Эксперименты, доказывающие существование атмосферного давления. Атмосферное давление. Опыт Торричелли Опыты по теме атмосферное давление
МОУ Октябрьская СОШ №1 Лебединский филиал
Исследовательский проект
по физике
«Опыты с атмосферным давлением»
Выполнила:
Федорец Евгения,
ученица 7 класса
Руководитель:
Суховеенко Н. Н.,
учитель физики
д. Лебедки
2018 г.
Содержание
Введение ……………………………………………………………3
1. Воздух имеет вес………………………………………………. 4
2. Опыты, доказывающие существования атмосферного давления…………………………………………………………… 5
3. Занимательные опыты с атмосферным давлением………… 7
4. Атмосферное давление работает……………………………. 9
Заключение……………………………………………………… 11
Список литературы……………………………………………… 12
Введение
Мы живём на дне воздушного океана, называемого атмосферой земли. Как рыбы, живущие в глубине океана, нечего не знают о давлении воды, так и большинство из нас не представляет, той роли, какую играет в нашей повседневной жизни давление атмосферного воздуха. Воздух прозрачен и, казалось бы, не весом. Так ли это? Имеет ли воздух вес, оказывает ли он давление? В данной работе я хочу разобраться с этими вопросами.
Цель работы:
экспериментальное доказательство существования атмосферного давления.
Задачи:
1. изучить учебник физики 7 класса, дополнительную литературу и ресурсы Интернета по данной теме;
2. провести ряд опытов, доказывающих существование атмосферного давления и объяснить их;
3. найти примеры применения атмосферного давления в жизни и технике.
Гипотеза исследования :
если атмосферное давление существует, и оно достаточно велико, то его проявления можно доказать с помощью опытов
1. Воздух имеет вес
Как известно, воздух окружает всю Землю в виде шарообразного слоя, поэтому воздушную оболочку Земли называют атмосферой. Как и любое тело, она притягивается к Земле. Действуя на тела своим весом, атмосфера создаёт давление, называемое атмосферным давлением . Согласно закону Паскаля оно распространяется в дома, пещеры, шахты и действует на все тела, соприкасающиеся с атмосферным воздухом.
Космические полёты показали, что атмосфера возвышается над поверхностью Земли на несколько сотен километров, становясь всё более разреженной (менее плотной). Постепенно она переходит в безвоздушное пространство – вакуум , в котором отсутствует воздух, а, следовательно, и атмосферное давление.О том, что все газы имеют массу, мы часто склонны забывать. Каждому приходилось слышать, как говорят о «пустом» стакане, кувшине, бутылке, а между тем 1 м 3 воздуха имеет массу более 1 кг. Из этого следует, что масса воздуха, находящегося в нашем классе, составляет примерно 100 кг!
На опыте покажем, что воздух действительно имеет массу . К левой чаше весов подвешиваем стеклянный шар, и уравновешиваем его гирями на правой чаше.
Затем шар отцепляем от чаши и откачиваем из него воздух. Затем трубку пережимаем зажимом, а шар опять подвешиваем к чаше. Мы видим, что теперь гири «перевешивают», следовательно, масса шара стала меньше массы гирь. То есть опыт подтвердил, что атмосферный воздух обладает массой . Зная объём шара, можно даже подсчитать плотность воздуха, она равна 1,29 кг/ м 3 .Существование массы воздуха – причина того, что воздух, притягиваясь к Земле, имеет вес . Известно, например, что атмосферный воздух, расположенный над площадью поверхности Земли в 1 м 2 , имеет огромный вес – около 100 тысяч ньютонов!
2. Опыты, доказывающие существования атмосферного давления
Я провела опыты, которые можно объяснить существованием атмосферного давления.
Опыт 1. Вода в перевернутом стакане
Чтобы доказать существование атмосферного мы можем проделать старый, но удивительный фокус: погрузить стакан в воду, перевернуть его под водой вверх дном и медленно вытаскивать из воды. При этом вода остается в стакане, пока край его находится под водой. Или еще, наполним до краев стакан водой и прикроем листком плотной бумаги. Перевернем стакан, придерживая лист бумаги ладонью, а затем убираем руку – вода не выливается! Что же удерживает воду в стакане?
Объяснение: давление атмосферного воздуха снаружи на бумагу больше давления воды на нее изнутри, поэтому бумага остается как приклеенная к краю стакана.
Опыт 2.
Подъём воды вслед за поршнем
Возьмем стеклянную трубку, внутри которой находится поршень, плотно прилегающий к стенкам трубки. Конец трубки опущен в воду. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься и вода.
Объяснение:
Происходит это потому, что при подъёме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. В это пространство под давлением наружного воздуха и поднимается вслед за поршнем вода.
Опыт 3. Боится ли природа пустоты?
Древнегреческий ученый Аристотель объяснял предыдущий опыт тем, что «природа боится пустоты». Поэтому чтобы окончательно убедиться давление воздуха или боязнь пустоты заставляет воду подниматься, проведем решающий опыт.
Подгоним к бутылке, наполненной водой, пробку с отверстием, через которое проходит стеклянная трубка. Начнем высасывать воду из трубки – вода не поднимается! Повторяем опыт с пробкой, имеющей два отверстия – теперь вода поднимается!
Объяснение:
Так как вода не поднималась по трубке, когда мы пытались ее всасывать без доступа воздуха, и поднимается в присутствии его то, очевидно, что именно воздух производит давление, которое заставляет воду подниматься .
Опыт 4. Магдебургские полушария
Одним из самых ярких доказательств существования атмосферного давления является опыт, проведённый ещё в 1654 году Отто Герике в г. Магдебурге. Воздушным насосом он откачал 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! [ 3 ]
В классе мы проделали опыт с «магдебургскими тарелками», пытались разъединить их всем классом, но это нам не удалось. Но когда внутрь полушарий впустили воздух, они распались без усилия.
3. Занимательные опыты с атмосферным давлением
Из книги Горева Л.А. «Занимательные опыты по физике», я узнала, что благодаря атмосферному давлению, можно проделать множество занимательных опытов. Я выбрала несколько из них и продемонстрировала их одноклассникам.
Опыт 1. Подъем графина
Возьмём лист бумаги, свернём гармошкой и подожжем. Горящую бумагу отпустим в графин. Через 1-2 с плотно накроем горлышко ладонью. Бумага прекращает гореть, еще через 1-2 с поднимем ладонь, вместе с ней поднимается и графин
.
Объяснение:
После того как отпустим горящую бумагу внутри графина сгорает кислород. После того как закрываем горлышко графина рукой, внутри графина получается разряжение, и он присасывается к ладони.
Опыт 2. Яйцо в бутылке
Для опыта нужно сварить вкрутую яйцо и отчистить его от скорлупы. Потом возьмём лист бумаги, свернём гармошкой и подожжем. Горящую бумагу отпустим в бутылку. Через 1-2 с накроем горлышко яйцом. Бумага прекращает гореть, и яйцо начинает втягиваться в бутылку .
Объяснение:
При сгорании бумаги воздух в бутылке нагревается и расширяется. Яйцо вталкивает в бутылку наружное атмосферное давление, которое значительно больше, чем внутри .
Опыт 3. Тяжелая газета
Положим на стол линейку длинной 50-70 см так, чтобы конец ее 10 см свешивался. На линейку положим газету. Если медленно оказывать давление на свешивающейся конец линейки, то он опускается, а противоположный поднимается вместе с бумагой. Если резко ударить по концу линейки, то она сломается, причем конец с газетой почти не поднимается.
Объяснение:
Сверху на газету оказывает давление атмосферный воздух. При медленном нажатии на конец линейки воздух проникает под газету и частично уравновешивает давление на нее. При резком ударе воздух вследствие инерции не успевает мгновенно проникнуть под газету. Давление воздуха на газету сверху оказывается больше, чем внизу, и рейка ломается.
Опыт 4. «Не замочив рук»
Положим на дно блюдца монету и нальем немного воды. Как достать монету, не замочив даже кончиков пальцев?
Нужно зажечь бумагу, внести ее на некоторое время в стакан. Нагретый стакан перевернуть вверх дном и поставить на блюдце рядом с монетой.
Объяснение:
Так как воздух в стакане нагрелся, то его давление увеличится и часть воздуха выйдет. Оставшийся воздух через некоторое время охладится, давление уменьшится. Под действием атмосферного давления вода войдет в стакан, освобождая монету.
Опыт 5. Бутылка-сюрприз
На дне пластиковой бутылки сделаем отверстие. Зажмем отверстие пальцем и нальем в бутылку воды, закроем горлышко крышкой. Осторожно отпускаем палец. Вода из бутылки выливаться не будет. Теперь если открыть крышку, из отверстия польется вода.
4. Атмосферное давление работает
Благодаря атмосферному давлению действует много приборов. Расскажу о некоторых из них.
Заключение
Проделав данную работу, я могу сказать, что с помощью опытов убедилась в существовании атмосферного давления и выдвинутая мной гипотеза подтвердилась.
Работа над проектом дала мне очень многое: я узнала интересные факты об атмосфере, научилась проводить опыты и самое главное объяснять их.
Я поняла, что без атмосферного давления просто невозможно было бы существование жизни: мы дышим и пьем воду благодаря его действию.
А сколько еще интересного можно было бы рассмотреть в данной работе? Но к сожалению это не возможно из за ограниченности объема проекта.
Мне понравилось заниматься проектной работой и в будущем хотелось бы продолжить ее.
Список литературы
Горев Л.А. Занимательные опыты по физике в 6 – 7 классах средней школы. – М.: Просвещение, 1985. (с. 21 – 27)
Кривченко И.В. Физика 7 класс. : учебник – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2015. (c .154 – 155)
Пёрышкин, А. В. Физика. 7 кл.: учебник – М.: Дрофа, 2016. (с. 123 – 131)
Перельман Я. И. Занимательная физика. Книга 1. – М.: Наука, 1979. (с. 98)
Элиот Л., Уилкокс У. Физика. 1976. (с. 92-95)
На вращающийся круг устанавливаем металлическое ведро. В него опускаем небольшой контейнер. Затем в контейнер наливаем жидкость для возгорания либо же спирт. Поджигаем жидкость для возгорания и начинаем вращать круг. Наблюдаем самое настоящее торнадо.
При раскручивании круга, пламя начинает стремиться вверх и закручивается как торнадо. Это происходит потому, что когда вращается ведро, оно увлекает за собой воздух, и внутри образуется некий вихрь, то есть там образуется некое движение воздуха, а если у воздуха есть движение, то внутри будет давление меньше по закону Бернулли и начинает насасывать воздух со всей округи. И он же и раздувает этот огонь, а так как есть восходящий поток, то внутри образуется пламя и благодаря тому, что поток закручивается, закручивается и воздух.
Заполните бутылку на 1/3 горячей водой. Аккуратно установите вареное очищеное яичко на горлышке бутылки. Подождите несколько минут и яйцо упадет на дно бутылки. Когда Вы наливаете горячую воду в бутылку, то она и весь воздух в ней нагревается. Снаружи же воздух прохладней. И пока воздух в бутылке и снаружи разный, горячий воздух стремится покинуть бутылку как можно быстрее. Из-за этих действий происходит перепад давления, что впоследствии заставляет яичко падать на дно бутылки.
3. По размеру фанерной дощечки 10x10 см вырежьте из старой волейбольной камеры резиновую прокладку и прикрепите ее кнопками к фанере. В полулитровую стеклянную банку налейте немного воды, а на воду — немного спирта. Подожгите спирт. Дав ему недолго погореть, закройте банку дощечкой. Огонь погаснет. Через 1—2 сек поднимите дощечку. Вместе с ней поднимается банка, в которую втянулась резина. Чем объяснить подъем банки с дощечкой и втягивание резины? Где на практике используется данное явление? При горении воздух нагревается. После закрытия банки процесс горения прекращается. Воздух начинает охлаждаться. В банке возникает разрежение, благодаря которому она прижимается атмосферным давлением к фанере. Втягивание резины объясняется также атмосферным давлением. На этом явлении основано лечение с помощью медицинских банок.
4. ОПЫТ СО СТАКАНАМИ (Магдебургские полушария).
Вырежьте резиновое или бумажное кольцо с учетом диаметра граненого стакана и положите его на стакан. Подожгите кусок бумаги или маленькую свечку, опустите в стакан и почти сразу закройте его вторым стаканом. Через. 1—2 сек поднимите верхний стакан, за ним поднимается и нижний.
5. Пульверизатор
Цель: узнать, как работает пульверизатор. Потребуется стакан, ножницы, две гибкие соломинки.
Налейте в стакан воды.
Обрежьте одну соломинку возле гофрированной части и поставьте ее вертикально в стакан, чтобы она выходила гофром на 1 см из воды.
Вторую соломинку расположите так, чтобы она своим краем касалась верхнего края стоящей в воде соломинки. Используйте для упора складки гофра на вертикальной соломинке.
Сильно подуйте через горизонтальную соломинку.
Вода поднимается по стоящей в воде соломинке и распыляется в воздухе.
ПОЧЕМУ?
Чем быстрее движется воздух, тем большее разрежение создается. А поскольку воздух из горизонтальной соломинки движется над верхним срезом вертикальной соломинки, то давление в ней также падает. Атмосферное давление воздуха в комнате давит на воду в стакане, и вода поднимается вверх по соломинке, откуда она выдувается в виде мельчайших капелек. Когда вы давите на резиновую грушу пульверизатора, происходит то же самое. Воздух из груши проходит через трубку, давление в ней падает, и из-за этого разрежения воздуха одеколон поднимается вверх и распыляется.
6. Вода не выливается
7. Как только свеча перестанет гореть, вода в стакане поднимается.
Положите монету на большую плоскую тарелку. Налейте столько воды, чтобы она покрыла монету. А теперь предложите гостям или зрителям достать монетку, не намочив при этом пальцев. Для проведения опьта необходим еще стакан и несколько спичек, воткнутых в плавающую на воде пробку. Зажгите спички и быстро накройте плавающий горящий кораблик стаканом, не захватив при этом монетки. Когда спички погаснут, стакан наполнится белым дымом, а затем под ним сама собой соберется вся вода из тарелки. Монета останется на месте, и вы можете взять ее, не намочив пальцев.
Объяснение. Сила, вогнавшая воду под стакан и удерживаюшая ее там на определенной высоте, - атмасфероное давление. Горящие спички нагрели в стакане воздух, давление его возросло, часть газа вышла наружу. Когда спички погасли, воздух снова остыл, но при охлаженин его давление уменьшилось, под стакан вошла вода, вгоняемая туда давлением наружного воздуха.
9. Как работает Водолазный колокол.
Опыт 1. Возьмите вантуз, который применяется в сантехнике, смочите его края водой и прижмите к чемодану, который положен на стол. Выдавите часть воздуха из вантуза, а затем поднимайте его. Почему вместе с ним поднимается чемодан? В процессе прижимания вантуза к чемодану мы сокращаем объем, занимаемый воздухом, и часть его выходит из-под вантуза. При прекращении давления вантуз расправляется и под ним образуется разрежение. Внешнее атмосферное давление прижимает вантуз и чемодан друг к другу.
Опыт 2. Прижмите вантуз к классной доске, подвесьте к нему груз массой 5—10 кг. Вантуз удерживается на доске вместе с грузом. Почему?
11. Автоматическая поилка для птиц.Автоматическая поилка для птиц состоит из бутылки, наполненной водой и опрокинутой в корытце так, что горлышко находится немного ниже уровня воды в корытце. Почему вода не выливается из бутылки? Если уровень воды в корытце понизится и горлышко бутылки выйдет из воды, часть воды из бутылки выльется.
12. Как мы пьем. Взять две соломинки, одну целую, у второй проделать небольшое отверстие. Через первую вода поступает в рот, через вторую нет. 13. Если откачивать воздух из воронки, широкое отверстие которой затянуто резиновой пленкой, то пленка втягивается внутрь, а затем даже лопается.Внутри воронки давление уменьшается, под действием атмосферного давления пленка втягивается внутрь. Так можно объяснить следующее явления: Если приложить к губам кленовый лист и быстро втянуть воздух, то лист с треском разорвется.
Оборудование: рейка длиной 50-70 см, газета, метр.
Проведение: Положим на стол рейку, на нее полностью развернутую газету. Если медленно оказывать давление на свешивающийся конец линейки, то он опускается, а противоположный поднимается вместе с газетой. Если же резко ударить по концу рейки метром или молотком, то она ломается, причем противоположный конец с газетой даже не поднимается. Как это объяснить?
Объяснение: Сверху на газету оказывает давление атмосферный воздух. При медленном нажатии на конец линейки воздух проникает под газету и частично уравновешивает давление на нее. При резком ударе воздух вследствие инерции не успевает мгновенно проникнуть под газету. Давление воздуха на газету сверху оказывается больше, чем внизу, и рейка ломается.
Замечания: Рейку нужно класть так, чтобы ее конец 10 см свешивался. Газета должна плотно прилегать к рейке и столу.
15. Занимательные опыты с атмосферным явлением
АВТОКОЛЕБАНИЯ
Механическое колебательное движение обычно изучают, рассматривая поведение какого-нибудь маятника: пружинного, математического или физического. Поскольку все они тела твердые, интересно создать устройство, демонстрирующее колебания жидких или газообразных тел.
Для этого можно воспользоваться идеей, заложенной в конструкцию водяных часов. Две полуторалитровые бутылки соединяют так же, как и в водяных часах, скрепив крышки. Полости бутылок соединяют стеклянной трубкой длиной 15 сантиметров, внутренним диаметром 4—5 миллиметров. Боковые стенки бутылок должны быть ровными и нежесткими, легко сминаться при сдавливании.
Для запуска колебаний бутылку с водой располагают сверху. Вода из нее начинает сразу же вытекать через трубку в нижнюю бутылку. Примерно через секунду струя самопроизвольно перестает течь и уступает проход в трубке для встречного продвижения порции воздуха из нижней бутылки в верхнюю. Порядок прохождения встречных потоков воды и воздуха через соединительную трубку определяется разницей давлений в верхней и нижней бутылках и регулируется автоматически.
О колебаниях давления в системе свидетельствует поведение боковых стенок верхней бутылки, которые в такт с выпуском воды и впуском воздуха периодически сдавливаются и расширяются. Поскольку процесс саморегулируется, эту аэрогидродинамическую систему можно назвать автоколебательной.
ТЕПЛОВОЙ ФОНТАН
В этом опыте демонстрируют водяную струю, вылетающую из бутылки под действием избыточного давления в ней. Основной деталью конструкции фонтана является жиклер, установленный в бутылочной крышке. Жиклер представляет собой винт, вдоль продольной оси которого имеется сквозное отверстие малого диаметра. В опытной установке удобно
использовать жиклер от выработанной газовой зажигалки.
Мягкая пластиковая трубка плотно надета одним концом на жиклер, а другой ее открытый конец располагается близ дна бутылки. Примерно треть объема бутылки занимает прохладная вода. Крышка на бутылке должна быть герметично закручена.
Для получения фонтана бутылку обливают из кувшина теплой водой. Заключенный в бутылке воздух быстро прогревается, его давление повышается, и вода выталкивается наружу в виде фонтанчика на высоту до 80 сантиметров.
Этот опыт можно использовать для демонстрации, во-первых, зависимости давления газа от его температуры и, во-вторых, работы по поднятию воды, совершаемой расширяющимся воздухом.
АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
Все мы постоянно пребываем на дне воздушного океана под прессом тяжести его многокилометровой толщи. Но тяжесть эту мы не замечаем, как не задумываемся и о необходимости время от времени вдыхать и выдыхать этот воздух.
Для показа действия атмосферного давления нужна горячая вода, но не крутой кипяток, чтобы бутылка не деформировалась. Сто—двести граммов такой воды наливают в бутылку и несколько раз интенсивно встряхивают, прогревая тем самым находящийся в бутылке воздух. Затем воду выливают, а бутылку сразу же плотно закрывают крышкой и ставят на стол для обозрения.
В момент закупоривания бутылки давление воздуха в ней было одинаково с наружным атмосферным давлением. Со временем воздух в бутылке остывает и давление внутри нее падает. Возникшая разница давлений по обе стороны стенок бутылки приводит к ее сдавливанию, сопровождающемуся характерным хрустом
Реквизит: пластиковая бутылка с крышкой и длинная стеклянная трубка диаметром 6-8 мм, открытая с обоих концов (ее вполне может заменить резиновая или пластиковая трубочка).
Ход опыта:
Сделайте в крышке бутылки отверстие, в которое плотно входит трубка.
В самой бутылке ближе к донышку сделайте небольшое отверстие 1-2 мм.
Налейте в бутылку воды и закрутите крышку с трубкой. Конец трубки должен находиться выше уровня отверстия.
Струя из отверстия вытекает с постоянной скоростью, несмотря на понижение уровня жидкости в сосуде! Форма струи не изменяется! Только когда вода опустится до нижнего уровня трубки, напор нечинает уменьшаться.
Напор воды можно менять, изменяя глубину погружения трубки в бутылку.
Объяснение: давление на уровне отверстия равно сумме атмосферного и гидростатического давлений. Оно будет оставаться таким до тех пор, пока уровень воды не опустится до нижнего конца трубки
Реквизит: две пластиковые бутылки с крышками, футляр от фотопленки.
Ход опыта:
В крышках бутылок проделайте одинаковые отверстия диаметром 6 - 8 мм.
Отрежьте донышко от футляра фотопленки.
Вставьте с двух концов получившегося цилиндра крышки с отверстиями резьбой наружу.
Одну бутылку на одну треть заполните водой.
Соедините бутылки крышками.
Поставьте бутылки вертикально так, чтобы бутылка с водой оказалась сверху.
Вода из верхней бутылки вытекать не будет!
Этот эксперимент повторяет описанный в литературе эксперимент с воронкой, вставленной в бутылку. В воронку резко наливают воду из стакана, вода из нее не вытекает. Опыт с воронкой не всегда получается, т.к. требует герметичного соединения воронки и бутылки, а так же уменьшения внутреннего отверстия воронки. Предложенный опыт надежный, получается всегда, вода не выливается месяцами.
Объяснение: при внимательном наблюдении вы заметите, что небольшая порция воды вытекла из верхней бутылки. Следовательно, давление воздуха в ней стало меньше атмосферного, в нижней бутылке - больше атмосферного. Увеличение давления в нижней бутылке оказалось достаточным, чтобы уравновешивать гидростатическое давление воды верхней бутылки. Играет значение и поверхностное натяжение воды.
Реквизит: пластиковая бутылка, горячая вода.
Ход опыта:
Ополосните пластиковую бутылку горячей водой из-под крана.
Плотно закройте бутылку крышкой.
Бытылка сомнётся. В фильме это не показано. Мы видим только результат.
Объяснение: воздух в бутылке остывает до комнатной температуры. Давление внутри бутылки падает и становится меньше атмосферного. Атмосфера сдавливает бутылку с боков. Пластиковая бутылка деформируется. Воздух так быстро охлаждается, что весь опыт занимает около десяти секунд.
Тот же эффект можно получить, воспользовавшись вакуумным насосом. Закройте пластиковую бутылку крышкой с патрубком и соедините ее шлангом с вакуумным насосом. После нескольких тактов откачивания бутылка с характерным звуком превращается в "лепешку". Форма бутылки восстановится, если ее снова накачать воздухом.
Тема для исследования: выпускается большое количество пластиковых бутылок различного объема и формы. Изучите, одинаково ли они деформируются. Объясните результат исследования.
Реквизит: прямоугольная картонка произвольного размера, газета, динамометр (или бельевая резинка), большая скрепка, скотч.
Ход опыта:
В центре картонки с помощью скотча вертикально закрепите большую канцелярскую скрепку, согнутую в виде треугольника.
Положите картонку на стол скрепкой вверх, а на нее развернутую газету. Прорвите газету в том месте, где находится скрепка.
Прикрепите к скрепке динамометр, резко потяните его.
Замерьте динамометром силу, которую необходимо приложить, чтобы оторвать газету с картонкой от стола.
Замерьте вес картонки с газетой.
Сравните результат.
Результаты разительно отличаются. При резком движении требуется в десятки раз большая сила!
Объяснение: сила атмосферного давления, действующая на газету, определяется произведением атмосферного давления на площадь газеты. Эта сила значительно больше веса картонки вместе с газетой.
ЧТО МОЖЕТ ВОЗДУХ
Опыт 1
Он может, например, подбросить монету! Положи на стол небольшую монетку и забрось ее себе в руку толчком воздуха. Для этого, держа руку щитком позади монеты, резко дунь на стол. Только не на то место, где лежит монета, а на расстоянии 4-5 см перед ней.
Воздух, сжатый твоим дуновением, проникнет под монету и подбросит ее прямехонько тебе в горсть.
Несколько проб - и ты научишься брать со стола монету, не прикасаясь к ней рукой!
Опыт 2
Если есть у тебя узенькая коническая рюмка, можешь сделать еще один забавный опыт с монетами. На дно рюмки положи копейку, а сверху - пятак. Он ляжет горизонтально, словно крышка, хотя и не достает до края рюмки.
Теперь резко дунь на край пятака.
Он встанет ребром, а копейка будет выброшена сжатым воздухом. После этого пятак ляжет на место. Так невидимка помог тебе достать со дна рюмки копейку, не прикасаясь ни к ней, ни к пятаку, лежащему сверху.
Опыт 3
Похожий опыт можно сделать с рюмками для яиц. Поставь две такие рюмки рядом и в ту, что поближе к тебе, положи яйцо.
На случай неудачи яйцо возьми крутое. А теперь сильно и резко дунь в то место, которое указано стрелкой на рисунке, как раз в самый край рюмки.
Яйцо подскочит и «пересядет» в пустую рюмку!
Невидимка-воздух проскочил между краем рюмки и яйцом, ворвался в рюмку, да так сильно, что яйцо подскочило вверх!
У некоторых этот опыт не получается-«не хватает духа». Но если вместо крутого яйца взять пустую, выдутую скорлупу, получится наверняка!
ТЯЖЕЛЫЙ ВОЗДУХ
Возьми широкую деревянную линейку (которую не жалко). Уравновесь ее на краю стола, чтобы при малейшем нажиме на свободный конец линейка падала. А теперь расстели на столе поверх линейки газету. Аккуратно расстели, разгладь руками, расправь все складочки.
Раньше линейку можно было опрокинуть пальцем. Теперь добавилась газета, да много ли она весит? А ну-ка, смелее: встань от линейки сбоку и ударь по ее концу кулаком!
Даже кулак заболел, а линейка лежит, словно гвоздями приколочена. Ну, сейчас мы ей покажем, как упираться! Бери палку и бей со всего размаха. Бах! Линейка пополам, а газета лежит себе как ни в чем не бывало.
Почему же газета оказалась такой тяжелой?
Да потому, что на нее сверху давит воздух. По 1 кг на каждый квадратный сантиметр. А квадратных сантиметров у газеты ой как много! А ну-ка посчитай, какая это площадь? Примерно 60 х 42 = 2520 см2. Значит, воздух давит на нее с силой две с половиной тысячи килограммов, две с половиной тонны!
Поднимай газету медленно - воздух будет и под нее проникать, и снизу давить с такой же точно силой. Но попробуй оторвать ее от стола разом, и ты уже видел, что получается. Воздух не успевает попасть под газету -и линейка ломается пополам!
ПРИСОСКА ИЗ ШКОЛЬНОЙ РЕЗИНКИ
Из трех предметов, названных в заголовке, наименее удобен для опытов спрут. Во-первых, его трудно достать, а во-вторых, со спрутом шутки плохи. Как схватит своими страшными щупальцами, как присосется присосками - не оторвешь!
Зоологи говорят, что присоска спрута имеет форму чашечки с кольцевым мускулом. Спрут напрягает мускул- чашечка сжимается, становится уже. А потом, когда эта чашечка прижмется к добыче, мускул расслабляется.
Смотри, как интересно: для того чтобы удержать добычу, спрут не напрягает мускулы, а расслабляет их! И все равно присоски присасываются. Словно редиска к тарелке!
Опыт
От опытов с живым спрутом нам с тобой пришлось отказаться. Но одну присоску мы все-таки сделаем - искусственную присоску, из школьной резинки.
Возьми мягкую резинку и в середине одной боковой стороны выдолби углубление. Это будет чашечка присоски. Ну, а мускулы используем твои. Они ведь нужны только для того, чтобы сжать присоску сначала, а потом все равно расслабляются, так что руку можно будет убрать.
Сожми резинку, чтобы чашечка уменьшилась, и прижми ее к тарелке. Только смочи сначала: резинка ведь не редиска, у нее своего сока нет. Кстати, спрут тоже «работает» мокрыми присосками.
Прижал резинку?
Теперь отпускай, она присосалась надежно.
Есть и мыльницы с резиновыми присосками. Они прилепляются к кафельной стене ванной. Их тоже надо сначала смочить, а потом придавить к стене и отпустить. Держатся!
Ну, а теперь о мухе!
Скажи-ка, ты никогда не задумывался над тем, как это она ходит по стене и даже по потолку?
Есть даже такая загадка: «Что над нами вверх ногами?» Может быть, у мухи на концах ножек коготки? Крючочки, которыми она цепляется за неровности стен и потолка? Но она ведь и по оконному стеклу гуляет совершенно свободно, и по зеркалу. Там-то уж и мухе зацепиться не за что. Оказывается, на лапках у мухи тоже присоски.
Вот и утверждай после этого, что между мухой и спрутом нет ничего общего.
КАК ОПОРОЖНИТЬ СТАКАН?
Стакан и бутылка наполнены водой. Нужно опорожнить стакан бутылкой, не опорожнив ее.
Проделайте в пробке бутылки два отверстия и проткните через них две соломинки, одну, равную по Длине высоте стакана, другую - вдвое длиннее. Заклейте затем хлебным мякишем один конец меньшей соломинки и заткните бутылку пробкой так, чтобы в бутылку вошли открытые концы соломинок.
Теперь, если вы перевернете бутылку, из большой соломинку начнет вытекать вода. Опрокиньте бутылку над стаканом с водой так, чтобы маленькая соломинка касалась дна стакана, и срежьте ножницами ее конец заклеенный хлебным мякишем. Вода станет вытекать из большой соломинки, пока стакан не опорожнится. Почему?
Это объясняется так: соломинки выполняют роль сифона. Образуемая вытекающей водой пустота в бутылке немедленно наполняется водой из стакана, которую гонит в бутылку давление воздуха на поверхности воды в стакане.
ВведениеОб атмосферном давлении мы слышим практически каждый день, например, когда слышим прогноз погоды или разговор двух бабушек про давление и головную боль. Атмосфера окружает нас повсюду и давит свои весом, но мы никак это давление не ощущаем. Как можно доказать существование атмосферного давления?
Гипотеза : если атмосфера оказывает давление на нас и окружающие нас тела, то его можно обнаружить опытным путем.Цель : экспериментально доказать существование атмосферного давления.Задачи :1. Подобрать и провести опыты, доказывающие существование атмосферного давления.
2. Показать практическое применение атмосферного давления в быту, технике, природе.
Объект : атмосферное давление.Предмет : опыты, доказывающие существование атмосферного давления.Методы исследования: анализ литературы и материалов сети Интернет, наблюдение, физический эксперимент, анализ и обобщение полученных результатов.Глава 1.Понятие атмосферного давления §1.Из истории открытия атмосферного давленияВпервые атмосферное давление было измерено итальянским ученым, математиком и физиком Эванджелисто Торричелли в далеком 1644 году. Он взял стеклянную трубку длиной 1 метр, запаянную с одного конца, наполнил ее полностью ртутью и перевернул, опустив открытый конец в чашку со ртутью. К удивлению окружающих, из трубки вылилась лишь небольшая часть ртути. В трубке остался столбик ртути высотой 76 см (760 мм). Торричелли утверждал, что столбик ртути удерживается атмосферным давлением. Именно ему впервые пришла эта мысль. Торричелли назвал свой прибор ртутным барометром и предложил измерять атмосферное давление в миллиметрах ртутного столба (Рис.1).
Рис. 1 Ртутный барометр Торричелли Рис.2 Водяной барометр
С тех пор появилось название барометра (от греч.
барос - тяжесть, метрео - измеряю) .Эксперименты по измерению атмосферного давления проводил французский ученый Блез Паскаль, в честь которого названа единица измерения давления. В 1646 году он построил водяной барометр для измерения атмосферного давления. Для измерения атмосферного давления величиной 760 мм ртутного столба высота столба воды в этом барометре достигала более 10 метров, что, конечно же, очень неудобно (рис.2).
Современные барометры доступны каждому обывателю. На рисунке 3 изображен современный барометр - анероид (в переводе с греческого языка -
безжидкостный ). Так барометр называют потому, что он не содержит ртути.
Рис.3.Барометр - анероид
Многие ученые пытались доказать существование атмосферного давления, проводили эксперименты. В учебнике физики 7 класса описывается опыт, доказывающий существование атмосферного давления. В 1654 году был проведен опыт с «магдебургскими полушариями». Из плотно прижатых друг к другу металлических полусфер был откачан воздух. Атмосферное давление настолько сильно сжимало их снаружи, что снова разделить полушария не смогли даже 16 (восемь пар) лошадей, тянущих полушария в разные стороны (Рис.4). Проведен этот эксперимент немецким физиком, бургомистром города Магдебурга Отто фон Герике .
Сейчас в Германии памятники знаменитым «магдебургским полушариям» можно встретить на каждом шагу (рис.5).
Рис.4 Опыт с полушариями Рис.5 «Магдебургские полушария»
§2 Особенности атмосферного давленияКаков механизм возникновения атмосферного давления? Ответ на этот вопрос мы нашли в учебниках природоведения, физики, в сети Интернет.
Воздушную оболочку, окружающую Землю, называют атмосферой (от греческого
атмос - пар, воздух, сфера - шар).Атмосфера простирается на высоту нескольких тысяч километров и похожа на многоэтажный дом(рис.6). В результате притяжения Земли верхние слои атмосферы давят своим весом на нижние слои. Воздушный слой, прилегающий непосредственно к Земле, сжат больше всего и, согласно закону Паскаля, передает давление по всем направлениям на все, что находится на Земле и вблизи неё .
Рис.6 Строение атмосферы Земли.
Наблюдения метеорологов показывают, что атмосферное давление в местностях, лежащих над уровнем моря, в среднем равно 760 мм рт.ст., такое давление называют
нормальным атмосферным давлением . С высотой плотность воздуха уменьшается, что приводит к уменьшению давления. На вершине горы атмосферное давление меньше, чем у её подножья. При небольших подъемах в среднем на каждые 10,5 м подъема давление уменьшается на 1 мм ртутного столба или на 1,33 гПа.Существованием атмосферного давления могут быть объяснены многие явления, с которыми мы встречаемся в жизни. Например, я узнал из учебника физики 7 класс, что в результате атмосферного давления на каждый квадратный сантиметр нашего тела и любого предмета действует сила равная 10Н, но тело не разрушается под действием такого давления. Это объясняется тем, что оно внутри наполнено воздухом, давление которого равно давлению наружного воздуха. Когда мы вдыхаем воздух, то увеличиваем объем грудной клетки, при этом давление воздуха внутри легких уменьшается и атмосферное давление, вталкивает туда порцию воздуха. При выдыхании происходит наоборот.
Как мы пьем?
Втягивание ртом жидкости вызывает расширение грудной клетки и разрежение воздуха, как в легких, так и во рту. Давление внутри ротовой полости уменьшается. Повышенное, по сравнению с внутренним наружное атмосферное давление «вгоняет» туда часть жидкости. Так организм человека использует атмосферное давление .На явлении атмосферного давления основаны принципы действия многих устройств. Одним из таких является поршневой жидкостный насос. Насос схематически изображен на рисунке 7.Он состоит из цилиндра, внутри которого ходит вверх и вниз плотно прилегающий к стенкам поршень. При движении поршня вверх вода под действием атмосферного давления поднимается вверх (в пустоту).
По такому же принципу работает медицинский шприц, который нашел широкое применение в медицине.Любопытен тот факт, что еще в 1648 году французский философ, математик и физик Блез Паскаль, изучая особенности поведения жидкости под давлением, изобрел шприц - забавную конструкцию из пресса и иглы. Настоящий шприц появился только в 1853 году. Любопытно, что сконструировали машинку для инъекций сразу два человека, работавших независимо друг от друга: шотландец Александр Вуд (Wood) и француз Шарль Габриель Праваз (Pravaz). А название «spritze», что означает «впрыскивать, брызгать», придумали немцы .
Рис.7 Насос Рис.8 Гидравлический пресс и фонтан
Действием атмосферного давления объясняется принцип действия гидравлического пресса, домкрата, гидравлического тормоза, фонтана, пневматического тормоза и многих технических устройств (рис.8).
Перепады атмосферного давления влияют на погоду.
При снижении атмосферного давления, повышается влажность воздуха, возможны осадки и повышение температуры воздуха. Когда повышается атмосферное давление, погода становится ясной и не имеет резких перепадов влажности и температур. Для того, чтобы человеку было комфортно, атмосферное давление должно быть равно 750 мм. рт. столба.Если атмосферное давление отклоняется, хоть на 10 мм, в ту или иную сторону, человек чувствует себя не комфортно и это может сказаться на его состоянии здоровья.
В результате теоретических исследований мы установили, что атмосферное давление существенно влияет на жизнедеятельность человека.
Глава 2.Опыты, подтверждающие существование атмосферного давления Опыт№1 . Принцип действия медицинского шприца и пипетки . Приборы и материалы : шприц, пипетка,стакан с подкрашенной водой.Ход опыта : опустить поршень шприца вниз, затем опустить в стакан с водой и поднять поршень. Вода войдет в шприц (Рис.9). Надавливаем на резинку пипетки, жидкость поступает в стеклянную трубочку.Объяснение опыта : при опускании поршня воздух выходит из шприца и давление воздуха в нем уменьшается. Наружный воздух под действием атмосферного давления вталкивает жидкость в шприц. По такому же принципу «работает» пипетка (Рис.10).
Рис.9 Медицинский шприц Рис. 10 Пипетка
Опыт №2. Как достать монетку из воды не намочив рук? Приборы и материалы : тарелка, свеча на подставке, сухой стакан.Ход опыта : на тарелку кладем монетку, затем наливаем немного воды, ставим зажженную свечу. Накрываем свечу стаканом. Вода оказывается в стакане, а тарелка – сухая.Объяснение опыта : свеча горит и воздух из-под стакана разрежается, давление воздуха там уменьшается. Атмосферное давление снаружи загоняет воду под стакан.
Рис.11 Опыт с монеткой
Опыт№3. Стакан- непроливайка. Приборы и материалы : стакан, вода, лист бумаги.Ход опыта : в стакан налить воду и сверху закрыть бумагой. Перевернуть стакан. Лист бумаги не падает, вода из стакана не проливается.Объяснение опыта : воздух давит со всех сторон и снизу вверх тоже. Сверху на лист действует вода. Давление воды в стакане равно давлению воздуха снаружи.Опыт№4. Как опустить яйцо в бутылку? Приборы и материалы : стеклянная бутылка с широким горлышком, вареное яйцо, спички и свечки для торта.Ход опыта : варенное яйцо очистим от скорлупы, втыкаем свечки в яйцо и подожжем их. Сверху поднесем бутылку и вставим яйцо в неё как пробку. Яйцо втянется в бутылку.Объяснение опыта: огонь вытесняет кислород из бутылки, давление воздуха внутри бутылки уменьшилось. Снаружи давление воздуха осталось прежним и заталкивает яйцо в бутылку(Рис.12).
Рис. 12 Опыт с яйцом Рис.13 опыт с бутылкой
Опыт№5.Сплющенная бутылка. Приборы и материалы : чайник с горячей водой, пустая пластиковая бутылка.Ход опыта : ополоснуть бутылку горячей водой. Воду слить и бутылку быстро закрыть крышкой. Бутылка сплющится.Объяснение опыта : горячая вода нагрела воздух в бутылке, воздух расширился. Когда закрыли пробкой бутылку, воздух остыл. Давление при этом уменьшилось. Снаружи атмосферный воздух сдавил бутылку (Рис.13).Опыт№6. Стакан с водой и лист бумаги.
Приборы и материалы : стакан, вода и лист бумаги.
Ход опыта : налить воду в стакан (но неполный), накрыть листом бумаги и перевернуть. Лист не отпадет от стакана.
Объяснение опыта : лист бумаги удерживает атмосферное давление, которое с наружи действует с большей силой, чем вес воды в стакане.(рис 14)
Рис. 14 опыт со стаканом
Опыт№7. Отто фон Герике в домашних условиях.
Приборы и материалы : 2 стакан, кольцо листа бумаги диаметром со стакан смоченное в воде, огарок свечи, спички.
Ход опыта : в один стакан ставим зажжённую свечу, сверху ложем бумажное кольцо смоченное в воде и накрываем вторым стаканом и слегка надавливаем. Свеча тухнет, стакан верхний поднимаем и замечаем, что второй стакан прижат к верхнему.
Объяснение опыта : воздух от нагрева расширился и часть его вышла наружу. Чем меньше остается воздуха внутри тем сильнее они сжимаются с наружи атмосферным давлением, которое остается постоянным. Проникнуть внутрь воздуху, мешает смоченное водой, бумажное кольцо
Рис.15 Магдербургские полушария дома.
Глава 3.Практическое использование атмосферного давления.
1.Как мы пьём? Мы приставляем стакан или ложку с жидкостью ко рту и «втягиваем» в себя их содержимое. Почему, в самом деле, жидкость устремляется к нам в рот? Что её увлекает? Причина такова: при питье мы расширяем грудную клетку и тем разрежаем воздух во рту; под давлением наружного воздуха жидкость устремляется к нам в то пространство, где давление меньше, и таким образом проникает в наш рот.
Итак, строго говоря, мы пьём не только ртом, но и лёгкими; ведь расширение лёгких – причина того, что жидкость устремляется в наш рот.
2. Атмосферное давление в живой природе . Мухи и древесные лягушки могут держаться на оконном стекле благодаря крошечным присоскам, в которых создаётся разрежение, и атмосферное
давление удерживает присоску на стекле. Рыбы-прилипалы имеют присасывающую поверхность, состоящую из 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.
3.Автоматическая поилка для птиц состоит из бутылки, наполненной водой и опрокинутой в корытце так, так что горлышко находится немного ниже уровня воды в корытце. Почему вода не выливается из бутылки? Атмосферное давление удерживает воду в бутылке.
4. Поршневой жидкостный насос
вода в цилиндре под действием атмосферного давления поднималаеться за поршнем. На этом основано действие поршневых насосов. Насос схематически изображен на рисунке. Он состоит из цилиндра, внутри которого ходит вверх и вниз плотно прилегающий к стенкам поршень 1. В нижней части цилиндра и в самом поршне установлены клапаны 2, открывающиеся только вверх. При движении поршня вверх вода под действием атмосферного давления входит в трубу, поднимает нижний клапан и движется за поршнем. (см. приложение рис 1). При движении поршня вниз вода, находящаяся под поршнем, давит на нижний клапан, и он закрывается. Одновременно под давлением воды открывается клапан внутри поршня, и вода переходит в пространство под поршнем. При последующем движении поршня вверх с ним поднимается и находящаяся над ним вода, которая заливается в трубу. Одновременно за поршнем поднимается новая порция воды, которая при последующем опускании поршня окажется над ним.
5.Ливер это прибор для взятия различных жидкостей . Ливер опускают в жидкость, затем закрывают пальцем верхнее отверстие и вынимают из жидкости. Когда верхнее отверстие открывают из ливера начинает течь вода
6.
Барометр-анероид
– это прибор для измерения атмосферного давления, основанного на безжидкостном исполнении. Действие прибора основано на измерении вызываемых атмосферным давлением упругих деформаций
тонкостенного металлического сосуда, из которого откачан воздух.
