Давление человека на землю

Цель работы: определить давление, оказываемое человеком на почву, стоя на одной ноге, на двух ногах, в состоянии лежа.

Приборы и материалы: миллиметровая бумага, линейка.

Содержание и метод выполнения работы.

Под действием силы тела деформируются. Иногда деформация такова, что приводит к разрушению поверхности взаимодействующих тел (разрушается лед при ходьбе по нему, появляются следы на снегу и песке и т.д.). Но действие силы может быть и таким, что разрушение поверхности происходить не будет. Например, человек на лыжах. Таким образом, разрушающее действие силы на тело определяется материалом поверхности, значением силы и площади, по которой распределена эта сила.

Отношение силы, действующее на поверхность, к площади поверхности называют давлением.

Единица давления, как и сама величина, является производной. За единицу давления Паскаль (Па) принято давление, вызываемое силой 1 Н, распределенной по поверхности площадью 1 м².

Чтобы лично вы, стоя на лыжах, производили давление около 1 Па, вам понадобятся «лыжи» площадью около 600 м².

Порядок выполнения работы.

1. Возьмите листок бумаги и очертите контуры вашей ноги.

2. Определите площадь вашей ноги по этому очертанию в сравнении с 1 см².

3. Используя весы, определите свою массу. Вычислите силу, с которой вы действуете на почву.

4. Рассчитайте давление, оказываемое вами на почву, если вы стоите на одной ноге, на двух ногах.

5. Результаты занесите в таблицу.

6. Сделайте вывод о давлении человека на землю при ходьбе, беге, в положении стоя на двух ногах.

Определение атмосферного давления.

Цель работы: определить атмосферное давление.

Приборы и материалы: барометр — анероид.

Содержание и метод выполнения работы.

Как известно, атмосфера- это воздушная оболочка Земли. Атмосфера состоит условно из следующих слоев: тропосфера, стратосфера, термосфера и ионосфера. Атмосфера удерживается около Земли силой тяготения и оказывает давление на все тела, которые в ней находятся.

Прибор для измерения атмосферного давления носит название барометр. Единицей атмосферного давления служат мм.рт. ст или Па. 1 мм.рт.ст = 133.3 Па

В нашей работеизмерение производится при помощи барометра – анероида. Прибор располагается горизонтально. Атмосферное давление измеряется в паскалях (Па), миллибарах (мб), и миллиметрах ртутного столба (мм.рт.ст). Величины связаны между собой следующим образом:

1 мм.рт.ст. = 1,33 мб

1 мм.рт.ст. = 133 Па

Нормальным атмосферным давлением на уровне моря считается давление 760 мм.рт.ст. Для каждой местности нормальное давление свое, т.к в зависимости от высоты изменяется давление (при повышении высоты на 10,5 метров давление понижается на 1 мм.рт.ст.)

Повышенное или пониженное давление определяет атмосферный фронт. Пониженное давление – признак циклонального фронта, повышенное антициклонального. Циклон – приток воздуха, связанный с областью пониженного давления; антициклон – отток воздуха, связанный с областью повышенного давления. Наличие того или иного фронта позволяет прогнозировать погоду местности.

Порядок выполнения работы.

1. Выберите объекты исследования, 3-4 контрольных точки (лес, низина, опушка, ручей и т.д.)

2. Подготовьте барометр – анероид к работе.

3. Измерьте атмосферное давление в первой контрольной точке. Повторите измерения в радиусе 10-12 м 3-4 раза.

4. Вычислите среднее значение атмосферного давления в этой точке.

Атмосферное давление

Воздух, окружающий Землю, имеет массу, и несмотря на то, что масса атмосферы примерно в миллион раз меньше массы Земли (общая масса атмосферы равна 5,2*10 21 г, а 1 м 3 воздуха у земной поверхности весит 1,033 кг), эта масса воздуха оказывает давление на все объекты, находящиеся на земной поверхности. Сила, с которой воздух давит на земную поверхность, называется атмосферным давлением.

На каждого из нас давит столб воздуха в 15 т. Такое давление способно раздавить все живое. Почему же мы его не ощущаем? Объясняется это тем, что давление внутри нашего организма равно атмосферному.

Таким образом, внутреннее и внешнее давление уравновешиваются.

Атмосферное давление измеряется в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Для его определения пользуются специальным прибором — барометром (от греч. baros — тяжесть, вес и metreo — измеряю). Существуют ртутные и безжидкостные барометры.

Безжидкостные барометры получили название барометры-анероиды (от греч. а — отрицательная частица, nerys — вода, т. е. действующий без помощи жидкости) (рис. 1).

Рис. 1. Барометр-анероид: 1 — металлическая коробочка; 2 — пружина; 3 — передаточный механизм; 4 — стрелка-указатель; 5 — шкала

Нормальное атмосферное давление

За нормальное атмосферное давление условно принято давление воздуха на уровне моря на широте 45° и при температуре 0 °С. В этом случае атмосфера давит на каждый 1 см 2 земной поверхности с силой 1,033 кг, а масса этого воздуха уравновешивается ртутным столбиком высотой 760 мм.

Опыт Торричелли

Величина 760 мм была впервые получена в 1644 г. Эванджелистом Торричелли (1608-1647) и Винченцо Вивиани (1622-1703) — учениками гениального итальянского ученого Галилео Галилея.

Э. Торричелли запаял с одного конца длинную стеклянную трубку с делениями, наполнил ртутью и опустил в чашку с ртутью (так был изобретен первый ртутный барометр, который получил название трубки Торричелли). Уровень ртути в трубке понизился, так как часть ртути вылилась в чашку и установилась на уровне 760 миллиметров. Над столбиком ртути образовалась пустота, которая получила название Торричеллиевой пустоты (рис. 2).

Э. Торричелли полагал, что давление атмосферы на поверхность ртути в чашке уравновешивается весом столба ртути в трубке. Высота этого столба над уровнем моря — 760 мм рт. ст.

Рис. 2. Опыт Торричелли

Это принято считать за одну атмосферу (атм.). В международной системе единиц (СИ) 1 атм. = 101 325 Паскалей (Па). Блез Паскаль (1623-1662) — французский ученый, в честь которого названа единица давления.

1 Па = 10 -5 бар; 1 бар = 0,98 атм.

Повышенное и пониженное атмосферное давление

Давление воздуха на нашей планете может изменяться в широких пределах. Если давление воздуха больше 760 мм рт. ст., то оно считается повышенным, меньше — пониженным.

Так как с подъемом вверх воздух становится все более разреженным, атмосферное давление понижается (в тропосфере в среднем 1 мм на каждые 10,5 м подъема). Поэтому для территорий, расположенных на разной высоте над уровнем моря, средним будет свое значение атмосферного давления. Например, Москва лежит на высоте 120 м над уровнем моря, поэтому среднее атмосферное давление для нее — 748 мм рт. ст.

Атмосферное давление в течение суток дважды повышается (утром и вечером) и дважды понижается (после полудня и после полуночи). Эти изменения связаны с изменением температуры и перемещением воздуха. В течение года на материках максимальное давление наблюдается зимой, когда воздух переохлажден и уплотнен, а минимальное — летом.

Распределение атмосферного давления по земной поверхности носит ярко выраженный зональный характер. Это обусловлено неравномерным нагреванием земной поверхности, а следовательно, и изменением давления.

На земном шаре выделяются три пояса с преобладанием низкого атмосферного давления (минимумы) и четыре пояса с преобладанием высокого (максимумы).

В экваториальных широтах поверхность Земли сильно прогревается. Нагретый воздух расширяется, становится легче и поэтому поднимается вверх. В результате у земной поверхности близ экватора устанавливается низкое атмосферное давление.

У полюсов под воздействием низкой температуры воздух становится более тяжелым и опускается. Поэтому у полюсов атмосферное давление, повышенное по сравнению с широтами на 60-65°.

В высоких слоях атмосферы, наоборот, над жаркими областями давление высокое (хотя и ниже, чем у поверхности Земли), а над холодными — низкое.

Общая схема распределения атмосферного давления такова (рис. 3): вдоль экватора расположен пояс низкого давления; на 30-40° широты обоих полушарий — пояса высокого давления; 60-70° широты — зоны низкого давления; в приполярных районах — области высокого давления.

В результате того, что в умеренных широтах Северного полушария зимой атмосферное давление над материками сильно повышается, пояс низкого давления прерывается. Он сохраняется только над океанами в виде замкнутых областей пониженного давления — Исландского и Алеутского минимумов. Над материками, наоборот, образуются зимние максимумы: Азиатский и Северо-Американский.

Рис. 3. Общая схема распределения атмосферного давления

Летом в умеренных широтах Северного полушария пояс пониженного атмосферного давления восстанавливается. Огромная область пониженного атмосферного давления с центром в тропических широтах — Азиатский минимум — формируется над Азией.

В тропических широтах материки всегда нагреты сильнее, чем океаны, и давление над ними ниже. Таким образом, над океанами в течение всего года существуют максимумы: Северо-Атлантический (Азорский), Северо-Тихоокеанский, Южно-Атлантический, Южно-Тихоокеанский и Южно-Индийский.

Линии, которые на климатической карте соединяют пункты с одинаковым атмосферным давлением, называются изобарами (от греч. isos — равный и baros — тяжесть, вес).

Чем ближе изобары друг к другу, тем быстрее изменяется атмосферное давлении на расстоянии. Величина изменения атмосферного давления на единицу расстояния (100 км) называется барическим градиентом.

На образование поясов атмосферного давления у земной поверхности влияют неравномерное распределение солнечного тепла и вращение Земли. В зависимости от времени года оба полушария Земли нагреваются Солнцем по-разному. Это обусловливает некоторое перемещение поясов атмосферного давления: летом — к северу, зимой — к югу.

Примерно третья часть населения нашей планеты чувствительно реагирует на изменения окружающей среды. Больше всего на самочувствие человека влияет атмосферное давление – притяжение воздушных масс к Земле. Какое атмосферное давление считается нормальным для человека – это зависит от местности, в которой он пребывает подавляющую часть времени. Каждому комфортными будут казаться привычные для него условия.

Что такое атмосферное давление

Планету опоясывает воздушная масса, которая под влиянием гравитации давит на любой предмет, включая человеческое тело. Сила называется давлением атмосферы. На каждый квадратный метр давит столб воздуха весом примерно 100000 кг. Измерение атмосферного давления производится специальным прибором – барометром. Измеряется в паскалях, миллиметрах ртутного столба, миллибарах, гектопаскалях, атмосферах.

Норма атмосферного давления составляет 760 мм рт. ст., или 101 325 Па. Открытие явления принадлежит известному физику Блезу Паскалю. Ученый сформулировал закон: на одинаковом расстоянии от центра земли (не имеет значения, в воздухе, на дне водоема) абсолютное давление будет одинаковым. Он же первый предложил измерять высоты методом барометрического выравнивания.

Нормы атмосферного давления по регионам

Узнать, какое атмосферное давление считается нормальным для здорового человека, невозможно – нет однозначного ответа. По разным регионам земного шара воздействие неодинаково. В пределах относительно небольшой площади эта величина может заметно различаться. Например, в Средней Азии стандартными считаются слегка повышенные цифры (в среднем 715-730 мм рт. ст.). Для средней полосы России нормальное атмосферное давление равно 730-770 мм рт. ст.

Показатели связаны с приподнятостью поверхности над уровнем моря, направлением ветра, влажности и температуры окружающей среды. Теплый воздух весит меньше, чем холодный. Над областью с повышенной температурой или влажностью сжатие атмосферы всегда меньше. Люди, живущие в высокогорных районах, не чувствительны к таким показателям барометра. Их организм формировался в этих условиях, и все органы прошли соответствующую адаптацию.

Как давление влияет на людей

Идеальной считается величина 760 мм рт. ст. Что же ждет при колебаниях ртутного столба:

  1. Изменение оптимальных показателей (до 10 мм/ч) уже приводит к ухудшению самочувствия.
  2. При резком повышении, понижении (в среднем на 1 мм/ч) даже у здоровых людей отмечается значительное ухудшение самочувствия. Появляется головная боль, тошнота, потеря работоспособности.

Источники: http://studopedia.net/6_42121_opredelenie-davleniya-okazivaemogo-chelovekom-na-pochvu.html, http://www.grandars.ru/shkola/geografiya/atmosfernoe-davlenie.html, http://sovets.net/5418-kakoe-atmosfernoe-davlenie-schitaetsya-normalnym-dlya-cheloveka.html

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *