Научно - исследовательская работа «Атмосферное давление и изучение его влияния на организм человека». Атмосферное давление Наиболее частые причины плавающего кровяного давления

“О сколько нам открытий чудных
Готовят просвещенья дух
И опыт , сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг... ”
А. С. Пушкин

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

Я не зря взял эпитетом строчки великого русского поэта А. С. Пушкина, ведь изучение большинства наук невозможно без постановки опытов.
Из учебника “Окружающий мир” я узнал о множестве удивительных явлениях природы. Мне захотелось сделать макеты природных явлений и провести с ними опыты. Заинтересовавшись, подробнее ознакомился с данными явлениями из литературы. Решил провести опыты самостоятельно. Пришлось проявить творческую мысль и смекалку.

Я выбрал два явления природы:
* Атмосферное давление.
* Атмосферные осадки (дождь).

Вокруг нашего земного шара находится атмосфера. Атмосфера – это смесь различных газов, в основном азота (78%) и кислорода (21%). Атмосфера давит на поверхность Земли . Но влияние (давление) атмосферы нельзя увидеть глазами. Мы его можем только почувствовать при изменении состояния нашего здоровья. А как не просто человеку понять и изучить то, что нельзя увидеть. В этом может помочь прибор – барометр. Он измеряет атмосферное давление. Но современные барометры очень сложны и показывают цифровые изменения атмосферы. Я сконструировал макет самого простого барометра. Он позволяет увидеть воздействие атмосферного давление на мембрану прибора и делает это явление из невидимого, вполне реальным (видимым).

Более 70% поверхности Земли покрыто водой. Из всего количества воды 1% находится в атмосфере, 97% в океанах, а остальная часть в реках, озерах и ледниках. Под воздействием солнечного тепла вода испаряется и поднимается в воздух. Воздух содержит этот невидимый водяной пар. Количество водяного пара в воздухе характеризуется показателем влажности. Поднимаясь вверх, водяной пар охлаждается и собирается в крошечные капельки воды, образуя облака. Когда капли становятся достаточно большими, они выпадают в виде осадков (дождя или снега). Чем выше влажность, тем больше вероятность формирования облака и выпадение осадков . Значит, установив опытным путём, повышение влажности в атмосфере, мы сможем предсказывать выпадение дождя. Я собрал прибор “Определитель дождя”, основанный на использовании эффекта влажности в атмосфере.

Постановка опытов очень увлекательное занятие. Все проведенные мною опыты просты и проводятся с выполнением техники безопасности, что немаловажно для тех, кто проводит эксперименты в домашних условиях, особенно впервые. Я описываю предварительную подготовку и стадии выполнения, что позволяет в дальнейшем аккуратно обращаться с предметами и правильно организовывать план своей работы. Помимо изучаемых явлений природы, в этих опытах можно параллельно познакомиться с законами физики (электричество) и приобрести технические навыки (паять, собирать электрическую цепь, работать отвёрткой). Это всегда пригодиться мужчине.

Таким образом, изученный информационный материал и проведенные на его основе собственные опыты, легли в основу данной работы, определив ее цель, задачи и выводы.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Постановка опытов для изучения явлений окружающей природы.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ:

* Провести наблюдения за выбранными для опытов явлениями в природе (изменение погоды, атмосферные осадки);
* Разработать и провести опыты;
* Сфотографировать полученные результаты;
* Дать рекомендации по постановке опытов.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Макет моего барометра (Опыт №1).

Материал для опыта : банка, воздушный шарик, трубочка от сока, скотч и картон.

Обрезал воздушный шарик и натянул его на банку. Получилась натянутая мембрана. Закрепил шарик на горлышке резинкой. Сделал из трубочки от сока стрелку, заострив ее конец. Закрепил скотчем один ее конец на середине шарика, накрывающего банку. Стрелка должна располагаться строго по горизонтали. Поставил кусок картона рядом с банкой таким образом, чтобы внешний конец стрелки едва прикасался к нему, и отметил положение ее кончика красным цветом (атмосферное давление в начале опыта). Нарисовал шкалу вдоль этой линии. Приклеил этот кусок картона клейкой лентой к банке и следил за положением стрелки.

При повышении атмосферного давления поверхность шарика как бы вдавливалась в сосуд и стрелка поднималась вверх по шкале.

Когда атмосферное давление падало, на поверхность шарика изнутри давил воздух из банки, стремясь вверх, и приподнимал шарик.

Стрелка опускалась по шкале. Точные показатели атмосферного давления на таком барометре не увидишь, так как мембрана натянутого шарика не достаточно тонка и чувствительна. Трубочка опускается и поднимается всего на одно деление, но повышение и падение атмосферного давления видно очень хорошо. Эти результаты совпадали с объявлениями о погоде в местной газете.

Наблюдения показали : При повышении атмосферного давления, погода была ясной, солнечной. При понижении давления – пасмурной, иногда дождливой.

Следующий мой опыт посвящен изучению атмосферных осадков (дождя). Собрались тучи. Скоро пойдет дождь. Как вовремя узнать об этом? Мне поможет определитель дождя.

Построение модели “Определитель дождя” (Опыт №2).

Материал для опыта : бельевая прищепка, электрический провод (около 2м, чтобы провод доставал до форточки), 2 “пальчиковые” батарейки, лампочка от фонарика, 2 шурупа, кусковой сахара.

В прищепку вкрутил 2 шурупа с разных сторон. Зачищенные концы провода прикрепил (припаял) к ним. Зафиксировал кусочек сахара между концами прищепки, что бы электрическая цепь не замкнулась.

Собрал электрическую цепь “определитель дождя”: последовательно соединил провод от прищепки с батарейкой и лампочкой.

Прищепку с кусочком сахара высунул в форточку на улицу. При повышенной влажности воздуха (влажность – количество воды в атмосфере), которая бывает перед дождем, сахар постепенно впитывает в себя воду, крошиться и разламывается. Контакты замыкаются, и лампочка загорается.

По моим наблюдениям примерно через 30 мин. начинался дождик.

ВЫВОДЫ

1. Атмосферное давление, дождь – это явления, подчиненные четким законам природы, которые можно наблюдать и изучать.
2. Проведенные опыты позволяют лучше понять эти законы.
3. Фотографии и модели опытов подтверждают данное исследование.
4. Рекомендации по постановке опытов, помогу проводить их самостоятельно.

На основе полученных в ходе проведенной работы результатов, разработан комплекс рекомендаций для начинающих экспериментаторов:

* все используемые вещества и материалы должны быть доступными и безопасными для здоровья;
* при постановке опыта “модель барометра”, надо использовать большую емкость с широким горлышком, для создания более тонкой и более чувствительной мембраны
шарика при натягивании и большего количества воздуха в банке для лучшей наглядности опыта; трубочка должна быть как можно тоньше и легче;
* при постановке опыта “определитель дождя”, нужно использовать батарейку 3V или две батарейки по 1,5V; можно вместо лампочки использовать электрический звонок (или небольшой транзистор, который работает на батарейках и включается на музыкальной волне), электрическую цепь собирать последовательно, зачищенные концы провода лучше припаять, для прочности контактов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проводить данные опыты не сложно, но интересно. Они безопасны, просты и полезны. Мой барометр предупреждает бабушку об изменении атмосферного давления, и она вовремя принимает лекарство. Меня не застанет врасплох дождь. Новые исследования впереди!

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

* Детская энциклопедия “Хочу все знать” // М. “Планета детства” – 2003.– С. 260–261.
* Новая энциклопедия школьника //– М. “Махаон”.– 2009.– С. 128 – 129.

Дашевский Глеб
Лицей, 3 класс
МОУ-Лицей (физико-математический), г. Владикавказ

Проверочная работа включает в себя 18 заданий. На выполнение работы по физике отводится 1 час 30 минут (90 минут).

Прочитайте перечень понятий, с которыми Вы сталкивались в курсе физики.

Полёт самолёта, ампер, таяние льда, ньютон, электромагнитная волна, фарад.

Разделите эти понятия на две группы по выбранному Вами признаку. Запишите в таблицу название каждой группы и понятия, входящие в эту группу.

Выберите два верных утверждения о физических величинах или понятиях. Обведите их номера.

1. В лифте, движущемся вниз равноускорено из состояния покоя, стоит ящик. Модуль веса ящика равен модулю силы тяжести.

2. Ускорение - физическая величина, определяющая быстроту изменения скорости тела.

3. Сила трения скольжения зависит от площади соприкосновения бруска и поверхности.

4. Закон всемирного тяготения справедлив только для материальных точек.

5. Энергия связи ядра определяется величиной той работы, которую нужно совершить, чтобы расщепить ядро на составляющие его нуклоны без придания им кинетической энергии.

Показать ответ

Ракетка прогибается от удара по теннисному мячу. Под действием какой силы прогибается ракетка?

Показать ответ

Сила упругости

Прочитайте текст и вставьте пропущенные слова:

уменьшается

увеличивается

не изменяется

Слова в ответе могут повторяться.

Ракета стартует с земли и, разгоняясь, поднимается на небольшую высоту над земной поверхностью. Во время полёта кинетическая энергия ракеты __________. В это же время потенциальная энергия ракеты __________. Можно сделать вывод, что при старте ракеты её полная механическая энергия __________.

Показать ответ

увеличивается, увеличивается, увеличивается

Воздух в герметичном сосуде поместили в сосуд с водой и начали увеличивать объем. Как изменится масса воздуха, температура и давление в сосуде? Для каждой величины определите характер изменения и поставьте знак «V» в нужной клетке таблицы.

Показать ответ

Связанная система элементарных частиц содержит 8 электронов, 8 нейтронов и 8 протонов. Используя фрагмент Периодической системы элементов Д.И. Менделеева, определите ионом или нейтральным атомом какого элемента является эта система?

Показать ответ

Атом кислорода

На рисунках приведены спектры излучения атомарных паров водорода (1), гелия (2), натрия (3), смесь вещества (4). Содержится ли в смеси вещества водород, гелий, натрий? Ответ поясните.

Показать ответ

водорода (1), гелия (2), натрия (3) содержится в смеси вещества

Сколько времени потребуется нагревателю, сопротивление которого 10 Ом, чтобы произвести 250 кДж теплоты, если через него течёт электрический ток силой 10 А?

Запишите формулы и сделайте расчёты.

Показать ответ

Возможный ответ

Верно записана формула закона Джоуля - Ленца Q = I 2 Rt и получена формула для расчё­та времени t = Q/(I 2 R) = 250 000 Дж/(10 2 А 2 * 10 Ом) = 250 с.

Расположите виды электромагнитных волн в порядке возрастания их частоты. Запишите в ответе соответствующую последовательность цифр.

1) Ɣ-излучение

2) радиоволны

3) тепловое излучение

Ответ: _____ → _____ → _____

Показать ответ

С помощью вольтметра проводились измерения электрического напряжения. Шкала вольтметра проградуирована в В, Погрешность измерений напряжения равна 0,5 цены деления шкалы вольтметра. Запишите в ответ показания вольтметра в В с учётом погрешности измерений.

Показать ответ

Учащийся исследовал зависимость длины пружины L от массы грузов, лежащих в чашке пружинных весов. Какое значение коэффициента жесткости пружины он получил с учетом погрешностей измерений (\bigtriangleup m = ±1г \bigtriangleup L = ±0.2 см)?

Запишите в ответ показания барометра в кПа с учётом погрешности измерений.

Показать ответ

Вам необходимо исследовать, как зависит показатель преломления света от вещества, в котором наблюдается явление преломления света. Имеется следующее оборудование:

Лист бумаги;

Лазерная указка;

Полукруглые пластинки из стекла, полистирола и горного хрусталя;

Транспортир.

В ответе:

1. Опишите экспериментальную установку.

2. Опишите порядок действий при проведении исследования.

Показать ответ

1. Используется установка, изображённая на рисунке. Угол падения и угол преломления измеряются при помощи транспортира.

2. Проводятся два-три опыта, в которых луч лазерной указки направляют на пластинки из разных материалов (стекло, полистирол, горный хрусталь). Угол падения луча на плоскую грань пластинки оставляют неизменным, а угол преломления измеряют.

3. По формуле \frac{sin\alpha}{cos\beta}=n находят показатели преломления и сравнивают.

Установите соответствие между примерами и физическими явлениями, которые этими примерами иллюстрируются. Для каждого примера проявления физических явлений из первого столбца подберите соответствующее название физического явления из второго столбца.

А) Лыжник, скатившийся с горки на горизонтальный участок, останавливается.

Б) Быстродвижущийся автомобиль не может сразу остановиться.

ФИЗИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

1) При скольжении одного тела по поверхности другого возникает сила трения скольжения.

2) Инертность тел.

3) При трении друг о друга двух тел происходит их электризация.

4) Сила тяжести всегда направлена к центру Земли.

Показать ответ

Прочитайте текст и выполните задания 14 и 15.

Принцип электрического нагревателя воздуха

Электрические нагреватели воздуха бывают четырёх основных типов: электрические конвекторы, инфракрасные обогреватели, масляные обогреватели и тепловентиляторы.

Мы поговорим только об одном из них - об электрическом конвекторе. Конвектор снабжён электрическим нагревательным элементом. Если специально подогревать воздух снизу, то он становится тёплым и перемещается наверх. На его место приходит порция холодного воздуха, который тоже нагревается и поднимается вверх. Это явление называется конвекцией. Его суть заключается в непрерывном перемещении воздушных масс из-за неравномерного нагрева различных слоев. Плотность воздуха зависит от температуры: чем теплее воздух, тем он легче. А по закону Архимеда все менее плотные тела в жидкости или газе всплывают наверх. Поэтому тёплый воздух всегда под потолком, а холодный - над полом. И так происходит до тех пор, пока весь воздух в помещении не станет примерно одинаковой температуры.

Установить нужную температуру воздуха в помещении можно с помощью рукоятки терморегулятора, установив её в положение, соответствующее определённой температуре.

Что же происходит дальше? Чтобы происходил нагрев, электрическая цепь конвектора должна быть замкнута. Терморегулятор должен размыкать её, если температура воздуха стала слишком высокой. Но при понижении температуры воздуха он должен автоматически замкнуть её снова, чтобы воздух продолжал нагреваться. Для этого терморегулятор оснащают подвижным элементом. Поворачивая ручку, мы меняем угол наклона этого элемента.

Датчик температуры конвектора имеет пластинку, выполненную из материала с высоким коэффициентом температурного расширения. Чем сильнее пластинка нагревается, тем сильнее она изгибается. Пока воздух холодный, пластинка контактирует с подвижным элементом терморегулятора. Пластинка меняет своё положение в зависимости от степени нагрева воздуха. Чем жарче, тем сильнее она отклоняется. И отклоняться она будет до тех пор, пока не разомкнёт цепь. Причём это произойдёт быстрее, если установить более низкую температуру.

При разомкнутой цепи нагрев не идёт, поэтому воздух охлаждается. Пластинка на термодатчике тоже охлаждается и возвращается в исходное положение - к элементу терморегулятора, угол наклона которого задаёт пользователь. Цепь снова замыкается, и воздух нагревается.

Какое физическое явление лежит в основе действия электрического конвектора?

Показать ответ

Явление теплой конвекции

Выберите из предложенного перечня два верных утверждения и запишите номера, под которыми они указаны.

Муниципальное казенное образовательное учреждение

Залесовская ООШ

Проектно-исследовательская работа

по физике

«Исследование атмосферного давления».

Выполнила: Соломатова Ангелина,

Руководитель:

Залесово

1. Введение 3-4

2. Глава 1. Проявление атмосферного давления 5-6

3. Глава 2. Измерение атмосферного давления. 7-8

4. Глава 3. Выявление зависимости атмосферного 9

давления от высоты

6. Заключение. 12

7. Список литературы. 13

I. Введение.

атмосферой.

В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорят, испыты­вают атмосферное давление.

Вокруг нас происходит много удивительного. Однажды, сидя на кухне, обратил внимание на хлопок у окна. Это закрытые пластиковые бутылки с питьевой водой, которые стоят около подоконника и издают хлопок через некоторое время после открытия и закрытия форточки. Я стал наблюдать за бутылками. Оказалось, что с открытой форточкой бутылка сжимается, закрываешь форточку – она расправляется. Меня заинтересовало, почему так происходит?

Я решила исследовать это явление.

· выяснение параметров, от которых зависит атмосферное давление;

· изучение влияния атмосферного давления на процессы, протекающие в живой природе.

Выяснить:

· зависимость атмосферного давления от высоты над уровнем моря;

· зависимость силы атмосферного давления от площади поверхности тела;

· роль атмосферного давления в живой природе.

Пронаблюдат ь проявления атмосферного давления.

Мы живём на дне воздушного океана. Над нами – огромная толща воздуха. Воздушную оболочку, окружающую Землю, на­зывают атмосферой (от греч. атмос - пар, воздух и сфера - шар).

Атмосфера, как показали наблюдения за поле­том искусственных спутников Земли, простирается на высоту нескольких тысяч километров. А воздух, как он не лёгок, всё же имеет вес.

Вследствие действия силы тяжести верхние слои воздуха, подобно воде океана, сжимают ниж­ние слои. Воздушный слой, прилегающий непо­средственно к Земле, сжат больше всего и, согласно закону Паскаля, передает производимое на него давление по всем направлениям.

В результате этого земная поверхность и тела, находящиеся на ней, испытывают давление всей толщи воздуха, или, как обычно говорят, испыты­вают атмосферное давление.

Каким же образом выдерживают живые организмы такие огромные нагрузки?

Как можно измерить атмосферное давление и от чего оно зависит?

Глава1. Проявления атмосферного давления.

Существованием атмосферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в повседневной жизни. Особенно меня заинтересовали занимательные опыты. Я провела опыты, которые можно объяснить существованием атмосферного давления.

Опыт1.

https://pandia.ru/text/78/181/images/image002_103.jpg" width="120" height="166 src=">

Взяла две пробирки, входящие друг в друга. В «большую пробирку налила воды и вставила меньшую. Прибор перевернула. Вода вытекла по каплям, а внутренняя пробирка поднимется вверх.

Объяснение: Когда вода вытекает, давление между стенками пробирок становится меньше атмосферного и атмосферный воздух, действуя изнутри на малую пробирку, поднимает ее вверх..

Опыт 3.

Положила на плоскую тарелку монету и налила немного воды. Монета очутилась под водой. Теперь необходимо взять монету голой рукой, не замочив пальцев и не выливая воду из тарелки. Для этого надо воду отсосать. Взяла тонкий стакан, ополоснула его кипятком и опрокинула на тарелку рядом с монетой. Вода собралась под стаканом.

Объяснение: воздух в стакане начнет остывать. Холодный воздух занимает меньше места, чем горячий. Стакан, словно медицинская кровососная банка, начнет всасывать воду, и вскоре вся она соберется под ним. Теперь можно подождать, пока монета высохнет, и бери ее, не боясь замочить пальцы.

Глава 2. Измерение атмосферного давления и силы атмосферного давления.

С помощью барометра-анероида измерила атмосфер­ное давление. Затем измерила необходимые размеры тел: крышка стола, учебник, пенал и вычис­лила площади их поверхностей. Пользуясь формулой, F = р S рассчитала силу атмосферного давления на поверхность стола, учебника и пенала.

Номер опыта	Атмосферное давление	Площадь тела,	Сила атмосферного давления,
мм. рт. ст.
Поверхность стола
Поверхность учебника
Поверхность пенала

Вывод: Атмосферное давление меняется ежедневно, а это значит, что сила атмосферного давления также изменяется.

Сила атмосферного давления при одном и том же атмосферном давлении различна и зависит от площади поверхности тела. Чем больше поверхность тела, тем большее воздействие на него оказывает атмосфера.

На тело человека, поверхность которого при массе в 60кг и росте 160 см, примерно равна 1,6 м2 , действует сила в 160000 Н, обусловленная атмосферным давлением.

Живые организмы выдерживают такие огромные нагрузки благодаря тому, что давление жидкостей, заполняющих сосуды тела, уравновешивает внешнее атмосферное давление.

Глава 3. Выявление зависимости атмосферного давления от высоты

Для того чтобы выявить зависимость атмосферного давления от высоты я измеряла атмосферное давление на различных этажах трехэтажнго дома. Высоту определила приблизительно, по высоте этажа.

Номер опыта	Атмосферное давление	Высота, м
мм. рт. ст.

Вывод : величина атмосферного давления убывает с ростом высоты над уровнем моря.

Глава 4 . Изготовление барометра

1.Такой барометр может изготовить любой, имея под рукой следующие приборы:

Банка стеклянная с широкой горловиной

Воздушный шарик

Зубочистка

Трубочка

Лист картона

Ножницы

Цветные карандаши или заготовки изображений «солнце» и «туча».

2. Изготовление мембраны

Используя ножницы, отрезается горловина воздушного шарика . При выполнении работы необходимо острые концы ножниц держать «от себя». Ненужные в данный момент приспособления и инструменты должны быть размещены в удалении от рабочего пространства.

3. Крепление мембраны

Мембрана крепится на верней открытой поверхности банки. Выбор банки обусловлен жёсткостью материала, из которого она изготовлена. При выполнении операции желательно придерживать банку ассистенту.

Мембрана крепится на горловине банки с помощью изоляционной ленты или скотча. При креплении необходимо обеспечить герметичность банки.

3.Изготовление стрелки барометра

Трубочка для изготовления стрелки отрезается такой длины, чтобы её длина от центра горловины до края банки была равна её длине за пределами банки.

Для изготовления стрелки используется зубочистка и трубочка. Зубочистка и трубочка крепятся друг к другу скотчем.

Стрелка крепится к поверхности мембраны с помощью скотча. При креплении необходимо конец стрелки разместить в районе центра мембраны таким образом, чтобы она могла «качаться» на краю банки. При работе важно закрепить стрелку с первого раза для предотвращения нарушения целостности мембраны.

4.Изготовление шкалы барометра

Для изготовления шкалы используется лист картона, нижний край которого загибается. Стрелка барометра должна быть расположена по центру вертикальной плоскости.

5.Изготовление шкалы бароме тра

Для изготовления шкалы барометра используются либо заготовки изображения «солнца» и «тучи», или их рисованные изображения, которые наносятся на вертикальную часть шкалы. Солнце – в верхнюю часть, туча – в нижнюю.

6.Крепление шкалы

Изготовленная шкала крепится к барометру с помощью скотча. Крепление должно обеспечивать жёсткость конструкции

Внешний вид барометра

7.Принцип действия

Давление внутри барометра постоянно. При увеличении атмосферного давления воздух давит на мембрану, заставляя её прогибаться. В результате прогиба стрелка перемещается в сторону «солнца», что свидетельствует о предстоящей солнечной безоблачной погоде.

Давление внутри барометра постоянно. При понижении атмосферного давления мембрана прогибается наружу, стрелка перемещается в сторону «тучи», что свидетельствует о предстоящем наступлении ненастной погоды.

6. Заключение.

Вывод.

В результате работы:

Я научилась определять с помощью барометра атмосферное давление;

Провёла опыты, доказывающие существование атмосферного давления;

Измерение атмосферного давления и силы атмосферного давления.

Выявление зависимости атмосферного давления от высоты.

Изготовила барометр.

Я понимаю, что при выполнении реферата, мир знаний не полностью изучен мною. Мне понравилось изучать давление, делать опыты. Но в мире много интересного, что можно ещё узнать, поэтому в дальнейшем:

я буду продолжать изучение этой интересной науки.

Я надеюсь, что мои одноклассники заинтересуются этой проблемой, а я постараюсь помочь им.

В дальнейшем я продолжу изучать состав воздуха.

Проводить новые эксперименты

Список литературы:

1., элективный курс «»Элементы биофизики » - М., «Вако», 2007г.

2. И., Занимательные материалы к урокам – М., «Издательство НЦ ЭНАС», 2006г.

3. А, Поурочные разработки по физике,7кл. – М. «Вако», 2005г.

4., Как организовать проектную деятельность учащихся, М., «Аркти», 2006г.

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

• Участник: Вертушкин Иван Александрович
• Руководитель: Виноградова Елена Анатольевна

Тема: "Атмосферное давление"

Введение

Сегодня за окном идёт дождь. После дождя уменьшилась температура воздуха, увеличилась влажность и уменьшилось атмосферное давление. Атмосферное давление является одним из основных факторов, определяющих состояние погоды и климата, поэтому знания об атмосферном давлении необходимы в прогнозировании погоды. Большое практическое значение имеет умение измерять атмосферное давление. И его можно измерить специальными приборами-барометрами. В жидкостных барометрах при изменении погоды столбик жидкости понижается или повышается.

Знания об атмосферном давлении необходимы в медицине, в технологических процессах, жизнедеятельности человека и всех живых организмов. Существует прямая связь между изменениями атмосферного давления и изменениями погоды. Рост или понижение атмосферного давления может служить признаком изменения погоды и влияет на самочувствие человека.

Описание трёх взаимосвязанных физических явлений из повседневной жизни:

• Связь между погодой и атмосферным давлением.
• Явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.

Актуальность работы

Актуальность выбранной темы состоит в том, что во все времена люди, благодаря своим наблюдениям за поведением животных могли предугадать изменения погоды, стихийные бедствия, избежать людских жертв.

Влияние атмосферного давления на наш организм неизбежно, резкие изменения атмосферного давления влияют на самочувствие человека, особенно страдают метеозависимые люди. Конечно, уменьшить влияние атмосферного давления на здоровье человека мы не в силах, но помочь собственному организму можем. Правильно организовать свой день, распределить время между трудом и отдыхом может помочь умение измерять атмосферное давление, знание народных примет, использование самодельных приборов.

Цель работы: выяснить, какую роль в повседневной жизни человека играет атмосферное давление.

Задачи:

• Изучить историю измерения атмосферного давления.
• Установить, есть ли связь между погодой и атмосферным давлением.
• Изучить виды приборов, предназначенных для измерения атмосферного давления, изготовленных человеком.
• Изучить физические явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.
• Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах.

Методы исследования

• Анализ литературы.
• Обобщение полученной информации.
• Наблюдения.

Область исследования: атмосферное давление

Гипотеза : атмосферное давления имеет важное значение для человека.

Значимость работы : материал данной работы может быть использован на уроках и во внеурочной деятельности, в жизни моих одноклассников, учеников нашей школы, всеми любителями исследований природы.

План работы

I. Теоретическая часть (сбор информации):

1. Обзор и анализ литературы.
2. Интернет-ресурсы.

II. Практическая часть:

• наблюдения;
• сбор информации о погоде.

III. Заключительная часть:

1. Выводы.
2. Презентация работы.

История измерения атмосферного давления

Мы живем на дне огромного воздушного океана, называемого атмосферой. Все изменения, которые происходят в атмосфере, непременно оказывают влияние на человека, на его здоровье, способы жизнедеятельности, т.к. человек является неотъемлемой частью природы. Каждый из факторов, определяющих погоду: атмосферное давление, температура, влажность, содержание в воздухе озона и кислорода, радиоактивность, магнитные бури и др. оказывает прямое или косвенное воздействие на самочувствие и здоровье человека. Остановимся на атмосферном давлении.

Атмосферное давление - это давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность.

В 1640 году великий герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца и приказал для этого подвести воду из ближайшего озера с использованием всасывающего насоса. Приглашенные флорентийские мастера сказали, что это невозможно, потому что воду нужно было всасывать на высоту более 32 футов (более 10 метров). А почему вода не всасывается на такую высоту, объяснить не могли. Герцог попросил разобраться великого ученого Италии Галилео Галилея. Хотя ученый уже был стар и болен и не мог заняться экспериментами, он все-таки предположил, что решение вопроса лежит в области определения веса воздуха и его давления на водную поверхность озера. За разрешение этого вопроса взялся ученик Галилея Эванджелиста Торричелли. Для проверки гипотезы своего учителя он провел свой знаменитый опыт. Стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, заполнил полностью ртутью, и плотно закрыв открытый конец трубки, перевернул ее этим концом в чашку с ртутью. Часть ртути из трубки вылилась, часть осталась. Над ртутью образовалось безвоздушное пространство. Атмосфера давит на ртуть в чашке, ртуть в трубке тоже давит на ртуть в чашке, так как установилось равновесие, то эти давления равны. Рассчитать давление ртути в трубке означает рассчитать давление атмосферы. Если атмосферное давление повышается или понижается, то столбик ртути в трубке соответственно повышается или понижается. Так появилась единица измерения атмосферного давления – мм. рт. ст. – миллиметр ртутного столба. Наблюдая за уровнем ртути в трубке, Торричелли заметил, что уровень меняется, значит, он не является постоянным и зависит от изменения погоды. Если давление повышается, погода будет хорошей: холодной – зимой, жаркой – летом. Если давление резко понижается, значит, ожидается появление облачности и насыщение влагой воздуха. Трубка Торричелли с приставленной линейкой представляет собой первый прибор для измерения атмосферного давления – ртутный барометр. (Приложение 1)

Создавали барометры и другие ученые: Роберт Гук, Роберт Бойль, Эмиль Марриот. Водяные барометры сконструировал французский ученый Блез Паскаль и немецкий бургомистр города Магдебурга Отто фон Герике. Высота такого барометра составляла более 10 метров.

Для измерения давления пользуются различными единицами: мм ртутного столба, физическими атмосферами, в системе СИ – Паскалями.

Связь между погодой и атмосферным давлением

В романе Жюль Верна «Пятнадцатилетний капитан» заинтересовало описание о том, как понимать показания барометра.

«Капитан Гуль, хороший метеоролог, научил его понимать показания барометра. Мы вкратце расскажем, как надо пользоваться этим замечательным прибором.

1. Когда после долгого периода хорошей погоды барометр начинает резко и непрерывно падать это верный признак дождя. Однако если хорошая погода стояла очень долго, то ртутный столбик может опускаться два-три дня, и лишь после этого произойдут в атмосфере сколько-нибудь заметные изменения. В таких случаях чем больше времени прошло между началом падения ртутного столба и началом дождей, тем дольше будет стоять дождливая погода.
2. Напротив, если во время долгого периода дождей барометр начнет медленно, но непрерывно подниматься, можно с уверенностью предсказать наступление хорошей погоды. И хорошая погода удержится тем дольше, чем больше времени прошло между началом подъема ртутного столба и первым ясным днем.
3. В обоих случаях изменение погоды, происшедшее сразу после подъема или падения ртутного столба, удерживается весьма непродолжительное время.
4. Если барометр медленно, но беспрерывно поднимается в течение двух-трех дней и дольше, это предвещает хорошую погоду, хотя бы все эти дни и лил, не переставая, дождь, и vice versa. Но если барометр медленно поднимается в дождливые дни, а с наступлением хорошей погоды тотчас же начинает падать, хорошая погода удержится очень недолго, и vice versa
5. Весной и осенью резкое падение барометра предвещает ветреную погоду. Летом, в сильную жару, оно предсказывает грозу. Зимой, особенно после продолжительных морозов, быстрое падение ртутного столба говорит о предстоящей перемене направления ветра, сопровождающейся оттепелью и дождем. Напротив, повышение ртутного стол ба во время продолжительных морозов предвещает снегопад.
6. Частые колебания уровня ртутного столба, то поднимающегося, то падающего, ни в коем случае не следует рассматривать как признак приближения длительного; периода сухой либо дождливой погоды. Только постепенное и медленное падение или повышение ртутного столба предвещает наступление долгого периода устойчивой погоды.
7. Когда в конце осени, после долгого периода ветров и дождей, барометр начинает подниматься, это предвещает северный ветер в наступление морозов.

Вот общие выводы, которые можно сделать из показаний этого ценного прибора. Дик Сэнд отлично умел разбираться в предсказаниях барометра и много раз убеждался, насколько они правильны. Каждый день он советовался со своим барометром, чтобы не быть застигнутым врасплох переменой погоды.»

Я провел наблюдения за изменением погоды и атмосферным давлением. И убедился, что существует эта зависимость.

Дата	Температура, °С	Осадки,	Атмосферное давление, мм рт.ст.	Облачность
				пасмурно
				пасмурно
				пасмурно
				пасмурно
				пасмурно
				пасмурно
				пасмурно

Приборы для измерения атмосферного давления

Для научных и житейских целей нужно уметь измерять атмосферное давление. Для этого существуют специальные приборы – барометры . Нормальным атмосферным давлением называют давление на уровне моря при температуре 15 °C. Оно равно 760 мм рт. ст. Нам известно, что при изменении высоты на 12 метров атмосферное давление изменяется на 1 мм рт. ст. Причём, при увеличении высоты атмосферное давление понижается, а при уменьшении – повышается.

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

– очень чувствительный прибор. Например, поднимаясь на последний этаж девятиэтажного 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. Такой барометр называется барометрический высотомер или альтиметр . 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 .

(Storm Glass) (штормглас, нидерл. storm - «буря» и glass - «стекло»)- это химический или кристаллический барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра.

Этим химическим барометром активно пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который тщательно описал поведение барометра, это описание используется до сих пор. Поэтому, штормгласс также называют "Барометром Фицроя". В 1831–36 Фицрой возглавлял океанографическую экспедицию на корабле "Бигл", в которой участвовал Чарльз Дарвин.

Барометр работает следующим образом. Колба герметически запаяна, но, тем не менее, в ней постоянно происходит рождение и исчезновение кристаллов. В зависимости от грядущих изменений погоды, в жидкости образуются кристаллы различной формы. Штормгласс настолько чувствителен, что может предсказывать резкое изменение погоды за 10 минут до такового. Принцип работы так и не получил полного научного объяснения. Барометр лучше работает находясь у окна, особенно в железобетонных домах, вероятно в этом случае барометр не так сильно экранируется.

Бароскоп – прибор для наблюдения за изменением атмосферного давления. Можно сделать бароскоп своими руками. Для изготовления бароскопа требуется следующее оборудование: Стеклянная банка объемом 0,5 литра.

1. Кусок пленки от воздушного шарика.
2. Резиновое кольцо.
3. Легкая стрелка из соломы.
4. Проволока для крепления стрелки.
5. Вертикальная шкала.
6. Корпус прибора.

Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах

При изменении атмосферного давления в жидкостных барометрах изменяется высота столба жидкости (воды или ртути): при уменьшении давления – уменьшается, при увеличении увеличивается. Значит, существует зависимость высоты столба жидкости от атмосферного давления. Но и сама жидкость давит на дно и стенки сосуда.

Французский ученый Б. Паскаль в середине XVII века эмпирически установил закон, названный законом Паскаля:

Давление в жидкости или газе передается во всех направлениях одинаково и не зависит от ориентации площадки, на которую оно действует.

Для иллюстрации закона Паскаля на рисунке изображена небольшая прямоугольная призма, погруженная в жидкость. Если предположить, что плотность материала призмы равна плотности жидкости, то призма должна находиться в жидкости в состоянии безразличного равновесия. Это означает, что силы давления, действующие на грани призмы, должны быть уравновешены. Это произойдет только в том случае, если давления, т. е. силы, действующие на единицу площади поверхности каждой грани, одинаковы: p 1 = p 2 = p 3 = p .

Давление жидкости на дно или боковые стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости. Сила давления на дно цилиндрического сосуда высоты h и площади основания S равна весу столба жидкости mg , где m = ρ ghS – масса жидкости в сосуде, ρ – плотность жидкости. Следовательно p = ρ ghS / S

Такое же давление на глубине h в соответствии с законом Паскаля жидкость оказывает и на боковые стенки сосуда. Давление столба жидкости ρ gh называют гидростатическим давлением .

Во многих устройствах, встречающихся нам в жизни, используются законы давления жидкости и газов: сообщающиеся сосуды, водопровод, гидравлический пресс, шлюзы, фонтаны, артезианский колодец и т.д.

Заключение

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 с некоторой вероятностью может служить признаком изменения погоды. Надо знать: если давление падает, то ожидается пасмурная, дождливая погода, если же повышается - сухая погода, с похолоданием зимой. Если давление падает очень резко – возможна серьёзная непогода: шторм, сильная гроза или буря.

Еще в древности врачи писали о влиянии погоды на организм человека. В тибетской медицине есть упоминание: «боли в суставах усиливаются в дождливое время и в период больших ветров». Знаменитый алхимик, врач Парацельс отмечал: «Тому, кто изучил ветры, молнию и погоду, известно происхождение болезней».

Для того, чтобы человеку было комфортно, атмосферное давление должно быть равно 760 мм. рт. ст. Если атмосферное давление отклоняется, хоть на 10 мм, в ту или иную сторону, человек чувствует себя не комфортно и это может сказаться на его состоянии здоровья. Неблагоприятные явления наблюдаются в период изменения атмосферного давления - повышения (компрессии) и особенно его снижения (декомпрессии) до нормального. Чем медленнее происходит изменение давления, тем лучше и без неблагоприятных последствий приспосабливается к нему организм человека.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ

«КАМЕНСКИЙ ТЕХНИКУМ СТРОИТЕЛЬСТВА И АВТОСЕРВИСА»

Поисково- исследовательская работа

по теме:

«Давление- очевидное и необходимое»

Выполнили:

обучающиеся группы № 14

Булгаков Александр

Хоменко Александр

Руководители:

Преподаватель физики Семиколенова

Наталья Анатольевна

Мастер п/о Мячин Виктор Михайлович

Каменск-Шахтинский

2014 г.

Содержание

Введение …………………………………………………………………………..

1. Описание и ход проведения работы ….………………………..………………..

1.1. История изучения «Давления»………………………………………….….

1.2. Приборы для измерения давления ……………………………………..

1.3 Виды манометров …………………………………………………………...

1.4 Факторы, влияющие на надежность шин ……….………………………….

…………………………………………………..

2.1 Опыты по демонстрации давления …………………………………………

2.2 Опыты по демонстрации практического использования давления ………

2.3 Давление в шинах и температура ………..……………………………........

Заключение ………………………………………………………………………….

Литература ………………….……………………………………………………….

Приложения ………………………………………………………………………….

Введение

Летчики говорят, что воздух – это то, что дает опору нашим крыльям. Без воздуха не могли бы летать самолеты. Врачи утверждают, что воздух – это то, чем мы дышим. Без воздуха жить нельзя! А инженеры говорят: «Воздух – это прекрасный работник. Правда, он свободен, летуч, его не ухватишь. А вот если его собрать, запереть в подходящей посуде да хорошенько сжать, он многое может сделать.»

На применении воздуха основано действие различных пневматических устройств, он открывает и закрывает двери в автобусах, в троллейбусах и поездах, он смягчает все толчки и удары на неровностях пути. Одной из важнейших проблем, стоящих перед автомобильным транспортом, является повышение эксплуатационной надежности автомобилей. Решение этой проблемы, с одной стороны, обеспечивается автомобильной промышленностью за счет выпуска более надежных автомобилей, с другой – совершенствованием методов технической эксплуатации автомобилей.

Давление является одним из важнейших параметров различных процессов. Именно поэтому наш поисково- исследовательский проект называется: «Давление- очевидное и необходимое».

Проблема нашего исследования– очевидное проявление давления газа и целесообразность его использования в различных сферах деятельности человека.

Противоречия нашей исследовательской работы состоят между восприятием давления как данности и отсутствием опыта объяснения окружающих нас явлений; между потребностью в использовании давления и отсутствием такового опыта.

Объектом нашего исследования является – давление.

Предметом исследованиявыступает– комплекс опытов, способствующих демонстрации атмосферного давления и его практического использования.

Целью нашего исследования является демонстрации атмосферного давления и его применения, как на бытовом, так и профессиональном уровне.

Для реализации поисково-исследовательской работы нам предстояло решить ряд задач по нескольким направлениям:

изучить исторические факты по накоплению и систематизации знаний о «Давлении»;

подготовить таблицу единиц измерения данной физической величины;

изучить приборы для измерения давления:

• • выделить из их числа, применимые для нашей профессии;

    изучить устройство и принцип действия приборов для измерения давления;

выявить факторы, влияющие на изменение давления в автомобильных шинах;

подобрать комплекс опытов наглядно показывающих существование атмосферного давления и его практическое применение в быту и профессии 190631. 01 «Автомеханик»;

сформировать материально-техническую базу для проведения и демонстрации опытов;

построить график зависимости давления в автомобильных шинах от температуры воздуха;

При выполнении проекта мы использовали следующие методы исследования:

опыт, наблюдение, анализ, обобщение и систематизация информации, полученной в результате работы с различными источниками информации и проведения опытов.

В качестве гипотез нашей поисково-исследовательской работы мы определили: демонстрацию проявления давления и его практическое и профессиональное использование и предположение о том, что систематический контроль давления колес, позволит значительно повысить срок эксплуатации автомобильных шин.

В нашей работе мы определили следующие этапы исследования:

Подготовительный;

Основной:

поисково-исследовательский;

оценочно-рефлексивный;

Заключительный

Описание и ход проведённого исследования

На занятиях по «Физике», изучая раздел «Основы молекулярно-кинетической теории», мы познакомились с проявлением давления газа. Эта тема нам показалась интересной для углубленного изучения. Темой поисково-исследовательской работымы определили: « Давление - очевидное и необходимое», обозначили ряд задач и приступили к их решению.

Для начала мы решили изучить исторический аспект данного вопроса. Нам хотелось узнать, кто из ученых накапливал и систематизировал знания о давлении.

1. История изучения «Давления»

Существование воздуха известно человеку с древнейших времен. Греческий мыслитель Анаксимен, живший в VI веке до н.э., считал воздух основой всех вещей. Вместе с тем воздух представляет собой нечто неуловимое, как бы невещественное - «дух».

В эпоху раннего средневековья представление об атмосфере высказал египетский ученый Ал Хайсама (Альгазена). Он не только знал, что воздух имеет вес, но что плотность воздуха уменьшается с высотой.

До середины XVII века считалось непререкаемым утверждение древнегреческого ученого Аристотеля о том, что вода поднимается за поршнем насоса потому, что «природа боится пустоты» .

Это утверждение в 1638 году привело в замешательство, когда не удалась затея герцога Тосканского украсить сады Флоренции фонтанами - вода не поднималась выше 10,3 м.

Недоумевающие строители обратились за помощью к Галилею, который пошутил, что вероятно, природа действительно не любит пустоты, но до определенного предела. Великий ученый не смог объяснить это явление.

Его ученик- Торричелли после долгих опытов, доказал, что воздух имеет вес, и давление атмосферы.

В 1648 г. опыт Блеза Паскаля на горе Пью-де-Дом доказал, что меньший столб воздуха оказывает меньшее давление. Вследствие притяжения Земли и недостаточной скорости молекулы воздуха не могут покинуть околоземное пространство. Однако они не падают на поверхность Земли, а парят над ней, так как находятся в непрерывном тепловом движении. В его честь названа единица измерения давления (механического напряжения) в международной системе измерений- Паскаль (обозначение: Пa). Существуют и другие единицы измерения данной физической величины (см. Приложение 1).

Много и плодотворно изучением атмосферного давления, занимался Отто фон Герике – бургомистр города Магдебурга. В мае 1654 г. Он поставил опыт, который явился наглядным доказательством существования атмосферного давления.

Для опыта подготовили два металлических полушария (одно с трубкой для откачивания воздуха). Их сложили вместе, между ними поместили кожаное кольцо, пропитанное расплавленным воском. С помощью насоса откачали воздух из полости, образовавшейся между полушариями. На каждом из полушарий имелось прочное железное кольцо.
Две восьмерки лошадей, впряженных в эти кольца, потянули в разные стороны, пытаясь разъединить полушария, но это им не удалось. Когда внутрь полушарий впустили воздух, они распались без внешнего усилия.

1.2 Приборы для измерения давления

Большое практическое значение имеет умение измерять атмосферное давление. Эти знания необходимы в прогнозировании погоды, в медицине, в технологических процессах и жизнедеятельности живых организмов. Для этих целей используют большое количество различных приборов, которые можно подразделить на:

а) манометры – для измерения абсолютного и избыточного давления;

б) вакуумметры – для измерения разряжения (вакуума);

в) мановакуумметры – для измерения избыточного давления и вакуума;

г) напоромеры – для измерения малых избыточных давлений (верхний предел измерения не более 0,04 МПа);

д) тягомеры – для измерения малых разряжений (верхний предел измерения до 0,004 МПа);

е) тягонапорометры – для измерения разряжений и малых избыточных давлений;

ж) дифференциальные манометры – для измерения разности давлений;

з) барометры - для измерения барометрического давления атмосферного воздуха

Использование различных типов измерительных приборов позволяет измерять давление от 10 до 10 −11 мбар .

1.3 Виды манометров

Соблюдение правильного давления в шинах является одним из главных правил эксплуатации автомобиля. Решению этой задачи мы посветили следующий пункт нашей работы.

Манометры применяются во всех случаях, когда необходимо знать, контролировать и регулировать давление.

Манометры подразделяются по классам точности: 0,15; 0,25; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0 (чем меньше число, тем точнее прибор).

Для измерения давления воздуха в шинах существуют манометры различных типов. Самым простым вариантом датчика контроля давления в шинах является датчики в механическом исполнении.

Они могут быть стрелочные- довольно точны, но "боятся" падений и перегрузок большим давлением, из-за которого портится манометрическая пружина внутри манометра.

Механические манометры в виде "ручки", с цилиндрической пружиной гораздо надежнее, но, как правило, обладают меньшей точностью измерения.

Датчик давления в виде колпачков- одевается на ниппель шин. Его принцип работы заключается в механическом перемещении поршня в зависимости от давления.

При номинальном давлении датчика в 2 бара, на этом приборе виден зеленый цвет. Если давление снизилось до 1,7 бар, то появляется желтый индикатор. Когда же уровень давления в шине достигает отметки 1,3 бара и менее, индикатор становится красным.

Электрические датчики являются более точными и наиболее сложными в установке. Для легковой машины электрический датчик давления в шинах выглядит как комплект из четырех устройств, которые отслеживают давление, а иногда и температуру, в шинах и имеют один приемно-информационный (главный, основной) блок.

Между собой эти 4 датчика сообщатся с помощью радиосвязи, то есть сигнал посылается на главный блок, который и выводит информацию на дисплей в авто. Для того, чтобы срок службы электрического датчика машины не был слишком коротким, во время стоянки автомобиля сигналы поступают на блок через каждые 15 минут, а во время движения - через 5 минут. Но в случае изменения давления (более чем на 0,2 кгс/см 2 ), датчик переключается автоматически в режим интенсивного измерения и передачи данных.

Электрический датчик, устанавливаемый на дисках авто. Для их установки разбортовывают шину и монтируют датчик непосредственно на обод диска около ниппеля, затем шину ставят на место и балансируют с учетом веса датчика, ведь его масса составляет порядка 30 граммов. К недостатком такого устройства можно отнести только сложность установки, а к преимуществам - высокую герметичность системы.

Электрические датчики давления - микрочипы. Микрочипы являются очень сложными, поскольку внутри шины устанавливается чип, куда закладывается вся информация о шине, то есть ее тип, размер, допустимая нагрузка, максимальная скорость, рекомендуемое давление и дата изготовления. Все это осуществляется еще на заводе изготовителе. Такая система способна распознавать любые изменения в шинах и сразу сообщать о них водителю (при включенном зажигании).

Как видите, ассортимент датчиков давления в шинах довольно широк, это позволяет каждому водителю выбрать именно то устройство, которое наиболее соответствует его потребностям (Приложение 2).

1. Факторы, влияющие на надежность шин

Шина является одним из основных элементов автомобиля и существенно влияет на его эксплуатационные качества. От шин зависит тяговая и тормозная характеристика машины, ее устойчивость, безопасность движения, плавность хода, экономичность.

Существует два основных фактора, которые значительно влияют на давление в шинах. Это - температура окружающей среды и нагрузки. В нашей работе мы уделим внимание первому из них.

На некоторых автомобильных шинах указывается рекомендуемое давление для того, чтобы водитель видел, при каком давлении они сохраняют свою работоспособность, то есть не разрушаются.

Важным является тот факт, что давление воздуха в известных пределах может легко изменяться от условий эксплуатации, в результате чего можно желательным образом воздействовать на сопротивляемость шин уводу при эксплуатации автомобиля.

Значительное влияние на давление воздуха в шине оказывают погодные условия. Давление воздуха в шинах меняется при резкой смене погоды, от температуры раскаленного в течение дня на солнце асфальта, от увеличения температуры колес вследствие сил трения.

В накачанной по инструкции (Приложение 3) шине давление воздуха способствует равномерному распределению нагрузки в пятне контакта, что обеспечивает стабильность структуры покрышки. Известно, что это сказывается на характере ее износа, сопротивлении качению и долговечности.

В случае если давление в шинах слишком высокое, автомобиль становится более жесткой, увеличивается нагрузка на агрегаты подвески. При этом увеличивается тормозной путь – все это из-за уменьшения площади контакта шины с дорогой .

У недостаточно накачанной шины плечевая зона изнашивается быстрее, чем середина протектора (рис.1).

Пониженное давление делает колесо мягче, поездку приятнее, так как при этом поглощаются все неровности дороги. При этом снижается упругость шины, ускоряется ее износ, увеличивается расход топлива. Шина создает неравномерное распределение давления на поверхность дороги, она больше нагревается, разрушается ее каркас. Кроме того ухудшаются аквапланирование и сцепление с мокрой дорогой.

Рис.1 Изнашиваемость шин при различном давлении

В связи с вышеизложенным, можно сделать вывод о том, что на шину в процессе качения действуют различные по значению и направлению силы, в свою очередь, во многом зависящие от внешней нагрузки и температуры окружающей среды.

2. Опыты, наглядно показывающие существование атмосферного давления и его практического применения

2.1 Опыты по демонстрации давления

Для реализации этого пункта работы мы подобрали комплекс опытов, материально-техническую базу для их проведения и демонстрации существования атмосферного давления и его практического применения в различных сферах деятельности человека.

Опыт № 1

Оборудование : стакан с водой, лист плотной бумаги.

Проведение : Наполнили до краев стакан водой и прикрыли его листом бумаги. Поддерживая лист рукой, перевернули стакан вверх дном. Отняли руку от бумаги- вода из стакана не выливается. Бумага осталась как бы приклеенной к краю стакана.

Объяснение : атмосферное давление больше давления, производимого водой, поэтому вода удерживается в стакане.

Опыт № 2

Оборудование : две воронки, две одинаковые чистые сухие пластиковые бутылки вместимостью 1 литр, пластилин.

Проведение : Взяли бутылку без пластилина. Налили в нее через воронку немного воды. В бутылку с зафиксированной пластилином воронкой протекло немного воды, а затем она прекратила течь совсем.

Объяснение : В первую бутылку вода течет свободно. Так как она замещает в ней воздух, который выходит через щели между горлышком и воронкой. В запечатанной пластилином бутылке тоже есть воздух, который обладает своим давлением. Вода в воронке тоже обладает давлением, которое возникает благодаря силе тяжести, тянущей воду вниз. Однако сила давления воздуха в бутылке превышает силу тяжести, действующую на воду. Поэтому вода не может попасть в бутылку.

Опыт № 3

Оборудование : линейка длиной 50 см, газета.

Проведение : положили линейку на стол так, чтобы четверть ее длины свешивалась с края стола. Положи газету на часть линейки, которая находится на столе, оставив свисающую часть открытой. Сделали один удар карате по линейке- линейка не может поднять газету или ломается.

Объяснение: Сверху на газету оказывает давление атмосферный воздух. Давление воздуха на газету сверху оказывается больше, чем внизу, и линейка ломается.

Опыт № 4

Оборудование: форма для выпечки, вода, линейка, газовая или электрическая плита (пользоваться должен только взрослый), пустая жестяная банка, щипцы.

Проведение: Налили в форму воды примерно на 2,5 см. Поставили её рядом с плитой. Налили немного воды в пустую банку от газированной воды, чтобы вода только прикрывала дно. После этого ассистент нагрел банку на плите. Дали воде сильно закипеть, примерно в течение минуты, так, чтобы из банки шёл пар. Взяли банку щипцами и быстро перевернули её в форму с водой. Жестянка расплющилась, как только ее коснулась вода.

Объяснение: Банка сминается из-за изменения давления воздуха. Внутри неё создается низкое давление, а затем более высоким давлением её сминает. В не нагретой банке содержится вода и воздух. Когда вода вскипает, она испаряется – превращается из жидкости в горячий водяной пар. Горячий пар замещает в банке воздух. Когда ассистент опускает перевёрнутую банку, воздух не может снова вернуться в неё. Холодная вода в форме охлаждает пар, оставшийся в банке. Он конденсируется-превращается из газа обратно в воду. Пар, который занимал весь объём банки, превращается всего в несколько капель воды, которая занимает существенно меньше места, чем пар. В банке остаётся большое пустое пространство, практически не заполненное воздухом, поэтому давление там оказывается гораздо ниже, чем атмосферное давление снаружи. Воздух давит на банку снаружи, и она сминается.

Эти и многие другие опыты действительно являются доказательством того, что атмосферное давление существует и оказывает воздействия на нас и окружающие нас предметы

2.2 Опыты по демонстрации практического использования давления

На существовании атмосферного давления основаны многие естественные для нас процессы и действия, приведем примеры некоторых из них.

Опыт № 5

Оборудование: соломинка, стакан с питьевой водой.

Проведение: подносим стакан с водой ко рту и «втягиваем» в себя жидкость

Объяснение: При питье мы расширяем грудную клетку и тем самым разрежаем воздух во рту; под давлением наружного воздуха жидкость она устремляется в то пространство, где давление меньше, и таким образом проникает в наш рот.

Опыт № 6

Оборудование: банка, наполненная водой, корытце.

Проведение: наполняем банку водой. В перевернутом виде устанавливаем в корытце так, что горлышко находится немного ниже уровня воды в нем. Получили автоматическую поилку для птиц.

Объяснение: при понижении уровня воды в часть воды из бутылки выльется.

Опыт № 7

Оборудование: изображен прибор ливер, служащий для взятия проб различных жидкостей, пипетка, капилляр, колбочка.

Проведение : ливер опускают в жидкость, затем закрывают пальцем верхнее отверстие и вынимают из жидкости. Когда верхнее отверстие открывают, из ливера начинает вытекать жидкость

Объяснение : когда верхнее отверстие закрыто атмосфера оказывает давление только снизу, иначе она выдавливает жидкость из ливера.

Опыт № 8

Оборудование: 1- полиэтиленовый мешок, 2- стеклянная трубка, 3 - резиновый воздушный шарик, 4- два кольца из толстой проволоки, 5 – нитки.

Объяснение: Модель дыхания. При деформации полиэтиленового мешка наблюдают изменение объёма резинового шарика. Подобные процессы происходят при дыхании

Мы привели некоторые примеры использования атмосферного давления в повседневной жизни (см. Приложении 4), проявление такового в нашей профессиональной деятельности будет рассмотрено в следующем пункте нашей работы

2.3 Давление в шинах и температура

Мы провели серию опытов, устанавливающих зависимость между давлением и температурой. Результаты опытов представлены в табличном и графическом виде.

1 день

Температура, 0 С

Давление, бар

2,15

2,25

2,30

2 день

Температура, 0 С

Давление, бар

2,16

2,26

2,31

3 день

Температура, 0 С

Давление, бар

2,25

2,32

Правильно выставленное давление в шинах увеличивает срок службы шин, а также обеспечивает безопасное движение. Водитель, который заботится о своей безопасности и о сохранности своего автомобиля, должен установить датчики давления в шинах. Эти электронные системы мониторинга позволяют постоянно контролировать давление и температуру внутри шин, благодаря чему можно отследить любую неисправность колес

Заключение

В ходе наших исследований мы выяснили, насколько важны знания о существовании атмосферного давления, что ничем кроме атмосферного давления нельзя объяснить протекание многих физических явлений. Мы были удивлены, что именно атмосферное давление определяет многие процессы в жизни и деятельности человека. Кроме того выявили факторы, влияющие на эффективность эксплуатации автомобильных шин. определили, что давление в шинах влияет на тяговую, тормозную, характеристику машины, ее устойчивость, безопасность движения, плавность хода, экономичность, длительность эксплуатации самих шин.

Изучили, принцип действия, достоинства и недостатки каждого вида датчика давления в автомобильных шинах.

По итогам поисково- исследовательской работы, с целью повышения безопасности движения и эксплуатационных качеств транспортного средства, готовы сформулировать рекомендации по реализации его потенциальных свойств:

четко следовать инструкции по эксплуатации автомобильных шин, рекомендованных производителем;

систематически диагностировать давление в шинах, при этом учитывать погодные условия;

проводить дополнительный осмотр автомобиля перед дальними поездками.

В связи с вышеизложенным, можно сделать вывод о том, что давление помогает осуществлять многие физиологические процессы, необходимо специалистам различных профессий, требует систематического контроля и коррекции.

Эта работа углубила наши знания о «Давлении», расширила наши преставления о сферах его проявления и применения. Кроме того, считаем целесообразным продолжить исследование влияния давления на другие комплектующие транспортного средства.

Литература

Билимович Б.Ф. "Физические викторины в средней школе” Издательство "Просвещение”, Москва 1968

Калисский В.С. Автомобиль. Учебник водителя третьего класса. М. Транспорт,1973

Камин А.Л.. Физика. Развивающее обучение. Книга для учителей. – Ростов-на-Дону: «Феникс», 2003.

Низе Г.. Игры и научные развлечения. – М.: Просвещение, 1958.

Перельман Я. И.. Занимательная физика: книга 1. – М.: ООО «Издательство АСТ»,2001.

Фундаментальные исследования //научный журнал №8, 2011

Электронные ресурсы удаленного доступа

znaj .net

Приложение 1

Единицы измерения давления

Паскаль
(Pa, Па)

Бар
(bar, бар)

Техническая атмосфера
(at, ат)

Физическая атмосфера
(atm, атм)

Миллиметр ртутного столба
(мм рт.ст.,

mmHg, Torr, торр)

Фунт-сила
на кв. дюйм
(psi)

1 Па

1 Н/м 2

10 −5

10,197·10 −6

9,8692·10 −6

7,5006·10 −3

145,04·10 −6

1 бар

10 5

1·10 6 дин/см 2

1,0197

0,98692

750,06

14,504

1 ат

98066,5

0,980665

1 кгс/см 2

0,96784

735,56

14,223

1 атм

101325

1,01325

1,033

1 атм

760

14,696

1 мм рт.ст.

133,322

1,3332·10 −3

1,3595·10 −3

1,3158·10 −3

1 мм рт.ст.

19,337·10 −3

1 psi

6894,76

68,948·10 −3

70,307·10 −3

68,046·10 −3

51,715

1 фунт/дюйм 2

Приложение 2

Датчики контроля давления в шинах

Стрелочный манометр пружинного типа

(манометрическая труба)

Механический манометр (цилиндрическая пружина)

Механический манометр в виде колпачков,

которые одеваются на ниппель шин

Электрические датчики и

приемно-информационный блок

Электрический датчик,

устанавливаемый на дисках авто

Электрические датчики давления - микрочипы

1 – вентиль; 2 – обод колеса; 3 – чип; 4 – шина

Приложение 3

Технические характеристики некоторых автомобилей

Марка машины

кгс

давление, кгс/см 2

кгс

давление, кгс/см 2

ЗИЛ 130

3000

3000

МАЗ-543

5000

5000

УРАЛ-375Д

2500

3,2

2500

0,5

Марка машины

Размер шин

Давление в шине кг/см 2

Передние колеса

Задние колеса

ЗИЛ-130

9,00-20

3,50

5,30

260-20

3,50

5,00

260-508Р

4,5

5,5

ГАЗ-21 «Волга»

6,70-15

1,70

1,70

185-15Р

1,90

1,90

Приложение 4

Использование атмосферного давления

Медицина

пипетки, банки, шприцы, ливер

В жизни человека

детские игрушки на присосках, мыльницы на присосках, вантуз, консервирование, фонтаны, забор жидкости шлангом, кости тазобедренных сочленений.

В природе

снежинки разной формы

В жизни животных

спрут, пиявки, мухи – присоски, сложные копыта свиней, жвачных животных, хобот у слона

Сельское хозяйство

барометрическая поилка, доильные аппараты, ливер, поршневой жидкостный насос.

Метеорология

предсказание погоды, народные приметы, природные «барометры»