Презентация по физике "Приборы для измерения атмосферного давления". 7 класс

Приборы для измерения атмосферного давления

Презентация по физике

7 класс

Шаронова С.М.

Давление  — это физическая величина, показывающей действующую силу на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности. Давление определяется, как P = F / S, где P – давление, F – сила давления, S – площадь поверхности. Из этой формулы видно, что давление зависит от площади  поверхности тело действующего с некой  силой. Чем меньше площадь поверхности, тем больше давление.

Единицей измерения давления является ньютон на квадратный метр (H/м2). Также мы можем перевести единицы давления Н/м2 в паскали, - единицы измерения, названные в честь французского ученого Блеза Паскаля, который вывел, так называемый, Закон Паскаля.

1 Н/м2 = 1 Па.

Торричелли. Его трубка со ртутью была первым барометром.

Чашечный барометр- усовершенствованный вариант барометра Торричелли.

Для научных и житейских целей нужно уметь измерять атмосферное давление. Для этого существуют специальные приборы - барометры. Самый первый прибор для измерения атмосферного давления был изобретен...

Каких бы размеров ни брали чашку со ртутью, какого бы диаметра ни была трубка, ртуть всегда поднимется на одну и ту же высоту - 760 мм. Барометрической трубке можно придать различную форму, важно лишь одно, один конец трубки должен быть закрыт, чтобы сверху не было воздуха.

Можно заполнить трубку кроме ртути любой жидкостью, но нужно помнить о необходимости изменения ее длины.

Водяные барометры были сооружены Паскалем  (г. Руан, 1646г.) ...

… и Отто фон Герике (г. Магдебург, 1660г.)

Самый большой водяной барометр высотой 12 м был сконструирован в 1987 году Бертом Болле, хранителем Музея барометров в Мартенсдейке, Нидерланды, где он и установлен.

Ртутные барометры дают точные показания, но требуют большой осторожности в обращении с ними. Современный барометр сделан безжидкостным!

Он называется барометр-анероид. Металлические барометры менее точны, но не столь громоздки и хрупки.

Внутреннее устройство анероида.

Такой барометр называется барометрический высотомер или альтиметр.

... барометр-анероид – очень чувствительный прибор. Например, поднимаясь на последний этаж 9-ти этажного дома, из-за различия атмосферного давления на различной высоте мы обнаружим уменьшение атмосферного давления на 2-3 мм рт. ст.

Барометр может служить для определения высоты полета самолета.

Идея опыта Паскаля легла в основу конструкции альтиметра. Он определяет высоту подъема над уровнем моря по изменению атмосферного давления.

При наблюдении погоды в метеорологии, если необходимо зарегистрировать колебания атмосферного давления в течение некоторого промежутка времени, пользуются самопишущим прибором - барографом.

Сведения о верхних слоях атмосферы получают с помощью шара-радиозонда, причем у поверхности Земли при запуске его оболочка заполняется не полностью.

Для измерения давления пользуются различными единицами : мм ртутного столба, физическими атмосферами,

в системе СИ

Паскалями.

Все живые организмы приспособлены для жизни при определенных значениях атмосферного давления. Человек и большинство животных плохо переносят условия высокогорья, однако некоторые птицы достигают в полете значительных высот. Птица кондор может подниматься на высоту до 9000м, горные галки - до 8200м, гриф и ястреб - до 6000-7000м, орел - до 5000м, остальные птицы держатся  на высоте не более 4000м.

Самый большой водяной барометр высотой 12 м был сконструирован в 1987 г. Бертом Болле, хранителем Музея барометров в Мартенсдейке, Нидерланды, где он и установлен.

Может ли человек произвести давление в 1000 атм? Да, втыкая иголку в ткань!

Вспомни опыт Отто фон Герике - 1654 год в городе Магдебурге. Оказывается, что "магдебургские полушария" имеются у каждого человека: головки бедренных костей удерживаются в тазовом суставе атмосферным давлением.

Как шоферу помочь товарищу и отлить бензин из своей машины в бензобак другой ? Есть такое простое устройство - сифон. Его работа основана на действии атмосферного давления.

По своему строению атмосфера Земли напоминает многоэтажный дом.

• Первый "этаж" - тропосфера: высотой до 11км на д уровнем моря, содержит 4/5 массы всего воздуха, температура падает с высотой, здесь зарождаются облака.
• Второй "этаж" - стратосфера: до 55км над уровнем моря, содержит 1/5 всего воздуха, царство стужи с температурой около минус 40 градусов Цельсия, здесь расположен озоновый слой.
• Третий "этаж" - мезосфера: до 200км над уровнем моря, воздух сильно разрежен, давление составляет 1/25000 от нормального атмосферного давления.

• Четвертый "этаж" - термосфера: невиданная жара около 1000-2000 градусов Цельсия, плотность воздуха исключительно мала, здесь возгораются падающие метеоры.
• Пятый "этаж" - экзосфера: внешняя оболочка атмосферы, высотой до 600 км, самое сильное разрежение воздуха, еще выше признаки частиц воздуха прослеживаются до высоты более 1000 км.

Постановка медицинских банок при сильной простуде - домашняя баротерапия. Внутри банки создается разреженное пространство, и банка накрепко присасывается к телу человека. Держит ее внешнее атмосферное давление. Аналогичное действие атмосферного давления наглядно демонстрируют вакуумные присоски из эластичных материалов. На такую присоску можно  прикрепить мыльницу , полотенце и т.д.

О СТРАННОЙ РЫБЕ - ПРИЛИПАЛЕ

Эта рыба с такой силой присасывается к акуле, что оторвать ее невозможно. На этот живой крючок в Австралии и до сих пор ловят акул и крупных рыб, а в Южной Америке – черепах. С помощью рыбы – прилипала вылавливают рыб массой до 18 кг. Существуют металлические вакуумные грузозахватные приспособления. Эти присоски представляют собой металлические или резиновые чаши, подобные магндебургским полушариям в диаметре от 50 до 600 мм, они могут поднимать поднимают груз массой до 700 кг. Присоединяя к предмету несколько присосок, можно поднять груз массой до 10 тонн!

В последнее время в медицине стали применять « жидкий скальпель», т.е. разрез тканей при операции осуществляется тонкой струей физиологического раствора под давлением около 120 атмосфер.

ПОРАЗМЫСЛИМ НА "5"?

1. В чем различие между изменением плотности воздуха с высотой и плотности воды на различных морских глубинах? 2. Какой барометр чувствительнее: ртутный или масляный? Почему? 3. Можно ли измерить давление на борту космической станции ртутным барометром, а анероидом?

4. Какого типа барометр следует применять для измерения давления внутри космического корабля, когда он движется с выключенным двигателем? Почему?

Задания

• Вариант 7-3-1
• 1. Определить площадь одной гусеницы трактора, который при массе 3880 кг оказывает давление на грунт 4 Н/кв.см.? 2. На меньший поршень гидравлической машины площадью 5 кв.см. действует сила 2500 Н. Какой груз поднимает машина большим поршнем, площадь которого 200 кв.см.? 3. Какое давление на дно сосуда оказывает слой керосина высотой 0,6 метра? 4. С какой силой воздух давит на стол площадью 0,7 кв.м.? Почему мы, поднимая стол, не испытываем действия этой силы. 5. В одно колено сообщающихся сосудов налита вода до высоты 10 см, до какой высоты нужно в другое колено налить ртути, чтобы достичь равновесия жидкостей в коленах сосуда?
• Каждый решает свой вариант

Вариант 7-3-2.

1. Какое давление на грунт оказывает кирпичная стена высотой 2,5 метра?

2. Насос нагнетает масло в гидравлический пресс под давлением 30 Н/кв.см. С какой силой пресс сдавливает прессуемую деталь, если площадь поршня пресса 0,08 кв.м.?

З. В баке с керосином имеется боковое отверстие, закрытое пробкой площадью 8 кв.см. Какой величины сила должна удер­живать пробку от вылета, если отверстие находится на глу­бине 1,8 метра?

4. Определите, с какой силой атмосфера давит на оконное стекло площадью 1,5 кв.м. Почему от такой страшной силы стекло не разлетается вдребезги?

5. В одно колено сообщающихся сосудов налита вода до высоты

6 см. До какой высоты нужно в другое колено налить керосина, чтобы достичь равновесия жидкостей в коленах сосуда?

Вариант 7-3-3.

1. Трактор, имеющий площадь опоры двух гусениц 2,4 кв.м., производит давление на грунт, равное 5 Н/см.кв. Определить массу трактора.

2. Площадь малого поршня гидравлической машины в 10 раз меньше площади второго поршня. Какую силу нужно приложить к большому поршню, чтобы удержать в равновесии груз массой 1 кг, находящийся на малом поршне?

3. Труба выдерживает давление 500 000 Н/кв.м. На какую высоту по этой трубе можно подать воду?

4. С какой силой атмосфера давит на человека, площадь поверх­ности кожи которого 2 кв.м.? Почему человек не замечает действия этой силы на себе?

5. В сообщающихся сосудах одинаковой формы находятся 10 куб. см. воды и 10 куб.см. керосина. Какова разница уровней жидкостей в правом и левом сосудах?

Вариант 7-3-4.

1. Найти площадь поршня, который при давлении на него сжатого воздуха 48 Н/кв.см. развивает силу 120 000 Н.

2. Сосуд кубической формы объёмом 1 куб.м. наполнен водой. Определите давление на дно сосуда.

З. В цилиндре под поршнем площадью 0,1 кв.м. находится 9 кг воды. Каково давление на дно цилиндра, если на поршень постами вить гирю массой 1 кг?

4. Давление воздуха на высоте 10 км 26000 Па. С какой силой воздух в самолете выдавливает наружу стекло иллюминатора площадью 800 кв.см?

5. В сообщающихся сосудах одинаковой формы находятся 10 куб.см. воды и 3 куб.см. ртути. Какова разница уровней жид­костей в правом и левом сосудах?

Вариант 7-3-5.

1. Какова должна быть площадь лыж, чтобы человек массой 70 кг оказывал на снег давление не больше 0,5 Н/см.кв.?

2. Поршень гидравлической машины площадью 2 кв.см. опускает­ся под действием силы 150 Н. Каков вес груза, поднимаемого вторым поршнем площадью 8 кв.см.?

З. Вода фонтана поднимается на высоту 5 м. Каково давление воды в трубе, подающей воду к фонтану?

4. Какая сила атмосферного давления действует на тетрадный лист площадью 350 кв.см.? Почему этот лист не рвется от действия такой огромной силы?

5. С одной стороны сообщающихся сосудов налита вода до вы­соты 4 см, а с другой налили неизвестную жидкость, которой до достижения равновесия в сообщающихся сосудах потребовалось налить до высоты 5 см. Что это за жидкость?

Ответы

задача\вариант

1

7 - 3 - 1

4 850 см 2

2

7 - 3 - 2

7 - 3 - 3

40 кПа

100 000 Н

3

12 т

4 800 Па

24 кН

7 - 3 - 4

4

7 - 3 - 5

11,5 Н

100 Н

2 500 см 2

5

70 000 Н

10 кПа

1 400 см 2

50 м

150 кН

7,4 мм

600 Н

1 кПа

200 кН

7,5 см

50 кПа

5 920 Н

2 см

3,5 кН

9,26/S

плотность 800 кг/м 3 , скорее всего это керосин