Водяной барометр своими руками и его применение

XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Водяной барометр своими руками и его применение

Комахина А.В. 1
1МБОУ "ЛИЦЕЙ №2" 8
Погорелова С.В. 1
1МБОУ "ЛИЦЕЙ №2"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Часто для того, чтобы узнать погоду на следующий день, мы слушаем прогноз погоды. Из него мы узнаём о температуре, возможных осадках, скорости ветра и атмосферном давлении.

Меня заинтересовало: «На что влияет атмосферное давление? Почему о нём сообщается в прогнозе погоды?» Оказалось, что с изменением атмосферного давления связано изменение погоды. Если давление повышается, то можно ожидать ясной и «сухой» погоды, а если понижается, то пасмурной и с осадками.

При изучении данной темы у меня появилось желание изготовить прибор для наблюдения за изменением атмосферного давления своими руками, что я и сделала.

Итак…

Цель работы: изготовить прибор для наблюдения изменения атмосферного давления своими руками.

Задачи:

- проанализировать информацию по данной теме;

- изучить историю создания барометра;

- познакомиться с различными видами барометров;

- проанализировать работу барометра в домашних условиях;

- сделать вывод.

Гипотеза: прибор для наблюдения изменения атмосферного давления можно создать самостоятельно и применить его в домашних условиях.

2. Основная часть

2.1. Что такое атмосферное давление

Изучив информацию по теме, я выяснила, что на воздух и все тела, находящиеся на Земле, действует сила тяжести. Из-за действия силы тяжести верхние слои воздуха сжимают нижние слои. Воздушный слой, лежащий ближе к Земле, сжат больше всего и по закону Паскаля передаёт производимое на него давление по всем направлениям [1].

В результате сама Земля и все тела, которые на ней находятся, подвержены давлению всей толщи воздуха, то есть испытывают атмосферное давление.

Приборы для измерения атмосферного давления называются барометрами.

2.2. Происхождение и виды барометров

Слово «барометр» берёт свое начало от двух греческих слов: барос» – тяжесть, «метрео» – измерять [1].

Первый барометр был изобретен итальянским физиком и математиком Эванджелиста Торричелли в XVII веке. Схему его устройства вы можете видеть на рисунке, а принцип действия состоит в следующем. Высота ртутного столбика в стеклянной трубке показывает атмосферное давление. Когда оно изменяется, ртуть под давлением воздуха поднимается или опускается. Нормой считается атмосферное давление 760 мм ртутного столба. Если показания выше этой цифры, то можно утверждать, что происходит повышение давления атмосферы, если ниже – понижение [2].

Рис. 1. Простейший ртутный барометр

Барометр, который изобрёл Торричелли, неудобен и опасен из-за наличия ртути внутри, поэтому попытки создания барометров продолжились. Так, в 1646 году французский ученый Блез Паскаль создал водяной барометр. Он так же оказался не совсем удачным, так как имел высоту свыше 10 метров [3].

Рис. 2. Водяной барометр Б. Паскаля

Также в XVII веке Роберт Гук предложил усовершенствовать барометр и разработал шкалу, по которой низкое давление соответствовало дождю и шторму, а высокое – хорошей и сухой погоде [3].

Рис. 3. Барометр Р. Гука

В настоящее время в основном используется барометр-анероид (или безжидкостный барометр). Первый такой барометр сконструирован в 1847 году французским ученым Люсьеном Види и усовершенствован в дальнейшем. В нем уже нет ни воды, ни ртути. Он показывает атмосферное давление, действующее на гофрированную тонкостенную металлическую коробку, в которой создано разрежение. При понижении атмосферного давления коробка слегка расширяется, а при повышении – сжимается и воздействует на прикрепленную к ней пружину со стрелкой.

Рис. 4. Барометр-анероид и его устройство

3. Практическая часть

3.1. Изготовление водяного барометра своими руками

На простом изучении информации я не остановилась и решила попробовать сделать водяной барометр своими руками. Для этого мне потребовались бутылка объемом 0,5 литра и трубочка. В пробке от бутылки я проделала отверстие для трубочки. Трубочка была опущена в бутылку так, что до дна ей оставалось примерно 2 см, а над пробкой она выступала где-то на 4 см. Саму ёмкость заполнила подкрашенной водой наполовину.

Затем я наблюдала за поведением водяного столбика в трубке. Если он опускается, то давление атмосферы снаружи бутылки высокое, и наоборот. Точные показатели атмосферного давления на моём барометре не увидишь, да и шкалы у него нет, но всё же рост и падение давления заметить можно.

Иногда получалось так, что вода переливалась через край трубки. Я выяснила, что это – результат резкого понижения атмосферного давления.

Чтобы не ошибиться в точности использования самодельного барометра, сравнивала результаты своего опыта со сведениями из прогноза погоды, и вот что у меня получилось…

3.2. Результаты применения самодельного барометра

Наблюдения проводились мной на протяжении 7-и недель. Всё это время в таблицу я заносила показания своего барометра, делала предположения о возможности или невозможности осадков, а затем в течение дня следила за погодой, чтобы подтвердить или опровергнуть свои прогнозы. Результаты вы можете видеть в таблице.

Дата

Показания барометра, дел

Прогноз погоды по барометру

Сравнение с погодой за окном

Изменение давления по сравнению с предыдущим днем

Вероятность осадков

Давление, мм рт. ст.

Изменение давления по сравнению с предыдущим днем

Были ли осадки, облака

1- ая неделя

11.10

80

---

дождь

750

 

переменная облачность

12.10

60

рост

облачно

751

 

пасмурно

13.10

80

понижение

дождь

745

дождь

14.10

50

рост

-

745

 

пасмурно

15.10

50

=

-

745

 

ясно

16.10

40

рост

-

746

 

ясно

17.10

40

=

-

746

 

ясно

2 - ая неделя

18.10

60

понижение

облачно

744

переменная облачность

19.10

90

понижение

дождь

743

 

небольшой дождь

20.10

90

=

дождь

744

 

дождь

21.10

80

рост

облачно

738

пасмурно

22.10

90

понижение

дождь

732

дождь

23.10

80

рост

дождь

737

вверх

пасмурно

24.10

60

рост

облачно

750

пасмурно

3 - ья неделя

25.10

70

понижение

облачно

753

пасмурно

26.10

60

рост

облачно

754

 

ясно

27.10

30

рост

-

748

ясно

28.10

40

понижение

-

742

ясно

29.10

20

рост

-

752

ясно

30.10

30

понижение

-

753

 

ясно

31.10

20

рост

-

755

ясно

4 - ая неделя

01.11

30

понижение

-

752

ясно

02.11

20

рост

-

751

 

ясно

03.11

60

понижение

возможен дождь

748

дождь

04.11

40

рост

-

753

ясно

05.11

80

понижение

дождь

745

 

дождь

06.11

50

рост

-

745

 

пасмурно

07.11

90

понижение

дождь

741

дождь

5 - ая неделя

08.11

80

рост

осадки

741

 

дождь

09.11

90

понижение

осадки

737

дождь

10.11

60

рост

возможны осадки

757

пасмурно

11.11

80

понижение

осадки

749

снег

12.11

80

=

осадки

746

снег

13.11

50

рост

-

754

пасмурно

14.11

30

рост

-

757

ясно

6 - ая неделя

15.11

70

понижение

осадки

754

дождь

16.11

60

рост

возможны осадки

755

 

небольшой снег

17.11

40

рост

-

754

 

ясно

18.11

50

понижение

возможны осадки

745

снег

19.11

50

=

-

743

пасмурно

20.11

60

понижение

возможны осадки

732

небольшой снег

21.11

70

понижение

осадки

729

снег с дождем

7 – ая неделя

22.11

80

понижение

осадки

730

 

снег

23.11

40

рост

-

747

ясно

24.11

50

понижение

-

740

ясно

25.11

50

=

-

741

 

пасмурно

26.11

60

понижение

пасмурно

740

 

облачно

27.11

80

понижение

осадки

735

дождь

28.11

40

рост

-

741

пасмурно

Таким образом, результаты применения собственного барометра в целом совпадали с прогнозом погоды, а значит, его вполне можно использовать!

4. Заключение

Итак, в итоге своей работы я узнала:

что такое атмосферное давление;

какими приборами его можно измерить;

как изготовить и применить на практике самодельный водяной барометр.

В ходе работы моё предположение о том, что прибор для наблюдения за изменением атмосферного давления можно создать самостоятельно и применить его в домашних условиях, подтвердилось. С его помощью вполне можно угадывать погоду на ближайший день.

Подводя итоги, могу с уверенностью сказать, что атмосферное давление тесно связано с погодой. Так, например, при высоком давлении ясно, а при низком высока вероятность осадков.

Результаты моей работы я представила своим одноклассникам во время урока по теме «Атмосферное давление и его измерение». Надеюсь, что в дальнейшем мы сможем изготовить и другие варианты барометров из подручных материалов и опробовать их в работе. Ведь новые исследования еще впереди!

Список использованных источников и литературы

Перышкин А. В. Физика. 7 класс. Учебник для общеобразоват. учреждений.

https://multiurok.ru/files/issliedovatiel-skaia-rabota-priedskazaniie-poghody.html

https://stroy-podskazka.ru/barometr/rtutnye

Приложение 1

Сравнение показаний и прогнозов самодельного барометра с погодой на улице

Дата

Показания барометра, дел

Прогноз погоды по барометру

Сравнение с погодой за окном

Изменение давления по сравнению с предыдущим днем

Вероятность осадков

Давление, мм рт. ст.

Изменение давления по сравнению с предыдущим днем

Были ли осадки, облака

1- ая неделя

11.10

80

---

дождь

750

 

переменная облачность

12.10

60

рост

облачно

751

 

пасмурно

13.10

80

понижение

дождь

745

дождь

14.10

50

рост

-

745

 

пасмурно

15.10

50

=

-

745

 

ясно

16.10

40

рост

-

746

 

ясно

17.10

40

=

-

746

 

ясно

2 - ая неделя

18.10

60

понижение

облачно

744

переменная облачность

19.10

90

понижение

дождь

743

 

небольшой дождь

20.10

90

=

дождь

744

 

дождь

21.10

80

рост

облачно

738

пасмурно

22.10

90

понижение

дождь

732

дождь

23.10

80

рост

дождь

737

вверх

пасмурно

24.10

60

рост

облачно

750

пасмурно

3 - ья неделя

25.10

70

понижение

облачно

753

пасмурно

26.10

60

рост

облачно

754

 

ясно

27.10

30

рост

-

748

ясно

28.10

40

понижение

-

742

ясно

29.10

20

рост

-

752

ясно

30.10

30

понижение

-

753

 

ясно

31.10

20

рост

-

755

ясно

4 - ая неделя

01.11

30

понижение

-

752

ясно

02.11

20

рост

-

751

 

ясно

03.11

60

понижение

возможен дождь

748

дождь

04.11

40

рост

-

753

ясно

05.11

80

понижение

дождь

745

 

дождь

06.11

50

рост

-

745

 

пасмурно

07.11

90

понижение

дождь

741

дождь

5 - ая неделя

08.11

80

рост

осадки

741

 

дождь

09.11

90

понижение

осадки

737

дождь

10.11

60

рост

возможны осадки

757

пасмурно

11.11

80

понижение

осадки

749

снег

12.11

80

=

осадки

746

снег

13.11

50

рост

-

754

пасмурно

14.11

30

рост

-

757

ясно

6 - ая неделя

15.11

70

понижение

осадки

754

дождь

16.11

60

рост

возможны осадки

755

 

небольшой снег

17.11

40

рост

-

754

 

ясно

18.11

50

понижение

возможны осадки

745

снег

19.11

50

=

-

743

пасмурно

20.11

60

понижение

возможны осадки

732

небольшой снег

21.11

70

понижение

осадки

729

снег с дождем

7 – ая неделя

22.11

80

понижение

осадки

730

 

снег

23.11

40

рост

-

747

ясно

24.11

50

понижение

-

740

ясно

25.11

50

=

-

741

 

пасмурно

26.11

60

понижение

пасмурно

740

 

облачно

27.11

80

понижение

осадки

735

дождь

28.11

40

рост

-

741

пасмурно

Просмотров работы: 537