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.

– 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, – 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 :

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.

Значительные отклонения от нормального атмосферного давления могут стать причиной серьезных нарушений состояния здоровья. В обычных условиях некоторые люди весьма чувствительны даже к небольшим колебаниям атмосферного давления.

Единицей измерения атмосферного давления является высота ртутного столба, уравновешивающего это давление. Давление атмосферы, которое уравновешивает столб ртути высотой 760 мм при температуре 0°С. на уровне моря и на широте 45°. принято считать нормальным. При этом атмосфера давит на 1 см 2 поверхности земли с силой 1 кг (точнее 1,0333 кг). Давление 1 кг на 1 см 2 принято выражать одной атмосферой. В настоящее время введена новая единица измерения давления - миллибар (мб), 1 мб=0,7501 мм.рт.ст.

В единицах СИ величина давления выражается в гектопаскалях, гПа - это давление, которое оказывает тело массой 1 г на 1 см 2 поверхности.

Атмосферное давление измеряют с помощью ртутного барометра или барометра-анероида. В качестве воспринимающей части, реагирующей на изменение давления, имеют безвоздушную металлическую коробочку с тонкими стенками. При повышении давления стенки коробочки сдавливаются, а при понижении выпрямляются.

Для непрерывной регистрации колебаний атмосферного давления в течение определенного отрезка времени используют барограф. Основная часть прибора, реагирующая на изменения давления воздуха, состоит из нескольких анероидных коробочек, соединенных друг с другом. Движения крышек коробочек передаются с помощью системы рычажков стрелке с пером, которое вычерчивает кривую на ленте вращающегося барабана.

Определение скорости движения воздуха

Скорость движения воздуха определяется расстоянием, которое проходит воздух в единицу времени, и выражается в метрах в секунду. Движение воздуха способствует отдаче тепла путем проведения и конвекции при низкой температуре воздуха и путем испарения при высокой температуре и низкой относительной влажности воздуха. Усиление отдачи тепла зимой способствует охлаждению организма человека, а летом в жаркую погоду, наоборот, освобождает его от излишков тепла и тем самым улучшает самочувствие.

В помещениях при закрытых форточках и дверях скорость движения воздуха обычно не превышает 0,05-0,2 м/с. Скорость движения воздуха как правило не должна превышать 0,4 м/с, так как большие скорости вызывают неприятное ощущение сквозняка.

Для определения скорости воздуха применяются динамические анемометры , основанные на вращении током воздуха легких лопастей, обороты которых передаются счетному механизму с циферблатом и указательной стрелкой. Анемометры имеются двух систем: чашечные и крыльчатые.

Чашечный анемометр предназначается главным образом для метеорологических наблюдений в открытой атмосфере и позволяет измерять скорость движения воздуха в больших пределах от 1 до 50 м/с. В верхней части прибор имеет четыре полых полушария, которые под влиянием тока воздуха вращаются вокруг вертикальной оси. Нижний конец оси при помощи зубчатой передачи соединен со стрелками на циферблате, которые, передвигаясь по шкале, указывают число делений. Большая стрелка показывает единицы и десятки, маленькие стрелки (в зависимости от их количества) показывают сотни, тысячи и более делений. Сбоку циферблата имеется рычажок, с помощью которой включается и выключается счетчик оборотов стрелок. Перед началом измерения при выключенном счетчике записывают показания всех стрелок. Прибор устанавливают перпендикулярно воздушному потоку и дают чашечкам некоторое время вращаться вхолостую. Затем одновременно включают счетчик анемометра и пускают в ход секундомер. Наблюдение продолжают 5-10 минут, после чего счетчик выключают и записывают новые показания. По разнице в показаниях счетчика до и в конце наблюдения определяют число делений в секунду. Затем определяют скорость движения воздуха, пользуясь прилагаемым к прибору графиком.

Крыльчатый анемометр устроен так же, как чашечный, но воспринимающей частью у него являются не полушария, а легкие алюминиевые крылья, огражденные широким металлическим кольцом. Прибор более чувствителен и позволяет измерять скорость от 0,5 до 15 м/с, чаще всего используется при обследовании вентиляции. Продолжительность наблюдения ограничивается 3-4 минутами. Снятие показаний и расчет скорости производят так же, как и в случае с чашечным анемометром.

Пример. Показания прибора до измерения составляли 7425, после измерения в течение 3 мин - 7695. Таким образом, разница в показаниях 7695-7425=270 делений. Находят число делений в секунду: 270/180 = 1,5. По графику, прилагаемому к прибору, определяем, что 1,5 деления в секунду соответствуют 0, 8 м/с.

В помещениях скорость движения воздуха обычно небольшая, и анемометром ее измерить невозможно ввиду его малой чувствительности, поэтому необходимо пользоваться другим прибором - кататермометром, с помощью которого определяют малые скорости движения воздуха (менее 1 м/с).

Кататермометр представляет собой спиртовой термометр с цилиндрическим или шаровым резервуаром. В шаровом кататермометре резервуар имеет форму шара, на шкале нанесены деления от 33 до 40 °С. Для определения скорости движения воздуха, резервуар кататермометра погружают в горячую воду (60-80°С) и держат его в ней до тех пор, пока спирт не заполнит примерно половину верхнего расширения капилляра. После этого резервуар насухо вытирают, и прибор подвешивают в том месте, где нужно измерить скорость движения воздуха. Нагретый резервуар кататермометра будет постепенно отдавать тепло во внешнюю среду путем излучения, проведения и конвекции. Вследствие охлаждения прибора спирт из верхнего расширения капилляра станет переходить в резервуар. По секундомеру определяют время, в течение которого столбик спирта опустится либо с 38° до 35°С (исследование повторяют 2-3 раза и вычисляют среднее время).

Каждый кататермометр за время опускания столбика спирта с 38 до 35°С теряет с 1 см 2 поверхности резервуара определенное, постоянное для данного прибора количество тепла. Эта величина носит название фактора и обозначается F. Она указана на тыльной стороне прибора (в милликалориях). Время, в течение которого кататермометр потеряет это количество тепла, будет различно в зависимости от температуры и скорости движения воздуха, т.е. от охлаждающей способности воздуха, которую и определяют по формуле:

H = F / T ,

где Н - охлаждающая способность воздуха, то есть количество тепла в милликалориях, которое теряется с 1 см 2 поверхности резервуара кататермометра за 1 с при опускании спирта с 38 до 35°С;

F - фактор прибора;

Т - время в секундах, в течение которого столбик спирта опустился с 38° до 35°С.

Определив Н, вычисляют скорость движения воздуха по формуле:

где V - скорость движения воздуха в метрах в секунду;

Н - охлаждающая способность воздуха в мкал/с·см 2 ,

Q - разность между средней температурой кататермометра (36,5°С) и температурой окружающего воздуха;

0,20 и 0,40 - эмпирические коэффициенты.

Пример. При определении охлаждающей способности воздуха в операционной на уровне 1 м от пола время падения столбика спирта (t) составляло 80 с, фактор прибора F - 496, температура воздуха 18°С.

Определим охлаждающую способность воздуха

Н = F/t = 496:80 = 6,2 мкал/с см 2

Рассчитаем Q = 36,5 0 – 18 0 = 18,5 0

Рассчитаем H/Q = 6,2: 18,5 = 0,33

Подставляем полученные результаты в формулу:

Заключение. Скорость движения воздуха в операционной отвечает требованиям нормативной документации (см. табл.3)

Определение подвижности воздуха возможно также по специальной таблице по величине H/Q (см. табл.2).

Таблица 2

Таблица для определения скорости движения воздуха

1 . Ученик измерял температуру воздуха в классе. Показания термометра приведены на фотографии. Погрешность измерения температуры равна цене деления термометра. Чему равна температура воздуха в классе по результатам этих измерений?

Решение.

Из рисунка видно, что одна шкала деления равна одному градусу. Термометр показывает 23 градуса, а цена деления – это 1 градуса, следовательно, погрешность измерения термометром температуры равна градус.

Ответ: .

2. Ученик измерял температуру воздуха на улице. Показания термометра приведены на фотографии. Погрешность измерения температуры равна половине цены деления термометра. Чему равна температура воздуха на улице по результатам этих измерений?

Запишите в ответ показания термометра с учётом погрешности измерений.

Решение.

Термометр показывает уровень в 16 градусов. Цена одного деления равна 1 градус, следовательно, погрешность измерения составляет 0,5 градуса. В результате получаем показания термометра

Ответ: .

3. С помощью барометра проводились измерения атмосферного давления. Верхняя шкала барометра проградуирована в кПа, а нижняя шкала - в мм рт. ст. Погрешность измерений давления равна половине цены деления шкалы барометра. Чему равно атмосферное давление по результатам этих измерений?

Решение.

По верхней шкале видим, что показания барометра равны 99,4 кПа, так как одно деление равно 0,1 кПа. Соответственно, погрешность измерения – это половина деления, то есть половина от 0,1 кПа и составляет 0,05 кПа. Получаем показания барометра:

кПа.

Ответ: .

4. С помощью барометра проводились измерения атмосферного давления. Верхняя шкала барометра проградуирована в кПа, а нижняя шкала - в мм рт. ст. Погрешность измерений давления равна цене деления шкалы барометра. Чему равно атмосферное давление по результатам этих измерений?

Запишите в ответ показания барометра с учётом погрешности измерений.

Решение.

Ответ нужно дать в мм. рт. ст. Поэтому смотрим на нижнюю шкалу барометра, по которой видим уровень атмосферного давления в 746 мм. рт. ст. Цена одного деления шкалы равна 1 мм. рт. ст., следовательно, имеем наблюдение

мм. рт. ст.

Ответ: .

5. На рисунке приведена фотография электрической цепи по измерению сопротивления реостата. Погрешности измерения силы тока в цепи и напряжения на реостате равны половине цены деления амперметра и вольтметра. Чему равна по результатам этих измерений сила тока в цепи?

Запишите в ответ показания амперметра с учётом погрешности измерения.

Решение.

Амперметр показан на рисунке внизу в виде белого прибора. Его показания равны 0,5 А. Цена одного деления равна и так как погрешность составляет половину деления, то она равна 0,025. Таким образом, имеем результат измерения, равный

А.

Ответ: .

6. На рисунке приведена фотография электрической цепи по измерению сопротивления реостата. Погрешности измерения силы тока в цепи и напряжения на реостате равны половине цены деления амперметра и вольтметра. Чему равно по результатам этих измерений напряжение на клеммах источника?

Запишите в ответ показания вольтметра с учётом погрешности измерений.

Решение.

Величина напряжения определяется черным прибором с отметкой 3,2 В (здесь одно деление равно 0,2 В). Так как погрешность измерения равна половине деления, то есть 0,1 В, то имеем результат измерения

В.

Ответ: .

7. Ученик, изучая законы геометрической оптики, провёл опыт по преломлению света, направив слева узкий луч на стеклянную пластину (см. фотографию). Погрешность измерения углов падения и преломления равна половине цены деления транспортира. Чему равен по результатам этих измерений угол падения?

Решение.

Из рисунка видно, что угол падения равен 30 градусов. Цена одного деления равна 1 градусу, значит, погрешность измерения равна 0,5 градуса – половина цены деления. Таким образом, по результатам измерения, ученик получил значение .

Ответ: .

8. Ученик, изучая законы геометрической оптики, провёл опыт по преломлению света, направив слева узкий луч на стеклянную пластину (см. фотографию). Погрешность измерения углов падения и преломления равна половине цены деления транспортира.

Чему равен по результатам этих измерений угол преломления?

Запишите ответ с учётом погрешности измерений.

Решение.

Из рисунка следует, что луч преломляется под углом 20 градусов. Причем, цена одного деления транспортира равна 1 градус, следовательно, погрешность измерения – это 0,5 градуса. Таким образом, имеем результат измерения .

Ответ: .

9. Для того чтобы более точно измерить массу одного винта, на электронные весы положили 50 таких винтов. Весы показали 25 г. Погрешность весов равна ±1 г. Чему равна масса одного винта по результатам этих измерений?

Запишите ответ с учётом погрешности измерений.

Решение.

Масса 50 винтов составляет 25 грамм, следовательно, масса одного винта равна грамма. Погрешность измерения веса одного винта также уменьшается в 50 раз и становится равной . В итоге имеем результат измерения одного винта

10.

Решение.

Из рисунка видно, что одно деление динамометра равно Н. Следовательно, динамометр показывает уровень 1,6 Н с погрешностью одного деления, то есть 0,1 Н. Получаем результаты измерений:

Н.

Ответ: .

11. Для того чтобы более точно измерить массу одной шайбы, на электронные весы положили 30 таких шайб. Весы показали 12,0 г. Погрешность весов равна ±1,5 г. Чему равна масса одной шайбы по результатам этих измерений? Запишите ответ с учётом погрешности измерений.

Решение.

Если масса 30 шайб равна 12 грамм, то масса одной шайбы будет равна грамма. Погрешность измерения одной шайбы также уменьшается в 30 раз и равна . В итоге имеем результат измерения одной шайбы

грамм.

Ответ: .

12. Ученик измерял силу тяжести, действующую на груз. Показания динамометра приведены на фотографии. Погрешность измерения равна цене деления динамометра.

Запишите показания динамометра с учётом погрешности измерений.

Решение.

Из рисунка видно, что цена деления динамометра равна 0,1 Н. Динамометр показывает значение 4,3 Н. Учитывая, что погрешность измерений составляет одно деление, то есть 0,1 Н, то результат измерения будет равен

Н.

Ответ: .

13.

Определите показания вольтметра с учётом погрешности измерений.

Решение.

Одно деление вольтметра равно В. Следовательно, прибор показывает 4,6 В с погрешностью В.

Ответ: .

14. При проведении лабораторной работы ученик собрал электрическую цепь по схеме на рисунке. Погрешности измерения силы тока в цепи и напряжения на резисторе равны цене деления амперметра и вольтметра.

Определите показания амперметра с учётом погрешности измерений.

Решение.

Из рисунка видно, что цена деления шкалы амперметра равна 0,02 А. Амперметр показывает 0,2 А, следовательно, результатом измерения силы тока в цепи будет величина А.

Ответ: .

15.

Решение.

Из рисунка видно, что цена деления мензурки равна 10:4=2,5 мл. Объем жидкости равен 30+3*2,5=37,5 мл. Таким образом, результат измерений равен мл.

Ответ: .

16. Ученик измерял объём жидкости при помощи мензурки (см. рисунок). Погрешность измерения объёма равна цене деления мензурки. Запишите в ответ объём жидкости с учётом погрешности измерений.

Решение.

Из рисунка видно, что одно деление мензурки равно см3. Тогда уровень жидкости равен 40+3*5=55 см3. Таким образом, результат измерения соответствует величине см3.

Ответ: .

17.

Решение.

Шкала для градусов по Цельсию расположена справа от столбика термометра. Из рисунка видно, что цена деления для правой шкалы термометра равна 1 градус. Термометр показывает уровень 24 градуса, следовательно, результат измерения можно записать в виде .

Ответ: .

18. Термометр, изображённый на рисунке, показывает температуру воздуха в комнате. Погрешность измерения температуры равна цене деления термометра. Запишите в ответ показания термометра в градусах Цельсия с учётом погрешности измерений.

Решение.

Шкала градусов Цельсия расположена справа от столбика термометра. Из рисунка видно, что цена деления данной шкалы равна 1 градус. Термометр показывает 42 градуса, следовательно, результат измерения можно записать в виде .

Ответ: .

19. С помощью ученической линейки измерили толщину пачки из 500 листов бумаги. Толщина пачки оказалась (50 ± 1) мм. Определите толщину одного листа бумаги с учётом погрешности измерений.

Решение.

Толщина 500 листов составила 50 мм, следовательно, толщина одного листа будет равна мм. Погрешность измерения 1 мм также уменьшится в 500 раз и станет равна мм. Таким образом, результат измерения толщины одного листа мм.

Ответ: .

20. С помощью ученической линейки измерили толщину стопки из 20 шайб. Толщина стопки оказалась (42 ± 1) мм. Определите толщину одной шайбы с учётом погрешности измерений.

Решение.

Измерения показали, что 20 шайб образуют толщину 42 мм, следовательно, одна шайба будет иметь толщину мм. Погрешность измерения шайб также уменьшится в 20 раз и станет равной мм. В результате измерение одной шайбы можно записать в виде мм.

Ответ: .

21. Ученик измерял объём жидкости при помощи мензурки (см. рисунок). Погрешность измерения объёма равна цене деления мензурки. Запишите в ответ объём жидкости с учётом погрешности измерений.

Решение.

Мл. Уровень жидкости находится на 30 мл, следовательно, результат измерения можно записать в виде мл.

Ответ: .

22. Ученик измерял объём жидкости при помощи мензурки (см. рисунок). Погрешность измерения объёма равна цене деления мензурки. Запишите в ответ объём жидкости с учётом погрешности измерений.

Решение.

Из рисунка видно, что цена деления мензурки равна , следовательно, объем жидкости в мензурке равен 50-2,5=47,5 мл с погрешностью измерения 2,5:

мл.

Ответ: .

23. Термометр, изображённый на рисунке, показывает температуру воздуха в цехе завода. Погрешность измерения температуры равна цене деления термометра. Запишите в ответ показания термометра в градусах Цельсия с учётом погрешности измерений.

Решение.

Из рисунка видно, что цена деления термометра равна 1 °С. Стрелка показывает температуру 30-6=24 °С. Таким образом, результатом измерения температуры будет величина °С.

Ответ: .

24. Термометр, изображённый на рисунке, показывает температуру горячего масла. Погрешность измерения температуры равна цене деления термометра. Запишите в ответ показания термометра с учётом погрешности измерений.

Решение.

Из рисунка видно, что цена одного деления термометра равна °С. Термометр показывает значение 150 °С плюс 7 делений, то есть °С. Учитывая, что погрешность измерения температуры – это величина одного его деления, то есть 5 °С, то показания термометра можно записать в виде °С.

Ответ: .

25. С помощью барометра проводились измерения атмосферного давления. Верхняя шкала барометра проградуирована в гПа, а нижняя шкала - в мм рт. ст. Погрешность измерений давления равна цене деления шкалы барометра. Чему равно атмосферное давление по результатам этих измерений, измеренное в гПа?

Решение.

Из рисунка видно, что цена деления верхней шкалы равна гПа. Барометр показывает давление 1010 гПа, следовательно, результат измерения можно записать в виде гПа.

Ответ: .

26. С помощью барометра проводились измерения атмосферного давления. Верхняя шкала барометра проградуирована в гПа, а нижняя шкала - в мм рт. ст. Погрешность измерений давления равна цене деления шкалы барометра. Чему равно атмосферное давление по результатам этих измерений, измеренное в мм рт. ст?

Запишите в ответ показания барометра с учётом погрешности измерений.

Решение.

Из рисунка видно, что цена деления нижней шкалы барометра составляет 1 мм рт. ст. Стрелка барометра показывает значение 758 мм рт. ст., следовательно, результат измерения запишется в виде 758±1 мм рт. ст.

Ответ: 758±1.

27. Ученик измерял вес груза при помощи динамометра. Показания динамометра приведены на рисунке. Погрешность измерения равна половине цены деления динамометра. Запишите в ответ показания динамометра с учётом погрешности измерений.

Решение.

Из рисунка видно, что цена деления динамометра равна 10:2=5 Н. Стрелка динамометра показывает значение 15 Н, следовательно, результат измерения можно записать в виде 15,0±2,5 Н.

Ответ: 15,0±2,5.

28. На рисунке приведена схема электрической цепи, собранной учеником для исследования зависимости силы тока, проходящего через резистор, от напряжения на нем. На рисунках 1 и 2 показаны шкалы амперметра и вольтметра. Погрешности изменения приборов равны цене деления. Чему равно по результатам этих измерений напряжение на участке электрической цепи с учётом погрешности измерений?

Решение.

Напряжение на участке цепи показывает вольтметр. Из рисунка видно, что стрелка вольтметра указывает значение 4,6 В. Цена деления шкалы вольтметра равна 1:5=0,2 В. Таким образом, результат измерения можно записать в виде 4,6±0,2 В.

Ответ: 4,6±0,2.

29. Ученик пытается измерить силу, которую нужно приложить, чтобы оторвать кнопку от магнита. Показания динамометра приведены на рисунке. Погрешность измерения равна цене деления динамометра. Запишите в ответ показания динамометра с учётом погрешности измерений.

Решение.

Из рисунка видно, что цена деления динамометра равна 1:10=0,1 Н. Стрелка динамометра показывает величину 2,5 Н. Следовательно, величину измерения можно записать в виде 2,5±0,1 Н.

Ответ: 2,5±0,1.

30. На рисунке приведена схема электрической цепи, собранной учеником для исследования зависимости силы тока, проходящего через резистор, от напряжения на нём. На рисунках 1 и 2 показаны шкалы амперметра и вольтметра. Погрешности изменения приборов равны цене деления. Чему равна по результатам этих измерений сила тока в цепи с учётом погрешности измерений?

Решение.

Сила тока измеряется с помощью амперметра. Из рисунка видно, что одно деление шкалы амперметра равно 1:10=0,1 А. Стрелка амперметра показывает значение 0,6 А, следовательно, результат измерения можно записать в виде 0,6±0,1 А.

Ответ: 0,6±0,1.

Анероид- барометр-анероид, прибор для измерения атмосферного давления. Приёмной частью анероида служит круглая металлическая коробка с гофрированными основаниями, внутри которой создано сильное разрежение. При повышении атмосферного давления коробка сжимается и тянет прикрепленную к ней пружину; при понижении давления пружина разгибается и верхнее основание коробки поднимается. Перемещение конца пружины через систему рычагов передаётся стрелке, перемещающейся по шкале. В последних конструкциях вместо пружины применяют более упругие коробки. К шкале анероида прикреплен дугообразный термометр (компенсатор), который служит для внесения поправки в показания анероида на температуру. Для получения истинного значения давления показания анероиды 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. Погрешность измерений анероида составляет 1-2 мбар. Вследствие своей портативности анероиды широко применяются в экспедициях, а также как высотомеры. В последнем случае шкалу анероид градуируют в м.

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРИБОР 4 В ОДНОМ (« VOLTCRAFT »)

Универсальный многофункциональный измерительный прибор 4в1 от Voltcraft (Германия). Измеритель освещенности (люксметр) + измеритель уровня шума (шумомер)+ термометр + гигрометр. Описание мультифункционального прибора 4 в 1 от Voltcraft:

Новый универсальный многофункциональный измерительный прибор 4 в 1 от Voltcraft (Германия) совмещает в одном корпусе 4 прибора: измеритель освещенности (люксметр), измеритель уровня шума (шумомер), термометр и гигрометр. Датчики влажности, температуры и освещенности поставляются на проводе и легко подключаются к прибору. Имеется функция удержания данных и автоматическое запоминание максимальной величины. Большой ЖК индикатор с автоматическим отключением для экономии батареи. Люксметр (измеритель освещенности): от 0,01 до 20000 Люкс, 4 диапазона измерения с разрешением 0,01/0,1/1/10 Люкс. Шумомер (измеритель уровня шума): 35-130 дБ. 2 диапазона с разрешением 0,1 дБ. Частотный диапазон 32 Гц-10 кГц. А/С - характеристики. Термометр: -20°С...+50°С - внутренняя температура / -20°С...+750°С - наружная температура (с датчиком), разрешение 0,1°С/1°С. Гигрометр: 25%-95% с разрешением 0,1%. Комплект поставки: термодатчик, датчик влажности, датчик освещенности, датчик уровня шума (встроенный), батарея 9 Вольт, прочный кейс для переноски. Размер 85х275х30 мм, вес с батареей 250 гр.

Прибор комбинированный тка – пкм Люксметр

Люксметр-яркомер комбинированный ТКА-ПКМ (модель 02) предназначен для измерения следующих параметров окружающей среды внутри помещений:

освещенности (в лк) в видимой области спектра,

яркости (в кд/м 2) накладным методом ТВ-кинескопов, дисплейных экранов и протяженных самосветящихся объектов в видимой области спектра.

Назначение и область применения прибора ТКА-ПКМ-02

Область применения прибора - санитарный и технический надзор в жилых и производственных помещениях, музеях, библиотеках, архивах; аттестация рабочих мест и другие сферы деятельности.

Основные технические характеристики:

Измерение освещенности в видимой части спектра

Диапазон измерения: 10…200 000лк

Предел допускаемой основной относительной погрешности: ±8,0 %

Измерение яркости

Диапазон измерения: 10…200 000 кд/м 2

Предел допускаемой основной относительной погрешности: ±10,0 %

Барометр – это устройство для измерения атмосферного давления. С его помощью можно предсказать погоду. Прибор может снимать данные атмосферного давления находясь в помещении или на открытой местности. Также подобные устройства используются в авиации для определения высоты полета над уровнем моря. Нормой считается атмосферное давление на уровне 760 мм ртутного столба при температуре +15 градусов.

Разновидности барометров

Существует несколько разновидностей барометров:

• Ртутные.
• Жидкостные.
• Механические.
• Электронные.

Ртутные

Ртутный барометр был изобретен самым первым. Его создателем является итальянский физик Эванджелисто Торричелли, который в 1844 году разместил в тарелке со ртутью вертикально установленную пробирку заливной горловиной вниз. Им было замечено, что уровень ртути в колбе менялся в зависимости от погодных условий. Ученый сопоставил данные и пришел к выводу, что на этот показатель влияет давление воздуха. Применяемая им конструкция являлась весьма точной, но была неудобной. Кроме этого, ртуть вредна для здоровья, поэтому ее применение в столь большом количестве, для заполнения тарелки, и нахождение на открытом воздухе является небезопасным. Ртутные барометры отличаются повышенной точностью, поэтому их более совершенные модификации встречаются до сих пор. Их применяют на метеорологических станциях для проведения контроля за погодой.

Жидкостные

Жидкостные барометры на данный момент практически не встречаются. Они отличаются большой погрешностью, поэтому судить о погоде основываясь на их данных довольно сложно. В подобных приборах измерение проводится за счет уравнивания столба жидкости. Проблема таких приборов в том, что заправляемые вещества ведут себя по-разному при изменении температуры, что сопровождается высокими погрешностями. Одним из самых известных модификаций жидкостных барометров являются глицериновые модели. В них применяется окрашенный глицерин, что дает привлекательный декоративный эффект.

Механические

Механические барометры самые популярные. Они гораздо компактнее, чем первые две категории. Кроме этого, механические приборы отличаются вполне достаточной точностью. Подобные устройства сложные в изготовлении и в отличие от ртутных, являются полностью безопасными. Внешний корпус такого оборудования напоминает классические круглые часы, но бывают и прямоугольные настольные модели. Внутри корпуса находится пустотелая емкость, сделанная из двух жестяных мембран. В емкости создан вакуум, а ее стенки надежно запаяны. Благодаря отсутствию воздуха, мембраны остро реагируют на изменение уровня атмосферного давления. При его увеличении они сжимаются, а при уменьшении наоборот раздуваются.

К емкости подсоединяется чувствительный механизм, который состоит из нескольких плеч. Его устройство позволяет снимать миниатюрные изменения объема коробки с вакуумом и создавать колебания стрелки со шкалой, на которую нанесены показатели давления. Чувствительный механизм остро реагирует на любые изменения объема емкости. Максимальные отклонения объема коробки в сжатом и раздутом состоянии редко превышает одного миллиметра. При этом устройство, которое передает эти движения на стрелку, увеличивает изменения в 90 раз, что обеспечивает высокую точность показания. Механические устройства бывают как компактными, которые можно носить в кармане, так и настольными.

Электронные

Электронные барометры – это высокоточные и компактные приборы. В их основе также используется вакуумная коробка, но снятие показаний обеспечивается благодаря чувствительным датчикам. Также в этой конструкции предусматривается микропроцессорный блок. Показания выводятся на жидкокристаллический дисплей. Одна из особенностей таких приборов заключается в том, что часто они комбинируют в себе несколько устройств одновременно. Они могут работать не только как барометр, но и как термометр, компас и часы. Зачастую электронные устройства делают во влагозащищенном корпусе, поэтому их покупают рыбаки и туристы. Как известно, клев рыбы во многом зависит от атмосферного давления. Они чувствительны к его резким перепадам. Благодаря барометру можно определить будет ли клев или рыбалку лучше перенести. Если давление резко падает, то рыба неохотно берет наживку.

Зачем нужен барометр

Барометр применяется для проведения точного измерения атмосферного давления. Оно выражается в физической единице – миллиметрах ртутного столба. На основе этих показаний можно судить о дальнейшем изменении погодных условий при сравнении с данными о давлении, полученными в предыдущий день или несколько часов. Дело в том, что показатель атмосферного давления напрямую влияет на погодные условия.

Если уровень в определенной местности снижается, то воздушные потоки прибывают с другой территории. Именно так создается ветер, который попутно приносит тяжелые дождевые тучи. Как следствие, благодаря применению барометра несложно предсказать осадки. В том случае, если давление начинает расти, то это говорит о том, что имеющиеся на данной местности воздушные потоки переместятся на другую территорию, где давление снижено. При этом они уберут тучи, поэтому будет наблюдаться солнечная погода. Таким образом, чем выше давление, тем более сухая погода ожидается.

Весьма распространенными являются приборы со специальной разметкой на шкале, указывающей на погодные условия, которые нужно ожидать при направлении стрелки на определенный показатель. При самом низком давлении может быть написано «шторм», или нарисована соответствующая картинка. Для самого высокого давления применяется термин «суш» или рисуется палящее солнце. При этом нужно учитывать, что показатели могут меняться в зависимости от температурных условиях. По этой причине такое обозначение является неточным, но дает приблизительное понимание, что ожидать от погоды.

Как пользоваться

Следует понимать, что барометр не является устройством, которое позволяет точно предсказать погодные условия и определить ожидаемую температуру или уровень осадков. Основываясь только на данных полученных из этого прибора нельзя определить, какие воздушные потоки прибудут из соседних территорий. Для предсказания погоды метеорологии применяют помимо данных из барометров множество другой информации, что и позволяет делать прогноз более точным.

Использование барометра дает возможность лишь предсказать направление, в котором будет меняться погода. Будет ли она идти на улучшение или ухудшение. Люди, чувствительные к изменению атмосферного давления, используют барометр, чтобы определить изменение своего самочувствия.

Если в зимнее время давление повышается, то нужно ожидать заморозка, а если снижается, то будет потепление и скорое выпадение осадков. Летом повышение давления говорит об ожидаемой жаре и засухе. Снижение сигнализирует о прохладе и скором дожде. Также по интенсивности изменения показаний атмосферного давления можно приблизительно судить о возможных изменениях погоды. Так, если давление снижается постепенно, то в течение дня подойдет циклон с ненастной погодой. Скорее всего, будут осадки и сильный ветер. При очень резком падении давления прибудет холодный фронт, который будет сопровождаться штормом и грозами. При этом время до его начала обычно составляет не более 2 часов. Если давление стабилизировалось и поддерживается на одном уровне, то можно ожидать снижение интенсивности ветра и остановку осадков.

Для того чтобы предсказывать изменение погоды необходимо периодически следить за уровнем давления, которое показывает барометр . Делать это нужно минимум дважды в день. Если погода меняется резко, то интенсивность измерения проводится с периодичностью раз в 2-4 часа.

Проведение настройки

С приходом электронных барометров надобность в поведении настройки отпала, но на рынке предлагается еще масса механических моделей, которые нужно периодически подстраивать. Пользователи по-прежнему предпочитают покупать механические барометры в связи с их более презентабельным видом и отсутствием необходимости в установке . Коллекционеры, которые собирают барометры, также предпочитают именно механические модели. Для того чтобы прибор показывал точные данные его нужно подстроить, на что требуется всего несколько минут.

Для начала нужно узнать о точном давлении, которое наблюдается на данной местности в момент проведения настройки. Это можно сделать, посетив сайт ближайшей метеостанции или просмотрев сводки, которые периодически озвучивают в телевизионном и радиоэфире. Имея реальные показатели об имеющемся атмосферном давлении, которое снято на высокоточном ртутном барометре, можно сравнить данные с теми, что получены на собственном механическом устройстве.

Если данные отличаются, следует перевернуть прибор, и найти на задней стенке регулировочный винт. С помощью отвертки нужно провести его вкручивание или выкручивание до тех пор, пока стрелка не займет тот показатель, который озвучила метеослужба. Если винта нет, то производитель предусматривает другую возможность настройки. Достаточно просто немного провернуть шкалу, подставив нужный показатель под стрелку.