Атмосферное давление на разных высотах

ЭТО ЛЮБОПЫТНО. Пресс-гигант. Гидравлический тормоз автомобиля.

Пресс-гигант

Гидравлический штамповочный пресс — геркулес среди машин. Его общая высота 26,5 м — высота восьмиэтажного дома. Целых четыре этажа находятся под полом цеха. Движущаяся часть машины массой 1820 т развивает рабочее усилие 455 000 кН. Одним движением машина превращает уложенную на штамп толстую листовую заготовку в почти готовую деталь самолёта — лонжерон крыла. Её размеры: длина 3200 мм, ширина 460 мм, толщина 4,8 мм. Форма поверхности детали сложная, а в то же время при изготовлении требуется очень большая точность. В нашей стране имеются гидравлические прессы, рабочее усилие которых ещё больше, например 700 000 кН.

Гидравлический тормоз автомобиля

Рассмотрим устройство автомобильного гидравлического тормоза, схема которого изображена на рисунке 150.

При нажатии на педаль тормоза 1 давление, создаваемое поршнем 2 в главном цилиндре, передаётся по всем направлениям, т. е. в каждый рабочий цилиндр 3. Это увеличенное давление заставляет поршни в колёсных цилиндрах сдвинуть тормозные колодки 4 и сдавить вращающийся барабан 5, тормозя таким образом колёса. На поршни всех четырёх рабочих цилиндров действуют одинаковые силы. Они также прижимают колодки к колёсам с одинаковой силой. Поэтому автомобиль при торможении не заносит. Эта гидравлическая машина позволила силу, действующую на педаль, одинаково распределить и передать на все четыре колеса, удалённые на разные расстояния от педали тормоза. Когда давление ноги прекращается, возвратные пружины 6 оттягивают тормозные колодки, возвращая при этом тормозную жидкость в основной цилиндр.

На принципиальной схеме (см. рис. 150) показано лишь одно колесо. Зарисуйте в тетради схему тормозной системы автомобиля, показав на ней все четыре колеса. Предложите такую схему, чтобы в случае возникновения неисправностей, не позволяющих тормозить одной паре колёс, торможение другой парой оставалось возможным.

Упражнения

Упражнение №1

Почему воздушный шарик, наполненный водородом, при подъеме над Землей увеличивается в объеме?

Посмотреть ответ

Скрыть

Ответ:

Изнутри на оболочку воздушного шарика оказывает давление водород. При подъеме это давление изменяться не будет. А вот давление воздуха (атмосферное давление) с подъемом шарика будет становиться меньше.

Когда шарик находится у поверхности Земли, то давление газа внутри него и атмосферное давление уравновешивают друг друга. При подъеме атмосферное давление будет уменьшатся — равновесие нарушится. Давление водорода внутри шарика станет больше давления воздуха снаружи. Это и приведет к увеличению размеров воздушного шарика.

Упражнение №2

У подножия горы барометр показывает 760 мм рт. ст., а на вершине 722 мм рт. ст. Какова примерно высота горы?

Дано:$p_1 = 760 \space мм \space рт. \space ст.$$p_2 = 722 \space мм \space рт. \space ст.$

$h — ?$

Посмотреть решение ответ

Скрыть

Решение:

Сначала вычислим разницу атмосферного давления у подножия горы и на ее вершине:$\Delta p = p_1 \space − \space p_2$,$\Delta p = 760 \space мм \space рт. \space ст. \space − \space 722 \space мм \space рт. \space ст. = 38 \space мм \space рт. \space ст.$

Мы знаем, что атмосферное давление при подъеме на каждые $12 \space м$ уменьшается на $1 \space мм \space рт. \space ст.$ У нас же давление уменьшилось на $38 \space мм \space рт. \space ст.$ Значит, мы можем вычислить высоту горы:$h = \Delta p \cdot 12$,$h = 38 \space мм \space рт. \space ст. \cdot 12 = 456 \space м$.

Ответ: $h = 456 \space м$.

Упражнение №3

Выразите нормальное атмосферное давление в гектопаскалях ($гПа$).

Посмотреть ответ

Скрыть

Ответ:

$p = 760 \cdot 1.333 \space гПа \approx 1013 \space гПа$.

Упражнение №4

При массе $60 \space кг$ и росте $1.6 \space м$ площадь поверхности тела человека равна примерно $1.6 \space м^2$. Рассчитайте силу, с которой атмосфера давит на человека (при нормальном атмосферном давлении).

Для того, чтобы рассчитать силу, при вычислениях нам необходимо использовать величину нормального атмосферного давления, выраженную в паскалях: $p = 760 \cdot 133.3 \space Па = 101 \space 308 \space Па$.

Дано:$p = 760 \space мм \space рт. \space ст.$$S = 1.6 \space м^2$

СИ:$p = 101 \space 308 \space Па$.

$F — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Давление по определению:$p = \frac{F}{S}$.

Выразим из этой формулы силу, с которой атмосфера давит на человека, и рассчитаем ее:$F = pS$,$F = 101 \space 308 \space Па \cdot 1.6 \space м^2 = 162 \space 092.8 \space Н \approx 162 \space кН$.

Ответ: $F \approx 162 \space кН$.

Упражнение №5

Высота самой высокой точки на планете, горы Эверест, составляет приблизительно $8800 \space м$ над уровнем моря. Какого же будет атмосферное давление на вершине горы?

Дано:$h = 8800 \space м$$p = 760 \space мм \space рт. \space cт.$

$p_1 — ?$

Посмотреть решение и ответ

Скрыть

Решение:

Обозначим величину изменения давления с высотой как $h_1$. Так как мы знаем, что каждые $12 \space м$ давление воздуха уменьшается на $1 \space мм \space рт. \space ст.$ можно записать:$h_1 = 12 \frac{м}{мм \space рт. \space ст.}$

Обозначим разницу давлений: $\Delta p = p_2 \space − \space p_1$, где:$p_2$ — давление у основания горы (или $p$),$p_1$ — давление на вершине горы.

Рассчитаем изменение атмосферного давления $\Delta p$ по формуле:$\Delta p= \frac{h}{h_1}$,$\Delta p=\frac{8800 \space м}{12 \frac{м}{мм. \space рт. \space ст.}} \approx 733 \space мм. \space рт. \space ст.$

Искомое давление:$p_1 = p \space − \space \Delta p$,$p_1 = 760 \space мм. \space рт. \space ст. \space − \space 733 \space мм. \space рт. \space ст. = 27 \space мм. \space рт. \space ст.$

Ответ: $p_1 = 27 \space мм. \space рт. \space ст.$

Задание

С помощью барометра-анероида измерьте атмосферное давление на первом и последнем этажах здания школы. Определите по полученным данным расстояние между этажами.

Чтобы выполнить это задание, измерьте давление на первом этаже школы ($p_1$) и давление на последнем этаже школы ($p_2$). Значения фиксируйте в мм рт. ст.

Воспользуйтесь тем фактом, что каждые 12 метров атмосферное давление уменьшается на 1 мм.

Нормальное атмосферное давление

Наиболее заселенными участками Земли считаются равнины (до 500 м над уровнем моря), поэтому нам особенно важно знать величину атмосферного давления, приближенную к этим отметкам высоты над уровнем моря (рисунок 2). Рисунок 2

Распределение население по высоте над уровнем моря

Рисунок 2. Распределение население по высоте над уровнем моря

Какое атмосферное давление называют нормальным?Все эксперименты и опыты показали, что атмосферное давление в местах, расположенных на уровне моря, приблизительно равно 760 мм рт. ст. Именно эту величину атмосферного давления и назвали «нормальным атмосферным давлением».

{"questions":,"answer":}}}]}

Нормальное атмосферное давление в паскалях

Рассчитаем нормальное атмосферное давление в паскалях. В прошлых уроках мы выяснили, что $1 \space мм \space рт. \space ст. = 133.3 \space Па$.

$760 \cdot 133.3 \space Па \approx 101 \space 308 \space Па \approx 1013\space гПа$.

Величина атмосферного давления в горах

Это давление считается нормальным, но будет ли оно таким, если подняться высоко в горы? Или на крышу небоскреба? 

При подъеме на каждые 12 метров атмосферное давление уменьшается на 1 мм рт. ст., что можно с легкостью проверить с помощью барометра-анероида (или высотомера) и многоэтажного здания (рисунок 3).

Рисунок 3. Уменьшение давления на 1 мм рт. ст. каждые 12 метров

Подобные расчеты на практике помогают ориентироваться в пространстве, определять положение заданных объектов относительно уровня Мирового океана (как вы знаете, данный уровень принят как стандартный нуль для отсчета любой высоты на Земле).

{"questions":,"answer":}}}]}

Какими достоинствами обладает решебник по физике за седьмой класс от Перышкина

Для выполнения опытов школьникам необходима теоретическая подготовка и доступное объяснение основных законов. Онлайн-гдз предоставляет точный и развернутый алгоритм с внедрением классных материалов и пошаговой инструкцией к применению лабораторных приборов. Также онлайн-помощник предлагает быстрый и эффективный способ запоминания информации и выполнения практических упражнений. Семиклассники справятся с любыми упражнениями из оригинального печатного учебника, даже самыми сложными. Пятерки и четверки станут неотъемлемыми спутниками такого подготовленного школьника. Преподавателю останется только радоваться новоиспеченным достижениям своего юного подопечного. И многие личные успехи в данной области школьникам будут доступны, благодаря круглосуточной удалённой поддержке

Причем также важно отметить, что пользоваться ресурсом можно с любого электронного устройства, у которого есть выход во всемирную сеть (планшет, ПК, смартфон, ноутбук). Список прочих преимуществ онлайн-решебника по физике для седьмого класса от Перышкина:

Физика 7 класс (Перышкин) Учебник 2023 ОГЛАВЛЕНИЕ

Учебник соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту основного общего образования. Большое количество красочных иллюстраций, разнообразные вопросы и задания, а также дополнительные сведения и любопытные факты способствуют эффективному усвоению учебного материала.

ГЛАВА 2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕЛ

§ 14. Механическое движение.

§ 18. Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение.

§ 22. Измерение массы тела на весах.ЭТО ЛЮБОПЫТНО. Эталон килограмма.§ 23. Плотность вещества.ЭТО ЛЮБОПЫТНО. Космические плотности.§ 24. Расчёт массы и объёма тела по его плотности.§ 25. Сила.§ 26. Явление тяготения. Сила тяжести.§ 27. Сила упругости. Закон Гука.

§ 28. Связь между силой тяжести и массой тела. Вес тела.ЭТО ЛЮБОПЫТНО. Невесомость.

§ 32. Сила трения.

ГЛАВА 3. ДАВЛЕНИЕ ТВЁРДЫХ ТЕЛ, ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

§ 35. Давление. Единицы давления.

§ 39. Расчёт давления жидкости на дно и стенки сосуда.

§ 43. Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах.

§ 47. Архимедова сила.ЭТО ЛЮБОПЫТНО. Легенда об Архимеде.

ГЛАВА 4. РАБОТА И МОЩНОСТЬ. ЭНЕРГИЯ

§ 50. Механическая работа. Единицы работы. ЭТО ЛЮБОПЫТНО. Работа в организме человека. § 51. Мощность. Единицы мощности. § 52. Простые механизмы. § 53. Рычаг. Равновесие сил на рычаге.

§ 54. Момент силы. § 55. Рычаги в технике, быту и природе. § 56. Применение правила равновесия рычага к блоку. § 57. Равенство работ при использовании простых механизмов. «Золотое правило» механики.

§ 58. Коэффициент полезного действия механизма. § 59. Механическая энергия. § 60. Превращение механической энергии одного вида в другой. ИТОГИ ГЛАВЫ.

Лабораторные работы

№ 1. Определение показаний измерительного прибора.№ 2. Определение размеров малых тел.№ 3. Измерение массы тела.№ 4. Измерение объёма твёрдого тела.№ 5. Определение плотности твёрдого тела.№ 6. Исследование силы упругости.№ 7. Градуирование пружины и измерение сил динамометром.№ 8. Исследование зависимости силы трения скольжения от площади соприкосновения тел, прижимающей силы, рода поверхности.№ 9. Изучение выталкивающей силы, действующей на погружённое в жидкость тело.№ 10. Выяснение условий плавания тела в жидкости.№ 11. Выяснение условия равновесия рычага.№ 12. Определение КПД наклонной плоскости.

Вы смотрели: Физика Перышкин Учебник. Оглавление и ознакомительные фрагменты учебника 2023 года издания. Цитаты из пособия использованы в учебных целях для семейного и домашнего обучения.

§ 46. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело.

Вопросы на стр.158

1. Приведите примеры явлений из жизни, подтверждающие существование выталкивающей силы. 2. Чему равна выталкивающая сила, действующая на тело, погружённое в жидкость? 3. Объясните, почему на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила. 4. Как на опыте показать, что на находящееся в газе тело действует выталкивающая сила? Какой газ вместо углекислого газа можно использовать в этом опыте?

Вы смотрели: Физика Перышкин Учебник 2023 года §§43-4+6 (Барометр-анероид. Атмосферное давление на различных высотах. Манометры. Поршневой жидкостный насос. Гидравлический пресс. Пресс-гигант. Гидравлический тормоз автомобиля. Действие жидкости и газа на погружённое в них тело). Цитаты из пособия использованы в учебных целях.

§ 45. Гидравлический пресс.

Вопросы на стр.153

1. Каковы устройство и принцип действия гидравлических машин? 2. Как определить выигрыш в силе, который даёт гидравлический пресс (без учёта трения)? 3. Используя рисунок 148, объясните принцип работы гидравлического пресса.

1. Нужно ли изменить конструкцию гидравлического пресса для его работы на Луне?
2. Справедлив ли закон сообщающихся сосудов в условиях невесомости?

УПРАЖНЕНИЕ 28

1. Какой выигрыш в силе можно получить на гидравлических машинах, у которых площади поршней относятся как 2 : 50?
2. Площадь малого поршня гидравлического пресса 10 см2, на него действует сила 200 Н. Площадь большого поршня 200 см2. Какая сила действует на большой поршень?
3. В гидравлической машине площади поршней равны 20 см2 и 200 см2. На малый поршень поставили гирю массой 2 кг. Гирю какой массы при этом сможет удержать большой поршень?
4. * Малый поршень гидравлического пресса под действием силы 500 Н опустился на 15 см. При этом большой поршень поднялся на 5 см. Какая сила действует на большой поршень?

ЗАДАНИЕ 32

1. Используя Интернет или другие источники информации, найдите, как устроен автомобильный гидравлический домкрат (рис. 149). Расскажите, как действует такое устройство.
2. Изготовьте модель устройства с применением гидравлической машины, используя справочную литературу или Интернет. Объясните принцип его действия.
3. Понаблюдайте за работой автопогрузчика или самосвала. В их конструкции использованы принципы гидравлической машины. Какие?

Уменьшение давления с увеличением высоты

Зависимость давления воздуха от высоты намного сложнее, чем зависимость давления жидкости от высоты ее столба.

Как объяснить, что атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты подъема над уровнем Земли?Наша атмосфера неоднородна, и давление воздуха вблизи поверхности Земли максимально. С высотой оно будет уменьшаться. Почему так происходит?

• Во-первых, при подъеме над землей высота столба воздуха над нами будет уменьшаться;
• Во-вторых, будет уменьшаться плотность воздуха.

Поэтому если вы полетите на воздушном шаре или вздумаете подняться в горы, то давление воздуха с высотой будет только уменьшаться.

{"questions":,"answer":}}}]}

Интересные факты

Тело человека приспособлено к атмосферному давлению, но плохо переносит его понижение. При подъеме на такие высокие горы, (примерно с 4000 м, а иногда и ниже) многие люди начинают чувствовать себя плохо, появляются приступы «горной болезни»: становится трудно дышать, из ушей и носа нередко идет кровь, можно даже потерять сознание. 

И все же люди приспосабливаются и к таким непростым условиям, например, в мире есть несколько стран (Боливия, Мексика, Перу, Эфиопия, Афганистан), в которых большинство населения проживают на высоте свыше 1000 м над уровнем моря.

В Тибете граница обитания человека превышает 5000 м над уровнем моря. Потоси — город, который еще во времена Инков являлся крупнейшим месторождением серебра в Южной Америке, — построен на высоте 4090 метров и имеет население около 160 тысяч человек. Это один из самых высокогорных городов на земном шаре.