Как градуируют шкалу барометра-анероида

Барометр-анероид: что это такое и как он работает?

С детства мы привыкли слышать про высокое или низкое атмосферное давление, но не понимали, как его определить, и почему оно высокое или низкое. В сегодняшней статье мы поближе познакомимся с прибором, назначение которого – решать задачу определения указанных параметров.

Особенности

Барометр-анероид – это бытовой прибор, предназначенный для слежения за разностью давления атмосферы механическим способом. Это устройство очень чувствительно и способно показать разницу давления даже при подъёме на лифте. При наблюдении за его показателями можно заметить определённые изменения при смене погоды. Таким образом, можно предсказывать многие изменения: перед тем, как погода испортится, атмосферное давление уменьшается, а перед приходом ясного денька – увеличивается.

Перед снятием показаний с устройства необходимо учитывать высоту его расположения над уровнем моря. Чем выше находится прибор, тем меньше будет атмосферное давление. При подъёме на незначительную высоту показания будут сокращаться на 1 мм рт. ст. примерно каждые 12 метров подъёма.

У барометра-анероида есть один недостаток – это воздействие температуры воздуха на пружину. Разница температурных показаний заставляет металл сужаться при похолодании и расширяться от нагрева без изменения давления атмосферы. Чтобы сделать поправку на температуру, современные модели оснащаются термометрами-компенсаторами.

Благодаря им, в показания прибора можно внести поправки.

Принцип действия и устройство

Состоит описываемый прибор из металлической круглой коробки, изготовленной из закалённой стали (иногда из никелевого серебра). Рёбра этой детали имеют гофрированное покрытие. Это необходимо для придания конструкции жёсткости, поскольку внутри создаётся сильно разряженная среда путём вакуумирования. В таких условиях постоянно находится обратная пружина и стрелки механизма.

При воздействии давления атмосферы на стенки прибора происходит сужение либо расширение. Во время такого сжимания верхняя площадка начинает прогибаться и тянуть закреплённую на ней пружинку вниз. В моменты уменьшения нагрузки верхняя половина площадки, наоборот, изгибается наверх и давит на пружину. К возвратной пружинной детали через возвращающий механизм закреплена стрелка, которая перемещается по шкале значений.

Для получения максимально точных показаний необходимо производить сравнения со значениями барометра из ртути. Существует 3 основных поправки на ртутный:

  • по шкале, а именно на неодинаковое реагирование на различных зонах шкалы;
  • по температуре – учитывается погрешность на физическое изменение металла при воздействии на него температуры;
  • иные погрешности, которые обусловлены изменением эластичности и жёсткости металлических деталей со временем.

Разлиновка шкалы производится в соответствии со значениями барометра из ртути. Применив барометрическую формулу, можно рассчитать высоту, на которой находится прибор. Замеряя давление атмосферы в верхней и нижней измеряемой точке, удастся определить разницу по давлению и перевести её в метры. Этот способ измерения называется барометрическим нивелированием. Таким способом происходит вычисление высоты точки наблюдения в GPS устройствах.

Разновидности

Впервые этот прибор был описан в 1644 г. учёным из Италии Эванджелистом Торричелли. Этим приспособлением оказался первый барометр на ртути (жидкостный), измерения значений в котором производились в соответствии с высотой столба ртути. Схема такого приспособления очень проста. Стеклянный столб имеет запаянный верх, а его низ погружен в ёмкость со ртутью. Во время проведения эксперимента на улице была очень хорошая и ясная погода. Тогда столбик ртути замер на высоте в 760 мм, что впоследствии и было принято за оптимальный показатель.

Ртутные модели применяются в наше время на метеорологических станциях, поскольку имеют высокую точность, а вместе с ней недостатки в виде небезопасности, хрупкости конструкции и громоздкости.

На сегодняшний день это контрольный прибор, по которому настраиваются все остальные устройства.

В 1844 г. инженер из Франции Люсьен Види, основываясь на работах физика и математика Готфрида Вильгельма Лейбница из Германии, создал другой тип барометра, работающего без жидкостей. В дальнейшем этот «безжидкостный» прибор получил название барометр-анероид.

Анероидный вариант на сегодняшний день является самым распространённым среди бытовых версий.

Существует 4 вида подобных устройств:

  • жидкостный – в этом приборе применяется принцип выравнивания массы столба жидкости с окружающим его давлением;
  • ртутный – замер давления атмосферы происходит благодаря высоте столба ртути с прикреплённой к нему шкалой;
  • барометр-анероид – приспособление функционирует по принципу изменений размера коробки с разряженной средой внутри, под влиянием давления атмосферы изменяется её размер;
  • электронный барометр – этот подвид барометра использует преобразования изменений коробки барометра-анероида в цифровой сигнал либо при помощи тензопреобразователя, который очень чувствителен, и изменение давления атмосферы воспринимается как деформация, а также изменение сопротивления.

Рассмотрим модели барометров-анероидов.

  • БАММ-1. Это устройство предназначено для замера атмосферного воздействия, находясь на земле и в помещениях. Этот вид внесён в Госреестр измерительных приборов и может применяться для проверки рабочих мест.

  • М-67. Прибор имеет более точные показания, а при своих конструктивных особенностях температурный диапазон работы составляет от -10 до +50 С.

  • М-110. Этот барометр предназначен для промышленного применения.

  • ББ-0.5М. Бытовой прибор, предназначенный для размещения на стене, хорошо подходит метеозависимым людям для слежения за изменением давления атмосферы.

  • БР-52. Школьный барометр-анероид, устроен таким образом, что позволяет использовать его для опытов.

Как пользоваться?

При снятии показаний с описываемого прибора необходимо понимать, что он не даёт 100% гарантии в изменении погоды или в количестве выпавших осадков. Он не покажет, какой атмосферный фронт пришёл на проверяемую территорию. Метеорологи применяют много дополнительных приборов и снимков для определения погоды.

Сам прибор даёт только представление о том, в какую сторону будут изменяться погодные условия. Он покажет, будет ли погода переменчива в худшую либо в лучшую сторону. Устройство необходимо метеозависимым людям для контроля собственного самочувствия:

  • в холодный зимний сезон при понижении давления можно ждать заморозков, а при повышении ожидается потепление и возможное выпадение снега;
  • в летнее время повышение давления свидетельствует о приближении жарких и сухих дней, а снижение предупреждает о приближении дождя.

Скорость изменения значений тоже расценивается как наиболее вероятное изменение погоды. А когда давление уменьшается постепенно, тогда в течение суток будет ухудшение погоды. Возможен ветер и осадки. Если стрелка резко упала, следует ожидать сильный ветер и проливной дождь с грозой.

Резкое падение стрелки ещё может сказать о его начале примерно через 2 часа. Когда стрелка замерла и держится на определённом уровне, тогда можно рассчитывать на уменьшение ветра и прекращение осадков.

Чтоб правильно понимать показания прибора, нужно постоянно следить за ним. При хорошей погоде снимать все значения можно 2 раза в день, а в непогоду нужно контролировать устройство каждые 2–3 часа.

После появления электронного барометра необходимость в его настройке отпала, но на рынке все ещё остаются классические варианты с необходимостью регулярной подстройки.

Их любят за презентабельную внешность и отсутствие необходимости в замене батареек.

Рассмотрим краткую инструкцию, как настроить барометр-анероид дома.

  • Подстроить механический барометр несложно – для этого нужно знать величину давления, которое имеется в конкретной местности в конкретное время. Это можно узнать на сайте ближайшей метеостанции, посмотрев или прослушав сводки погоды после новостей по радио или телевидению.
  • Имея точные показания ртутного барометра, возможно провести сравнение его показаний и показаний своего прибора.
  • Если показания разнятся, то необходимо откалибровать ваш прибор. Для этого найдите на задней части устройства регулировочный винт, постепенно путём закручивания или выкручивания винта выставите нужные показания.
  • Если на вашем устройстве отсутствует регулировочный винт, значит, производитель этого прибора использовал иной способ настройки — поворотом циферблата относительно стрелок.

Ознакомиться со способом настройки своего прибора вы сможете в руководстве по эксплуатации, где в деталях описана настройка и калибровка устройства.

О том, как устроен и действует барометр-анероид, вы можете узнать ниже.


Барометр. Что и как измеряет?

Барометр — это прибор для измерения атмосферного давления. Он используется метеорологами для прогнозирования краткосрочных изменений погоды. Например, если атмосферное давление падает, могут ожидаться штормы и дожди. А наличие барометра в квартирах, где проживают пожилые метеочувствительные члены семьи, может предотвратить у них сердечный приступ.

Классификация и виды

Практически используются три типа барометров, принцип действия которых по определению атмосферного давления различен:

  • Ртутный барометр. Он состоит из вертикальной стеклянной трубки, выполненной в виде откалиброванной шкалы. Верхний конец этой трубки запаян, а другой конец находится в маленькой чашке с ртутью. Ртутные барометры часто используются на уроках физики в школах. По аналогичному принципу действует и менее точный водный барометр, только объём трубки заполняется не опасной для человека ртутью, а подкрашенной водой.
  • Барометр-анероид. Он не содержит жидкости и состоит из небольшой гибкой металлической коробки, называемой анероидной капсулой, которая изготовлена ​​из сплава бериллия с медью. Металлическая коробка плотно закрыта, поэтому изменения атмосферного давления за пределами коробки вызывают расширение или сжатие пружин внутри коробки.
  • Электронный барометр цифрового типа, который широко используется в современных домашних и профессиональных метеостанциях, а также в различных современных приборах. Он состоит из чувствительного узла обнаружения, который реагирует на изменение давления воздуха.
Читайте также:  Армопояс под мауэрлат и плиты перекрытия своими руками

Кроме того, существуют и самодельные барометры, которые показывают результат, достаточный для практических наблюдений за погодой.

Как работает барометр?

Ртутный барометр показывает меняющееся положение ртутного столба для данной местности (за 0 берётся барометрическое давление на уровне моря). Во время циклонической природной деятельности давление падает, что вызывает соответствующее уменьшение высоты ртутного столба. Когда циклон уступает место антициклону, низкое атмосферное давление сменяется более высоким, которое повышает уровень ртути в стеклянной трубке.

В анероидном барометре индикатором изменяющегося давления является линейное расширение материала исполнительного элемента. Существует целый класс сплавов, который отличается определёнными значениями коэффициента линейного расширения. Чаще других используются немагнитный коррозионно стойкий сплав 36НХТЮ (ЭИ702) на основе никеля, либо бериллиевая бронза БрБ2.

Те же марки сплавов используются и в регистрирующих датчиках электронных барометров, а результат изменения их размеров отображается на дисплее. В таких приборах также учитывается изменение температуры воздуха. Это, в свою очередь, влияет на электропроводность материала. Изменяющаяся ёмкость влияет на силу электрического тока, протекающего через датчик, который и регистрирует изменения в давлении воздуха.

Таким образом, ртутные, анероидные и цифровые барометры работают по одному и тому же физическому принципу расширения и сжатия в зависимости от температуры окружающей среды, хотя и делают это по-разному.

Как пользоваться барометром?

Точность отсчёта зависит не только от устройства прибора, но и от того, где его расположить и в каких условиях содержать. Устанавливая барометр, важно помнить о следующем:

  1. Всегда размещайте барометр в затенённой зоне, вдали от источников тепла.
  2. Избегайте областей, которые подвергаются воздействию ветра или сквозняков.
  3. Прибор следует располагать на устойчивой ровной поверхности (это особенно важно для ртутных и водных барометров)

Некоторые типы бытовых барометров (например, Утёс БТК-СН) отличаются не только хорошей точностью показаний, но и привлекательным внешним видом, поэтому часто используются как декоративный элемент интерьера. В конструкции предусмотрена стрелка, перемещение которой позволяет оценить интенсивность изменения давления.

Барометр БАММ-1 более прост по дизайну, предназначается для использования на метеорологических станциях. Он не имеет пружин, а потому менее требователен к условиям эксплуатации. Точность – на уровне электронных барометров.

Контрольный барометр М-67 оснащён дисплеем, отличается высокой точностью считываемой информации, но его компоновка предполагает только горизонтальное рабочее положение, что не всегда удобно.

Барометр своими руками

Понадобятся новый воздушный шарик и банка ёмкостью 2 л. Создание барометра анероидного типа ведётся в такой последовательности:

  1. От шарика отрезается перемычка. Резать можно в любом месте, но так, чтобы остаток полностью перекрыл горловину стеклянной банки и не разорвался при этом.
  2. При натягивании шарика нужно, чтобы складки у материала отсутствовали. Края следует плотно обжать резинкой.
  3. Поверх банки с помощью силиконового клея приклеивается длинная прямая соломинка (чем длиннее, тем лучше). Один её конец должен касаться середины воздушного шара, а остальная часть должна висеть над краем банки. Эта часть будет указателем, позволяя отслеживать изменения атмосферного давления.

  1. Когда место соединения полностью высохнет, к соломинке прикрепляют иглу или любой иной предмет с острым наконечником (можно и плотный картон, остриё которого вставляется внутрь соломинки). Указатель не должен самопроизвольно двигаться.
  2. Рядом с указателем располагают лист плотной бумаги или картона. Лучше прикрепить его к стене, а банку с самодельным барометром установить рядом. Приставить измерительную иглу к бумаге (без касания к ней!), и в этом положении отметить условный ноль. Если погода в этот день ясная, солнечная и безветренная, то рядом с указателем можно написать «Высокое давление», если пасмурная и дождливая – то «Низкое давление».
  3. Периодически добавлять надписи сообразно изменению погоды.

Поскольку высота над уровнем моря не изменяется, то относительные показания вашего «барометра» в бытовых целях будут достаточно точными. Там же можно записывать и числовые показатели давления. Для этого используют данные метеосайтов, работающих по вашему региону.

Барометр-Анероид. Характеристики. Виды.

Барометр – это измерительный прибор, который предназначается для определения давления атмосферного воздуха. Помимо метеорологического применения, барометр используется для экологического контроля (например, для аттестации рабочих мест) или в авиации (для определения высоты полета над уровнем моря).

Рисунок 1. Барометр-анероид

Впервые, барометр был изобретён и описан в сочинении «Opera geometrica» в 1644 году ученым из Флоренции (Италия) Эванджелиста Торричелли. Это был жидкостный ртутный барометр, давление по которому измерялось по высоте ртутного (жидкостного) столба в трубке, запаянной сверху, а нижним концом помещенной в сосуд с ртутью (жидкостью). В день, когда Торричели проводил опыт со своим ртутным барометром, выдалась тихая солнечная погода, а столбик ртути остановился на отметке 760 мм. С тех пор, давление в 760 мм ртутного столба является нормальным. Ртутные и жидкостные барометры являются наиболее точными и до сих пор используются на метеорологических станциях. Их недостатком является хрупкость, небезопасность и большие размеры.

В 1844 г. французский инженер Люсьен Види, используя исследования немецкого математика и физика XVII в. Готфрида Вильгельма Лейбница, сконструировал принципиально новый, безжидкостный барометр, который был назван барометром-анероидом(от греч. “анерос” – не содержащий влаги). Барометры, построенные на основе барометра Л. Види, на данный момент, являются самими распространенными.

Вообще, барометры, в зависимости от принципа действия могут быть ртутными, жидкостными, анероидными или электронными.

Жидкостный барометр – прибор, в котором используется принцип уравновешивания веса столба жидкости давлением атмосферы.

Ртутный барометр – атмосферное давление, в котором, можно замерить по высоте ртутного столба на прикрепленной рядом шкале.

Барометр-анероид – прибор, принцип действия которого основан на изменении размеров металлической коробки наполненной разреженным воздухом, под действием атмосферного давления. Такие барометры надежны и имеют небольшие размеры.

Электронный барометр – данный вид барометров работает на принципе преобразования линейных размеров традиционной анероидной барокоробки в электрический сигнал и дальнейшей обработки этого сигнала микропроцессором. Если же, вместо анероидной коробки используется тензопреобразователь, то измеряемое давление воспринимается этим чувствительным элементом, преобразуется через его деформацию, в изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензометрического преобразователя.

Однако, поскольку тема данной статьи «Барометр-Анероид», вернемся к данному виду приборов для измерения давления и рассмотрим их более подробно.

Итак, Барометр-анероид – это прибор, который предназначается для измерения атмосферного давления механическим способом. Конструктивно анероид состоит из круглой металлической (никель-серебряной или из закаленной стали) коробки с гофрированными (ребристыми) основаниями, в которой, путем откачивания воздуха, создано сильное разрежение, возвратной пружины, передаточного механизма и стрелки указателя. Под действием атмосферного давления: его повышения или понижения, коробка, соответственно, либо сжимается, либо разгибается. При этом, при сжатии сильфонной коробки верхняя прогибающаяся поверхность начинает тянуть прикрепленную к ней пружину вниз, а при понижении атмосферного давления, верхняя часть, наоборот, выгибается и толкает пружину вверх. К возвратной пружине, при помощи передаточного механизма, прикреплена стрелка указателя, которая двигается по шкале, проградуированной в соответствии с показаниями ртутного барометра (Рисунок 2). Стоит отметить, что обычно, на практике, применяется несколько (до 10 шт.) последовательно соединенных тонкостенных гофрированных коробок с разряжением, что увеличивает амплитуду хождения стрелки по шкале.

Рисунок 2. Устройство Барометра-анероида.

Барометры-анероиды, благодаря малым размерам и отсутствию жидкости в конструкции, наиболее удобны и портативны; они широко применяются на практике.

К сожалению, барометры подвержены влиянию температуры окружающей среды и изменению упругости пружин с течением времени. Поэтому, современные барометры-анероиды оборудованы дугообразным термометром, или, так называемым компенсатором, который предназначается для внесения поправки показаний прибора на температуру.

Вообще, для получения истинного значения атмосферного давления, показания барометра-анероида нуждаются в различных поправках, определяемых сравнением с ртутным барометром. Выделяют три поправки к анероидам:

Читайте также:  Как помыть кондиционер самостоятельно

– поправка на шкалу — данная поправка зависит от того, насколько неравномерно барометр-анероид реагирует на изменение давления на различных участках шкалы,

– поправка на температуру — обуславливается зависимостью между температурой и упругостью анероидных гофрированной коробки и пружины,

– поправка добавочная – обуславливается изменением, по прошествии времени, упругости анероидных гофрированной коробки и пружины.

Корпус барометра-анероида, обычно, изготавливается из ценных пород дерева, таких как: орех, дуб, бук, вишня или красное дерево. Такие барометры уже не просто приборы измерения атмосферного давления, а предметы интерьера. Однако, для удешевления всей конструкции, и придания большей практичности, корпус анероида может быть изготовлен из пластика или металла.

Барометры-анероиды представлены моделями:

– БАММ-1 – барометр, который предназначается для измерения атмосферного давления в наземных условиях и в помещениях. Внесен в Госреестр Средств Измерений РФ, поэтому может быть использован для проведения аттестаций рабочих мест.

– М-67 – наиболее точный и неприхотливый барометр. Благодаря своим конструкционным особенностям способен работать при температурах от -10 до +50 о С (рисунок 3).

– М-110 – барометр промышленного применения, внесенный в Госреестр средств измерения.

– ББ-0,5М – бытовой барометр настенного размещения. Прекрасно подходит для ориентировочных измерений за атмосферным давлением.

– БР-52 – школьный барометр-анероид, применяемый в качестве учебного пособия и для проведения опытов.

Рисунок 3. Барометр модели М67.

Для проведения более точных или более длительных измерений, а также для поверки смежных приборов на метеостанциях, метеопостах и лабораториях используются другие приборы. Они могут быть как цифровыми, так и механическими. Например, барометр БОП-1М являясь образцовым переносным барометром, как эталонное средство измерения, предназначается для поверки барометров различных конструкций и приборов общепромышленного назначения, измеряющих атмосферное давление.

БРС-1М – барометр рабочий сетевой, предназначается для точного определения абсолютного давления воздуха, имеет цифровой интерфейс RS232 для подключения к компьютеру.

Метеорологический барограф М-22А – прибор, который предназначается для определения и графической регистрации величин атмосферного давления как внутри, так и снаружи помещения, за определенный промежуток времени (Рисунок 4.).

Рисунок 4. Барограф М-22А

Автоматизированный цифровой барометр МД-13 используется на метеостанциях для долговременного (до 1 месяца) измерения атмосферного давления с возможностью передачи результатов измерения на компьютер.

Как градуируют шкалу барометра-анероида

На фото представлен обычный бытовой барометр. Такие барометры называют анероидами, что в переводе с греческого означает «безводный». Барометр-анероид — один из основных приборов, используемый метерологами для составления прогнозов погоды на ближайшие дни, так как её изменение зависит от изменения атмосферного давления. Устройство анероида довольно простое: закрепленная приемная часть, которая посредством пружин и системы рячагов соединена со стрелкой и шкала.

Приёмной частью анероида служит круглая металлическая гофрированная (гофрированная означает ребристая) коробка, внутри которой создано сильное разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикрепленную к ней пружину; при понижении давления верхнее основание коробки поднимается и пружина разгибается. Перемещение конца пружины через систему рычагов передаётся на стрелку, перемещающуюся по шкале.

К сожалению, на барометры оказывает сильное влияние температура окружающией среды и с течением времени изменение упругости пружин. Из-за этого на современных барометрах-анероидах можно встретить дугообразный термометр (компенсатор), который служит для внесения поправки в показания анероида на температуру. Для получения истинного значения давления показания анероида нуждаются в поправках, которые определяются сравнением с ртутным барометром. Поправок к анероидам три:

  • на шкалу — зависит от того, что анероид неодинаково реагирует на изменение давления в различных участках шкалы
  • на температуру — обусловлена зависимостью упругих свойств анероидной коробки и пружины от температуры
  • добавочная, обусловленная изменением упругих свойств коробки и пружины со временем.

Градуируют анероиды по жидкостным барометрам (ртутным), которые более точны, но менее компактны и менее безопасны. Первый ртутный барометр был описан Эванжелисто Торричелли из Флоренции в 1644 году в сочинении «Opera geometrica».

Нормальным считается давление в 760 мм. рт. ст. (миллиметров ртутного столба) или 101 325 Па (1013 гПа) — давление на уровне моря при нормальных условиях. Так как атмосферное давление создается вышележащими слоями воздуха, то с подъемом в горы давление падает. Зависимость давления воздуха от высоты описывается так называемой барометрической формулой.

Благодаря барометрической формуле мы можем определить высоту, на которой находится барометр. Метода определения разности высот между двумя точками по измеряемому в этих точках давлению называется барометрическим нивелированием. По такому приницпу работают альтиметры и определение высоты точки наблюдений в GPS -навигаторах.

В общем случае при помощи барометра-анероида можно измерять высоту местности, если дополнительно проградуировать шкалу прибора в метрах. Для любознательных приведу таблицу показаний барометра при понижении температуры на 0,5 °С на каждые 100 метров высоты.

Высота, мДавление, мм. рт. ст.
762
1000671
2000590
3000517
4000453
5000395
6000344
7000288
8000258

Если измерения будут проводиться с достаточно коротким временным промежутком (чтобы свести влияние погоды на барометр к минимуму) и в не сильно большом диапазоне высот, то барометрическую формулу можно записать как

aw/blog/wp-upload/2010/06/formula16828.gif” />
и использовать ее для расчета высоты точки наблюдения по барометру.

Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах

Урок 28. Физика 7 класс

Конспект урока “Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах”

Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах

Сей особенный предмет

Вам подскажет вмиг ответ:

Брать свой зонтик или нет.

В данной теме познакомимся с устройствами, использующимися для измерения атмосферного давления — барометрами. А также выясним как зависит атмосферное давление с увеличением высоты.

В прошлой теме было установлено, что атмосфера нашей планеты оказывает давление на все тела, расположенные на Земле. Узнали, что за нормальное атмосферное давление принято давление столба ртути высотой 760 мм при температуре воздуха 20ºС. Такое давление часто называют одной нормальной, или физической атмосферой. Давление, создаваемое 1 мм рт.ст., приблизительно составляет 133,3 Па, что позволяет переводить давление, выраженное в мм рт. ст., в метрическую систему.

Каждый день, просматривая прогноз погоды, люди получают информацию о величине атмосферного давления и его изменении. Почему оно не является постоянным? Почему на разных территориях Земли оно разное? И как зависит давление от высоты?

Атмосферное давление зависит от состава воздуха. Например, при поступлении влажного воздуха, насыщенного водяными парами, давление уменьшается, так как масса молекул воды заметно меньше массы «основных» молекул атмосферы — азота и кислорода. Соответственно, если приходят более сухие массы воздуха, давление повышается. Первым, кто использовал данную особенность атмосферного давления для определения погоды, был небезызвестный Эванджелиста Торричелли. Однажды, повторяя свой опыт с трубкой, он заметил, что уровень ртути в ней заметно упал. Торричелли пытался подлить ртуть в трубку, менял чашки с ртутью, но результат не менялся. И тут ученый заметил, что в комнате стало душно и нечем дышать. Подойдя к окну, чтобы его открыть, ученый увидел, что на улице стоит пасмурная погода. Проходит день другой и погода на улице вновь становится сухой и ясной. И ртуть в трубке снова на своем привычном уровне. Значит, делает вывод Торричелли, его прибор может отмечать изменение давления воздуха и показывать изменяющуюся тяжесть.

Так как слово «тяжесть» звучит по-гречески звучит как «барос», то свой прибор Торричелли стал называть барометром.

Бургомистр города Магдебурга Отто фон Герике в своем доме с первого до второго этажа поставил стеклянную трубку, в которой была налита вода. А на ее поверхности плавала пробка с укрепленным в ней человечком, вытянутая рука которого указывала на шкалу.

Бургомистр уверял жителей своего города, что этот человечек способен предсказывать погоду, ссылаясь на опыты Торричелли. Естественно многие жители ему не верили и называли чудаком. Но в воскресенье, 9 декабря 1660 года человечек в трубке вдруг опустился как никогда низко. Фон Герике приказывает сообщить горожанам о надвигающейся буре. Многие горожане отнеслись скептически к словам своего бургомистра. Но наиболее осторожные следуют его примеру и закрывают ставни и крепят крыши. И верно, через несколько часов небо потемнело, и на город обрушился ураган, которого не помнили даже старожилы.

Читайте также:  Гараж ракушка своими руками

И вот уже более трех веков барометр исправно служит людям, хотя за это время он во многом изменился — стал автоматическим и самозаписывающим; научился управлять другими механизмами и поддерживать заданное давление в различных устройствах.

В настоящее время ртутные барометры не находят широкого применения, хотя и обладают высокой точностью. Пары ртути вредны для организма человека. Поэтому на практике в основном пользуются металлическим барометроманероидом, что в переводе с греческого означает «безжидкостный».

Внешний вид и внутреннее устройство барометра-анероида представлен на рисунке. Главной частью анероида является маленькая металлическая коробочка с волнистой (гофрированной) верхней и нижней поверхностями. Воздух из этой коробочки частично выкачан. При увеличении атмосферного давления увеличивается сила давления на коробочку. Коробочка сжимается и растягивает пружину, прикрепленную к ней. Пружина связана со стрелкой, которая перемещается по шкале в сторону больших значений давлений. Если же давление понижается, то сила давления на коробочку уменьшается, и силы упругости распрямляют ее. При этом стрелке перемешается в противоположную сторону. Шкалу анероида предварительно градуируют, т.е. наносят деления по показаниям ртутного барометра. Поэтому значения давления на шкале и в мм рт.ст. и в гектопаскалях (гПа).

Таким образом, атмосферное давление зависит от метеорологических условий. Но только ли от них?

Наиболее сжатыми, а значит, более плотными, являются прилегающие к поверхности Земли слои атмосферы. Следовательно, значение атмосферного давления будет зависеть и от высоты места над уровнем моря. Так, например, на вершине самой высокой горы Эверест давление почти в три раза меньше, чем у ее подножия.

Для расчета гидростатического давления использовалась формула, связывающая плотность жидкости и высоту ее столба, так как вследствие малой сжимаемости плотность жидкости на различных глубинах практически одинакова. Зависимость же атмосферного давления от высоты описывается гораздо более сложной формулой, так как плотность атмосферы сильно зависит от высоты над поверхностью Земли, вследствие большой сжимаемости газов. Однако для расчетов, не требующих большой точности и при не очень больших высотах, можно считать, что давление убывает на 1 мм рт. ст. при подъеме на каждые 12 м. Эту зависимость давления от высоты можно использовать для измерения высоты подъема альпинистов, летательных аппаратов и т.п.

Если при подъеме давление уменьшилось на 20 мм рт.ст., то это значит, что высота подъема составила 240 метров.

h = 20 мм рт. ст. × 12 м/(мм рт. ст.) = 240 м

Приборы, измеряющие высоту по такому принципу, называются альтиметрами (от латинского «альтиус» — высоко).

Задача 1. Определите высоту горы, если у ее подножия барометр показывает давление 750 мм рт. ст., а на ее вершине — 620 мм рт. ст.

Задача 2. Определите силу давления воздуха, действующую на альпиниста на вершине горы Килиманджаро, высота которой составляет 5895 м. Считайте, что давление воздуха у ее подножья составляет 100 кПа, а площадь поверхности тела альпиниста примите равным 190 дм 2 .

Барометр — прибор, используемый для измерения атмосферного давления.

Атмосферное давление зависит от высоты местности и метеоусловий.

– При небольших подъемах в среднем на каждые 12 м высоты подъема, давление уменьшается на 1 мм рт. ст.

Как градуируют шкалу барометра-анероида

Учебник Физика 7 класс Кривченко И.В., размещённый в этой рубрике, включён в федеральный перечень учебников в соответствии с ФГОС. Учебник в цветном полиграфическом исполнении с твёрдым переплетом объёмом 150 страниц вышел из печати в июле 2015 г. в пятом издании. Учебник физики 7 класса рассчитан на 2 урока в неделю и содержит 6 тем курса физики, которые перечислены ниже.

Физика 7 класс, тема 01. Физические величины (7+2 ч)
Физика. Физическая величина. Измерение физических величин.
Цена делений шкалы прибора. Погрешность прямых и косвенных измерений.
Формулы и вычисления по ним. Единицы физических величин.
Метод построения графика. Физика 7 класс, тема 02. Масса и плотность (8+1 ч)
Явление тяготения и масса тела. Свойство инертности и масса тела.
Плотность вещества. Таблицы плотностей некоторых веществ.
Средняя плотность тел и их плавание.
Метод научного познания. Физика 7 класс, тема 03. Силы вокруг нас (13+2 ч)
Сила и динамометр. Виды сил.
Уравновешенные силы и равнодействующая.
Сила тяжести и вес тела. Сила упругости и сила трения.
Закон Архимеда. Вычисление силы Архимеда.
Простые механизмы. Правило равновесия рычага. Физика 7 класс, тема 04. Давление тел (10+0 ч)
Определение давления. Давление жидкости. Закон Паскаля. Давление газа.
Атмосферное давление. Барометр Торричелли. Барометр-анероид.
Вакуумметры. Манометры: жидкостные и деформационные.
Пневматические и гидравлические механизмы. Физика 7 класс, тема 05. Работа и энергия (9+1 ч)
Механическая работа. Коэффициент полезного действия. Мощность.
Энергия. Кинетическая и потенциальная энергия.
Механическая энергия. Внутренняя энергия.
Взаимные превращения энергии. Физика 7 класс, тема 06. Введение в термодинамику (15+2 ч)
Температура и термометры. Количество теплоты и калориметр.
Теплота плавления/кристаллизации и парообразования/конденсации.
Первый закон термодинамики. Двигатель внутреннего сгорания.
Теплота сгорания топлива и КПД тепловых двигателей.
Теплообмен. Второй закон термодинамики.

Учебник Физика 8 класс Кривченко И.В., размещённый в этой рубрике, включён в федеральный перечень учебников в соответствии с ФГОС. Учебник в цветном полиграфическом исполнении с твёрдым переплетом объёмом 150 стр. вышел из печати в июле 2015 г. в четвёртом издании. Учебник физики 8 класса рассчитан на 2 урока в неделю и содержит 5 тем курса физики, которые перечислены ниже.

Физика 8 класс, тема 07. Молекулярно-кинетическая теория (8+1 ч)
Из истории МКТ. Частицы вещества. Движение частиц вещества.
Взаимодействие частиц вещества. Систематизирующая роль МКТ.
Кристаллические тела. Аморфные тела. Жидкие тела. Газообразные тела.
Агрегатные превращения. Насыщенный пар. Влажность воздуха. Физика 8 класс, тема 08. Электронно-ионная теория (8+1 ч)
Строение атомов и ионов. Электризация тел и заряд.
Объяснение электризации. Закон сохранения электрического заряда.
Электрическое поле. Электрический конденсатор. Электрический ток.
Электропроводность жидкостей, газов и полупроводников. Физика 8 класс, тема 09. Постоянный электрический ток (13+2 ч)
Электрическая цепь. Сила тока. Электрическое напряжение. Работа тока.
Закон Ома для участка цепи. Сопротивление соединений проводников.
Закон Джоуля-Ленца. Электронагревательные приборы.
Полупроводниковые приборы. Переменный ток. Физика 8 класс, тема 10. Электромагнитные явления (8+1 ч)
Магнитное поле. Соленоид и электромагнит. Постоянные магниты.
Действие магнитного поля на ток. Электродвигатель на постоянном токе.
Электромагнитная индукция. Электротрансформатор. Передача электроэнергии.
Электродвигатель на переменном токе. Физика 8 класс, тема 11. Колебательные и волновые явления (9+2 ч)
Период, частота и амплитуда колебаний. Нитяной и пружинный маятники.
Механические волны. Свойства механических волн. Звук.
Электромагнитные колебания. Излучение и прием электромагнитных волн.
Свойства электромагнитных волн. Принципы радиосвязи и телевидения.

Учебник Физика 9 класс Кривченко И.В., размещённый в этой рубрике, включён в федеральный перечень учебников в соответствии с ФГОС. Учебник в цветном полиграфическом исполнении с твёрдым переплетом объёмом 150 стр. вышел из печати в июле 2015 г. в третьем издании. Учебник физики 9 класса рассчитан на 2 урока в неделю и содержит 4 темы курса физики, которые перечислены ниже.

Физика 9 класс, тема 12. Введение в кинематику (16+2 ч)
Что такое кинематика. Относительность движения. Путь и перемещение.
Сложение и вычитание векторов. Проекции векторов на координатные оси.
Равномерное движение. Мгновенная скорость. Равноускоренное движение.
Графическое описание движений. Равномерное движение по окружности. Физика 9 класс, тема 13. Введение в динамику (13+2 ч)
Что такое динамика. Первый, второй и третий законы Ньютона.
Законы Гука и Кулона-Амонтона. Закон всемирного тяготения.
Закон сохранения импульса. Реактивное движение.
Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Физика 9 класс, тема 14. Введение в оптику (11+1 ч)
Источники света. Прямолинейное распространение света. Отражение света.
Зеркала. Преломление света. Линзы. Оптические приборы.
Дисперсия света и цвета тел. Фотография и полиграфия.
Корпускулярно-волновой дуализм. Физика 9 класс, тема 15. Введение в квантовую физику (7+1 ч)
Физика XX века. Явление радиоактивности. Регистрация частиц.
Строение атома. Характеристики атомного ядра. Ядерные реакции.
Природа и свойства радиоактивных излучений. Энергия связи ядра.
Энергия ядерных реакций. Ядерная энергетика. Физика XXI века.

Для перехода к параграфам кликайте нумерацию 01 02 03 04 05 и т.д. вверху страницы. Параграфы каждой темы курса физики снабжены интерактивными вопросами и заданиями.

Физика.ru • Клуб для учителей физики, учащихся 7-9 классов и их родителей

Ссылка на основную публикацию