Сообщающиеся сосуды кровеносная система
Сообщающиеся сосуды – это сосуды, соединенные между собой ниже уровня жидкости в каждом из сосудов. Таким образом жидкость может перемещаться из одного сосуда в другой.
Перед тем как понять принцип действия сообщающихся сосудов и варианты их использования необходимо определиться в понятиях, а точнее разобраться с основным уравнением гидростатики.
Итак, сообщающиеся сосуды имеют одно общее дно и закон о сообщающихся сосудах гласит:
Какую бы форму не имели такие сосуды, на поверхности однородных жидкостей в состоянии покоя на одном уровне действует одинаковое давление.
Для иллюстрации этого закона и возможностей его применения начнем с рассмотрения основного уравнения гидростатики.
Основное уравнение гидростатики
P = P1 + ρgh
где P1 – это среднее давление на верхний торец призмы,
P – давление на нижний торец,
g – ускорение свободного падения,
h – глубина погружения призмы под свободной поверхностью жидкости.
ρgh – сила тяжести (вес призмы).
Звучит уравнение так:
Давление на поверхность жидкости, произведенное внешними силами, передается в жидкости одинаково во всех направлениях.
Из написанного выше уравнения следует, что если давление, например в верхней точке изменится на какую-то величину ΔР, то на такую же величину изменится давление в любой другой точке жидкости
Доказательство закона сообщающихся сосудов
Возвращаемся к разговору про сообщающиеся сосуды.
Предположим, что имеются два сообщающихся сосуда А и В, заполненные различными жидкостями с плотностями ρ1 и ρ2. Будем считать, что в общем случае сосуды закрыты и давления на свободных поверхностях жидкости в них соответственно равны P1 и P2.
Пусть поверхностью раздела жидкостей будет поверхность ab в сосуде А и слой жидкости в этом сосуде равен h1. Определим в заданных условиях уровень воды в сообщающихся сосудах – начнем с сосуда В.
Гидростатическое давление в плоскости ab, в соответствии с уравнение гидростатики
P = P1 + ρgh1
если определять его, исходя из известного давления P1 на поверхность жидкости в сосуде А.
Это давление можно определить следующим образом
P = P2 + ρgh2
где h2 – искомая глубина нагружения поверхности ab под уровнем жидкости в сосуде В. Отсюда выводим условие для определения величины h2
P1 + ρ1gh1 = P2 + ρ2gh2
В частном случае, когда сосуды открыты (двление на свободной поверхности равно атмосферному), а следовательно P1 = P2 = Pатм , имеем
ρ1h1 = ρ2h2
или
ρ1 / ρ2 = h2 / h1
т.е. закон сообщающихся сосудов состоит в следующем.
В сообщающихся сосудах при одинаковом давлении на свободных поверхностях высоты жидкостей, отсчитываемые от поверхности раздела, обратно пропорциональны плотностям жидкостей.
Свойства сообщающихся сосудов
Если уровень в сосудах одинаковый, то жидкость одинаково давит на стенки обоих сосудов. А можно ли изменить уровень жидкости в одном из сосудов.
Можно. С помощью перегородки. Перегородка, установленная между сосудами перекроет сообщение. Далее доливая жидкость в один из сосудов мы создаем так называемый подпор – давление столба жидкости.
Если затем убрать перегородку, то жидкость начнет перетекать в тот сосуд где её уровень ниже до тех пор пока высота жидкости в обоих сосудах не станет одинаковой.
В быту этот принцип используется например в водонапорной башне. Наполняя водой высокую башню в ней создают подпор. Затем открывают вентили, расположенные на нижнем этаже и вода устремляется по трубопроводам в каждый подключенный к водоснабжению дом.
Приборы основанные на законе сообщающихся сосудов
На принципе сообщающихся сосудов основано устройство очень простого прибора для определения плотности жидкости. Этот прибор представляет собой два сообщающихся сосуда – две вертикальные стеклянные трубки А и В, соединенные между собой изогнутым коленом С. Одна из вертикальных трубок заполняется исследуемой жидкостью, а другая жидкостью известной плотности ρ1 (например водой), причем в таких количествах, чтобы уровни жидкости в среднем колене находились на одной и той же отметке прибора 0.
Затем измеряют высоты стояния жидкостей в трубках над этой отметкой h1 и h2. И имея ввиду, что эти высоты обратно пропорциональны плотностям легко находят плотность исследуемой жидкости.
В случае, когда оба сосуде заполнены одной и той же жидкостью – высоты, на которые поднимется жидкость в сообщающихся сосудах, будут одинаковы. На этом принципе основано устройство так называемого водометного стекла А. Его применяют для определения уровня жидкости в закрытых сосудах, например резервуарах, паровых котлах и т.д.
Принцип сообщающихся сосудов заложен в основе ряда других приборов, предназначенных для измерения давления.
Применение сообщающихся сосудов
Простейшим прибором жидкостного типа является пьезометр, измеряющий давление в жидкости высотой столба той же жидкости.
Пьезометр представляет собой стеклянную трубку небольшого диаметра (обычно не более 5 мм), открытую с одного конца и вторым концом присоединяемую к сосуду, в котором измеряется давление.
Высота поднятия жидкости в пьезометрической трубке – так называемая пьезометрическая высота – характеризует избыточное давление в сосуде и может служить мерой для определения его величины.
Пьезометр – очень чувствительный и точный прибор, но он удобен только для измерения небольших давлений. При больших давлениях трубка пьезометра получается очень длинной, что усложняет измерения.
В этом случае используют жидкостные манометры, в которых давление уравновешивается не жидкостью, которой может быть вода в сообщающихся сосудах, а жидкостью большей плотности. Обычно такой жидкостью выступает ртуть.
Так как плотность ртути в 13,6 раз больше плотности воды и при измерении одних и тех же давлений трубка ртутного манометра оказывается значительно короче пьезометрической трубки и сам прибор получается компактнее.
В случае если необходимо измерить не давление в сосуде, а разность давлений в двух сосудах или, например, в двух точках жидкости в одном и том же сосуде применяют дифференциальные манометры.
Сообщающиеся сосуды находят применение в водяных и ртутных приборах жидкостного типа, но ограничиваются областью сравнительно небольших давлений – в основном они применяются в лабораториях, где ценятся благодаря своей простоте и высокой точности.
Когда необходимо измерить большое давление применяются приборы основанные на механических принципах. Наиболее распространенный из них – пружинный манометр. Под действием давления пружина манометра частично распрямляется и посредством зубчатого механизма приводит в движение стрелку, по отклонению которой на циферблате показана величина давления.
Видео по теме
Ещё одним устройством использующим принцип сообщающихся сосудов хорошо знакомым автолюбителем является гидравлический пресс(домкрат). Конструктивно он состоит из двух цилиндров: одного большого, другого маленького. При воздействии на поршень малого цилиндра на большой передается усилие во столько раз большего давления во сколько площадь большого поршня больше площади малого.
Вместе со статьей “Закон сообщающихся сосудов и его применение.” читают:
Источник
Занятие кружка «Физика человека» в 5 классе
Тема «Сообщающиеся сосуды. Давление в сосудах человека. Кровяное давление»
Цели.
Обучающая: изучить тему «Сообщающиеся сосуды. Давление в сосудах. Кровяное давление», освоить закономерности расположения однородной жидкости в сообщающихся сосудах, дать представление о кровяных сосудах, давлении в сосудах человека и их роль в организме. Научить пользоваться тонометром.
Развивающая: развить активную мыслительную деятельность учащихся, формировать умения применять знания на практике, развивать логическое мышление, внимание, память и другие познавательные интересы
Воспитывающая: возбудить интерес у учащихся к предмету, продолжить формирование основ научного мировоззрения
Планируемые результаты
Личностные: появление интереса к физике, формирование целостного мировоззрения, убежденность учеников в возможности познания природы и ее связи с человеком, формирование ценностных отношений к учению, к результатам обучения, самостоятельность в приобретении знаний и умений, жизненное, личностное самоопределение
Метапредметные: развитие монологической речи и диалогической речи, умения выражать свои мысли и способности выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать точку зрения другого человека на иное мнение.
Предметные: знание основных понятий «Сообщающиеся сосуды», «Давление», «Давление в сосудах», знание важнейших физических явлений и понимание смысла физических законов, раскрывающих связь изученных явлений, умение объяснять принцип сообщающихся сосудов в быту, в технике, в природе и в частности, в организме человека и применять теоретические знания на практике.
Универсальные учебные действия:
Личностные УУД жизненное, личностное, профессиональное самоопределение
Познавательные УУД самостоятельное выделение познавательной цели; поиск и выделение информации из текста, умение анализировать и обобщать информацию, развитие монологической и диалогической речи, уметь выражать свои мысли и способности выслушивать собеседника, знать основные физические величины и их единицы измерения, контроль и оценка процесса и результатов деятельности, рефлексия способов и условий действия.
Регулятивные УУД планирование – определение последовательности промежуточных целей с учетом конечного результата; составление плана и последовательности действий; прогнозирование – предвосхищение результата и уровня усвоения его временных характеристик; коррекция – внесение необходимых дополнений и коррективов в план и способ действия в случае расхождения эталона
Коммуникативные УУД планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками
Оборудование: сообщающиеся сосуды, модель ДВС, груша, тонометры механический и электронный.
Ход занятия.
1.Оргмомент.
2.Опрос ранее изученного материала
– Что изучает физика?
– Какие вы знаете основные физические явления природы? Приведите примеры.
– Какие вы знаете основные физические величины?
– Какими приборами можно измерить физические величины: расстояние, время, температуру, массу
-Что мы уже с вами научились измерять в рамках курса «Физика человека»? (температуру, скорость, площадь подошвы, давление, которое мы оказываем на поверхность, вес, длину шага, частоту пульса)
3. Показ анимации «Артезианский колодец» Как вы думаете, о чем сегодня на занятии пойдет речь?
(Дети предлагают разные варианты ответов, в том числе и о сосудах)
4. Объявление темы и цели занятия (Слайд 2)
Сегодня мы с вами продолжим серию занятий по изучению понятия «Давления» Тема занятия «Сообщающиеся сосуды. Давление в сосудах человека. Кровяное давление»
Цель: (Слайд 3)
– Познакомимся с понятиями: Сообщающиеся сосуды, давление в сосудах человека, кровяное давление.
– Рассмотрим виды кровяного давления.
– Выясним какую роль сосуды играют в организме человека
– Отработаем навыки измерения кровяного давления.
4. Объяснение материала занятия
Сообщающиеся сосуды – сосуды, соединенные между собой.
(Демонстрирую разновидности сосудов, имеющихся в кабинете. Объясняю принцип их работы)
(Слайд 4)
Вывод: (Слайд 5) В сообщающихся сосудах однородные жидкости распределяются на одном уровне.
Рассмотрим где мы можем встретиться с сообщающимися сосудами (Слайд6)
А есть ли сообщающиеся сосуды в организме человека? (Слайд 7)
Каждая клетка нашего организма дышит, питается и избавляется от продуктов жизнедеятельности. Питательные вещества и кислород поступают в клетку. Ненужные клетке продукты жизнедеятельности она выделяет в межклеточное пространство. Питание и кислород поставляются в межклеточное пространство мельчайшими сосудами – артериальными капиллярами. Венозные капилляры «забирают» из межклеточного пространства продукты метаболизма клеток.
Капилляры представляют собой мельчайшие кровеносные сосуды длиной около 1 мм и диаметром от нескольких до 30-40 микрон. Общее число капилляров в организме равно примерно 40 млрд., их общая длина составляет около 100 000 км. Разветвленная сеть капилляров пронизывает все наше тело.
Дыхание и питание тканей определяется эффективностью капиллярной циркуляции крови, которая зависит от состояния и потребностей организма. В состоянии покоя функционирует около 25% капилляров. При нагрузке на организм количество открытых капилляров и их пропускная способность увеличиваются.
Механизм Центральный орган кровеносной системы — сердце — соединяется с кровеносными сосудами. Те сосуды, которые несут кровь от сердца к органам и тканям, называются артериями. Удаляясь от сердца, артерии разветвляются, диаметр их уменьшается и они переходят в артериолы, которые затем, в свою очередь, переходят в мельчайшие сосуды — капилляры.
(Слайд 8) Через стенки капилляров осуществляется передача тканям кислорода, питательных и пластических веществ, гормонов, ферментов и удаление углекислоты и других продуктов тканевого метаболизма. В результате, кровь в капиллярах тканей-потребителей превращается из артериальной в венозную и поступает в венулы, которые постепенно сливаются и образуют все более крупные вены. Вены возвращают кровь к сердцу.
Демонстрирую работу сердца на модели двигателя внутреннего сгорания.
(Слайд 9) Кровяным давлением называют давление, которое оказывает кровь на стенки кровеносных сосудов. Зависит кровяное давление от силы, с которой кровь выбрасывается в аорту при сокращении желудочков, и от сопротивления мелких сосудов току крови. Важнейшее условие тока крови по сосудам – различное давление в венах и артериях (давление крови в аорте 120, а в венах – 3 – 8 мм рт. ст.). Кровь из области большего давления движется в область меньшего.
(Демонстрирую на модели сообщающихся сосудов и груши)
По кровеносным сосудам кровь течет непрерывным потоком. Непрерывность тока крови по сосудам объясняется сопротивлением, которое испытывает кровь при прохождении через тонкие сосуды, а также эластичностью стенок аорты и крупных артерий. (Слайд 10, 11)
Различают систолическое кровяное давление и (Слайд 12) диастолическое.
У взрослых здоровых людей максимальное (систолическое) давление равно 110 – 120 мм рт.ст., а минимальное (диастолическое) – 70 – 80 мм рт. ст. У детей из-за большой эластичности стенок артерий давление крови ниже, чем у взрослых людей.
( Слайд 13)
Для оценки уровня артериального давления используется классификация Всемирной организации здравоохранения, принятая в 1999 году.
Категория артериального давления*
Систолическое (верхнее) артериальное давление мм рт. ст.
Диастолическое (нижнее) артериальное давление мм рт. ст.
Норма
Оптимальное**
Менее 120
Менее 80
Нормальное
Менее 130
Менее 85
Повышенное нормальное
130-139
85-89
Каким должно быть нормальное артериальное давление человека? Какое артериальное давление человека можно считать нормальным?
Правильный ответ таков: для каждого человека норма своя. Действительно, величина нормального кровяного давления зависит от возраста человека, его индивидуальных особенностей, образа жизни, рода занятий.
(Слайд 14)
Нормальное давление у новорожденных равно 70мм.рт.ст.
Нормальное давление у ребёнка, которому исполнился год: у мальчиков – 96/66 (верхнее/нижнее), у девочек – 95/65.
Нормальное давление у ребёнка 10 лет: 103/69 у мальчиков и 103/70 у девочек.
А какое нормальное давление у человека, уже повзрослевшего? (Слайд 15)
Нормальное давление у молодых людей 20-ти лет: у юношей – 123/76, у девушек – 116/72.
Нормальное давление у молодых людей, которым около 30-ти лет: у молодых мужчин – 126/79, у молодых женщин – 120/75.
Какое нормальное давление у человека среднего возраста? У 40-летних мужчин 129/81, у 40-летних женщин 127/80.
Для пятидесятилетних мужчин и женщин нормальным считается давление 135/83 и 137/84 соответственно.
(Слайд 16)
Для людей пожилого возраста нормальным считается следующее давление: для 60-летних мужчин 142/85, для женщин того же возраста 144/85.
Для пожилых людей, которым исполнилось 70 лет, нормальным считается давление 145/82 для мужчин и 159/85 для женщин.
Какие факторы могут повлиять на изменение кровяного давлении? (Слайд 17)
ФИЗМИНУТКА (Слайд18)
Каким образом можно измерить кровяное давление? (Слайд 19)
Рассмотрим работу механического тонометра и электронного. (Слайд 20)
(Слайд 21) Для точности результатов артериальное давление следует измерять после 5-10 минут покоя, а за час перед обследованием нельзя курить и пить кофе. Во время измерения, рука должна удобно лежать на столе. Манжетку закрепляют на плече так, чтобы ее нижний край на 2-3 см был выше складки локтевого сгиба. При этом центр манжетки должен находиться над плечевой артерией. Когда доктор завершит нагнетать воздух в манжетку, он начинает постепенно ее сдувать, и мы слышим первый тон — систолический.
5. (Слайд 22,23) Практическое задание – научиться измерять кровяное давление
Заполнить (слайд 24)
6. Итог занятия
Рефлексия (слайд 25)
сегодня я узнал…
было интересно…
было трудно…
я выполнял задания…
я понял, что…
теперь я могу…
я почувствовал, что…
я приобрел…
я научился…
у меня получилось …
я смог…
я попробую…
меня удивило…
урок дал мне для жизни…
мне захотелось…
7.Домашнее задание. Измерить давление мамы, папы, бабушки и дедушки. Записать данные систолического и диастолического давления в тетрадь и сравнить с данными, которые представлены в слайдах занятия.
Источник
Статьи
Основное общее образование
Линия УМК А. В. Перышкина. Физика (7-9)
Физика
Все мы ежедневно пользуемся сообщающимися сосудами – это чайник, лейка, в общем, это любая система ёмкостей, в которых жидкость, к примеру, вода, может свободно перетекать из одной ёмкости в другую. В чайнике, например, такими ёмкостями являются корпус и носик или корпус чайника и специальная ёмкость для определения уровня воды в нём. Что особенного в сообщающихся сосудах? Каким свойством или свойствами они обладают? Чем заслуживают наше внимание?
26 апреля 2019
Закон сообщающихся сосудов
Сосуды соединенные между собой, жидкость в которых может свободно перетекать, имеющие общее дно, называются сообщающимися. В соответствии с законом Паскаля, жидкость передаёт оказываемое на неё давление во всех направлениях одинаково. В открытых сосудах, атмосферное давление над каждым из них одинаково, значит, и давление жидкости на стенки сосудов будет одинаковым на любом уровне. Так как давление жидкости прямо пропорционально её плотности и глубине, в случае одинаковой жидкости в сообщающихся сосудах на одинаковой глубине будет одинаковое давление, что и объясняет выравнивание уровней жидкости в них. В случае разных жидкостей, чтобы на одинаковой глубине было одинаковое давление, жидкость с меньшей плотностью должна иметь больший уровень в сравнении с жидкостью большей плотности. Т.е.
ρ1 / ρ2 = h2 / h1
Физика. 7 класс. Учебник
Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту основного общего образования. Большое количество красочных иллюстраций, разнообразные вопросы и задания, а также дополнительные сведения и любопытные факты способствуют эффективному усвоению учебного материала.
Купить
Свойство сообщающихся сосудов
Возьмем несколько различных по размеру и форме открытых сосудов, проделаем в каждом из них отверстие и соединим отверстия в сосудах трубками, чтобы жидкость, которую мы будем наливать в один из них, могла свободно перетекать из одного сосуда в другой. Для большего эффекта, пожмем трубки, которые их соединяют и наполним один из сообщающихся сосудов водой. Теперь откроем трубки и увидим, что когда жидкость перестанет перетекать, то, вне зависимости от формы и размера сосудов, уровни жидкости в каждом будут совершенно одинаковыми. Или проведём иной опыт – возьмём пластиковую бутыль и срежем донышко, а крышку плотно прикрутим, проделаем в ней небольшое отверстие и вставим в него небольшой шланг, место соединения шланга и крышки бутыли сделаем герметичным с помощью пластилина. Теперь закрепим бутыль вверх дном, а шланг расположим параллельно бутыли открытым концом чуть выше её срезанного дна. Заполним бутыль жидкостью, например, подкрашенной водой. И вновь мы увидим, что вне зависимости от высоты сообщающихся сосудов, уровень воды в бутыли будет точно таким же, как и уровень воды в шланге. В этом и заключается первое и основное свойство сообщающихся сосудов: в открытых сообщающихся сосудах уровни одинаковой жидкости будут одинаковыми. Это замечательное свойство нашло широкое применение в практике, но об этом поговорим чуть позже. А теперь возьмём U-образную стеклянную трубку. Это тоже сообщающиеся сосуды, их, в данном случае, называют коленами трубки. В правое колено нальём воду и она, конечно же, перетечёт в левое колено так, что уровни воды в обоих коленах будут одинаковыми – мы уже знаем, что так и должно быть, хоть пока что и не знаем, почему. А теперь в левое колено, очень аккуратно, чтобы жидкости не смешивались, нальём керосин или подкрашенный спирт. И мы увидим, что теперь верхние уровни каждой жидкости в коленах будут отличаться. Уровень спирта или керосина будет выше уровня воды. Заглянем заодно в таблицу плотности жидкостей и увидим, что плотность керосина или спирта меньше плотности воды, а уровень, наоборот, выше. Из этого эксперимента можно сделать вывод – если в открытых сообщающихся сосудах налиты две разные жидкости, то уровень будет выше у той, чья плотность меньше. Иными словами, плотности жидкостей и их уровни будут обратно пропорциональными. Настала пора объяснить, почему так получается.
Читайте также:
Проекты на уроках физики: плюсы и минусы
Что такое радуга?
Почему море соленое?
Почему небо голубого цвета?
Применение на практике
Благодаря своим свойствам, сообщающиеся сосуды нашли широкое применение в различных технических и бытовых устройствах. Перечислим некоторые из них:
- измерители плотности,
- жидкостные манометры,
- определители уровня жидкости (водомерное стекло, к примеру),
- домкраты,
- гидравлические прессы,
- шлюзы,
- фонтаны,
- водопроводные башни и т.д.
Свойство сообщающихся сосудов реализуется не только в физике. Такая известная поговорка «Если где-то прибыло, значит где-то убыло» фактически напрямую связана со свойством сообщающихся сосудов и означает, что в окружающем нас мире всё взаимосвязано, а значит – стремится к равновесию. Когда человек смещает это равновесие в одну сторону, это немедленно сказывается в чём-то другом. Над этим стоит задуматься, не так ли?
Материал по физике на тему «Сообщающиеся сосуды» для 7 класса.
Методические советы учителям
- При изучении этой темы обязательно необходима демонстрация. Описанные в статье эксперименты обязательно нужно показать детям в живом исполнении.
- Желательно продемонстрировать принцип действия фонтана (это также довольно не сложно сделать своими руками).
- Обратите внимание учащихся на формулу для двух жидкостей – это обратная пропорция. На нескольких примерах поясните смысл обратной пропорциональности.
- Рассмотрите ситуацию с тремя жидкостями (решите соответствующую задачу).
- А вот действие шлюзов лучше всего продемонстрировать с помощью видео.
#ADVERTISING_INSERT#
Источник