Опыт с сосудом на давление

• Участник:Бибякова Динара Маратовна
• Руководитель: Жукова Наталья Вячеславовна

  Цель работы:
– Понять, как работает атмосферное давление;
– Убедиться в существовании атмосферного давления и научиться использовать полученные знания для объяснения физических явлений;
– Выявить параметры, от которых зависит атмосферное давление;
– С помощью физических опытов подтвердить факт существования атмосферного давления и увидеть результаты его действия.

Цель:

• понять, как работает атмосферное давление.
• убедиться в существовании атмосферного давления и научиться использовать полученные знания для объяснения физических явлений. 
• выявить параметры, от которых зависит атмосферное давление;
• с помощью физических опытов подтвердить факт существования атмосферного давления и увидеть результаты его действия.

«Подъем воды вслед за поршнем»

(учебник «Физика. 7 класс» А.В. Перышкин, Дрофа, 2012. Параграф 42, «Вес воздуха. Атмосферное давление», рис. 125.)

Предметы и материалы

• Широкая емкость
• Большой демонстрационный шприц
• Вода

Проводим эксперимент

Нальем воду в широкую емкость. Возьмем шприц и опустим поршень шприца вниз, тем самым вытесним весь воздух из шприца. Затем опустим шприц в емкость с водой и медленно начнем поднимать поршень.

Гипотеза

Действительно ли вода начнет подниматься за поршнем вверх, заполняя шприц.

Объясняем

В момент, когда мы опускали поршень и вытесняли воздух из шприца, там не осталось совсем молекул воздуха. На воду, находящуюся в емкости действует атмосферное давление. Когда мы опустили шприц в емкость с водой и начали поднимать поршень, то между поршнем и водой образовалось безвоздушное пространство. А так как атмосферное давление очень велико и оно продолжает действовать на воду, то вода начинает двигаться в зону наименьшего давления, тем самым заполняя шприц.

Предметы и материалы

(учебник «Физика. 7 класс» А.В. Перышкин, Дрофа, 2012. Параграф 44, «Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли», задание после параграфа № 1)

• Широкая емкость
• Стеклянный стакан
• Вода

Проводим эксперимент

Нальем воду в широкую емкость. Возьмем стакан и начнем опускать его в воду. Погрузив стан в воду, перевернем его под водой вверх дном и затем медленно начнем вытаскивать его из воды.

Гипотеза

Действительно ли вода останется в стакане пока до тех пор, пока края стакана находятся под водой.

Объясняем

Воздух, окружающий нашу Землю, давит на все предметы, находящиеся на ней (и, конечно, на нас с вами), с такой же силой, какую создает килограммовая гиря на один квадратный сантиметр.

Пока края стакана находятся под водой, вода остается в стакане, потому что давление столба воды в стакане будет компенсироваться атмосферным давлением.

Это очень большое давление: выходит, на один квадратный метр поверхности давит сила, которую создает груз в десять тонн! Но мы этого давления совсем и не замечаем, занимаемся своими делами – учимся, работаем, развлекаемся, – совершенно не думая о колоссальном атмосферном давлении, которое испытываем. Все дело в том, что наружное атмосферное давление уравновешено таким же точно давлением, которое существует и внутри нас (впрочем, и внутри всех живых организмов).

Предметы и материалы

(учебник «Физика. 7 класс» А.В. Перышкин, Дрофа, 2012. Параграф 44, «Измерение атмосферного давления. Опыт Торричелли», упражнение 21(2), рис. 132)

• Два одинаковых стакана
• Свеча
• бумага

Проводим эксперимент

Возьмем один стакан и поставим в него свечу. Возьмем несколько тетрадных листов бумаги, сделаем в середине небольшое отверстие. Затем немного смочим листы бумаги водой и накроем этими листами первый стакан со свечей. После этого аккуратно поместим второй стакан на первый, стараясь совместить края, перевернув вверх дном.

Гипотеза

Поднимется ли первый стакан вместе со вторым, как приклеенный, когда потухнет свеча.

Объясняем

До того как мы накрыли нижний стакан, свеча нагрела находившийся в нем воздух, и часть его вышла наружу. То же произошло и с воздухом второго стакана, когда мы поместили его на нижний. Поэтому, когда стаканы были прижаты друг к другу, в них оставалось меньше воздуха, чем до начала опыта. Соответственно и давление было меньше атмосферного. Затем свеча «съела» весь оставшийся в пространстве между сомкнутыми стаканами кислород, что так же понизило там давление. Наконец, когда свеча погасла и газ вокруг нее остыл, образовалось разряженное пространство, давление в котором гораздо меньше наружного, атмосферного. Оно – то и прижало стаканы один к другому.

«Пластиковая бутылка с отверстием на дне»

(учебник «Физика. 7 класс» А.В. Перышкин, Дрофа, 2012. Параграф 42, «Вес воздуха. Атмосферное давление», рис. 127, задание после параграфа номер 2)

Предметы и материалы

• Вода
• Небольшая пластиковая будылка

Проводим эксперимент

1. На дне пластиковой бутылки сделаем отверстие. Зажмем отверстие пальцем и нальем в бутылку воды, закроем горлышко крышкой. Осторожно отпустим палец.
2. Откроем осторожно крышку.

Гипотеза

1. Действительно ли вода из бутылки выливаться не будет.
2. Действительно ли вода из бутылки начнет выливаться.

Объясняем

Вода из бутылки с закрученной пробкой выливаться не будет, потому что на нее действует только внутреннее давление в бутылке, а оно мало, для того чтобы выдавить воду. Как только мы откроем крышку, то вода начнет выливаться, так как на воду еще начнет действовать атмосферное давление, а оно уже много больше и способно вытолкнуть воду из отверстия.

Применение на практике

• Воздушние шарики
• Дыхание
• При наборе лекарств в шприцы, пипетки
• Автоматические поилники для домашних животных
• Поршневые жидкостные насосы
• Когда человек пьет различную жидкость
• Соки с трубочками
• Фонтаны
• Игрушки и устройства на присосках

Атмосферное давление лежит в основе многих приспособлений. Например, когда у человека насморк, он применяет капли в нос, используя пипетку. Капли попадают в пипетку именно благодаря давлению воздуха.

Когда нам делают уколы, врач выталкивает воздух из шприца поршнем и набирает лекарство, которое попадает в шприц под действием атмосферного давления.

Применение в природе

• Уталение жажды диких животных (Слон использует атмосферное давление всякий раз, когда хочет пить. Шея у него короткая, и он не может нагнуть голову в воду, а опускает только хобот и втягивает воздух. Под действием атмосферного давления хобот наполняется водой, тогда слон изгибает его и выливает воду в рот)
• Копыта животных (при вытаскивании из трясины пропускают воздух через свой разрез в образовавшееся разреженное пространство. Давление выравнивается сверху и снизу, и нога вынимается из болота без особого труда.)
• Мухи и древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря крошечным присоскам, в которых создается разрежение, и атмосферное давление удерживает присоску на стекле.
• Метеорология (для составления прогноза погоды)
• Рыбы-прилипалы имеют присасывающую поверхность, состоящую из ряда складок, образующих глубокие «карманы». При попытке оторвать присоску от поверхности, к которой она прилипла, глубина карманов увеличивается, давление в них уменьшается и тогда внешнее давление еще сильнее прижимает присоску.

Интересные факты о рассматриваемом явлении

Как известно, воздушные массы перемещаются с области с повышенным атмосферным давлением в сторону области, где это давление ниже. Всего выделено 7 зон. Экватор – зона низкого давления. Далее, по обе стороны от экватора вплоть до тридцатых широт – область высокого давления. От 30° до 60° – опять низкое давление. А от 60° до полюсов – зона высокого давления. Между этими зонами и циркулируют воздушные массы. Те, что идут с моря на сушу, несут дожди и ненастье, а те, что дуют с континентов – ясную и сухую погоду. В местах, где воздушные течения сталкиваются, образуются зоны атмосферного фронта, которые характеризуются осадками и ненастной, ветреной погодой. Давление меняется не только по вертикали, но и по горизонтали. Особенно это чувствуется при прохождении циклонов. Если бы атмосфера Земли не вращалась вместе с Землей вокруг ее оси, то на поверхности Земли возникли бы сильнейшие ураганы. 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.

«Атмосферное давление и тело человека»: на тело человека, поверхность которого при массе в 60 кг и росте, в среднем, 165 см, примерно равна 1,6 м2, действует сила в 160 кН, обусловленная атмосферным давлением. Каким же образом выдерживает организм такие огромные нагрузки?

Это достигается за счет того, что давление жидкостей, заполняющих сосуды тела, уравновешивает внешнее давление.

С этим же вопросом тесно связана возможность нахождения под водой на большой глубине. Дело в том, что перенесение организма на другой высотный уровень вызывает расстройство его функций. Это объясняется, с одной стороны, деформацией стенок сосудов, рассчитанных на определенное давление изнутри и снаружи. Кроме того, меняется при изменении давления и скорость многих химических реакций, вследствие чего меняется и химическое равновесие организма. При увеличении давления происходит усиленное поглощение газов жидкостями тела, а при его уменьшении – выделение растворенных газов. При быстром уменьшении давления вследствие интенсивного выделения газов кровь как бы закипает, что приводит к закупорке сосудов, нередко со смертельным исходом. Этим определяется максимальная глубина, на которой могут производиться водолазные работы (как правило, не ниже 50 м). Опускание и поднятие водолазов должно происходить очень медленно, чтобы выделение газов происходило только в легких, а не сразу во всей кровеносной системе.

Самое высокое атмосферное давление 815 мм. рт. ст. (или 1133 мб.) было зарегистрировано 12 декабря 1968 года в пос. Акапа (Сибирь, Россия ). Самое низкое в мире давление (870 гПа) зарегистрировано в 482 км к западу от острова Гуам, Тихий океан, на 16 44 с.ш. и 137 46 в.д. 12 октября 1979 г. Во время урагана Джимбер в Тихом океане 12 сентября 1988 года было зафиксировано атмосферное давление (на уровне моря) 645 мм.рт.ст. (или 860 мб.)

Ссылка на видео: https://yadi.sk/i/9MwwUXXN3JfMXQ