Вследствие чего создается атмосферное давление. История открытия атмосферного давления. Поисково- исследовательская работа на тему: «Давление- очевидное и необходимое Изучение атмосферного давления

Скачать:

Предварительный просмотр:

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Основная часть

Теоретическая часть

Практическая часть

Исследование проблемы зависимости артериального давления от атмосферного методом cоциального опроса (интернет опроса)

Заключение

Список используемой литературы

Введение:

Действия атмосферного давления и атмосферных явлений (гроза, горячие и сухие ветры, туманы, снегопад и др.), по мнению различных учёных, влияют на самочувствие примерно 75% людей. По данным различных источников эта цифра несколько колеблется, но с самим фактом влияния атмосферных явлений на самочувствие человека согласны все авторы. Это подтверждает и жизненный опыт любого из нас. Понятие «метеочувсвительность» включает в себя влияние нескольких факторов на здоровье человека в целом. Само значение атмосферного давления (или его изменения) является лишь одним из факторов, влияющим на самочувствие в целом. А мы хотим акцентировать внимание на конкретном влиянии именно атмосферного давления (его изменений) на значение именно артериального давления крови. При этом мы постарались конкретизировать проблему и остановиться на влиянии изменений атмосферного давления на значение артериального давления подростков.

В подростковом возрасте часто возникают проблемы со здоровьем, носящие временный характер, то есть проходящие с возрастом. Это связано с тем, что в период быстрого роста и развития организма многие органы и функции человека развиваются в разном темпе. Кроме всего прочего влияние оказывает и то, что именно в подростковом возрасте в организме происходит серьёзная гормональная перестройка.

В большинстве случаев избежать перепадов артериального давления в такой ситуации невозможно. Но нам кажется, что если подростки будут знать, с чем именно могут быть связаны эти перепады, то им проще будет это воспринять и пережить. Многие наши друзья и одноклассники часто обращаются к врачу с жалобами на повышенное или пониженное давление. Но никаких связанных с этим хронических заболеваний у них при этом нет.

Исходя из вышесказанного, мы считаем, что изучение данной проблемы является важным, нужным и интересным.

Цель исследования

Задачи исследования:

оценить мнение респондентов по данной проблеме

выяснить мнение медицинских работников, имеющих прямое отношение к работе с подростками по данной проблеме

экспериментально выявить зависимость артериального давления от атмосферного у подростков

Гипотеза исследования:

Методы исследования:

изучение литературных источников и интернет ресурсов по теме исследования

метод прямого измерения атмосферного и артериального давления

В течении 10-ти дней подряд мы измеряли артериальное давление у группы испытуемых 13-ти и 14-ти лет (воспользовались помощью одноклассников). Параллельно мы измеряли атмосферное давление барометром.

метод анализа и сравнения полученных результатов измерения

На основании результатов прямых измерений мы построили серию графических зависимостей, наглядно демонстрирующих наличие или отсутствие взаимосвязи между давлениями

метод социального опроса (интернет-опроса)

Воспользовавшись возможностями сети интернет мы предложили абсолютно незнакомым нам подросткам ответить на несколько вопросов по теме нашего исследования. Мы считаем, что именно интернет позволяет в короткий срок опросить большое количество людей и тем самым сделать статистические данные наиболее точными.

метод интервьюирования

Тема нашего исследования напрямую касается здоровья человека, потому мнение именно медицинских работников по теме нашего исследования кажется нам наиболее авторитетным.

Отдельно хочется отметить, что актуальность данной проблемы мы сами стали понимать всё больше и больше в процессе работы над исследованием. Вот основные моменты актуальности проблемы зависимости артериального давления подростков (и его изменения) от значения атмосферного давления:

это влияет на здоровье человека

термин «метеочувствительность» подразумевает зависимость от целого ряда атмосферных изменений, не выделяя конкретно атмосферное давление

мы сами являемся людьми подросткового возраста и эта проблема касается лично нас и наших друзей

нам интересно было изучать эту проблему, мы узнали для себя много нового и интересного

II . Основная часть

II.I Теоретическая часть

Давление: основные понятия

Давле́ние (P) — физическая величина, характеризующая состояние сплошной среды и численно равная силе, действующей на единицу площади поверхности перпендикулярно этой поверхности.

Давление в системе СИ измеряется в паскалях: [р]=Па

В медицине, метеорологии и многих других областях деятельности человека давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм. рт. ст.)

Применяются также следующие единицы измерения давления:

Бар, т ехническая атмосфера,физическая атмосфера, метр водяного столба, дюйм ртутного столба, фунт-сила на квадратный дюйм.

Измерение давления газов и жидкостей выполняется с помощью манометров, дифманометров, вакуумметров, атмосферного давления — барометрами, артериального давления — тонометрами.

Атмосферное давление:

Атмосфера - воздушная оболочка Земли. Воздух представляет собой смесь газов, основными из которых являются азот и кислород. Земная атмосфера простирается на несколько тысяч километров и её плотность уменьшается по мере удаления от поверхности Земли.

Масса современной атмосферы составляет приблизительно одну миллионную часть массы Земли. С высотой резко уменьшаются плотность и давление атмосферы, а температура изменяется неравномерно и сложно, в том числе из-за влияния на атмосферу солнечной активности и магнитных бурь. Изменение температуры в границах атмосферы на разных высотах поясняется неодинаковым поглощением солнечной энергии газами. Наиболее интенсивнее тепловые процессы происходят в тропосфере, причем атмосфера нагревается снизу, от поверхности океана и суши.

Мы привыкли воспринимать наличие атмосферы как факт, но атмосферный воздух только кажется нам невесомым. На самом деле, он обладает весом, что можно показать путём несложных расчетов:

Вычислим вес воздуха в объёме 1 м3 вблизи поверхности Земли:

Р=m.g - формула для расчета веса тела известной массы

m=ρ.V, где ρ=1,29 кг/м3 - плотность воздуха вблизи поверхности Земли

Вес 1 м3 воздуха:

Р=1,29кг/м3.1м3.9,8Н/кг ≈ 13 Н

Итак, вес одного кубического метра воздуха примерно 13 Н. Воздух своим весом давит на Землю, следовательно, оказывает давление. Это давление называют атмосферным.

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

Нормальным атмосферным давлением называют давление в 760 мм рт.ст.на уровне моря при температуре 15 0 С (или 101 325 Па.) Принято при поверхностных расчетах считать нормальным атмосферным давлением 100 кПа.

Сообщая по радио о погоде, дикторы в конце обычно сообщают: атмосферное давление 760 мм ртутного столба (или 749, или 754...). Но многие ли понимают, что это значит, и откуда синоптики берут эти данные?

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. За понижением давления следует пасмурная, дождливая погода, за повышением — сухая погода, с сильным похолоданием зимой.

Артериальное давление

Кровяное давление — давление, которое кровь оказывает на стенки кровеносных сосудов, или, по-другому говоря, превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным. Наиболее часто измеряют артериальное давление; кроме него, выделяют следующие виды кровяного давления: внутрисердечное, капиллярное, венозное.

Артериальное давление — один из важнейших параметров, характеризующих работу кровеносной системы. Давление крови определяется объёмом крови, перекачиваемым в единицу времени сердцем и сопротивлением сосудистого русла.

Верхняя цифра — систолическое артериальное давление, показывает давление в артериях в момент, когда сердце сжимается и выталкивает кровь в артерии. Нижняя цифра — диастолическое давление, показывает давление в артериях в момент расслабления сердечной мышцы. Диастолическое давление — это минимальное давление в артериях. По мере продвижения крови по сосудистому руслу амплитуда колебаний давления крови спадает, венозное и капиллярное давление мало зависят от фазы сердечного цикла.

Типичное значение артериального кровяного давления здорового человека (систолическое/диастолическое) = 120/80 мм рт. ст., давление в крупных венах на несколько мм. рт. ст. ниже нуля (ниже атмосферного). Разница между систолическим артериальным давлением и диастолическим (пульсовое давление) в норме составляет 30-60 мм рт. ст.

Наиболее легко в измерении артериальное давление. Его можно измерить с помощью прибора сфигмоманометра (тонометра). Именно оно и подразумевается обычно под кровяным давлением.

Современные цифровые полуавтоматические тонометры позволяют ограничиться только набором давления (до звукового сигнала), дальнейший сброс давления, регистрацию систолического и диастолического давления, прибор проводит сам.

Влияние различных факторов на показатели артериального давления

Артериальное давление зависит от многих факторов:

времени суток,

психологического состояния человека (при стрессе давление повышается),

приёма различных стимулирующих веществ (кофе, чай, амфетамины) или медикаментов, которые повышают давление.

от частоты сокращений сердца, которое гонит кровь по сосудам,

от качества стенок сосудов (их эластичность), которые оказывают крови сопротивление,

от объема циркулирующей крови и ее вязкости,

возраста человека

Влияние значения атмосферного давления на значение артериального давления крови человека:

Действия атмосферного давления и атмосферных явлений (гроза, горячие и сухие ветры, туманы, снегопад и др.), по данным различных ученых, влияют на самочувствие примерно 75% населения. Но само значение атмосферного давления (или его изменения) является лишь одним из факторов, влияющим на самочувствие в целом. Понятие «метеочувсвительность» включает в себя влияние нескольких факторов на здоровье человека в целом. А мы хотим акцентировать внимание на конкретном влиянии именно атмосферного давления (его изменений) на значение именно артериального давления крови.

Метеочувствительность

Метеочувствительность - это реакция организма на воздействие метеорологических (погодных) факторов. Метеочувствительность довольно широко распространена и возникает при любых, но чаще непривычных для данного человека климатических условиях. Погоду "чувствует" около трети жителей умеренных широт. Особенностью этих реакций является то, что они возникают у значительного числа людей синхронно с изменением метеорологических условий или несколько опережая их.

Метеочувствительность издавна вызывала удивление и даже страх человека перед непонятным явлением природы. Людей, чувствующих погоду, называли "живыми барометрами", "буревестниками", "пророками погоды". Уже в древности врачи догадывались о влиянии погоды на организм. Для здорового человека метеорологические колебания, как правило, не опасны. Тем не менее у людей, которые не чувствуют погоду, реакции на нее все же проявляются, хотя порой и не осознаются. Их необходимо учитывать, например, у водителей транспорта. При резком изменении метеоусловий им становится труднее концентрировать внимание. Отсюда может возрастать число несчастных случаев. В результате болезней (гриппа, ангины, воспаления легких, заболеваний суставов и др.) или переутомления сопротивляемость и резервы организма снижаются. Именно поэтому метеочувствительность отмечается у 35-70% больных разными заболеваниями. Так, погоду чувствует каждый второй больной с болезнями сердечно-сосудистой системы. Значительные атмосферные изменения могут вызвать перенапряжение и срыв механизмов адаптации. Тогда колебательные процессы в организме - биологические ритмы искажаются, становятся хаотичными. Физиологическую (бессимптомную) погодную реакцию можно сравнить со спокойным озером, по которому идут волны от легкого ветерка. Патологическая (болезненная) погодная реакция представляет своего рода вегетативную "бурю" в организме. Способствуют ее развитию нарушения регуляции вегетативной нервной системы. Число вегетативных расстройств в последнее время возрастает, что связано с действием неблагоприятных факторов современной цивилизации: стресса, спешки, гиподинамии, переедания и недоедания и др. К тому же у разных людей функциональное состояние нервной системы далеко не одинаковое. Это определяет тот факт, что нередко при одних и тех же заболеваниях отмечаются диаметрально противоположные погодные реакции: благоприятные и неблагоприятные. Чаще метеочувствительность наблюдается у лиц со слабым (меланхолики) и сильным неуравновешенным (холерики) типом нервной системы. У людей сильного уравновешенного типа (сангвиники) метеочувствительность проявляется лишь при ослаблении организма. На организм влияет как погода в целом, так и ее отдельные компоненты.

Колебания барометрического (атмосферного) давления действуют двумя путями:

снижают насыщение крови кислородом (эффект барометрических "ям")

механически раздражают нервные окончания (рецепторы) плевры (слизистой оболочки, выстилающей плевральную полость), брюшины (выстилающей брюшную полость), синовиальной оболочки суставов, а также рецепторы сосудов.

В обычных условиях на поверхности земли годовые колебания атмосферного воздуха не превышают 20—30 мм, а суточные составляют 4—5 мм. Здоровые люди переносят их легко и незаметно. Некоторые больные очень чувствительны даже к таким незначительным изменениям давления. Так, при понижении давления у лиц, страдающих ревматизмом, появляются боли в пораженных суставах, у больных гипертонической болезнью ухудшается самочувствие, наблюдаются приступы стенокардии. У людей с повышенной нервной возбудимостью резкие перемены давления вызывают появление чувства страха, ухудшение настроения и сна. Перепады атмосферного давления, особенно скачкообразные, негативно сказываются на системе кровообращения, сосудистом тонусе, артериальном давлении.

На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное, т.е. характерное давление не должно вызывать особого ухудшения самочувствия.

Пребывание в условиях повышенного атмосферного давления почти ничем не отличается от обычных условий. Лишь при очень высоком давлении отмечается небольшое сокращение частоты пульса и снижение минимального кровяного давления. Более редким, но глубоким становится дыхание. Незначительно понижается слух и обоняние, голос становится приглушенным, появляется чувство слегка онемевшего кожного покрова, сухость слизистых и др. Однако все эти явления относительно легко переносятся.

Более 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.

При пониженном атмосферном давлении отмечается учащение и углубление дыхания, учащение сердечных сокращений (сила их более слабая), некоторое падение кровяного давления, наблюдаются также изменения в крови в виде увеличения количества красных кровяных телец. В основе неблагоприятного влияния пониженного атмосферного давления на организм лежит кислородное голодание. Оно обусловлено тем, что с понижением атмосферного давления понижается и парциальное давление кислорода.

Механизм взаимосвязи атмосферного и кровяного давления:

Атмосферный воздух представляет собой смесь газов, давление каждого из которых вносит свой вклад в значение общего атмосферного давления. Этот вклад отдельно взятого кислорода и есть парциальное давление этого газа. Следовательно, при понижении атмосферного давления уменьшается и парциальное давление кислорода, что приводит к кислородному голоданию и при нормальном функционировании органов дыхания и кровообращения в организм поступает меньшее количество кислорода.

По данным медицинской статистики здоровый человек наиболее комфортно чувствует себя при значении атмосферного давления 760 мм. рт. ст.

II.II Практическая часть

II.II.I Исследование проблемы зависимости артериального давления от атмосферного методом cоциального опроса (интернет опроса)

методом социального анкетирования (интернет-опроса) выяснить мнение целевой аудитории о возможности зависимости кровяного (артериального) давления человека от атмосферного давления.

Целевая аудитория социального опроса: респонденты от 10 до 20 лет.

Заданные вопросы:

Методика анализа результатов:

Анкеты респондентов, выбравших следующие варианты ответов на вопросы исключались и анализу не подлежали:

В результате, к обработке принимались анкеты респондентов готовых нам помочь, являющихся людьми подросткового возраста (мы немного расширили возрастной диапазон), имеющих проблемы с артериальным давлением и имеющим представление о давлении атмосферном. Для упрощения процесса обработки данных мы остановили интернет опрос на сотой анкете, удовлетворяющей вышеперечисленным требованиям.

Да - 65 % Нет - 15 % Не знаю - 20 %

Вывод: большинство людей подросткового возраста, имеющие проблемы с артериальным давлением, склонны связывать это с изменениями атмосферного давления.

Комментарии: подростки не имеют специального медицинского образования, не измеряют давление каждый день, кроме того, могут иметь другие проблемы со здоровьем, влияющие на значение артериального давления. Потому результаты социального опроса выражают лишь мнение аудитории по данному вопросу, а не прямую взаимосвязь рассматриваемых явлений.

Исследование проблемы зависимости артериального давления от атмосферного методом интервьюирования

Задача данного этапа исследования: выяснить мнение медицинских работников, имеющих прямое отношение к работе с подростками по данной проблеме.

Интервью с школьным фельдшером Костяковой Светланой Валерьевной:

Вопрос: скажите, пожалуйста, как часто подростки обращаются к вам с проблемой повышенного или пониженного кровяного давления?

Ответ: очень часто в процессе медицинского профосмотра мы выявляем ряд проблем, напрямую связанных с отклонениями от нормы значения кровяного давления.

Вопрос: как вы думаете, с чем это может быть связано?

Ответ: мне кажется, что основных причин несколько. Это, во-первых, наша переменчивая северная погода. Неокрепший организм подростка просто не успевает мобильно реагировать и правильно и быстро адаптироваться к таким изменениям. По статистике подростки в регионах, имеющих более стабильный климат, намного меньше страдают подобными отклонениями

А во-вторых - это сильная загруженность детей: школа, кружки, секции, репетиторы В больших городах эта проблема стоит ещё острее..

Вопрос: верите ли вы в то, что многие здоровые люди являются метеозависимыми?

Ответ: знаете, сейчас некоторые питерские медицинские центры специализируются на коррекции метеозависимости. Разработаны целые методики, включающие фитотерапию, лечебную гимнастику, дыхательную гимнастику и многое другое. Но эти клиники в основном специализируются на лечении людей среднего и пожилого возраста, или людей с хроническими патологиями в этой области. А у подростков метеозависимость может быть проблемой временной, возрастной. Но если подросток уверен, что перемены погоды влияют на его состояние, никто не мешает ему интересоваться заранее прогнозом погоды и исходя из этого строить свои планы на ближайшие дни. У природы ещё много тайн и вопросов, на которые пока нет конкретных ответов.

Исследование проблемы зависимости артериального давления от атмосферного экспериментальным методом.

Задача данного этапа исследования : экспериментально путём прямых измерений выявить зависимость артериального давления от атмосферного у подростков.

Ход эксперимента : в течении 10 дней измерялось артериальное давление у восьми испытуемых 13-ти и 14-ти лет. Параллельно мы измеряли атмосферное давление барометром, сверяя показания с данными метеорологического прогноза на эти дни. Разница между экспериментальными значениями атмосферного давления и данными метеорологического прогноза оказалась несущественной. Поэтому для сравнения и анализа мы использовали данные, полученные самостоятельно в ходе эксперимента.

Методика обработки данных: данные прямых измерений мы занесли в таблицу (см. далее). В ходе сравнительного анализа мы пришли к выводу о том, что есть необходимость сделать дополнительные расчеты на основании результатов прямых измерений. Данные так же занесли в таблицу (см. далее). Следующие графики оказались более наглядными, что и позволило нам сделать вывод, практически подтверждающий нашу гипотезу.

Таблица № 1, данные прямых измерений давлений (мм. рт. ст)

Значение атмосферного давления	Значение артериального давления
Значение атмосферного давления	Танина Алина	Малеева Татьяна	Агафонов Игорь	Гребенева Ирина	Сазонов Кирилл	Ярулин Максим	Петух Алёна	Гуккина Надежда

График № 1: значение атмосферного давления

График № 2: значение артериального давления двоих испытуемых

Данные эксперимента не выявили прямой зависимости между значениями давлений.

На основании того, что при сравнении данных прямых измерений вывод не совсем очевиден, мы предположили, что взаимосвязь может существовать не столько между абсолютными значениями давлений, сколько между изменениями этих значений.

Таблица № 2

Модуль разницы между текущим значением давления и следующим

в мм.рт.ст. (∆ р)

	атмосферное

График № 3: изменение атмосферного давления

График № 4

Сравнение изменений атмосферного и артериального давлений

Диаграмма № 1: сравнение изменений атмосферного и артериального давлений

Выводы из данной части исследования:

на основании анализа экспериментальных данных мы можем утверждать, что ИЗМЕНЕНИЯ атмосферного давления (в ту или иную сторону) приводят к ИЗМЕНЕНИЯМ давления артериального, что наглядно демонстрирует график № 2. То есть мы можем утверждать, что артериальное давление зависит от атмосферного, точнее изменения атмосферного давления приводят к изменению давления артериального у подростков.

Заключение

Изучение связи между здоровьем человека и атмосферными явлениями имеет длинную историю, в которой факты перемешаны с легендами. Уже отец медицины Гиппократ в своем знаменитом трактате «О воздухах, водах и местностях» изложил сущность влияния погоды на человека. Сейчас изучением этой проблемы занимаются в основном медицинские центры, специализирующиеся на лечении гипотензии и гипертензии. Мы для своего исследования выбрали один из аспектов метеочувствительности - влияние атмосферного давления на самочувствие людей подросткового возраста.

Целью нашего исследования являлось : исследовать зависимость изменений значения артериального давления крови у людей подросткового возраста от изменений значения атмосферного давления.

Мы предполагали, что такая зависимость существует, потому выдвинули гипотезу, о наличии этой зависимости.

Гипотеза исследования: исходя из информации, полученной нами из литературных и интернет источников мы предполагаем, что артериальное давление у подростков зависит от атмосферного давления.

Мы подошли к изучение данной проблемы с нескольких точек зрения. Нас заинтересовал вопрос о том, волнует ли эта проблема наших ровесников. Для решения этого вопроса мы провели интернет-опрос среди большой группы подростков, результат оказался весьма наглядным - 65% респондентов склонны считать выдвинутую нами гипотезу верной. Затем нас заинтересовал вопрос о том, что думают медицинские работки, напрямую связанные с работой с подростками о влиянии атмосферного давления на здоровье школьников. Из интервью с подростковым врачом и школьным фельдшером мы получили много полезной и показательной информации, которая тоже практически подтверждает нашу гипотезу. Далее нам кажется уместным процитировать известного философа, изобретателя и живописца Леонардо да Винчи. Он утверждал, что:

«Истолкователь ухищрений природы - опыт, он никогда не обманывает.

Те, кто изучая науки обращается не к природе, а к авторам не могут считаться сынами природы; я бы сказал, что они только её внуки.»

Перефразируя великого гения, мы хотим сказать, что только экспериментальные данные могут напрямую подтвердить или опровергнуть выдвинутую гипотезу. Потому практическая часть нашей работы представляет собой эксперимент по сравнению значений артериального и атмосферного давлений подростков в течение 10 дней и дальнейший анализ полученных данных.

Мы считаем, что поставленные задачи нами выполнены и представляем вашему вниманию частные выводы по каждой из поставленной задач, а так же общий вывод, соответствующий поставленной цели работы:

Общий вывод:

зависимость между значением атмосферного давления и значением артериального давления у подростков существует. Суть этой зависимости заключается в том, что изменения атмосферного давления в большинстве случаев приводят к изменению артериального (систолического) давления у подростков.

Мы рассмотрели лишь небольшой аспект общей проблемы влияния атмосферных явлений на здоровье человека. В процессе исследовательской работы мы получили много полезной информации, и поняли, сама проблема намного шире, чем конкретная тематика нашего исследования. Если у нас будет такая возможность, мы обязательно продолжить изучать этот вопрос и в дальнейшем рассмотрим и другие аспекты влияния атмосферных явлений на здоровье человека вообще и подростков в частности.

Список используемой литературы и интернет-ресурсов:

Кузнецов Б.Г. Пути физической мысли. - М.: Наука, 1968, 350 стр.

Пёрышкин А.В. Физика 7. - М.: Дрофа, 2008, 193 стр.

Перышкин А. В , Физика 7. - М: Дрофа, 2014, 224 стр.

Рыженков А. П. Физика, человек, окружающая среда.- М.: Просвещение, 2001, 35 стр.

Симанов Ю. Г. Живые барометры. - М.: Знамя, 1986, 128 стр.

Энциклопедия школьника: 4000 увлекательных факта. - М.: Махаон, 2003, 350 стр.

http//ru.wikipedia.org

http/www.d-med.org

Петровская Анастасия, ученица 8 класса МОУ «ООШ села Мавринка Пугачевского района Саратовской области»

О том, как измеряют атмосферное давление, как оно изменяется и влияет на человека, вы узнаете из этой работы. Автор изучала влияние атмосферного давления на здоровье жителей с. Селезниха в течение двух с половиной месяцев и выработала рекомендации для того, чтобы уменьшить вредное воздействие его «скачков» на человека.

«Шаг в будущее»

Секция физики

Научно - исследовательская работа

«Атмосферное давление и изучение его влияния на организм человека».

Выполнила: Петровская Анастасия, ученица 8 класса

МОУ «ООШ села Мавринка Пугачевского района

Саратовской области»

Руководитель: Харина Татьяна Викторовна,

Учитель физики МОУ «ООШ села Мавринка

Пугачевского района Саратовской области»

2010 г.

Введение……………………………………………………….......................3 стр.

1. Основная часть:

1.1. Атмосфера…………………………………………..…….. ……….4 стр.

1.2. Почему у Земли есть атмосфера?............…………………………..5 стр.

1.3. Атмосферное давление и его измерение ………………….............6 стр

1.4. Влияние изменений атмосферного давления на организм человека …………………………………………………………………. 7 стр.

2. Исследовательская часть

2.1. Исследование заболеваемости жителей с. Селезниха в

Зависимости от изменения атмосферного давления………………8 стр.

. Как можно уменьшить влияние изменений атмосферного

давления на самочуствие человека?.......................................................10 стр

Заключение…………………………………………………………………..10 стр. Список используемой литературы……………………………………… ..11 стр.

Введение

Как часто мы обвиняем погоду в плохом настроении, неважном самочувствии, нежелании что-либо делать и других неприятностях. Но неужели на самом деле погодные условия могут столь активно влиять на состояние нашего здоровья? Сообщая по радио о погоде, дикторы в конце обычно сообщают: атмосферное давление 760 мм ртутного столба (или 749, или 754...). Но многие ли понимают, что это значит, и откуда синоптики берут эти данные? О том, как измеряют атмосферное давление, как оно изменяется и влияет на человека, вы узнаете из этой работы. Автор изучала влияние атмосферного давления на здоровье жителей с. Селезниха в течение двух с половиной месяцев и выработала рекомендации для того, чтобы уменьшить вредное воздействие его «скачков» на человека.

Цель данной работы - и зучить воздействие атмосферного давления на организм человека.

Основные задачи:

Изучить теоретический материал;

Провести исследования, выявляющие факторы зависимости влияния самочувствия людей на изменение атмосферного давления;

- сравнить полученные данные;

- внести предложения по решению данной проблемы.

Методы, используемые для решения поставленных задач:

Изучение научной литературы;

Сбор существующей информации по данному вопросу;

Исследовательская работа по определению влияния атмосферного давления на организм человека;

Анализ полученных результатов.

Проведение разъяснительной работы о том, как уменьшить вредное воздействие..

Значимость этой работы заключается в том, что эта работа - практическая проверка взаимосвязи Человек и Природа, в которой используются знания, полученные в школе. 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. Основная часть

1.1. АТМОСФЕРА Земли.

Мы живём на дне сказочно красивого океана. Он велик и безбрежен. Это раскинувшаяся над нами воздушная оболочка планеты, окружающая Землю, представляющая собой механическую смесь газов, взвешенных капель воды, пыли, кристаллов льда и других компонентов, которая носит название «Атмосфера Земли». Атмосфера Земли начинается у поверхности и простирается в космическое пространство приблизительно на 3000 км. История возникновения и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает около 3 млрд. лет. За этот период состав и свойства атмосферы неоднократно изменялись, но на протяжении последних 50 млн. лет, как считают ученые, они стабилизировались. Масса современной атмосферы составляет приблизительно одну миллионную часть массы Земли. С высотой резко уменьшаются плотность и давление атмосферы, а температура изменяется неравномерно и сложно, в том числе из-за влияния на атмосферу солнечной активности и магнитных бурь .

В атмосфере принято выделять четыре слоя. Самый верхний - он называется экзосфера - располагается выше 400 километров. Это огромное пространство разреженного газа, состоящего из кислорода, гелия и водорода. В нем происходят северные сияния.

Ниже экзосферы лежит ионосфера - слой заряженных частиц. Она располагается на высотах от 400 до 80 километров от уровня земли. Ионосфера может отражать некоторые длины радиоволн

Благодаря этому ее свойству и возможна радиосвязь между отдаленными точками Земли.

Ниже ионосферы - на высотах от 80 до 11 километров - лежит стратосфера. В ней находится так называемый озоновый слой, защищающий Землю от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. В нижней части стратосферы температура постоянна, и для нее характерна своя циркуляция воздуха. Этими потоками иногда пользуются пилоты высотных самолетов.

Основная масса атмосферы содержится в тропосфере - тонком, около 10 километров, слое, непосредственно покрывающем Землю. Здесь формируется земная погода, образуются облака. Вместе с внешними слоями тропосфера защищает Землю от заряженных частиц и смертоносной солнечной радиации. Толщина ее меняется: на экваторе она составляет 19 километров, а на полюсах ее толщина снижается всего до 8 километров. Для тропосферы характерно увеличение с высотой скорости ветра и уменьшение температуры.

Следует отметить, что атмосфера имеет очень большое экологическое значение. Она защищает все живые организмы Земли от губительного влияния космических излучений и ударов метеоритов, регулирует сезонные температурные колебания, уравновешивает и выравнивает суточные. Если бы атмосферы не существовало, то колебание суточной температуры на Земле достигло бы ± 200 °С. Но на Земле, к счастью, есть атмосфера, которая предохраняет земную поверхность от чрезмерного охлаждения и нагревания, а неоднородность нагревания Земли Солнцем, наличие суши, морей и океанов, гор, равнин, растительности создают разнообразие в состоянии атмосферы и климате на различных территориях нашей планеты.

1.2. ПОЧЕМУ У ЗЕМЛИ ЕСТЬ АТМОСФЕРА?

Земля, обращаясь вокруг Солнца, никогда не расстается со своей газовой оболочкой, потому что и на неё распространяются силы притяжения.

Атмосфера Земли состоит из молекул газов, входящих состав и вследствие земного тяготения, они притягиваются к Земле, но они не падают на её поверхность. Чем это объясняется? Каким образом сохраняется атмосфера? Дело в том, что молекулы газов, составляющих атмосферу, находятся в непрерывном движении, но при этом они не улетают в мировое пространство.

Для того, чтобы покинуть Землю, молекуле, как и ракете, нужно иметь скорость не меньше второй космической - 11,2 километров в секунду, но скорость молекул в атмосфере, как правило, значительно меньше этого значения. Поэтому почти все молекулы атмосферы как бы «привязаны» к Земле силой притяжения, и только малая часть молекул может, имея вторую космическую скорость, улететь в космическое пространство, покинув Землю. Таким, образом, два фактора - беспорядочное движение молекул и действие на них силы притяжения приводят к тому, что молекулы располагаются вокруг Земли, образуя воздушную оболочку, или атмосферу.

Измерения показывают, что плотность воздуха быстро уменьшается с высотой. Так на высоте 5,5 км над уровнем моря плотность воздуха в 2 раза меньше плотности у поверхности Земли, на высоте 11 км - в 4 раза меньше и так далее. Чем выше, тем воздух разреженнее... . И наконец, в самых высоких слоях - сотни и тысячи километров над Землей - атмосфера постепенно переходит в безвоздушное пространство. Таким образом, чёткой границы воздушная оболочка, окружающая Землю, не имеет.

Интересно, что на одних планетах Солнечной системы атмосфера есть, но совершенно иная: на Венере и Марс преобладает углекислый газ, на планетах-гигантах - гелий, метан и аммиак, а на других, как например, на Луне и Меркурии, атмосферы вовсе нет.

Лишившись атмосферы Земля стала бы такой же мертвой, как ее спутница Луна, где попеременно царят то испепеляющий зной, то ледянящий холод - + 130 °С днем и - 150 °С ночью.

Для того, чтобы объяснить это явление, нужно вспомнить, что массы планет, а также и удалённость их от Солнца различны. Чем дальше от Солнца расположена орбита планеты, тем ниже температура на её поверхности и тем меньше скорость молекул в атмосфере этой планеты, то есть почти ни одна молекула не имеет скорости, достаточной для того, чтобы уйти в космос. Кроме того, тот факт, что сила притяжения, действующая со стороны планеты на молекулы атмосферы тем больше, чем массивнее планета, говорит о том, что у планет-гигантов должны быть мощные и плотные атмосферы.

Именно такой факт был подтвержден снимками, сделанными с автоматических станций, посланных к разным планетам.

1.3.. АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ И ЕГО ИЗМЕРЕНИЕ.

Воздух очень лёгкий - 1 м 3 его на уровне моря имеет массу всего 1,3 кг. Однако он оказывает на земную поверхность значительное давление - на каждый квадратный сантиметр поверхности Земли воздух давит с силой 1 кг. Атмосферный столб давит на 1 м 2 земной поверхности с силой, равной весу 10-тонного груза. Но такое давление способно раздавит все живое! Почему же мы не только не погибаем, раздавленные, но даже не

ощущаем этого огромного давления? Объясняется это тем, что давление внутри нашего организма равно атмосферному, внутреннее и внешнее давления как бы уравновешиваются, и мы прекрасно себя чувствуем.

Первым убедительным доказательством того, что атмосферное давление очень велико был опыт Отто фон Герике с магдебургскими полушариями, который он продемонстрировал перед членами рейхстага 8 мая 1654 г. Соединив два медных полушария, Герике откачал насосом воздух из получившегося шара. По мере откачивания Герике убедился, что поршень насоса с трудом вытягивался несколькими физически сильными рабочими. Таким образом, внутри шара воздуха не было, значит, и не было давления изнутри, зато снаружи давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей.

Интересен тот факт, что при подъёме в горы альпинисты отмечают кроме естественной усталости, ухудшение самочувствия, которое как оказалось, связано с уменьшением атмосферного давления с высотой.

Рис. 1

Затем с этим несложным прибором подались вверх по склону горы и установили, что на каждые 10 метров подъёма высота столбика ртути уменьшалась в среднем на 1 мм, что наглядно доказывало понижение атмосферного давления при увеличении высоты. Среднее давление в различных местностях земного шара будет разным - и большим, и меньшим, чем 760 мм ртутного столба.

1.4 Влияние изменения атмосферного давления на организм человека Еще давно люди заметили, что одни явления, происходящие в атмосфере, предвещают пасмурную погоду, другие, наоборот, ясную и солнечную. Вот почему изучению атмосферы

придаётся большое значение. На метеорологических станциях всего мира несколько раз в сутки измеряют температуру, давление, скорость и направление, влажность воздуха и другие величины, характеризующие состояние атмосферы. Анализируя эти данные, синоптики

предсказывают погоду.

На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное, т.е. характерное давление не должно вызывать особого ухудшения самочувствия.
Пребывание в условиях повышенного атмосферного давления почти ничем не отличается от обычных условий. Лишь при очень высоком давлении отмечается небольшое сокращение частоты пульса и снижение минимального кровяного давления. Более редким, но глубоким становится дыхание. Незначительно понижается слух и обоняние, голос становится приглушенным, появляется чувство слегка онемевшего кожного покрова, сухость слизистых и др. Однако все эти явления относительно легко переносятся. Более 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. В обычных условиях на поверхности земли годовые колебания атмосферного воздуха не превышают 20-30 мм, а суточные составляют 4-5 мм. Здоровые люди переносят их легко и незаметно.

Повышенной чувствительности к перепадам давления особенно подвержены дети, а также лица среднего и пожилого возраста с различными хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой, нервной, дыхательной систем, опорно-двигательного аппарата.

2.1. Исследование заболеваемости жителей села селезниха в зависимости от изменений атмосферного давления Земли.

Влияние атмосферного давления на здоровье людей в настоящее время интенсивно исследуется в разных странах. Мною было изучено влияние атмосферного давления на здоровье жителей села Селезниха в течение двух с половиной месяцев. Исследование состояло из трех этапов:

1 этап исследования – проведен анализ атмосферного давления за два с половиной месяца используя данные Гидрометеослужбы города Пугачева.

2 этап исследования - данные статистики сердечно-сосудистых заболеваний в амбулатории села Селезниха сопоставила с днями изменения атмосферного давления.

3 этап исследования - интервью с медицинским работником.

Я провела наблюдения за атмосферным давлением в течение с 1 сентября по 15 ноября 2010 года, отмечая ежедневно его показания. Эти месяцы я выбрала не случайно, так как именно на эти месяцы приходится рост обращаемости больных за скорой медицинской помощью.

На основе данных составила таблицу и построила графики (приложение № 1, 2). Из них видно, что размах колебаний атмосферного давления в сентябре, был незначительный. В октябре размах колебаний увеличился, а в ноябре еще больше возрос.

Проводился анализ обращения больных за помощью к врачу за сентябрь, октябрь, и ноябрь месяцы.

В дни резких изменений атмосферного давления в сентябре: 7-8, 28-29, в октябре: 11-12, 14-18, 22-25, в ноябре: 5-8, 13-15 – отмечается увеличение количества вызовов к больным с заболеваниями: гипертоническая болезнь до 2; ишемическая болезнь сердца до 4; хроническая ишемия головного мозга до 4 – заболевания, которые зарегистрированы в дни изменения атмосферного давления, в дни нормального давления эти заболевания либо не отмечаются, либо меньше этих цифр. В дни изменения в один день регистрируется до трех видов заболеваний сердечно-сосудистой системы, в дни спокойной обстановки в один день регистрируется 1-2 вида заболеваний.

Количество больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями регистрировали в дни резких изменений атмосферного давления и сравнивали с днями, когда изменений в погодных факторах не наблюдалось. Сравнивая изменения давления на протяжении этого времени с данными по обращению жителей к врачу по поводу заболеваний, я заметила, что в дни, когда атмосферное давление резко понижается или повышается, число людей, обращающихся за медицинской помощью, резко увеличивается. Это хорошо видно из диаграммы (приложение № 3).

Мои наблюдения за ухудшением самочуствия у людей разного пола и возраста в периоды колебаний атмосферного давления, позволяют мне сделать следующие выводы:

1). Этом страдают больше женщины, хотя можно и усомниться в данной статистике, так как почти все мужское население трудоспособного возраста редко обращаются за медицинской помощью.

2). Больше подвержены этому люди старше 40 лет, но наблюдаются такие случаи и в молодом возрасте, даже среди детей старшего школьного возраста (приложение № 4).

Таким образом, можно сделать вывод: атмосферное давление Земли оказывает существенное влияние на здоровье людей.

Следующим этапом моей работы было интервью с врачом общей практики Чеботаревой Е.И. На вопросы: 1) Люди какого возраста обычно связывают своё недомогание с погодными условиями? 2) Какие хронические заболевания могут обостряться при изменении погодных условий и что при этом следует делать? Евгения Ивановна ответила: «Как правило на изменения погодных условий реагируют люди предпенсионного и пенсионного возраста, дети с невралгическими заболеваниями, люди ведущие нездоровый образ жизни. Обостряются такие хронические заболевания как невроз, гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, сосудистые заболевания мозга. Абсолютно здоровых людей очень мало, поэтому всем следует внимательнее относиться к своему здоровью: соблюдать режим дня, заниматься профилактикой заболеваний».

2.2. Как можно уменьшить влияние атмосферное давление на человека?

Для того чтобы организм мог безболезненно отреагировать на изменения атмосферного давления, он должен обладать необходимым запасом энергии, а также мог заранее к ней подготовиться. Анализируя литературу по данной теме, я обобщила и систематизировала рекомендации по сохранению здоровья в условиях резких перепадов атмосферного давления:

Наскол ь ко возможно, не нагружать с е бя работой сверх меры, не пл а нировать ответственных встреч и важных дел в дни, когда погода портится.

Начать день с утренней з а рядки, дыхательной гимнастики, оздоровительного бега, бодр я щего душа, тонизирующих се р дечнососудистую и дыхател ь ную систему.

Вместо обычного чая спустя 15-20 минут после еды пить особый травяной из липового цвета, душицы, зверобоя, р о машки, спорыша, мать-и-мач е хи, мяты, иван-чая.

Употреблять в пищу больше продуктов, содержащих к а лий: изюма, абрикосов, кураги, бананов, картофеля, запеченного или отваренного в кожуре. Поз а ботиться и о сосудах, принимая 2-3 капсулы витамина Е в день.

Заключение

Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что моя работа – это только начало пути моих исследований. И тем не менее я смогла сделать вывод, что изменения атмосферного давления действительно оказывают влияние на самочувствие и здоровье человека, и без профилактики, которая поможет смягчить их отрицательное воздействие на организм, не обойтись. Данная р абота углубила мои познания в области физики, в частности, об атмосферном давлении. В ходе моих исследований я добилась поставленной цели, ответив на вопрос: какое влияние оказывает атмосферное давление на самочуствие людей, а также изучила рекомендации по устранению негативного влияния его резкого изменения. Здоровый человек практически не ощущает на себе это давление, из-за более сильного внутреннего кровяного давления, но с возрастом оно дает о себе знать.

Знание атмосферного давления весьма важно. Теперь я смогу помочь моему дедушке, потому что умею определять давление и могу предупредить его об ухудшении погоды, так как он очень сильно реагируют на изменения атмосферного давления: у него болит голова и резко ухудшается общее самочуствие.

Эта тема меня очень сильно заинтересовала, и я намерена продолжить ее изучение в дальнейшем плане.

Литература:

«Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия», 2002, www.KM.ru
Гуревич А. Е., Исаев Д.А., Понтак Л. С. Физика. Химия. 5-6 кл.:учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. -2-е изд. - М.: Дрофа, 1998.-192 с.
Колесов Д.В. Биология Человек: Учеб. для 8 кл. общеобразоват. учеб. заведений /Д.В. Колесов, Р.Д. Маш, И.Н. Беляев. – М.: Дрофа, 2002.-336 с.
Роуэлл Г.,Герберт С. Физика / Пер. с англ. под ред. В.Г. Разумовского.- М.:Просвещение,1994.-576 с.
Тарасов Л.В., «Физика в природе», М., Вербум – М, 2002, с. 172
«Физическая энциклопедия», т.2, М., Советская энциклопедия, 1990, с. 633
Физика и астрономия: Учеб. для 8 кл. общеобразоват. учреждений /А.А. Пинский, В.Г. Разумовский, Н.К Гладышева и др., под ред. А.А. Пинского,

В.Г. Разумовского. - М.: Просвещение, 2001.-303 с.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Варианты ответов

Ваш возраст?

От 10 до 15 лет

От 15 до 20 лет

Старше 20 лет

Научно - исследовательская работа «Изучение влияния атмосферного давления на организм человека». Автор: Петровская Настя ученица 8 класса МОУ «ООШ села Мавринка» Р уководитель: Харина Татьяна В икто ровна учитель физики МОУ О ОШ села Мавринка» 20 10 г.

Цель работы Изучить воздействие атмосферного давления на организм человека.

Основные задачи: - изучить теоретический материал; - провести исследования, выявляющие факторы зависимости влияния самочувствия людей на изменение атмосферного давления; - сравнить полученные данные; - внести предложения по решению данной проблемы.

Методы, используемые для решения поставленных задач: -изучение научной литературы; - сбор существующей информации по данному вопросу; - исследовательская работа по определению влияния атмосферного давления на организм человека; - анализ полученных результатов. - проведение разъяснительной работы о том, как уменьшить вредное воздействие

АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ. Воздушная оболочка планеты, окружающая Землю, представляющая собой механическую смесь газов, взвешенных капель воды, пыли, кристаллов льда и других компонентов носит название «Атмосфера Земли». Атмосфера Земли начинается у ее поверхности и простирается в космическое пространство приблизительно на 3000 км. История возникновения и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает около 3 млрд. лет. Масса современной атмосферы составляет приблизительно одну миллионную часть массы Земли. С высотой резко уменьшаются плотность и давление атмосферы, а температура изменяется неравномерно и сложно, в том числе из-за влияния на атмосферу солнечной активности и магнитных бурь.

В атмосфере принято выделять четыре слоя: экзосфера; ионосфера; стратосфера; тропосфера.

Экологическое значение атмосферы Она защищает все живые организмы Земли от губительного влияния космических излучений и ударов метеоритов, регулирует сезонные температурные колебания, уравновешивает и выравнивает суточные. ЧТО ПРОИЗОШЛО БЫ НА ЗЕМЛЕ, если бы воздушная атмосфера вдруг исчезла? - на Земле установилась бы температура приблизительно -170 °С, замерзли бы все водные пространства, а суша покрылась бы ледяной корой. - наступила бы полная тишина, так как звук в пустоте не распространяется; небо стало бы черным, поскольку окраска небесного свода зависит от воздуха; не стало бы сумерек, зорь, белых ночей. - прекратилось бы мерцание звезд, а сами звезды были бы видны не только ночью, но и днем (днем мы их не видим из-за рассеивания частичками воздуха солнечного света). - погибли бы животные и растения.

ПОЧЕМУ У ЗЕМЛИ ЕСТЬ АТМОСФЕРА? Вследствие притяжения Земли и недостаточной скорости молекулы воздуха не могут покинуть околоземное пространство. Однако они не падают на поверхность Земли, а парят над ней, т.к. находятся в непрерывном тепловом движении. Благодаря тепловому движению и притяжению молекул к Земле их распределение в атмосфере неравномерно. При высоте атмосферы в 2000-3000 км 99% ее массы сосредоточено в нижнем (до 30км) слое. Воздух, как и другие газы, хорошо сжимаем. Нижние слои атмосферы в результате давления на них верхних слоев имеют большую плотность воздуха. Нормальное атмосферное давление на уровне моря в среднем составляет 760 мм рт.ст.= 1013гПа. С высотой давление и плотность воздуха уменьшаются. Происходит это потому, что высота воздушного столба, оказывающего давление, при подъеме уменьшается. Кроме того, в верхних слоях атмосферы воздух менее плотен.

АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ И ЕГО ИЗМЕРЕНИЕ. Воздух очень лёгкий - 1 м 3 его на уровне моря имеет массу всего 1,3 кг. Однако он оказывает на земную поверхность значительное давление - на каждый квадратный сантиметр поверхности Земли воздух давит с силой 1 кг. Атмосферный столб давит на 1 м 2 земной поверхности с силой, равной весу 10-тонного груза Но такое давление способно раздавит все живое! Почему же мы не только не погибаем, раздавленные, но даже не ощущаем этого огромного давления? Объясняется это тем, что давление внутри нашего организма равно атмосферному, внутреннее и внешнее давления как бы уравновешиваются, и мы прекрасно себя чувствуем.

Более трёхсот лет назад был проделан такой опыт. Стеклянную трубку длиной 1 м (рис.1), запаянную с одного конца, наполнили ртутью. Перевернув трубку и опустив её свободный конец в чашку с ртутью, заметили, что ртуть в трубке опустилась до определённого уровня и остановилась. Она не вылилась из трубки в чашку вся целиком потому, что воздух давит на ртуть в чашке и не даёт вылиться ртути из трубки. На уровне моря высота столбика ртути в трубке оказалась равной 760 мм, и давление атмосферы, соответствующее весу ртутного столба высотой 760 мм, приняли за нормальное атмосферное давление. Этот опыт был предложен и объяснён в 17 веке итальянским учёным Торричелли. Затем с этим несложным прибором подались вверх по склону горы и установили, что на каждые 10 метров подъёма высота столбика ртути уменьшалась в среднем на 1 мм, что наглядно доказывало понижение атмосферного давления при увеличении высоты. Среднее давление в различных местностях земного шара будет разным - и большим, и меньшим чем 760 мм ртутного столба Рис. 1 КАК БЫЛО ОТКРЫТО АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ?

ВЛИЯНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА Уже давно люди заметили, что одни явления, происходящие в атмосфере, предвещают пасмурную погоду, другие, наоборот, ясную и солнечную. Вот почему изучению атмосферы придаётся большое значение. На метеорологических станциях всего мира несколько раз в сутки измеряют температуру, давление, скорость и направление, влажность воздуха и другие величины, характеризующие состояние атмосферы. Анализируя эти данные, синоптики предсказывают погоду.

Таблица измерений атмосферного давления Месяц Число Атмосферное давление, мм. рт.ст. Месяц Число Атмосферное давление, мм. рт.ст. Месяц Число Атмосферное давление, мм рт.ст. Сентябрь 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 762 760 759 763 763 758 758 765 765 764 767 768 762 765 766 765 763 762 762 761 763 763 760 756 761 763 760 759 751 753 Октябрь 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 757 759 766 771 771 772 772 771 769 764 757 749 749 749 757 756 761 768 769 774 766 761 766 769 769 768 768 759 753 758 762 Ноябрь 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 766 762 763 765 752 743 750 760 766 764 762 757 750

Анализ исследований В дни резких изменений атмосферного давления в сентябре: 7-8, 28-29, в октябре: 11-12, 14-18, 22-25, в ноябре: 5-8, 13-15 – отмечается увеличение количества вызовов к больным с заболеваниями: гипертоническая болезнь до 2; ишемическая болезнь сердца до 4; хроническая ишемия головного мозга до 4 – заболевания, которые зарегистрированы в дни изменения атмосферного давления, в дни нормального давления эти заболевания либо не отмечаются, либо меньше этих цифр. В дни изменения в один день регистрируется до трех видов заболеваний сердечно-сосудистой системы, в дни спокойной обстановки в один день регистрируется 1-2 вида заболеваний. 1)Когда атмосферное давление резко понижается или повышается, число людей, обращающихся за медицинской помощью, резко увеличивается. 2). Этом страдают больше женщины. 3). Больше подвержены этому люди старше 40 лет, но наблюдаются такие случаи и в молодом возрасте, даже среди детей старшего школьного возраста Вывод: атмосферное давление Земли оказывает существенное влияние на здоровье людей.

Интервью с врачем Люди какого возраста обычно связывают своё недомогание с погодными условиями? 2) Какие хронические заболевания могут обостряться при изменении погодных условий и что при этом следует делать? «Как правило на изменения погодных условий реагируют люди предпенсионного и пенсионного возраста, дети с невралгическими заболеваниями, люди ведущие нездоровый образ жизни. Обостряются такие хронические заболевания как невроз, гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, сосудистые заболевания мозга. Абсолютно здоровых людей очень мало, поэтому всем следует внимательнее относиться к своему здоровью: соблюдать режим дня, заниматься профилактикой заболеваний».

КАК МОЖНО УМЕНЬШИТЬ ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ НА ЧЕЛОВЕКА? . Насколько возможно, не нагружать себя работой сверх меры, не планировать ответственных встреч и важных дел в дни, когда погода портится. Начать день с утренней зарядки, дыхательной гимнастики, оздоровительного бега, бодрящего душа, тонизирующих сердечнососудистую и дыхательную систему. Вместо обычного чая спустя 15-20 минут после еды пить особый травяной из липового цвета, душицы, зверобоя, ромашки, спорыша, мать-и-мачехи, мяты, иван-чая. Употреблять в пищу больше продуктов, содержащих калий: изюма, абрикосов, кураги, бананов, картофеля, запеченного или отваренного в кожуре. Позаботиться и о сосудах, принимая 2-3 капсулы витамина Е в день.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Моя работа – это только начало пути моих исследований. Вывод: изменения атмосферного давления действительно оказывают влияние на самочувствие и здоровье человека, и без профилактики, которая поможет смягчить их отрицательное воздействие на организм, не обойтись. Здоровый человек практически не ощущает на себе это давление, из-за более сильного внутреннего кровяного давления, но с возрастом оно дает о себе знать. Данная работа углубила мои познания в области физики, в частности, об атмосферном давлении. В ходе моих исследований я: добилась поставленной цели, ответив на вопрос: какое влияние оказывает атмосферное давление на самочуствие людей; изучила рекомендации по устранению негативного влияния его резкого изменения; смогу помочь моему дедушке, потому что умею определять давление и могу предупредить его об ухудшении погоды, так как он очень сильно реагируют на изменения атмосферного давления: у него резко ухудшается общее самочуствие и болит голова. Эта тема меня очень сильно заинтересовала, и я намерена продолжить ее изучение в дальнейшем плане.

766

762

763

765

752

743

750

760

766

764

762

757

750

Опыт Торричелли.
Рассчитать атмосферное давление по формуле для вычисления давления столба жидкости (§ 39) нельзя. Для такого расчёта надо знать высоту атмосферы и плотность воздуха. Но определённой границы у атмосферы нет, а плотность воздуха на разной высоте различна. Однако измерить атмосферное давление можно с помощью опыта, предложенного в XVII в. итальянским учёным Эванджелиста Торричелли, учеником Галилея.

Опыт Торричелли состоит в следующем: стеклянную трубку длиной около 1 м, запаянную с одного конца, наполняют ртутью. Затем, плотно закрыв другой конец трубки, её переворачивают, опускают в чашку с ртутью и под ртутью открывают конец трубки (рис. 130). Часть ртути при этом выливается в чашку, а часть её остаётся в трубке. Высота столба ртути, оставшейся в трубке, равна примерно 760 мм. Над ртутью в трубке воздуха нет, там безвоздушное пространство.

Торричелли, предложивший описанный выше опыт, дал и его объяснение. Атмосфера давит на поверхность ртути в чашке. Ртуть находится в равновесии. Значит, давление в трубке на уровне аа 1 (см. рис. 130) равно атмосферному давлению. Если бы оно было больше атмосферного, то ртуть выливалась бы из трубки в чашку, а если меньше, то поднималась бы в трубке вверх.

Давление в трубке на уровне аа х создаётся весом столба ртути в трубке, так как в верхней части трубки над ртутью воздуха нет. Отсюда следует, что атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке, т. е.

p атм = p ртути

Измерив высоту столба ртути, можно рассчитать давление, которое производит ртуть. Оно и будет равно атмосферному давлению. Если атмосферное давление уменьшится, то столб ртути в трубке Торричелли понизится.

Чем больше атмосферное давление, тем выше столб ртути в опыте Торричелли. Поэтому на практике атмосферное давление можно измерять высотой ртутного столба (в миллиметрах или сантиметрах). Если, например, атмосферное давление равно 780 мм рт. ст., то это значит, что воздух производит такое же давление, какое производит вертикальный столб ртути высотой 780 мм.

Следовательно, в этом случае за единицу атмосферного давления принимают 1 миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.). Найдём соотношение между этой единицей и известной нам единицей давления - паскалем (Па).

Давление столба ртути p ртути высотой 1 мм равно

p = gρh,

р = 9,8 Н/кг ∙ 13 600 кг/м 3 ∙ 0,001 м ≈ 133,3 Па.

Итак, 1 мм рт. ст. = 133,3 Па.

В настоящее время атмосферное давление принято измерять и в гектопаскалях. Например, в сводках погоды может быть объявлено, что давление равно 1013 гПа, это то же самое, что 760 мм рт. ст.

Наблюдая ежедневно за высотой ртутного столба в трубке, Торричелли обнаружил, что эта высота меняется, т. е. атмосферное давление непостоянно, оно может увеличиваться и уменьшаться. Торричелли заметил также, что изменения атмосферного давления связаны с изменением погоды.

Если к трубке с ртутью, использовавшейся в опыте Торричелли, прикрепить вертикальную шкалу, то получится простейший прибор - ртутный барометр (от греч. барос - тяжесть, метрео - измеряю). Он служит для измерения атмосферного давления.

Такой опыт был проведён, он показал, что давление воздуха на вершине той горы, где проводились опыты, было почти на 100 мм рт. ст. меньше, чем у подножия горы. Но Паскаль этим опытом не ограничился. Чтобы ещё раз доказать, что ртутный столб в опыте Торричелли удерживается атмосферным давлением, Паскаль поставил другой опыт, который он образно назвал доказательством «пустоты в пустоте».

Опыт Паскаля можно осуществить с помощью прибора, изображённого на рисунке 134, а, где А - прочный полый стеклянный сосуд, в который пропущены и впаяны две трубки: одна - от барометра Б, другая (трубка с открытыми концами) - от барометра В.

Прибор устанавливают на тарелку воздушного насоса. В начале опыта давление в сосуде А равно атмосферному, оно измеряется разностью высот h столбов ртути в барометре Б. В барометре же В ртуть стоит на одном уровне. Затем из сосуда А воздух выкачивается насосом. По мере удаления воздуха уровень ртути в левом колене барометра Б понижается, а в левом колене барометра В повышается. Когда воздух будет полностью удалён из сосуда А, уровень ртути в узкой трубке барометра Б упадёт и сравняется с уровнем ртути в его широком колене. В узкой же трубке барометра В ртуть под действием атмосферного давления поднимается на высоту h (рис. 134, б). Этим опытом Паскаль ещё раз доказал существование атмосферного давления.

Опыты Паскаля окончательно опровергли теорию Аристотеля о «боязни пустоты» и подтвердили существование атмосферного давления.

Барометр — анероид

В практике для измерения атмосферного давления используют металлический барометр, называемый анероидом (в переводе с греческого - «безжидкостный». Так барометр называют потому, что он не содержит ртути).Внешний вид анероида изображён на рисунке 135. Главная часть его - металлическая коробочка 1 с волнистой (гофрированной) поверхностью (рис. 136). Из этой коробочки выкачан воздух, а чтобы атмосферное давление не раздавило коробочку, её крышку пружиной 2 оттягивают вверх. При увеличении атмосферного давления крышка прогибается вниз и натягивает пружину. При уменьшении давления пружина выпрямляет крышку. К пружине с помощью передаточного механизма 3 прикреплена стрелка-указатель 4, которая передвигается вправо или влево при изменении давления. Под стрелкой укреплена шкала, деления которой нанесены по показаниям ртутного барометра. Так, число 750, против которого стоит стрелка анероида (см. рис. 135), показывает, что в данный момент в ртутном барометре высота ртутного столба 750 мм.

Следовательно, атмосферное давление равно 750 мм рт. ст., или ~ 1000 гПа.

Знание атмосферного давления весьма важно для предсказывания погоды на ближайшие дни, так как изменение атмосферного давления связано с изменением погоды. Барометр - необходимый прибор при метеорологических наблюдениях.

Атмосферное давление на различных высотах .

В жидкости давление, как мы знаем (§ 38), зависит от плотности жидкости и высоты её столба. Вследствие малой сжимаемости плотность жидкости на различных глубинах почти одинакова. Поэтому, вычисляя давление жидкости, мы считаем её плотность постоянной и учитываем только изменение высоты.

Сложнее обстоит дело с газами. Газы хорошо сжимаемы. А чем сильнее газ сжат, тем больше его плотность и тем большее давление он производит на окружающие тела. Ведь давление газа создаётся ударами его молекул о поверхность тела.

Слои воздуха у поверхности Земли сжаты всеми слоями воздуха, находящимися над ними. Но чем выше от поверхности слой воздуха, тем слабее он сжат, тем меньше его плотность. Следовательно, тем меньшее давление он производит. Если, например, воздушный шар поднимается над поверхностью Земли, то давление воздуха на шар становится меньше. Это происходит не только потому, что высота столба воздуха над ним уменьшается, но ещё и потому, что уменьшается плотность воздуха. Вверху она меньше, чем внизу. Поэтому зависимость давления от высоты для воздуха сложнее, чем аналогичная зависимость для жидкости.

Наблюдения показывают, что атмосферное давление в местностях, лежащих на уровне моря, в среднем равно 760 мм рт. ст.

Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0°С, называется нормальным атмосферным давлением.

Нормальное атмосферное давление равно 101 300 Па = 1013 гПа.

Чем больше высота над уровнем моря, тем давление воздуха в атмосфере меньше.

При небольших подъёмах в среднем на каждые 12 м подъёма давление уменьшается на 1 мм рт. ст. (или на 1,33 гПа).

Зная зависимость давления от высоты, можно по изменению показаний барометра определить высоту над уровнем моря. Анероиды, имеющие шкалу, по которой непосредственно можно отсчитать высоту, называют высотомерами (рис. 137). Их применяют в авиации и при подъёмах на горы.

Домашнее задание:
I. Учить §§ 44 – 46.
II. Ответить на вопросы:
1. Почему нельзя рассчитывать давление воздуха так же, как рассчитывают давление жидкости на дно или стенки сосуда?
2. Объясните, как с помощью трубки Торричелли можно измерить атмосферное давление.
3. Что означает запись: «Атмосферное давление равно 780 мм рт. ст.»?
4. Скольким гектопаскалям равно давление ртутного столба высотой 1 мм?

5. Как устроен барометр-анероид?
6. Как градуируют шкалу барометра-анероида?
7. Для чего необходимо систематически и в разных местах земного шара измерять атмосферное давление? Какое значение это имеет в метеорологии?

8. Как объяснить, что атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты подъёма над уровнем Земли?
9. Какое атмосферное давление называют нормальным?
10. Как называют прибор для измерения высоты по атмосферному давлению? Что он собой представляет? Отличается ли его устройство от устройства барометра?
III. Решить упражнение 21:
1. На рисунке 131 изображён водяной барометр, созданный Паскалем в 1646 г. Какой высоты был столб воды в этом барометре при атмосферном давлении, равном 760 мм рт. ст.?
2. В 1654 г. Отто Герике в г. Магдебурге, чтобы доказать существование атмосферного давления, провёл такой опыт. Он выкачал воздух из полости между двумя металлическими полушариями, сложенными вместе. Давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей (рис. 132). Вычислите силу, сжимающую полушария, если считать, что она действует на площадь, равную 2800 см 2 , а атмосферное давление равно 760 мм рт. ст.
3. Из трубки длиной 1 м, запаянной с одного конца и с краном на другом конце, выкачали воздух. Поместив конец с краном в ртуть, открыли кран. Заполнит ли ртуть всю трубку? Если вместо ртути взять воду, заполнит ли она всю трубку?
4. Выразите в гектопаскалях давление, равное: 740 мм рт. ст.; 780 мм рт. ст.
5. Рассмотрите рисунок 130. Ответьте на вопросы.
а) Почему для уравновешивания давления атмосферы, высота которой достигает десятков тысяч километров, достаточно столба ртути высотой около 760 мм?
б) Сила атмосферного давления действует на ртуть, находящуюся в чашке, сверху вниз. Почему же атмосферное давление удерживает столб ртути в трубке?
в) Как повлияло бы наличие воздуха в трубке над ртутью на показания ртутного барометра?
г) Изменится ли показание барометра, если трубку наклонить; опустить глубже в чашку со ртутью?
IV. Решить упражнение 22:
Рассмотрите рисунок 135 и ответьте на вопросы.
а) Как называется изображённый на рисунке прибор?
б) В каких единицах проградуированы его внешняя и внутренняя шкалы?
в) Вычислите цену деления каждой шкалы.
г) Запишите показания прибора по каждой шкале.
V. Выполнить задание на стр. 131 (по возможности):
1. Погрузите стакан в воду, переверните его под водой вверх дном и затем медленно вытаскивайте из воды. Почему, пока края стакана находятся под водой, вода остаётся в стакане (не выливается)?
2. Налейте в стакан воды, закройте листом бумаги и, поддерживая лист рукой, переверните стакан вверх дном. Если теперь отнять руку от бумаги (рис. 133), то вода из стакана не выльется. Бумага остаётся как бы приклеенной к краю стакана. Почему? Ответ обоснуйте.
3. Положите на стол длинную деревянную линейку так, чтобы её конец выходил за край стола. Сверху застелите стол газетой, разгладьте газету руками, чтобы она плотно лежала на столе и линейке. Резко ударьте по свободному концу линейки - газета не поднимется, а прорвётся. Объясните наблюдаемые явления.
VI. Читать текст на стр. 132: «Это любопытно…»
История открытия атмосферного давления
Изучение атмосферного давления имеет большую и поучительную историю. Как и многие другие научные открытия, оно тесно связано с практическими потребностями людей.

Устройство насоса было известно ещё в глубокой древности. Однако и древнегреческий учёный Аристотель, и его последователи объясняли движение воды за поршнем в трубе насоса тем, что «природа боится пустоты». Истинная же причина этого явления - давление атмосферы - им была неизвестна.

В конце первой половины XVII в. во Флоренции - богатом торговом городе Италии - строили так называемые всасывающие насосы. Он состоит из вертикально расположенной трубы, внутри которой имеется поршень. При подъёме поршня вверх за ним поднимается вода (см. рис. 124). При помощи этих насосов хотели поднимать воду на большую высоту, но насосы «отказывались» это делать.

Обратились за советом к Галилею. Галилей исследовал насосы и нашёл, что они исправны. Занявшись этим вопросом, он указал, что насосы не могут поднять воду выше, чем на 18 итальянских локтей (~ 10 м). Но разрешить вопрос до конца он не успел. После смерти Галилея эти научные исследования продолжил его ученик - Торричелли. Торричелли занялся и изучением явления поднятия воды за поршнем в трубе насоса. Для опыта он предложил использовать длинную стеклянную трубку, а вместо воды взять ртуть. Впервые такой опыт (§ 44) был проделан его учеником Вивиани в 1643 г.

Раздумывая над этим опытом, Торричелли пришёл к заключению, что истинной причиной поднятия в трубке ртути является давление воздуха, а не «боязнь пустоты». Это давление производит воздух своим весом. (А что воздух имеет вес - было уже доказано Галилеем.)

Об опытах Торричелли узнал французский учёный Паскаль. Он повторил опыт Торричелли с ртутью и водой. Однако Паскаль считал, что для окончательного доказательства факта существования атмосферного давления необходимо проделать опыт Торричелли один раз у подножия какой-нибудь горы, а другой раз на вершине её и измерить в обоих случаях высоту ртутного столба в трубке. Если бы на вершине горы столб ртути оказался ниже, чем у подножия её, то отсюда следовало бы заключить, что ртуть в трубке действительно поддерживается атмосферным давлением.

«Легко понять, - говорил Паскаль, - что у подножия горы воздух оказывает большее давление, чем на вершине её, меж тем как нет никаких оснований предполагать, чтобы природа испытывала большую боязнь пустоты внизу, чем вверху».

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:

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.

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).

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

МАЗ-543

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

185-15Р

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»

В международных изданиях пользуются новой единицей, носящей название «Бар» соответствует давлению в 1 000 000 дин на 1 см 2 или, как легко можно вычислить, давлению атмосферы, поддерживающему столб ртути в барометре высотой в 750.1 мм. Одна тысячная бара носит название миллибара. В практике последняя величина чаще всего и употребляется.

Таким образом, нормальное давление в 760 мм будет равно 1013.2 миллибара и т. д. Для перевода в миллибары численного значения давления, выраженного в миллиметрах, следует первоначальное число умножить на 4/3 (приближенно).

Определение давления по ртутному барометру требует известных навыков и предосторожностей. Чтобы правильно отсчитать по барометру, нужно каждый раз вносить поправку на температуру ртути и шкалы, а также на изменение силы тяжести с широтой. Для введения первых поправок барометры снабжаются небольшими термометрами, помещенными в оправе прибора.

Отсчет по барометру показывает давление на той высоте, на которой находился уровень открытого конца барометра в момент

Обычно отсчеты всех барометров для службы погоды приводят к уровню моря. Для этого следует прибавить к полученному отсчету вес столба воздуха, находящегося между уровнем барометра и уровнем моря. Приближенно эту поправку берут, исходя из того, что барометрическое давление падает на 1 мм при подъеме уровня на каждые 11 м.

Кроме ртутных, на практике часто применяются металлические барометры или, как их иначе называют, анероиды, что означает - безжидкостные. Принцип их устройства заключается в следующем: металлическую коробку, с гофрированными основаниями, запаивают так, чтобы находящийся внутри нее газ совершенно не сообщался с наружным воздухом. Такая коробка будет изменять своей объем, сдавливаясь при повышении наружного давления и расширяясь при его понижении. Если внутри такой коробки присутствует газ в достаточно большом количестве, изменение ее объема будет происходить и при изменении температуры.

Работами по исследованию атмосферного давления занимались многие учёные, в том числе, занимающиеся юридическими переводами. Оптимальное качество и доступный юридический перевод доступен в бюро переводов Transvertum.

При повышении температуры и расширении газа коробка при том же давлении будет расширяться и, наоборот, при понижении температуры она будет сжиматься. Во избежание этого газ из барометрической коробки почти полностью выкачивается. Для противодействия давлению воздуха, внутри или вне коробки приделывают специальную пружину. Эта пружина растягивает коробку.

Однако влияние температуры сказывается и на пружине, изменяя ее упругость. При повышении температуры упругость пружины уменьшается и при одном и том же атмосферном давлении коробка сдавливается в большей степени, чем при более низкой температуре. Поэтому внутри коробки нужно оставить некоторое количество газа. Тогда газ при повышении температуры стремится расширить коробку. В таком случае уменьшение упругости пружины компенсируется увеличением объема воздуха внутри коробки.

Само собой разумеется, что для достижения возможно полной компенсации необходимо строго рассчитать, сколько газа остается внутри.

Однако этот метод дает достаточную компенсацию только в известных пределах температуры и давления. Подобная компенсация бывает совершенно достаточной для метеорологических целей, когда анероиды обычно находятся в закрытых помещениях, а давление у поверхности Земли изменяется незначительно.

В металлическом анероиде особой конструкции стрелка не только указывает существующее давление, но и записывает последовательные значения давления для различных промежутков времени. Такой прибор называется барографом .

Конец указателя анероида снабжается особым пером. В него наливаются глицериновые не сохнущие чернила. Перо записывает положение указателя в каждый отдельный момент на ленте, надетой на барабан. Барабан вращается находящимся внутри него часовым механизмом, с суточным или недельным оборотом. Как анероид, так и барограф должны быть сравнены с ртутным барометром. Подробности об этих приборах можно найти в специальных руководствах по практической метеорологии.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .