Барометр - прибор, измеряющий показания давления воздуха на окружающие предметы, был изобретен в 17 веке выдающимся итальянским ученным Э. Торричелли. Первоначально выглядел как стеклянная трубка с отметками, внутри её наполняла ртуть. В момент проведения исследования столбик ртути находился на 760 мм, теперь этот показатель принято считать уровнем нормального давления, по которому судят, повышается давление или наоборот понижается. Прибор такого вида благодаря высокой степени точности и сейчас применяются на различных метеостанциях и в научных лабораториях.
Спустя 2 века, проведя огромное количество испытаний и пользуясь наработками выдающегося немецкого ученого Якова Лейбница, инженер-изобретатель из Франции Люсьен Види явил миру свое «детище» - усовершенствованный барометр-анероид (от греческого «анерос» - «без влаги»), который был намного безопаснее в использовании и имел более легкий вес.
На сегодняшний день существуют такие разновидности:
- Жидкостные барометры;
- Ртутные;
- Барометры- анероиды;
- Электронные.
Принцип работы барометра
Внешне жидкостный барометр имеет вид стеклянных трубок, взаимодействующих друг с другом как сообщающиеся сосуды в соответствии с гидростатическими законами. Заполняет их ртуть или другие легкие по весу жидкости (глицерин, масло).
Чашечный барометр
Чашечный - стеклянная трубка с закрытым концом и чашкой, показания давления определяют, замеряя высоту столбика жидкости, который начинается от уровня чашки и заканчивается отметкой верхнего мениска.
Сифонный барометр
Сифонный - трубка с закрытым длинным концом, сифонно-чашечный - две трубки, одна в открытом виде, другая в закрытом + чашка, в них показания давления воздуха устанавливают с помощью определения разности уровней столбика жидкости в первой и второй трубке.
Ртутный барометр
Ртутный барометр - пара сообщающихся сосудов, внутри - ртуть, верх одной стеклянной трубки, длиной примерно в 90 см, закрыт, там нет воздуха. В зависимости от изменений в давлении ртуть под воздействием воздуха поднимается либо опускается в стеклянной трубке, а небольшой поплавок показывает движение ртутной массы и останавливается на отметке, показывающей её уровень в миллиметрах. Норма - ртуть на отметке 760 мм рт. ст., показания выше этого значения - идет процесс повышения давления, ниже - понижения. Барометры такого типа практически не используются в обычном обиходе, ведь ртуть является опасным ядовитым веществом, конструкция барометра довольно громоздка и требует острожного отношения. Поэтому они широко применяются только в лабораторных условиях, на различных научных метеорологических станциях и в промышленности, там, где важная абсолютная точность передачи данных.
Классический барометр-анероид
(1 - корпус; 2 - гофрированная пустотелая металлическая коробочка; 3 - стекло; 4 - шкала; 5- металлическая плоская пружина; 6 - спиральная пружина; 7 - нить; 8 - передаточный механизм; 9 - стрелка-указатель )
Система работы механического барометр-анероида, в котором отсутствует какая-либо жидкость, основан на принципе воздействия давления воздуха на металл. В середине прибора располагается коробка с тонкими гофрированными стенками из металла, под силой действия воздуха стенки сжимаются или разжимаются, рычажок поворачивает стрелку в ту или иную строну. Бывают настенного и настольного типа, очень удобны и практичны в использовании, поэтому их очень часто используют в домашних условия, в офисах и различных учреждениях.
Электронный барометр
Электронный (или цифровой) барометр - современная разновидность данного прибора, линейные показатели обычного барометра-анероида преобразовываются в электронный сигнал, который обрабатывается микропроцессором и выводится на жидкокристаллический экран. Имеет компактные размеры, прост и удобен в использовании, например, для рыбалки, туризма или как дачный вариант.
На данный момент уже существует цифровой вариант барометров, которые встроены как дополнительная функция в мобильное устройство или в часы-барометры.
Современный человек с самого детства получает доступ к сложным и функциональным электронным приборам. Такая доступность техники привела к тому, что классические устройства почти не вызывают интереса и пылятся на полках в полном забытьи. Все эти компасы, термометры и барометры, с помощью которых наши деды и даже еще родители ориентировались в мире и оценивали состояние окружающей среды, кажутся устаревшими и скучными игрушками. И напрасно. Вот именно о барометре и хотелось бы поговорить подробнее. Потому что, даже несмотря на очевидный и стремительный технический прогресс, этот прибор остается незаменимым помощником для определения атмосферного давления. А оно одинаково влияло и влияет что на нас, что на наших предков. И даже сегодня, когда у каждого в кармане может оказаться портативная метеостанция, в основе ее работы все равно лежит принцип того самого барометра.
Разумеется, сейчас барометры отличаются от своих древнейших прототипов – и внешне, и конструктивно, и функционально. Но суть их действия осталась прежней, и она незаменима для каждого человека, живущего не в условиях полной изоляции от мира вокруг и дышащего воздухом. Атмосферное давление влияет на всех и вся. И, если замечаем мы обычно погоду и ее явления, такие как солнце, дождь, ветер, то стоит задуматься о том, что все эти проявления можно предсказать заранее, измерив барометром атмосферное давление. Такие замеры помогают заранее подготовиться к предстоящим перепадам метеозависимым людям и тем, кто просто отправляется в дальнюю поездку и хочет знать, какая погода будет сопровождать его в пути. Для этого можно просто посмотреть прогноз по телевизору или в интернете, но гораздо надежнее самому контролировать происходящее. А для этого не помешает научиться пользоваться барометром.
Строение и функции барометра
Барометр – это прибор, который измеряет давление атмосферы и показывает результаты этих замеров в понятных человеку величинах. Но он не обладает искусственным интеллектом и не имеет прямой связи с космическими спутниками. Так как же он это делает? Да очень просто. В основу действия простейшего барометра была положена способность жидкости двигаться под давлением воздуха. Той первой использованной с этой целью жидкостью оказалась ртуть, заключенная в тонкую вертикально ориентированную стеклянную трубку. Автор этой конструкции, Евангелиста Торричелли, еще в 1643 году додумался опустить запаянную с верхнего конца полую трубку в сосуд с ртутью и наблюдать, как под давлением «ртутный столб» поднимается или опускается.
Поговаривают, что на то гениальное по тем временам изобретение его вдохновил сам Галилей. Но, как бы там ни было, ртутный барометр был достаточно опасным прибором, а потому практически с момента его создания начались поиски других вариантов, не предполагающих использования токсических жидкостей. Найти удовлетворительный способ удалось лишь к середине XIX века, когда соотечественник Торричелли Люсьен Види явил миру изобретенный им безртутный и вообще безжидкостный барометр, который закономерно окрестили анероидом (на латыни – «без жидкости»). Барометр-анероид сразу пришелся по душе морякам, потому что выдерживал корабельную качку и тряску, и они пользуются похожими устройствами по сей день. По сути, в них тоже нет ничего сложного: просто металлическая коробка с тонкими стенками, внутри которой находится вакуум или очень разреженный воздух. Давление воздуха прогибает металл, а он, в свою очередь, тянет присоединенную пружину. К пружине прикреплена стрелка, указывающая на деления шкалы.
Основное достоинство этой конструкции – безопасность и доступность. Основной недостаток – небольшая, по сравнению с ртутным столбиком, точность. Поэтому, как ни забавно, но показания анероидов иногда перепроверяют с помощью жидкостных барометров. Для путешественников и поклонников яхтенного спорта точность показаний очень важна. Как ни странно, многие из них до сих пор пользуются классическими анероидами – то ли в этом есть определенный шарм, то ли сказывается консервативность. Хотя на сегодняшний день проблема погрешности измерений практически исчезла, и традиционные модели барометров играют роль скорее статусных сувениров и стильного декора, чем измерительных приборов.
При необходимости узнать атмосферное давление гораздо проще воспользоваться компактным электронным барометром. В нем металлические пластины успешно заменены микроскопическими конденсаторами и схемами, иногда - кристаллами. Такое цифровое устройство запросто встраивается в наручные часы и/или радиоприемник, не занимает много место и не подводит в предоставляемых данных. Более того, в последнее время появились даже барометры, встроенные в мобильные телефоны, и специальные приложения для смартфонов, не только измеряющие давление, но и связанные с GPS-навигаторами. Другими словами, нет ничего проще, чем узнать текущее и грядущее состояние атмосферы, погоду на завтра в разных точках земного шара. Но, если бы не первые барометры, изобретенные почти полтысячелетия назад, об этом новомодном комфорте можно было бы только мечтать.
Правила использования барометра
Итак, существует несколько типов приборов для измерения атмосферного давления, каждый из которых является, по сути, барометром, и имеет при этом свои особенности, достоинства и недостатки. Но, если вы все же решили не ограничиваться суперсовременными девайсами и освоить применение классического барометра, значит, на то есть весомые причины. В ряде случаев это может быть желание понимать устройство традиционной техники, стремление к классическому стилю в интерьере и быту, или просто любопытство. Бывает, что настольный барометр дарят в качестве дорогого сувенира, и жаль не использовать новую красивую вещь. В любом случае, вам пригодятся следующие подсказки по использованию барометра в домашних условиях:
- Ртутный барометр
покажет атмосферное давление в миллиметрах на ртутном столбе. Ртуть (возможно, другая, более безопасная, окрашенная жидкость) находится внутри колбы, на которую нанесены деления. Величина каждого деления зависит от размеров каждого конкретного барометра, уточните ее во избежание ошибки. Затем просто посмотрите, как высоко поднялся столбик внутри колбы и на какую цифру он указывает. Обратите внимание, что барометр при этом должен находиться строго на уровне ваших глаз, иначе показания получатся искаженными. Старайтесь не сдвигать прибор и вообще не трогать его руками, потому что его чувствительность очень высока, и данные могут сбиться.
Ртутный барометр – это простейший прибор, и он показывает только состояние атмосферы непосредственно вокруг себя, в помещении, где он размещен. Поэтому оценить с его помощью давление за окном или даже в соседней комнате может быть проблематично. Для того придется перенести барометр на новое место и подождать, пока он адаптируется к новым условиям. Тем не менее, именно такой барометр долгое время был самым распространенным устройством для измерения давления, и освоить его не труднее, чем научиться пользоваться бытовым термометром. Сегодня в большинстве жилых домов и офисов используются более современные и функциональные барометры, но ртутную модель при необходимости по-прежнему можно найти и купить в аптеке или магазине хозяйственных товаров.
- Анероидная коробка.
Она может располагаться на столе, быть подвешенной к стене в спальне (это до сих пор можно встретить в домах пожилых людей, самочувствие которых зависит от атмосферных перепадов) или крепиться к оконному стеклу. Размер этого прибора может быть разным, от совсем миниатюрного кругляша до впечатляющей по диаметру «шайбы». Но внешне он всегда представляет собой циферблат с подвижной стрелкой над ним. На циферблате, помимо числовых обозначений, могут быть написаны слова, такие как: «Ясно», «Сухо», «Переменно», «Дождь», «Шторм» и т.п. Как не трудно догадаться, эти подсказки служат для еще более простого использования барометра.
По большому счету, вам нужно всего лишь посмотреть, на какое слово указывает стрелка барометра в данный момент. Все технические тонкости останутся за пределами вашего внимания и не должны вас волновать, потому что необходимая информация в простой и понятной форме уже перед вашими глазами. Со своей стороны вы можете поучаствовать в составлении краткосрочного прогноза и наблюдениях за изменениями в атмосфере, если конструкция вашего барометра предполагает наличие не одной, а двух стрелок. Дополнительную стрелку вы можете поворачивать по тому же принципу, по которому устанавливаете механический будильник. Если сопоставите ее со второй стрелкой, то через время сможете заметить, произошли ли изменения относительно этого положения – то есть, изменилось ли давление, и, если да, то в какую сторону.
- Электронный барометр
еще более прост в использовании, чем классический анероид. Чаще всего его называют метеостанцией за возможность совмещения сразу нескольких функций и достаточно подробного слежения за погодными изменениями и прогнозами. Единственная сложность, которая может возникнуть у вас при считывании показаний, это путаница среди множества цифр и значков, выводимых на дисплей цифрового барометра. Действительно, в погоне за внешней эффектностью и дизайнерскими изысками многие производители электроники забывают о том, что любое устройство должно быть в первую очередь удобным на практике. В этом и заключается главная задача эргономики корпуса и экрана барометра, а вовсе не в его футуристичном и поражающем воображение дизайне.
Электронный барометр обычно имеет корпус и гибкий датчик, предназначенный для размещения за окном. Чувствительно окончание датчика фиксирует любые изменения влажности, давления, силы и направления ветра на улице, а экран на корпусе тут же (или с минимальной временной задержкой) демонстрирует вам информацию об этом. Даже в самых простых цифровых моделях барометров можно увидеть текущее время, температуру воздуха (на улице и/или в помещении), влажность воздуха и, конечно, атмосферное давление. Последнее традиционно передано в условных «миллиметрах ртутного столба». И хотя никакого ртутного столба внутри барометра нет, но эти единицы измерения считаются общепринятыми, когда речь идет об измерении давления. Скорее всего, ваш электронный барометр не ограничивается цифровыми показателями и заодно разнообразит данные картинками-иконками, изображающими солнышко, тучки или дождик.
И напоследок осталось решить, какой же тип барометра выбрать для личного использования. Никаких жестких рекомендаций здесь быть не может, а вы вольны ориентироваться на собственный вкус, модные тенденции, стиль интерьера или просто сложившиеся обстоятельства. Главное, чтобы вам было удобно пользоваться им, а информация об атмосферном давлении и других погодных параметрах была наглядной, понятной и удобной для восприятия. Ведь первоочередная функция барометра заключается именно в этом: своевременно и максимально точно оповещать вас о состоянии окружающей среды. Ориентируясь на нее, вы сможете спланировать свой день наперед, что особенно важно для представителей подвижных профессий, увлеченных охотников, рыболовов и туристов. Для них барометр просто незаменим, а потому станет отличным подарком на любой праздник или просто без повода, как знак уважения к их деятельности.
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.
Имеет большое влияние на организм человека. Кто-то это явно чувствует и даже заболевает, а кто-то менее чувствителен, но тем не менее испытывает необъяснимое недомогание. В связи с этим человек интересуется прогнозом погоды, чтобы как-то к нему подготовиться: взять зонтик или спрятаться в укрытии от жары. Некоторым требуется выпить таблетку от давления.
Ученый Эванджелиста Торричелли в 17-м веке создал измеритель атмосферного давления. Его модернизировали в наши дни. Теперь прибор также активно применяют, прогнозируя погоду на ближайшее время. В этой статье мы рассмотрим данный прибор и разберемся, как пользоваться барометром самостоятельно.
Немного истории
Барометр - это измеритель в атмосфере. Опыт ученого, придумавшего барометр, состоял в том, чтобы определить, как атмосфера давит на поверхность земного шара. Для этого он взял полую трубку из стекла. На ней было отверстие с одной стороны. Ученый наполнил ее ртутью. Затем, закрыв конец, он перевернул колбу, поместил ее в чашку с той же жидкостью и освободил отверстие. Часть наполнителя вылилась, а некоторое количество осталось в трубке, остановившись на показателе 760 мм. В трубке над жидкостью образовался вакуум.
Ученый понял принцип работы барометра. Объясняется он тем, что атмосфера оказывает давление на поверхность жидкости, находящейся в чаше, заставляя ртуть в столбике повышаться или понижаться. Колебания жидкости зависят от атмосферы. Также было замечено, что на атмосферное давление влияют различные погодные условия. Если же к прибору ученого присоединить измерительную шкалу, то мы получим простейший барометр.
Виды барометров
До сих пор пользуются барометрами с ртутью, основанными на приборе Торричелли. Считается, что эти измерители самые точные и достоверно показывают изменение давления атмосферы. Но ртуть - вещество опасное для здоровья. Поэтому трубку с жидкостью поместили в латунный короб с отверстием для наблюдения за изменениями столбика. Назвали такой прибор станционным чашечным барометром.
Существуют барометры, имеющие название «анероид». В них нет жидкости. Устройство барометра-анероида состоит из специальной чувствительной коробочки внутри прибора. В ней находится В зависимости от степени атмосферного давления, гофрированная коробочка, уменьшаясь или увеличиваясь, приводит в движение зависимую от нее стрелку. Она, в свою очередь, указывает текущее значение.
Как пользоваться барометром?
Имея дома простую модель барометра, можно легко узнать показатели атмосферного давления на текущий момент. Следует посмотреть на стрелку измерителя: на какую величину она указывает, она и будет показателем давления. Также шкала имеет дополнительные уточнения, указывающие на штормовые явления, ясную погоду, переменную облачность, дожди, сухость и т. д.
У некоторых приборов в наличии две указательные стрелки. Одна самостоятельно передвигается за счет изменения давления на связанную с ней коробочку, другая находится в неподвижном состоянии, и ею можно руководить самостоятельно. Она является неким «предсказателем» на ближайшее время. Если ее совместить с ведущей стрелкой, то через несколько минут можно понять, давление будет падать или расти. Указательная стрелка будет отклоняться вверх или вниз.
Очень важно знать, как пользоваться барометром, метеозависимым людям, так как они чувствительны к состоянию погоды. Перед изменениями климатических условий давление начинает менять показания. Отслеживая эту перемену, можно заранее подготовиться.
Как настроить барометр механический?
Для правильного измерения атмосферного давления вам необходимо отрегулировать барометр. Прослушав прогноз погоды в месте вашего нахождения, нужно установить указательную стрелку на показатель высоты местности над уровнем моря. Для этого найдите винт регулировки на задней части прибора. Следя за шкалой, установите правильное положение.
Вторая стрелка фиксирует давление в атмосфере на текущий момент. Повернув ручку измерителя, установите указатель на данную величину. Далее эта стрелка будет указывать на падение и рост давления в атмосфере в период изменений. Периодически проверяйте ваш прибор при возникновении подозрения на сбой в работе. Для этого отклоните его назад на 45 градусов или приподнимите нижнюю сторону висящего на стене прибора на ту же величину. В жидкостном измерителе ртуть заполнит всю трубку, и вы услышите щелчок.
Барометр механический имеет стрелку, которая на циферблате будет поворачиваться по кругу. В любом другом случае обратитесь в ремонтную службу. Где бы ни находился барометр, в квартире или на улице, он покажет одинаковое значение, так как прибор очень чувствителен. Главное, не ошибитесь с показаниями высоты вашей местности.
Как строятся графики?
Российская сеть метеорологических обсерваторий и станций огромна. Их работа заключается в постоянном наблюдении за изменениями климата на земле. Исследования проводятся с помощью новейших приборов измерения атмосферных явлений. Это позволяет прогнозировать погоду на ближайшее будущее. Для его составления ученые собирают все показатели текущего состояния атмосферы. На основе этих данных они могут составить график атмосферного давления и спроектировать его изменения.
Прогнозы важны для предупреждений о штормовом порыве ветра, сельского хозяйства, тепловых сетей и для многих других человеческих решений. Составленный график атмосферного давления за определенный период помогает установить, как меняется температура воздуха, когда наступает похолодание, в какой период ожидать циклон дождей или сильных ветров. С помощью графика можно сравнить, в какой год зима была самой суровой, а лето - самым жарким.
Барометр для рыбака
Любителям порыбачить давно известно, что изменения в атмосфере влияют на улов. Барометр рыбака необходим для измерения давления воздуха, изменение которого влияет на объем улова. Используя его, можно с точностью выделить удачный день для рыбалки.
Хороший клев обеспечен в то время, когда показания барометра практически не меняются в течение 3-4 дней. Если же величина изменилась минимум на 8 единиц, то заниматься рыболовством бесполезно. При повышении давления рыба поднимается к поверхности воды. Быстрое снижение стрелки прогнозирует появление бури и отсутствие клева.
Виды рыбацких барометров
Барометр рыбака может быть бытовым и карманным. В первом случае прибор устанавливают на столе или вешают на стену, обеспечивая доступ воздуха. Карманный измеритель более удобен. Его можно взять с собой на рыболовное место. также выпускаются в нескольких видах: содержащие ртуть, механические и электронные. Последний вид пользуется большой популярностью, так как он не только легок и удобен в использовании, но и, кроме измерения давления, может определить температуру воздуха, влажность, высоту. Прибор имеет и много других дополнительных функций.
Из этой статьи мы узнали, как пользоваться барометром, проанализировали принцип его работы, какие бывают измерители давления воздуха. Имея барометр дома, можно быть готовым к любим изменениям погоды.
В семнадцатом веке человечеству стал известен и доказан факт, что воздух имеет определённый вес. Предположение его давления на различные предметы было доказано с помощью особого прибора - барометра. О нем пойдет речь в этой статье.
Прибор, который определяет давление воздуха
Для начала дадим определение. Барометр - это прибор для измерения определённого давления воздуха на предметы. Его изобретателем стал Э. Торричелли. В 1644 году барометр представлял собой трубку со ртутью и измерительной шкалой. В день, когда проводились испытания барометра, уровень ртути находился на отметке 760 мм, что и послужило поводом считать отметку на этом уровне нормальным давлением. Такие приборы до сих пор используются метеорологическими станциями.
Через два столетия, после изобретения ртутного барометра в результате множества исследований был сконструирован Люсьеном Види принципиально новый безжидкостный вид. Впоследствии названный барометром-анероидом. На протяжении всего времени существования анероиды приобрели большую популярность у многих пользователей, ведь имеют небольшой размер, легки и точны. По сравнению со ртутными барометрами - анероиды полностью безопасны в использовании.
Виды барометров
Ртутный - прибор, измеряющий давление. Принцип действия заключается в движении ртути, относительно нанесенной шкалы.
Жидкостный - прибор, с помощью которого уровень давления измеряется уравновешиванием веса столба жидкости атмосферным давлением.
Барометр-анероид - принцип действия и отображение показателей основывается на изменении размеров герметичной металлической коробки, заполненной разрежённым воздухом, под действием на её поверхность атмосферного давления.
Электронный - это современный вид прибора, который преобразовывает линейные показатели классического анероида в электронный сигнал. Обработанные микропроцессором сигналы, отображаются на жидкокристаллическом экране.
Барометр-анероид - это самый распространенный из вышеперечисленных приборов, благодаря своим небольшим размерам и отсутсвию жидкости в механизме. Рассмотрим его более детально.
Строение атмосферного барометра
- Круглая серебряно-никелевая пластина.
- Коробка с ребристыми основаниями.
- Передаточный механизм.
- Возвратная пружина.
- Указательная стрелка.
Атмосферный барометр - принцип работы
В собранном виде анероид - это коробка с различными механизмами. Когда из неё откачивают определённое количество воздуха, это создает сильное разряжение возвратной пружины, указательной стрелки и передаточного между ними механизма. Под действием давления стенки «барокамеры» сокращаются или увеличиваются в размерах, а указательная стрелка начинает двигаться относительно измерительной шкалы в сторону повышения или снижения давления, соответственно. В спокойном состоянии стрелка будет находиться на отметке в 760 мм.
Самозаписывающий барометр
Используется для записи метеорологических данных относительно колебаний атмосферного давления. Другими словами, это усовершенствованный барометр-анероид, с добавлением в барокамеру часового механизма, аппарата удерживающего проградуированную бумагу и стрелки-привода, которая наносит на бумагу чернильную линию.
Изображаемый «рисунок» на бумаге прибора называется барограммой. В процессе работы барографа, в соответствии с часовыми показателями, механизм наматывает на своё основание специальную бумагу, по поверхности которой скользит и отмечает показатели отклонений атмосферного давления прикрепленная стрелка с чернилами.
Показатели расхождений давления фиксируются постоянно. Для метеорологов это основной документальный факт изменения погоды в ближайшее время. В зависимости от размеров барабана - продолжительность запечатления записи может составлять от нескольких часов до одной недели. Особая конструкция позволяет снимать показатели и следить за атмосферными показателями в любое время.
Барометр в телефоне - что это
Технологии не стоят на месте, и теперь измерить атмосферное давление можно с помощью мобильного устройства. Многие пользователи современных гаджетов, столкнувшись с новой функцией, задаются вопросом - барометр в телефоне, что это? Современная миниатюрная метеостанция позволяет пользователю телефона постоянно проверять в электронном виде уровень атмосферного давления. Отследив показатели давления за определённое время, можно узнать - приближается циклон или антициклон. Эти показатели будут полезны для людей с повышенной чувствительностью к резким перепадам давления.
Возможности мобильного устройства на этом не останавливаются. В электронном виде оно показывает высоту, географическую ширину и долготу, что, в свою очередь, способствует быстрому поиску аппарата и определению точного места его нахождения. Благодаря спутникам GPS процесс быстр и точен. Мобильный барометр - это точный высотомер. Точность определения нахождения пользователя сводятся до радиуса в 3 метра. Именно такими приборами пользуются альпинисты в горах. Но большую популярность они приобрели в авиационной сфере.
Барометр, встроенный в часы
Появился сравнительно недавно. Немногие знают, для чего этот прибор, и большинство задаются вопросом - барометр в часах, что это такое?
Постараемся разобраться. Барометр в определённых видах часов представлен в электронном или механическом виде. Электронный вид - ничем не отличается от подачи данных атмосферного давления и их вывода на экран, как на телефоне. Часы с механическим отображением давления являются идеально точной мини-копией анероида. Разница лишь в упрощённой шкале отображения показаний. Стоимость часов-барометров достаточно велика, но, как правило, они противоударные и водонепроницаемые.
«Нестандартный барометр»
Благодаря своим основоположникам его называют Гарвардским. Экономический барометр лежит в основе формирования эконометрики. Предсказывает изменение конъюнктуры, динамики спроса и предложения и т.п. Гарвардский барометр - это описание эмпирических закономерностей и экстраполяции за последние месяцы наблюдения. В их основу включено исследование динамики развития разных показателей экономики.
Прогноз развития отображался в графическом виде. Каждая кривая линия, нанесённая на график, отображала тот или иной показатель. Например, кривая «А» отображала изменения средних биржевых курсов (фондовый рынок); кривая «В» отображала индекс оптовых цен и изменения товарооборота (производства); кривая «С» - отображала рост или падение курса ценных бумаг на денежном рынке. В идеальном состоянии графика - показатели «А» и «С» должны совпадать на уровне максимума первой единицы и минимуме кривой второй единицы.
Благодаря руководству У. Персонса и У. Митчелла - такого рода прибором США пользовались до 1925 года. Гарвардский барометр Митчелла - это первый мощный регулятор и показатель факторов в народном хозяйстве страны. Учитывая популярность и эффективность такого построения и отображения фактов - этот метод приняли на вооружение многие страны по всему земному шару. Но перспектива развития многих стран по этому соотношению показателей в экономике долго не просуществовало, ведь до начала и после Второй Мировой Войны - в процентном соотношении они стали неактуальными. Экономики всех стран, принимавших участие в войне, были в полном упадке, и для решения поднятия «с колен» каждая страна применяла свои методы для стабилизации собственной денежной валюты. Старые методы поднятия показателей (вывода из кризиса) вовсе не применялись, но основы, заложенные Митчеллом, стали прецедентом для мировой экономики.
Манометр
Стоит отметить еще одно устройство, которое также измеряет давление, только не воздуха, а газов и жидкостей - этот прибор называется манометр. Эти два прибора очень взаимосвязаны. Сумма показаний манометра и барометра - это давление абсолютное, которое имеет больший показатель, чем атмосферное.
Заключение
В современном мире барометр - это один из главных приборов метеорологии. Отмеченные показатели на бумаге помогают многим людям узнать о предстоящих изменениях атмосферного давления, соответственно, к ним подготовиться. Это в большей степени касается гипертоников. Барометр - это необязательный предмет в доме, но в качестве вспомогательного элемента или вдобавок к интерьеру - желателен. Современное обрамление столь нужного прибора позволяет его вписать в любое интерьерное решение.
