый стакан».

Ответ прост: воду удерживает давление воздуха. Давление воздуха распространяется во все стороны одинаково, значит, и вверх тоже. Бумага служит только для того, чтобы поверхность воды оставалась совершенно ровной.

Опыт № 3. Как яйцо заставить влезть в бутылку.

Как яйцо заставить влезть в бутылку, имея спички и газетку?

Необходимо сварить яйцо и очистить его от скорлупы. Листок бумаги свернуть гармошкой, поджечь и опустить в бутылку. Через 1-2 сек. кладём на горлышко бутылки яйцо и видим, как яйцо втягивается в бутылку. Опять мы видим работу атмосферного давления.

Этот эксперимент представлен на рисунках №№ 12, 13, 14, 15, 16, 17.

Рисунок № 12.

Рисунок № 13.

Рисунок № 14.

Рисунок № 15.

Рисунок № 16.

Рисунок № 17.

Везде, куда не посмотришь, работает атмосферное давление: в пипетке, в медицинской банке, в резиновой груше, в крышках для банок (пластмассовые), в различных присосках (крючки) и даже в пылесосе.

  1. ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЕ НА САМОЧУВСТВИЕ ЧЕЛОВЕКА

Нам необходимо доказать или опровергнуть нашу гипотезу: действительно ли атмосфера, оказывает влияние на самочувствие человека.

На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное давление не должно влиять, но больным людям изменение атмосферного давления может принести ухудшение самочувствия.

Я исследовал самочувствие бабушки, которой 59 лет, страдающей повышенным артериальным давлением и сравнил его с изменениями атмосферного давления, результаты представил в таблице:

Таблица № 1.

«Исследование зависимости самочувствия человека

от изменения атмосферного давления»

Дата измерения

давление

09.05

2017

10.05

2017

11.05

2017

12.05

2017

13.05

2017

14.05

2017

15.05

2017

атмосферное

746

752

764

774

754

760

758

артериальное

130

130

150

180

170

150

140

самочувствие

норм.

норм.

плохо

плохо

плохо

норм.

норм.

На диаграмме №1 и №2 (рисунок №18, №19) более наглядно представлены результаты исследования зависимости самочувствия человека от изменения атмосферного давления.

Рисунок № 18. Изменения атмосферного давления

Рисунок № 19. Изменения артериального давления

Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:более неблагоприятные явления наблюдаются в период изменения атмосферного давления - повышения и особенно его снижения до нормального. Чем медленнее происходит изменение давления, тем лучше и без неблагоприятных последствий приспосабливается к нему организм человека.

Пока люди не знали о существовании давления, многие загадки казались неразрешимыми. Узнав о существовании давления, человек научился его эксплуатировать. Свисток чайника - результат работы давления. Мощное давление выбрасывает вверх струи фонтанов и т.д.

ВЫВОДЫ:

  1. Атмосферное давление - это сила, с которой воздух давит на земную поверхность. Нормальное давление составляет 760 мм рт. ст.

  2. Существование атмосферного давления было нами доказано рядом опытов, приведенных выше.

  3. Также на ряде примеров мы убедились, что атмосферное давление влияет на все сферы жизнедеятельности.

  4. От атмосферного давления зависит не только человек, его самочувствие, но и животный мир, а так же даже растения. Например:

  • мухи и древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря крошечным присоскам, в которых создаётся разрешение, и атмосферное давление удерживает присоску на стекле;

  • слон использует атмосферное давление всякий раз, когда хочет пить. Шея у него короткая, и он не может нагнуть голову к воде, а опускает только хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давления хобот наполняется водой, тогда слон изгибает его и выливает воду в рот.

Пока люди не знали о существовании давления, многие загадки казались неразрешимыми. Узнав о существовании давления, человек научился его эксплуатировать.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Библиотека электронных наглядных пособий «Физика 7-11» Министерство образования РФ «Кирилл и Мефодий» 2003.

  2. Физика -7 класс / под.ред А.А. Пинского, В.А. Разумовского/ Москва «Просвещение» 2002.

  3. Учебное электронное издание "Физика 7-11” практикум "Физикон” 2004.

  4. Горев Л.А. «Занимательные опыты по физике» Москва «Просвещение» 1977.

  5. Физическая смекалка. «Занимательные задачи и опыты по физике для детей». Москва «Омега» 2004.