КАРГАСОКСКОЕ РАЙОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, ОПЕКИ И ПОПЕЧИТЕЛЬСТВА МБОУ КАРГАСОКСКАЯ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 2 Экспериментально-исследовательский проект по физике «Атмосферное давление в жизни человека» Выполнил: ученик 8 «А» класса Бадичев Кирилл Руководитель: учитель физики Ящук Н.А. Каргасок - 2014 год 2 Оглавление: 1. Введение…………………………………………………………………………...… 2. Основная часть 3 2.1 Атмосфера……………………….…………………………………………..…. 4 2.2 Атмосферное давление………………………………………………………… 6 2.3 Опыты, подтверждающие существование атмосферного давления….……. 8 2.4 Измерение атмосферного давления……………………………………….…... 10 2.5 Атмосферное давление и погода………………………………………….…… 12 2.6 Влияние атмосферного давления на организм человека………………….…. 14 2.7 Применение атмосферного давления в природе, быту и технике……..…..... 18 3. Заключение………………………………………………………………………….. 20 4. Список литературы………………………………………………………………….. 21 5. Приложение 3 1.Введение Сколько нам открытий чудных Готовит просвещения дух, И опыт, сын ошибок трудных, И гений, парадоксов друг. А.С. Пушкин С темой «Атмосферное давление» я познакомился в 7 классе на уроках физики и узнал много интересного: что такое атмосферное давление и чем оно обусловлено, как зависит атмосферное давление от высоты подъёма над Землёй и какими приборами оно измеряется. Моя учительница физики предложила продолжить изучение этой темы. Меня заинтересовало направление моей работы, но я и не подозревал тогда, сколько открытий я для себя сделаю. Но обо всём по порядку. Еще совсем недавно на заявление человека, что его самочувствие ухудшилось со сменой погоды, многие бы недоверчиво улыбнулись. Сейчас каждый третий человек ощущает дискомфорт от магнитных бурь, солнечной активности, колебаний погодных условий, но самое большое влияние на самочувствие человека оказывает атмосферное давление. Сообщая по радио о погоде, дикторы в конце обычно сообщают: атмосферное давление 760мм ртутного столба (или 749, или 754...). Но многие ли понимают, что это значит, и откуда синоптики берут эти данные? Как измеряется атмосферное давление, и какое давление считается нормальным? Оказывает ли оно влияние на самочувствие человека? Использует ли человек атмосферное давление в быту и технике? На все эти вопросы я попытался ответить в своей работе. Объектная область: физика Объект исследования: атмосферное давление Предмет исследования: роль атмосферного давления в жизни человека Цель работы: узнать более подробно о явлении атмосферного давления и его роли в жизни человека. Задачи: Изучить литературу об атмосферном давлении и приборах его измеряющих; Убедиться в существовании атмосферного давления на опытах; Экспериментально установить зависимость значения атмосферного давления от высоты подъёма над Землёй; Рассчитать значение нормального атмосферного давления для нашей местности; Сконструировать самодельный прибор для наблюдения за изменениями атмосферного давления; Рассмотреть зависимость погодных условий от изменения атмосферного давления; Изучить влияние атмосферного давления на самочувствие человека и его работоспособность; Собрать информацию об использовании человеком атмосферного давления в быту и технике. 4 2.1.Атмосфера Возможность жизни на любой планете зависит от того, есть ли там атмосфера, т.е. воздушная оболочка. Только благодаря наличию атмосферы возникла и могла развиваться жизнь на Земле. Она словно куполом прикрыла Землю (рис. 2.1.1), с её растительным и животным миром, защищая от пагубного воздействия ультрафиолетовой и космической радиации. Пропуская лучи солнца, атмосфера задерживает часть радиации, отражаемой земной поверхностью, а также излучаемой последней, как всяким нагретым телом. Это предохраняет Землю от охлаждения и резких колебаний температуры в течение суток. Рис. 2.1.1 Без атмосферы наша планета была бы такой же мёртвой, как её спутница Луна. Вместо великолепной гаммы красок неба, рождаемой солнечным светом, проходящим через атмосферу, Землю окутывал бы бездонный мрак. Не было бы утренних зорь и вечерних закатов, радуги и полярных сияний (рис. 2.12), как и других многочисленных световых явлений. Великое множество их создается лучами Солнца, которые проходят через различные по плотности слои атмосферы и многократно преломляются в плавающих в ней кристаллах льда и каплях воды, из которых состоят разные по форме облака. Рис. 2.1.2 Атмосфера - воздушная оболочка Земли (высотой несколько тысяч километров). Само слово "атмосфера" - древнегреческое: "атмос" означает пар, а "сфайра" - сфера. Однако теперь мы уже далеко ушли от такого примитивного определения и можем описать реальную атмосферу. Великий французский ученый А. Лавуазье (1743-1794) первым установил, что воздух представляет собой смесь газов. 5 Самый распространенный в атмосфере газ - азот, содержание которого составляет 78%. В биологическом отношении самый активный газ - кислород. Его содержание около 21% - сравнительно неизменно. Одной из самых важных частей атмосферы является углекислый газ. Хотя по объёму он занимает всего 0,03% (рис. 2.1.3), изменение его содержания может коренным образом изменить погоду и климат Земли. В атмосфере есть газы, которые не участвуют в биологических процессах, однако некоторые из них играют важную роль в переносе энергии в высоких слоях. К числу таких газов относятся аргон, неон, гелий, водород, ксенон, озон. Рис. 2.1.3 Кроме перечисленных газов в атмосфере много веществ находящихся в твердом и жидком состоянии - пыль, водяной пар, сернистый газ, кристаллики солей. Различные газы и твердые частицы по-разному влияют на формирование погоды, попав в атмосферу. Только в начале ХХ века было установлено слоистое строение атмосферы (рис. 2.1.4) Рис. 2.1.4 Все перемены погоды и климата являются результатом физических процессов, происходящих в самом нижнем и самом плотном слое атмосферы – тропосфере. По подсчетам Паскаля атмосфера Земли весит столько же, сколько весил бы медный шар диаметром 10 км - пять квадриллионов (5000000000000000) тонн! 6 2.2. Атмосферное давление Мы живём на дне воздушного океана, и вся толща атмосферы «давит» на нас. Атмосферное давление - давление атмосферного воздуха на земную поверхность. Атмосферное давление определяется как сила, вызванная весом воздуха и действующая на единицу площади земной поверхности. На диаграмме, изображённой на рисунке 2.2.1, давление на точку "Х" увеличивается при увеличении веса воздуха над ней, и наоборот, давление на точку "Х" уменьшается при уменьшении веса воздуха над ней. Рис. 2.2.1 Если число молекул воздуха над поверхностью увеличивается, то, соответственно, большее число молекул вызывает давление на эту поверхность и, следовательно, давление возрастает. Аналогично, уменьшение числа молекул воздуха над поверхностью вызовет уменьшение давления. На 1 см² земной поверхности воздух оказывает давление, равное давлению тела массой 1,033 кг. Такое давление испытывают все предметы, находящиеся на Земле, а также человеческое тело. Если принять площадь поверхности тела человека в среднем равной около 15000 см², то, очевидно, что оно находится под давлением порядка 15500 кг. Почему же человек не испытывает никаких неудобств и не чувствует этой тяжести? А происходит это потому, что давление распределяется равномерно по всей поверхности тела и уравновешивается внутренним давлением воздуха, наполняющим все наши органы. Организм человека приспособлен к атмосферному давлению, при нём развились все органы, и только при нём они могут нормально функционировать. Атмосферное давление на поверхности Земли неравномерно и непостоянно. Величина его зависит от географических условий, времени года, суток и различных атмосферных явлений. По мере удаления от поверхности Земли наблюдается уменьшение давления, при опускании в глубокие земные недра — повышение. Это объясняется тем, что с высотой подъёма над поверхностью Земли уменьшается плотность воздуха и высота воздушного столба. При небольших подъёмах в среднем на каждые 12 метров давление уменьшается на 1мм рт. ст. 7 Я решил в этом убедиться. Измерил атмосферное давление на первом и пятом этажах многоэтажного дома. Оно составило соответственно 762,5мм рт. ст. (рис. 2.2.2, нижняя стрелочка) и 761,5мм рт. ст. (рис. 2.2.3, нижняя стрелочка), а разница - 1мм рт. ст. Рис. 2.2.2 Рис. 2.2.3 Если в среднем высоту одного этажа принять равным 3м, то высота подъёма 3*4=12м (4 пролёта). Действительно, 12 метров высоты соответствуют изменению атмосферного давления на 1 мм рт. ст. Наблюдения показывают, что атмосферное давление в местностях, лежащих на уровне моря, в среднем 760мм рт. ст. Это давление считается нормальным. Но чем выше лежит место над уровнем моря, тем давление там меньше. Какое же давление для нашего населённого пункта можно считать нормальным? Наше село Каргасок лежит на высоте 63м над уровнем моря, тогда уменьшение давления должно составить 63/12=5,25мм рт. ст. Таким образом, нормальное атмосферное давление для нашей местности равно: 760-5,25=754,75мм рт. ст. Используя данные дневника погоды для школьников [www.gismeteo.ru], я рассчитал, что среднемесячное значение атмосферного давления равно: ноябрь – 756,1мм рт. ст. декабрь – 755,5мм рт. ст. январь – 759,9мм рт. ст. За три месяца среднее значение равно 757,1мм рт. ст., что не совсем соответствует расчётному значению давления. Но если рассчитать среднегодовое значение атмосферного давления, например, за 2013 год, то получается 754,86мм рт. ст, что очень близко к значению 754,75мм рт. ст. 8 2.3.Опыты, подтверждающие существование атмосферного давления Я провёл опыты, доказывающие существование атмосферного давления: 1) Знаменитый опыт с варёным яйцом Берём пустую стеклянную банку, горлышко которой немного меньше диаметра варёного очищенного яйца (рис. 2.3.1). Смазываем горлышко растительным маслом с целью уменьшения трения между яйцом и горлышком банки (рис. 2.3.2). Рис. 2.3.1 Рис. 2.3.2 Бросаем внутрь банки ватку, смоченную в спирте, и поджигаем её (рис. 2.3.3). Кладём варёное яйцо на горлышко (рис. 2.3.4) Рис. 2.3.3 Рис. 2.3.4 Через некоторое время яйцо со скоростью звука "выстрелит" внутрь банки (рис. 2.3.5). Рис. 2.3.5 Как же объяснить это явление? 9 При горении ватки воздух внутри банки нагрелся и, расширившись, вышел наружу. Постепенно остывая, воздух под яйцом стал сжиматься, его давление стало меньше атмосферного, и яйцо «засосало» внутрь. 2) Опыт со стаканом с водой Нам понадобится: стакан, наполовину наполненный подкрашенной водой, и лист бумаги (рис. 2.3.6). Стакан закрыть листом бумаги и, придерживая рукой, перевернуть (рис. 2.3.7). Рис. 2.3.6 Рис. 2.3.7 Несмотря на то, что изнутри на бумагу давят воздух и вода, бумага не падает. Рис. 2.3.8 Как же объяснить это явление? Под тяжестью воды бумажка слегка прогибается, объём воздуха в стакане увеличивается, и его давление становится меньше атмосферного. Поэтому внешнее атмосферное давление, уравновешивая давление содержимого стакана, не даёт бумаге упасть. 10 2.4. Измерение атмосферного давления Приборами для измерения атмосферного давления служат барометры. Существуют два основных типа барометров – ртутный и анероид. Ртутный барометр более точен и надёжен, чем анероид. Анероид же более компактен и удобен, его можно сделать карманным. Ртутный барометр – это барометр, показателем давления в котором является высота ртутного столба (в мм), уравновешиваемая атмосферным давлением воздуха. Изобрёл этот прибор в 1643 году итальянский математик и физик Торричелли Эванджелиста (16081647) (рис. 2.4.1). Рис. 2.4.1 Рис. 2.4.2 Простой ртутный барометр представлен на рисунке 2.4.2. Его можно сделать при помощи толстостенной трубки длинной в один метр с миллиметровой шкалой. Трубка должна быть запаяна с одного конца и полностью заполнена ртутью. Трубку открытым концом опускают в широкий сосуд, так же наполненный ртутью. Поскольку давление, производимое столбиком ртути в полностью заполненной трубке, больше атмосферного давления, то часть ртути из трубки вытечет в сосуд. Пространство, образовавшееся вверху трубки, не содержит воздуха, и поэтому на этом участке отсутствует какое-либо давление. Ртуть перестанет вытекать, когда давление на нижнем горизонтальном уровне станет одинаковым внутри и вне трубки, т.е. когда уровень ртути в трубке будет находиться на высоте h, такой, чтобы ρghр, где р - атмосферное давление. После изобретения ртутного барометра атмосферное давление стали измерять в миллиметрах ртутного столба. Эта единица измерения повсеместно используется и в современном мире. Используя формулу р=ρgh, можно перевести давление из мм рт. ст. в Па (паскали). Например, давление 754,75 мм рт. ст. в паскалях будет равно: р=13600кг/м3 * 10м/с2 * 0,75475м=102646Па – нормальное атмосферное давление для нашей местности. Ртутный барометр обладает большой точностью, но имеет ряд существенных недостатков: - в нём используется жидкая ртуть, пары которой вредны для организма человека; - барометр изготовлен из стекла, а значит непрочен; - он слишком громоздок и неудобен в работе. 11 Поэтому сегодня же чаще всего применяют так называемые барометры-анероиды. В переводе с греческого анероид - «безжидкостный», он не содержит ртути. Главная часть его - металлическая коробочка с гофрированной поверхностью. Из этой коробочки выкачан весь воздух. А чтобы атмосферное давление не раздавило коробочку, её крышку оттягивают вверх пружиной. При увеличении атмосферного давления крышка коробочки сжимается и натягивает пружину. При уменьшении давления пружина выпрямляет крышку. К пружине с помощью придаточного механизма прикреплена стрелка-указатель, которая передвигается при изменении атмосферного давления. Под стрелкой укреплена шкала, деления которой нанесены по показаниям ртутного барометра. Рис. 2.4.3 Рис. 2.4.4 Анероиды менее надёжны, чем ртутные, так как снабжены пружиной, которая с течением времени может изменить свою упругость. Зато этот прибор более удобен в обращении. В быту барометры-анероиды применяют для прогноза погоды. Для этого следят за изменением атмосферного давления. Барометр, показывающий не значение, а изменение атмосферного давления, можно сконструировать и в домашних условиях. Потребуется стеклянная колба или бутылка, наполненная на 1/3 подкрашенной водой, и стеклянная, прозрачная трубка. В пробке сосуда проделывается небольшое отверстие, равное диаметру стеклянной трубки. Она вставляется в пробку так, чтобы был небольшой отступ от дна (рис. 2.4.5). Стык трубки с пробкой тщательно промазывается пластилином. Барометр устанавливается в помещении, где не наблюдается больших перепадов температуры в течение суток и там, где он будет защищён от прямого попадания солнечных лучей. Рис. 2.4.5 Принцип работы такого барометра очень прост: если уровень жидкости в трубке уменьшается, значит давление растёт, а если уровень жидкости - увеличивается, то давление падает. Я сконструировал такой барометр и в течение двух недель сравнивал зависимость уровня столбика жидкости от изменения атмосферного давления. И действительно, при уменьшении атмосферного давления (рис. 2.4.6) столбик жидкости поднимался, а при увеличении (2.4.7) – опускался. Рис. 2.4.6 Рис. 2.4.7 12 2.5. Атмосферное давление и погода Распределение атмосферного давления по земной поверхности обуславливает движение воздушных масс и атмосферных фронтов, а потому, определяет направление и скорость ветра, частоту и количество атмосферных осадков, колебания температуры. Поскольку существует прямая связь между изменениями атмосферного давления и возможными изменениями погоды, то измеряют атмосферное давление для того, чтобы с большей вероятностью предсказать прогноз погоды, знание которого необходимо людям разных профессий - летчикам, агрономам, радистам, полярникам, медикам, учёным. Я решил проанализировать зависимость скорости ветра от изменения атмосферного давления в селе Каргасок за ноябрь 2013 года и построил график (рис. 2.5.1). Нетрудно заметить, что резкое изменение атмосферного давления в начале и конце месяца соответствует резкому изменению скорости ветра. Участки графика в середине месяца, где давление либо не изменяется, либо изменяется незначительно, более ровные, т.е. скорость ветра примерно остаётся одной и той же. Изменение давления и скорость ветра. Ноябрь 8 7 6 5 4 3 2 1 0 750 760 750 771 767 765 748 757 744 745 757 764 763 753 743 Рис. 2.5.1 Конечно, такой сравнительный анализ является примерным. Для более точного установления этой зависимости надо сравнивать значения атмосферного давления в нашей местности с давлением в соседних областях, учитывать не только изменение скорости ветра, но и изменение направление ветра. Ветер должен дуть из области с большим атмосферным давлением в область с меньшим давлением, и чем больше разница давлений, тем ветер должен дуть сильнее. А вот зависимость температуры воздуха, количества осадков и степени облачности от значения атмосферного давления просматривается хорошо. 13 Для анализа я взял тот же месяц (рис. 2.5.2). Следует учесть, что в Сибири ноябрь – это зимний месяц. С 6 по 11 ноября и с 20 по 26 ноября давление выше 760мм рт. ст. В эти дни наблюдается погода с низкой температурой, малооблачная и почти без осадков. С 12 по 19 ноября давление низкое, в некоторые дни около 745мм рт. ст. Температура плюсовая, множество осадков в виде дождя и снега, совсем нет ясных дней. В декабре атмосферное давление практически не поднималось выше 760мм рт. ст., не было морозов, зато выпало много осадков в виде снега (см. приложение рис 5.1). Январь был очень морозный (см. приложение рис. 5.2). Самые холодные дни соответствуют высокому давлению: с 3 по 7 января и с 25 по 31 января. Давление в эти дни достигало 769мм рт. ст. Таким образом, высокое давление зимой соответствует ясной морозной погоде без осадков, а низкое давление – погоде не очень холодной, но облачной и с осадками в виде снега или даже дождя. Нетрудно установить, что летом высокое давление соответствует ясной жаркой погоде без осадков, а низкое давление – прохладной погоде, облачной и с осадками. Рис. 2.5.2 Объяснить это можно так. Атмосферное давление увеличивается, если будут происходить перемещения масс воздуха вниз (нисходящие потоки). Опускается с больших высот сухой воздух, поэтому погода будет хорошей, без осадков. Понижается же атмосферное давление при восходящих потоках воздуха. Вверх поднимается воздух, обильно насыщенный водяными парами. Вверху он охлаждается, что приводит к появлению облачности, выпадению осадков – погода при этом ухудшается. Резкие изменения атмосферного давления могут привести в медленное и плавное колебательное движение поверхность воды в бухте или в большом заливе, иногда они способны вызвать шторм в море или океане. 14 2.6. Влияние атмосферного давления на организм человека Атмосферное давление – один из важных климатоформирующих факторов. Изменение атмосферного давления приводит к существенным изменениям погоды, и значительно влияет на самочувствие человека. В обычных условиях на поверхности Земли годовые колебания атмосферного воздуха не превышают 20-30мм рт. ст., а суточные составляют 4-5мм рт. ст. Если атмосферное давление изменяется за короткий срок на 10мм рт. ст. в ту или иную сторону, то человек может чувствовать себя плохо. Наиболее сильно человек реагирует на понижение атмосферного давления. В основе этого неблагоприятного влияния лежит кислородное голодание. Оно обусловлено тем, что с понижением атмосферного давления, понижается и парциальное давление кислорода, поэтому при нормальном функционировании органов дыхания и кровообращения, в организм поступает меньшее количество кислорода. Поэтому у человека отмечается учащение и углубление дыхания, учащение сердечных сокращений (сила их более слабая), некоторое падение кровяного давления, наблюдается увеличение в крови красных кровяных телец. Ухудшается состояние и желудочно-кишечного тракта, неприятные ощущения в котором связаны с растягиванием стенок кишечника из-за повышенного газообразования. Первыми, понижение атмосферного давления чувствуют на себе люди с пониженным артериальным давлением (гипотоники), «сердечники», а также люди имеющие заболевания органов дыхания. Чаще всего появляется общая слабость, затрудненный вдох, чувство нехватки воздуха, возникает одышка. Понижение атмосферного давления, особенно остро и болезненно ощущают люди, имеющие высокое внутричерепное давление. У них обостряются приступы мигрени. 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. С повышением давления уменьшается количество лейкоцитов в крови и снижается иммунитет. Незначительно понижается слух и обоняние, голос становится приглушённым, появляется чувство слегка онемевшего кожного покрова и сухость слизистых. Однако все эти явления относительно легко переносятся. Негативное влияние повышенного атмосферного давления может быть связано с сухой безветренной погодой. В городском воздухе в это время увеличивается концентрация вредных промышленных примесей, которые являются раздражающим фактором для астматиков и аллергиков. Некоторые люди, часто перемещаясь во временных и климатических поясах, находятся в местностях с разным нормальным атмосферным давлением и чувствуют себя при этом очень комфортно. Другие же, напротив, «лёжа на диване», ощущают малейшие колебания температуры и атмосферного давления, что в свою очередь отрицательно сказывается на их самочувствии. Эта чувствительность к изменениям погодных условий называется метеозависимостью. Метеозависимые люди или люди – «барометры» – это чаще всего больные, страдающие заболеваниями сердечно сосудистой системы, часто и помногу работающие, постоянно переутомляющиеся и не достаточно отдыхающие. К метеозависимым, можно отнести людей с заболеваниями атеросклероза сосудов сердца, головного мозга и нижних конечностей, больных с заболеваниями дыхательной системы, опорно-двигательного аппарата, аллергиков и больных неврастенией. 15 Я провёл опрос людей в возрасте от 13 до 79 лет. Рис. 2.6.1 Вопрос был такой: «Реагируете ли Вы на резкие изменения атмосферного давления? Если да, то как?» Рис. 2.6.2 Рис. 2.6.3 Рис. 2.6.4 Рис. 2.6.5 Как видно из диаграмм, на изменение атмосферного давления больше реагируют женщины, чем мужчины. Но с возрастом и у мужчин, и у женщин (рис. 2.6.3 и рис. 2.6.5) наблюдается повышение чувствительности к изменениям атмосферного давления. Это связано, конечно, с ухудшением здоровья. Реакции людей на изменение давления были самые разные: ощущение нехватки кислорода, головокружение, быстрая утомляемость, чувство тревоги, боли в области сердца и суставах, головные боли и боли в спине, повышение артериального давления и т.д. 16 В течение месяца я наблюдал за членами своей семьи, и каждый день утром и вечером интересовался состоянием их здоровья. Одновременно измерял атмосферное давление с помощью барометра-анероида. На изменение атмосферного давления больше всего реагировали мои бабушки и дедушки (рис. 2.6.6). Рис. 2.6.6 6 февраля давление было очень высоким - 774мм рт. ст. И деда Вася, и баба Нина жалуются на повышенное артериальное давление. С 6 февраля давление начинает снижаться, что негативно сказывается на их самочувствии 7, 8 и 9 февраля. С 14 по 17 февраля также наблюдается резкое уменьшение атмосферного давления, что чувствуют и баба Таня, и баба Нина, и деда Вася. У них наблюдается повышенное артериальное давление, болит голова, ноют руки и суставы, шумит в ушах. Все результаты моего исследования говорят о том, что на изменение атмосферного давления больше всего реагируют люди в возрасте. Но я решил собрать информацию и проанализировать: не влияет ли изменение давления на успеваемость учащихся нашей школы? Я подсчитал количество «2» и «5» за каждый учебный день ноября, декабря и января в классах 8А,Б, 9А,Б, 10А,Б, 11А,Б. Такая возможность представилась благодаря существованию электронного журнала. Суммировал количество оценок, построил графики зависимости оценок и давления от дней и сравнил их. Приведу краткое исследование за ноябрь (рис. 2.6.7 и 2.6.8). На состояние здоровья крайне негативно влияет резкое снижения атмосферного давления, эти участки графика и буду анализировать. 17 Резкое уменьшение давления наблюдается: с 15 по 18 ноября - уменьшается количество пятёрок и увеличивается количество двоек; 28 и 29 ноября - уменьшается количество пятёрок и немного уменьшается количество двоек. 19 ноября – резкий рост давления – количество пятёрок увеличивается, а двоек – уменьшается. Если давление достаточно высокое и его перепады незначительны, как, например, с 20 по 27 ноября, то и количество оценок меняется незначительно. Рис. 2.6.7 Рис. 2.6.8 Надо сказать, что в декабре и январе (см. приложение рис. 5.3 и 5.4) были участки графика, которые не соответствовали установленным зависимостям. К тому же, в январе среднее значение давления самое высокое, а успеваемость самая низкая. Проведя статистическую обработку результатов моих исследований, я пришёл к выводу, что изменение атмосферного давления, в общем-то, влияет на успеваемость учащихся. Правда, какой – либо пропорциональной зависимости я не выявил, но заметил: резкие перепады давления приводят к изменению успеваемости; плавное изменение давления так же приводит к плавным изменениям успеваемости учащихся; когда давление меняется незначительно, успеваемость выше. 18 2.7. Применение атмосферного давления в природе, быту и технике Задумывались ли вы над тем, как мы дышим? Механизм дыхания заключается в следующем: мышечным усилием мы увеличиваем объём грудной клетки, при этом давление воздуха внутри лёгких уменьшается и атмосферное давление «вталкивает» туда порцию воздуха. При выдыхании происходит обратный процесс. Наши лёгкие действуют как насос: при вдохе, как разряжающий, а при выдохе, как нагнетающий. Рис. 2.7.1 А как мы пьём? Приставив стакан к губам, начинаем тянуть жидкость в себя. Втягивание жидкости вызывает расширение грудной клетки, воздух в лёгких и полости рта разряжается и атмосферное давление «загоняет» туда очередную порцию жидкости. Так организм приспосабливается к атмосферному давлению и использует его. А сам человек изобретает приборы, принцип работы которых основан на действии атмосферного давления. Вешалка-присоска Принцип действия основан на действии атмосферного давления. Прикладываем вешалку к гладкой поверхности, слегка надавливаем на вешалку, этим самым уменьшаем количество воздуха между присоской и поверхностью. Давление под присоской станет меньшим, чем атмосферное. Под действием избыточного атмосферного давления вешалка удерживается на поверхности (рис. 2.7.2). Рис. 2.7.2 Медицинский шприц Это прибор для ввода жидких лекарственных средств внутрь человека или животного (рис. 2.7.3). Принцип действия основан на действии атмосферного давления. Поршень шприца располагаем у его основания. Опускаем шприц в жидкое лекарственное средство. При перемещении поршня от основания шприца вверх жидкость поднимается за поршнем под действием избыточного атмосферного давления. При перемещении поршня к основанию шприца давление внутри шприца становится большим, чем атмосферное давление, и жидкость вытекает. Рис. 2.7.3 19 Ливер Ливер предназначен для взятия проб различных жидкостей. Принцип действия основан на действии атмосферного давления. Ливер опускают в жидкость, закрывают верхнее отверстие и вынимают из жидкости (рис. 2.7.4). Жидкость при этом не выливается потому, что давление внутри ливера меньше, чем атмосферное. Открываем верхнее отверстие ливера и жидкость выливается, потому что сумма атмосферного давления сверху и давления самой жидкости больше атмосферного давления снизу на жидкость. Рис. 2.7.4 Поршневой жидкостный насос Этот насос используется для откачивания воды из спасательных шлюпок судов, на колонке в деревнях, где воду берут из скважин. При движении поршня вверх (рис. 2.7.5) вода под действием атмосферного давления входит в цилиндр поднимает нижний клапан и движется за поршнем. При движении поршня вниз вода, находящаяся под поршнем давит на нижний клапан и он закрывается. Рис. 2.7.5 Рис. 2.7.6 При этом давление воды в пространстве под поршнем возрастает и открывается верхний клапан и вода переходит в пространство над поршнем (рис. 2.7.6). При следующем движении поршня вверх клапан в поршне закрывается. Вода над поршнем поднимается вместе с ним, при этом нижний клапан вновь открывается, и вода под действием атмосферного давления заполняет нижнюю часть насоса под поршнем (рис. 2.7.5). Количество воды над поршнем при каждом следующем его опускании увеличивается. При поднятии поршня вода, поднимаясь вместе с поршнем, выливается через сливной патрубок наружу. Такой процесс повторяется циклически. Автопоилка для птиц Принцип действия основан на действии атмосферного давления. Состоит из бутылки, наполненной водой и опрокинутой в корытце так, что горлышко находится немного ниже уровня воды в корытце (рис. 2.7.8). Вода при этом не выливается из бутылки потому, что давление внутри бутылки меньше атмосферного, которое действует снизу на воду в бутылке. Если уровень воды в корытце понизится и горлышко выйдет из воды, часть воды выльется, потому что давление внутри бутылки станет больше атмосферного. Рис. 2.7.8 20 3. Заключение Факторов воздействия природы на человека много, к одному из них относится атмосферное давление. В своей работе я постарался более подробно изучить вопрос влияния атмосферного давления на жизнедеятельность человека. В результате своей работы: научился измерять атмосферное давление с помощью барометра-анероида; экспериментально установил зависимость значения атмосферного давления от высоты подъёма над Землёй; рассчитал нормальное атмосферное давление для нашей местности; провёл опыты, доказывающие существование атмосферного давления; сконструировал самодельный барометр и понаблюдал за его работой; проанализировал изменение атмосферного давления за ноябрь, декабрь и январь; проанализировал изменение погоды (ветер, температура, облачность, осадки) за ноябрь, декабрь и январь и установил прямую зависимость погоды от значения атмосферного давления; понаблюдал в течение месяца за самочувствием членов своей семьи; провёл опрос о влиянии изменения атмосферного давления на здоровье человека; установил прямую зависимость плохого самочувствия людей от резких перепадов атмосферного давления; собрал информацию об успеваемости учащихся 8-11 классов за ноябрь, декабрь и январь; установил прямую зависимость успеваемости учащихся от изменения атмосферного давления; доказал, что атмосферное давление – невидимый, но постоянный помощник человека. Заниматься этим проектом мне было очень интересно. В процесс работы были вовлечены все члены моей семьи: они помогали производить опрос, рассказывали мне о состоянии своего здоровья, участвовали в проведении экспериментов и были очень терпеливы, если что-то получалось не сразу (рис. 3.1). Рис. 3.1 Моё исследование ещё не закончено, и я планирую: более подробно изучить динамику зависимости скорости и направления ветра от изменения атмосферного давления; составить рекомендации для людей по сохранению хорошего самочувствия в периоды резкого изменения атмосферного давления; собрать более полную информацию о применении атмосферного давления человеком; сконструировать самодельную автоматическую поилку для птиц. 21 4. Список литературы 1. Бабаев В.С., Тарабанов А.В. «Универсальное справочное пособие по физике». – Санкт-Петербург: Сага, 2005. 2. Буров В.А., Никифорова Г.Г. «Фронтальные и лабораторные работы по физике 711». – М.: Просвещение, Учебная литература, 1996. 3. Горев Л.А. «Занимательные опыты по физике». – М.: Просвещение, 1985. 4. Дик Ю.А., Турышев И.К. «Межпредметные связи курса физики в средней школе». – М.: Просвещение, 1987. 5. Енохович А.С. «Справочник по физике». – М.: Просвещение, 1978. 6. Пёрышкин А.В. «Физика. 7 класс». – М.:Дрофа, 2011 7. www.physel.ru 8. ru.wikipedia.org 9. www.sernam.ru 10. www.festival.1september.ru 11. www.fizika.ru 12. www.gismeteo.ru 22 5. Приложение Рис. 5.1 23 Рис. 5.2 24 Рис. 5.3 25 Рис. 5.4