Исследование по физике «Атмосферное давление»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 2

города Красноармейска Саратовской области

имени Героя Советского Союза Танцорова Г.В.»

Атмосферное давление

и жизнь на Земле

Работу выполнили: Пугачева Дарья, Юдина Виктория,

учащиеся 8а класса МБОУ

«Средняя общеобразовательная школа №2

грода Красноармейска Саратовской области

Героя Советского Союза Танцорова Г.В.»

Руководитель:

Водолазова Елена Николаевна

учитель физики

МБОУ «СОШ№2 г.Красноармейска»

г. Красноармейск

Оглавление:

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

Глава 1. История развития представления о давлении…………………………..

Глава 2. Строение атмосферы…………………………………………………….

Глава 3. Экспериментальное доказательство существования атмосферного давления……………………………………………………………………………….7

Глава 4. Атмосферное давление в жизни человека ……………….……………...7

Глава 5. Роль давления в животном мире ………………........................................8

Заключение………………………………………………………………………......10

Список литературы………………….………………………………………............11

Приложения….. …………………………………………………………………......12

Введение.

Воздушную оболочку, окружающую Землю, называют атмосферой. Атмосфера простирается на высоту нескольких тысяч километров и вращается вместе с Землей вокруг ее оси. Если бы это было не так, то на поверхности Земли возникли бы сильнейшие ураганы. Атмосфера играет важнейшую роль в формировании климата и погоды на Земле. Благодаря такой оболочке поверхность Земли меньше нагревается днём и меньше остывает ночью, создавая условия для существования жизни. Атмосфера предохраняет Землю от падения метеоритов, а озоновый экран верхних слоёв атмосферы защищает всё живое на Земле от избытка ультрафиолетовых лучей.Существованием атмосферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы сталкиваемся в жизни (например, шприц, пипетка, крючок на присосках). Изучая на уроках тему «Атмосферное давление», нас заинтересовало, где проявляется действие атмосферного давления и как влияет давление на человека. Поэтому была поставлена цель исследования – убедиться в существовании атмосферного давления и научиться использовать полученные знания для объяснения физических явлений. Для достижения цели исследования были определены следующие задачи:

- рассмотреть строение атмосферы;

- экспериментально доказать существование атмосферного давления;

- выявить факты проявления давления атмосферы в живой природе;

- выявить влияние атмосферного давления на организм человека.

Для выполнения задач был изучен материал, изложенный в научно-популярной литературе, осуществлен поиск информации в интернете, проведен анализ полученной информации.

Глава 1.История развития представления о давлении.

Весь земной шар окутывает невидимый слой атмосферы. О существовании давления атмосферы люди догадывались еще во времена Аристотеля и Демокрита. Вклад в развитие атмосферного давления внесли ученые Демокрит и Лукреций. Они не сомневались в материальной природе воздуха, атомы которого, по их мнению, обладают подвижностью и круглой формой. Вследствие действия силы тяжести верхние слои воздуха, сжимают нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего и, согласно закону Паскаля, передает производимое на него давление по всем направлениям. Атмосферное давление - это давление атмосферного воздуха на находящиеся в нем предметы и на земную поверхность. Атмосфера вращается вместе с Землей вокруг ее оси. Если бы это не так, то на поверхности Земли возникли бы сильнейшие ураганы.

Первыми, кто практически измерил давление воздушного океана, были итальянские ученые. В 1643 году, развивая учения Галилея, итальянский ученый Эванджелиста Торричелли измерил атмосферное давление и после долгих опытов, доказал, что воздух имеет вес, и давление атмосферы уравновешивается столбом воды в 32 фута, или 10,3 м. Опыт Торричелли состоит в следующем: стеклянную трубку длиной около 1м, 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. 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. Отсюда следует, что атмосферное давление равно давлению столба ртути в трубке. Таким образом, трубка Торричелли стала первым барометром. Именно с этого опыта началось научное наблюдение за погодой, важнейшими характеристиками которой являлись давление и температура. Об опытах Торричелли узнал французский ученый 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 её вершине и измерить в обоих случаях высоту ртутного столба в трубке. Если бы на вершине горы столб ртути оказался ниже, чем у её подножия, то отсюда следовало бы заключить, что ртуть в трубке действительно поддерживается атмосферным давлением.

Глава 2. Строение атмосферы.

Атмосфера по строению напоминает слоеный пирог. И каждый слой имеет свои особенности.

Тропосфера- самый близкий к Земле слой. "Толщина" этого слоя изменяется по мере удаления от экватора. Над экватором слой простирается ввысь на 16-18 км, в умеренных зонах – на 10-12 км, на полюсах – на 8-10 км.Именно здесь содержится 80% всей массы воздуха и 90% водяного пара. Здесь образуются облака, возникают циклоны и антициклоны. Температура воздуха зависит от высоты местности. В среднем она понижается на 0,65° C на каждые 100 метров.

Стратосфера– это слой, верхняя граница которого проходит на высоте 50-55 километров. В стратосфере температура воздуха начинает повышаться и достигает отметки +0,8°C. Это обусловлено тем, что озоновый слой взаимодействует с ультрафиолетовым излучением.

Мезосфера – верхняя граница этого слоя – 80-85 километров. Здесь происходят сложные химические процессы, которые обеспечивают то нежное голубое сияние нашей планеты, которое видится из космоса. В мезосфере сгорает большинство комет и метеоритов.

Ионосфера– воздух здесь состоит в основном из молекул кислорода и азота. Солнечные лучи, попадая в ионосферу, сильно заряжают (ионизируют) молекулы воздуха. Ионосфера отражает радиоволны, а это способствует передаче радиосигналов на значительные расстояния.

Экзосфера - состоит из атомов кислорода, гелия и водорода. Газ в этом слое очень разрежен и нередко атомы водорода ускользают в космическое пространство.

Глава 3. Экспериментальное доказательство существования

атмосферного давления.

Воздух давит на предметы, с которыми соприкасается. Мы провели ряд экспериментов, которые доказывают существование атмосферного давления.

Эксперимент № 1. Мы взяли широкогорлую бутылку и сваренное вкрутую, очищенное яйцо. Яйцо в бутылку не проходило. После того, как с помощью горящей бумаги мы нагрели воздух в бутылке, яйцо втянулось в неё. Это произошло потому, что внутри бутылки воздух начал остывать, давление внутри бутылки стало меньше, чем снаружи и под действием атмосферного давления яйцо вошло в бутылку.

Вывод: атмосферное давление существует, и оно вдавило яйцо в бутылку.

Эксперимент № 2. На дне пластиковой бутылки сделали отверстие. Зажали отверстие пальцем и налили в бутылку воды. Закрылили бутылку крышкой и отпустили палец. Вода из бутылки выливаться не будет. Этот эксперимент доказывает существование атмосферного давления.

Эксперимент № 3. В стакан налили воды, закрыли листом бумаги и, поддерживая лист рукой, перевернули стакан вверх дном. Если руку отнять от бумаги, то вода из стакана не выльется. Бумага остается как бы приклееннной к краю стакана. Вывод: воздух давит на бумагу и удерживает её.

Пока люди не знали о существовании давления, многие загадки казались неразрешимыми. Почему так тяжело вытащить поршень из насоса с закрытым отверстием? Сейчас мы знаем: мешает давление воздуха. Простой насос - это цилиндр с поршнем. Когда отверстие насоса открыто, поршень испытывает одинаковое давление изнутри и снаружи. Стоит закрыть отверстие, и баланс нарушается. На поршень действует только давление извне. Наших сил не хватает, чтобы его преодолеть. Шприц – это простой насос. Рассмотрим принцип действия шприцов. Мы взяли шприц, опустили его в подкрашенную воду. При поднятии поршня вода поднялась за ним. Происходит это потому, что при подъеме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. В это пространство под давлением наружного воздуха поднимается вода.

Глава 4. Атмосферное давление в жизни человека.

Давление воздушных масс человек не ощущает, хоть и живет на дне «воздушного моря». Ведь воздух, как и вода, давит не только сверху, а со всех сторон. В ходе работы нам стало интересно, как связано давление с жизнью человека, на что оно влияет. Оказывается, что кости в суставах плотно «подогнаны» друг к другу благодаря атмосферному давлению. Высоко в горах, где давление воздуха ниже, связь между костями слабее. Конечности плохо слушаются, часто случаются вывихи.

Мы, наверное, никогда не задумывались над тем, как мы пьём. А стоит задуматься! При питье мы «втягиваем» жидкость в себя. Почему же жидкость устремляется к нам в рот? При питье мы расширяем грудную клетку и тем разряжаем воздух во рту; под давлением наружного воздуха жидкость устремляется в то пространство, где давление меньше, и таким образом проникает к нам в рот.

На существовании атмосферного давления основан механизм вдоха и выдоха.Легкие расположены в грудной клетке и отделены от нее и от диафрагмы герметичной полос­тью, называемой плевральной. С увеличением объема грудной клетки объем плевральной полости увеличивается, а давле­ние воздуха в ней уменьшается, и наоборот. При вдохе давление становится меньше атмосферного, и воздух через воздухоносные пути устремля­ется в легкие. При выдохе объем грудной клетки уменьшается, за счет чего давление в плевральной полости увели­чивается, что вызывает уменьшение объема легких. Давление воздуха в них становится выше атмосферного, и воздух из лёгких устремляется в окружающую среду.

Взрослый человек испытывает на себя давление эквивалентное 13-15 тоннам! Но мы не чувствуем этой тяжести, потому что атмосферное давление уравновешивается внутренним давлением человека. От атмосферного давления зависит артериальное давление человека. Артериальное давление — один из важнейших параметров, характеризующих работу кровеносной системы. Давление крови определяется объёмом крови, перекачиваемым в единицу времени сердцем и сопротивлением сосудистого русла. 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 или понижают давление. Чаще всего получается, что уменьшается давление человека с уменьшением атмосферного давления. На организм человека влияет как пониженное, так и повышенное атмосферное давление. При пониженном атмосферном давлении отмечается учащение и углубление дыхания, учащение сердечных сокращений. С понижением атмосферного давления понижается и парциальное давление кислорода, поэтому при нормальном функционировании органов дыхания и кровообращения в организм поступает меньшее количество кислорода. В результате этого кровь недостаточно насыщается кислородом и не обеспечивает в полном объеме доставку его органам и тканям, что приводит к кислородному голоданию.

Глава 5. Роль давления в животном мире.

Давление есть повсюду. Некоторые живые организмы извлекают из его существования пользу. У летучих мышей есть внутренний измеритель давления. Биологи полагают, что он находится в слуховом аппарате мышей. Животные покидают свои жилища, когда атмосферное давление падает. Ведь чем ниже давление, тем активнее ведут себя насекомые - добыча летучих мышей.

Благодаря атмосферному давлению мухи могут ползать по потолку. На их лапках есть присоски. Между присоской и поверхностью потолка образуется вакуум. Давление воздуха воздействует на присоску только снаружи, и муха не падает. Мухи и древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря крошечным присоскам, в которых создается разрежение, и атмосферное давле­ние удерживает присоску на стекле.

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.

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.

Заключение.

В ходе выполненной работы мы рассмотрели строение атмосферы, узнали значимость этого понятия для животного мира, рассмотрели случаи практического применения давления в жизни человека и в живой природе. Это тема кажется нам важной, так как атмосферное давление влияет на жизнедеятельность человека, на погоду и на многие физические процессы, происходящие на Земле. Материалы нашего исследования можно использовать на уроках физики, биологии, на классных часах, на внеклассных мероприятиях.

Список литературы:

1. Интернет-ресурсы

2. Физика. Справочник школьника. – М.: Слово. Центр гуманитарных наук при факультете журналистики МГУ, 199;

3. Энциклопедический словарь юного физика. Под ред. Чуянова–М.:Педагогика, 1984.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/515138-issledovanie-po-fizike-atmosfernoe-davlenie