Барометр купить не всегда удается, поэтому хочу предложить конструкцию домашнего барометра, который с некоторой точностью будет показывать атмосферное давление.
Барометр (см. рисунок) состоит из бутылки с прозрачным стеклом, стеклянной трубки и пробки. Бутылка на одну треть заполняется водой, лучше брать дистилированую воду, поскольку обычная через год зацветает. Воду можно слегка подкрасить. В пробке делается отверстие, в которое вставляется стеклянная трубка. Место соединения замазывается пластилином. Теперь остаётся заткнуть бутылку пробкой. Барометр готов. Когда атмосферное давление начнет изменяться, то изменится уровень воды в трубке. Если из трубки начнут выходить пузырьки воздуха, значит давление очень высокое, а это к ясной устойчивой погоде, в такое время бывает хороший клев. Если вода начнет выливаться через верх трубки, давление низкое, можно ждать бурю, а на рыбалку идти не стоит.
Простейший барометр своими руками
Такой барометр можно сделать из маленькой жестяной масленки с параллельными боковыми сторонами.
Подберите пробку, которая бы плотно закрывала единственное отверстие будущего барометра. До того как вы поставите пробку на место, в ней необходимо проделать отверстие такого диаметра, чтобы пропустить сквозь него прозрачную трубку-соломинку для коктейлей. Впрочем, лучше применить стеклянную трубочку с внутренним диаметром отверстия 1,5 - 2,0 мм.
Ёмкость на 2/3 заполняется подкрашенной водой, в отверстие вставляется трубка с пробкой, в трубке при этом
Такой барометр закрепите на подставке с вертикальной линейкой. От градуировать его можно, снимая показания с настоящего барометра.
Вместо металлической емкости можно применить любую маленькую стеклянную бутылочку. После заполнения подкрашенной водой и установки пробки с трубкой, долейте в трубку немного воды. Так как корпус барометра жесткий, при повышении давления уровень воды будет понижаться, при понижении - повышаться.
Барометр из перегоревшей лампочки
Возьмите перегоревшую электрическую
лампочку и там, где начинается цоколь с резьбовой частью, аккуратно просверлите небольшое отверстие диаметром 2-3 мм. Делать это следует очень осторожно, иначе баллон может треснуть или разбиться.Вот самый простой способ сверления стекла. На точку, где вы наметили отверстие, нанесите каплю машинного или подсолнечного масла. Возьмите абразивный порошок от среднезернистой наждачной бумаги и подсыпьте его к масляной капле, чтобы получилась вязкая паста, чуть жиже зубной. Затем зажмите в патроне дрели медную проволоку. Диаметр ее должен соответствовать размеру отверстия, которое вы хотите просверлить. Цоколь лампы аккуратно зажмите в тисках. А стеклянную колбу оберните полотенцем или тряпкой. Сверлить нужно очень осторожно, прикладывая минимальное усилие.
Когда отверстие будет просверлено, залейте в него водопроводную воду, заполнив стеклянную колбу до половины. Затем добавьте в нее две-три капли чернил или кусочек грифеля химического карандаша и перемешайте. Барометр готов.
Остается подождать, пока внутренняя стенка колбы просохнет, и подвесить барометр между оконными рамами. Лучше всего с северной стороны, где на него не будут попадать прямые солнечные лучи. Если же окна выходят на юг, установите в верхней части окна. Через несколько часов можно снимать показания. Наш барометр может предсказывать погоду за сутки достаточно полно. Сплошная или переменная облачность ожидает нас, или пойдет дождь мелкий затяжной кратковременный, может, грозовой...
Правда надо знать некоторые особенности, чтобы расшифровать показания:
Если внутренние стенки
лампочки
покрылись мелкими каплями сконденсировавшейся воды - завтра будет сплошная облачность, но без осадков.
Если стенки лампочки покрылись каплями средней величины, а между ними образовались вертикальные сухие полосы - переменная облачность.
Содержимое
Практически все природные материалы очень восприимчивы к условиям окружающей среды и погодным явлениями. Например, деревянные изделия во влажном воздухе становятся больше в размерах, кожа размягчается, а сосновая шишка при сухой погоде раскрывает свои чешуйки.
Предсказатель погоды из шишки
Чтобы изготовить прибор, который будет предсказывать наступающее изменение погоды, можно воспользоваться одним из свойств природных материалов - шишек. Сделать его своими руками несложно, а процесс станет интересным как для взрослых, так и для детей.
Для изготовления прибора нужно взять две небольшие ровные деревянные дощечки и склеить между собой, таким образом, чтобы одна из них была основанием, а вторая служила боковой стенкой. На кусочке картона нужно нарисовать своеобразную шкалу с изображениями солнца и тучки.
На краю дощечки-основания крепится сухая шишка, а к одной из ее чешуек приклеивается сухая травинка. Когда воздух в природе сухой, чешуйки будут раскрыты, и травинка будет показывать на солнце. А если погода будет портиться и приближаться дождь, чешуйки закроются, а травинка покажет на тучку.
Изготовление барометра из лампочки
Лампочку для изготовления барометра своими руками нужно взять перегоревшую, а у основания цоколя необходимо просверлить маленькую дырочку. Существует один хороший метод, как сделать это аккуратно. В том месте, где должно быть отверстие, наносится капля масла - растительного или машинного. К нему нужно добавить немного абразивного порошка от наждачной бумаги. Смешать оба ингредиента на стекле, а в патрон дрели вставить медную проволоку нужного диаметра.
Перед тем как сверлить отверстие, стеклянную часть лампочки нужно обернуть небольшим кусочком ткани или полотенца, а сам цоколь зажать, по возможности, тисками. Сверлить отверстие нужно на минимальных оборотах, не прикладывая усилий.
Когда дырочка в лампочке готова, в нее заливается вода, примерно половина всего объема, а затем нужно добавить несколько капель обычных чернил или небольшую часть грифеля химического карандаша. Смесь перемешивается, а лампочка подвешивается при помощи плотной веревки или лески.
Самодельный барометр нужно закрепить между оконными рамами, но так, чтобы на него не попадали солнечные лучи. Когда внутренняя часть стекла подсохла, можно снимать показания, для этого нужно запомнить, что означает то или иное состояние колбы.
Например, если на внутренних стенках лампочки образовались мелкие капельки конденсата - в ближайшее время следует ожидать облачной погоды, однако, скорее всего, без осадков.
Если капли конденсата средней величины, а между ними можно заменить вертикальные полоски сухого стекла - это говорит о переменной облачности в ближайшие сутки. К осадкам в природе стоит готовиться, если на стенках лампочки появились крупные капли. И если они настолько большие, что стекают вниз, дождь будет сильным и затяжным.
Во время дождя за окном по барометру также можно понять, насколько долго он будет идти. Если внутренняя поверхность лампочки уже стала сухой, то в скором времени осадки прекратятся, а за окном установится сухая солнечная погода.
Использовать такой барометр, изготовленный самостоятельно, можно только при плюсовой температуре на улице, в мороз его показания будут неправильными. А летом всему семейству будет интересно и познавательно наблюдать за изменениями его показаний, а затем за изменениями погоды.
Разинкин Владимир, Лосев Никита, Бондарь Дарья
БАРОМЕТР СВОИМИ РУКАМИ
с. Ягуново
Содержание
Введение……………………………………………………………………………3
1 Теоретическая часть……………………………………………………………5
История происхождения барометра………………………………………5
Варианты изготовления барометра в домашних условиях………………5
Барометр своими руками……………………………………………………9
Проведение эксперимента…………………………………………………10
Вывод………………………………………………………………………10
Практическая часть…………………………………………………………9
Заключение………………………………………………………………………11
Список литературы………………………………………………………………12
Приложения………………………………………………………………………13
Введение
Часто для того, чтобы узнать погоду на следующий день, мы слушаем прогноз погоды. Из него мы узнаём о предполагаемой температуре, наличии осадков, скорости ветра и атмосферном давлении.
Тема нашей работы является актуальной, потому что каждый из нас, прежде чем выйти на улицу хочет знать, а что там за окном? Доказательством актуальности нашей темы является анкетирование, которое мы провели среди учащихся Ягуновской школы. Каждый из опрошенных, хочет узнать, какая погода, прежде чем выйти на улицу. 25 человек из 35 участников анкет не знают, как сделать барометр своими руками, но хотели бы научиться.
Каждый день мы сталкиваемся с удивительными явлениями: например, с силой, которая действует благодаря воздуху.
Нас заинтересовало: «На что влияет атмосферное давление? Почему о нём сообщается в прогнозе погоды?» Оказалось, что с изменением атмосферного давления связано изменение погоды. Если давление повышается, то можно ожидать ясной погоды, а если понижается, то пасмурной. Изменение атмосферного давления сказывается и на самочувствии людей, страдающих гипертонией.
Можно ли создать прибор для наблюдения изменения атмосферного давления своими руками?
Мы решили, поиграем в метеорологов! Они измеряют атмосферное давление, потому что оно показывает перемещение воздушных масс, которые влияют на погоду.
Объект исследования:
атмосферное давление и способы его измерения.Предмет исследования:
прибор для измерения атмосферного давленияГипотеза:
можно создать прибор для наблюдения изменения атмосферного давления в домашних условиях.Цель:
изготовление прибора для наблюдения изменения атмосферного давления своими руками.Задачи исследования:
Проанализировать литературу по данной теме;
Изучить, кто первый разработал барометр;
Познакомиться с вариантами изготовления барометров;
Проанализировать работу барометра в домашних условиях.
Планируемый результат:
Определение атмосферного давления с помощью барометра сделанного своими руками.
Теоретическая часть
История происхождения барометра
Для измерения атмосферного давления были изобретены приборы, которые называются
барометрами . ( Слово барометр происходит от двух греческих слов: барос – тяжесть, метрео – измеряю)Первый барометр был изобретён учёным
в XVII веке . Ртутный барометр, изобретенный Торричелли, очень неудобен в обращении и опасен. В жидкостных барометрах давление измеряется высотой столба жидкости () в трубке, запаянной сверху, а нижним концом опущенной в сосуд с жидкостью (атмосферное давление уравновешивается весом столба жидкости). Ртутные барометры - наиболее точные, они используются на .Б.Паскалем в 1646 году был создан водяной барометр, но его размеры оказались очень большими. Высота такого барометра более 13 м.
В практике для измерения атмосферного давления используют металлический барометр, называемый
ом . ( Анероид в переводе с греческого–безжидкостный. Так барометр называют потому, что он не содержит ртути). Он показывает атмосферное давление, действующее на гофрированную тонкостенную металлическую коробку, в которой создано разрежение. При понижении атмосферного давления коробка слегка расширяется, а при повышении – сжимается и воздействует на прикрепленную к ней пружину со стрелкой.Мы посмотрели различные источники, в которых описывалось создание прибора своими руками. Самые простые в изготовлении барометры, следующие:
Варианты изготовления барометра в домашних условиях
Барометр из еловой шишки
Чтобы сделать простейший прибор, предсказывающий погоду на несколько часов вперед, понадобятся две ровные деревянные дощечки. Для основания надо вырезать квадрат со стороной 70 мм, а для боковинки прямоугольник 70x150 мм.
Запилить торцы крупным напильником, а затем всю поверхность зачистить наждачной шкуркой. Соединить их на клею, укрепив мелкими гвоздями, как показано на рисунке. Из плотной бумаги надо вырезать шкалу, нарисовать на ней деления и два знака: солнце и зонтик. У самой боковины прикрепить к основанию крупную сухую сосновую шишку. К одной из нижних ее чешуек надо приклеить сухую соломинку с бумажной стрелкой на конце. (Приложение 1. Рис.1)
Надо срезать веточку длиной 10-12 см молодой пихты с иголками. Все иголки с нее удалить, кроме одной. И она станет барометром.
Для этого надо прикрепить веточку двумя маленькими гвоздиками к дощечке из фанеры, дерева или оргстекла. Единственное требование, чтобы пихтовая игла могла свободно отклоняться вверх-вниз.
Затем надо поднести иглу к горячей печке, духовке или поместить недалеко от газовой горелки... Влага с поверхности веточки очень скоро испарится, а игла поднимется вверх. Сделать на дощечке отметку - 1, а потом написать "Солнечно".
Далее поднести дощечку к пару от кипящего чайника - игла, наоборот, опустится вниз. Сделать отметку - 10, а потом написать "Дождь". Остается только проградуировать наш барометр на 10 частей.
Барометр надо вывесить в тени, чтобы прямые лучи на него не попадали. Все готово. Теперь, выходя из дома, мы можем прогнозировать и солнечный день, и дождь в зависимости от положения единственной иглы молодой пихты. (Приложение 1, Рис.2)
Барометр из жестяной масленки
Такой барометр можно сделать из маленькой жестяной масленки с параллельными боковыми сторонами.
Надо подобрать пробку, которая бы плотно закрывала единственное отверстие будущего барометра. До того как поставить пробку на место, в ней необходимо проделать отверстие такого диаметра, чтобы пропустить сквозь него прозрачную трубку-соломинку для коктейлей. Впрочем, лучше применить стеклянную трубочку с внутренним диаметром отверстия 1,5 - 2,0 мм. Ёмкость на 2/3 заполняется подкрашенной водой, в отверстие вставляется трубка с пробкой, в трубке при этом должно содержаться немного той же подкрашенной воды. При повышении атмосферного давления уровень жидкости в трубке будет подниматься, и наоборот. Такой барометр надо закрепить на подставке с вертикальной линейкой. От градуировать его можно, снимая показания с настоящего барометра. Вместо металлической емкости можно применить любую маленькую стеклянную бутылочку. После заполнения подкрашенной водой и установки пробки с трубкой, долейте в трубку немного воды. Так как корпус барометра жесткий, при повышении давления уровень воды будет понижаться, при понижении - повышаться. (Приложение 2. Рис. 3)
Барометр из стеклянной бутылки
Для того чтобы изготовить барометр, нам необходимо иметь
3 простые вещи :Стеклянную бутылку, объемом 0.5 литра
Стеклянную трубку
Резиновую пробку с отверстием для трубки
Внизу трубка не должна касаться дна бутылки на 15-20 мм.
Вверху должна торчать из пробки на 35-45 мм.
Бутылку следует до половины заполнить водой, желательно дождевой.
Если водяной столб в трубке внизу - атмосферное давление высокое, вверху-низкое. Бывает, что переливает через верх - очень низкое атмосферное давление. (Приложение 2. Рис. 4)
Барометр из лампочки
Надо взять перегоревшую электрическую лампочку, и там, где начинается цоколь с резьбовой частью, аккуратно просверлить небольшое отверстие диаметром 2-3 мм. Сверлить нужно очень осторожно, прикладывая минимальное усилие, иначе баллон может треснуть или разбиться
. Когда отверстие будет просверлено, залить в него водопроводную воду, заполнив стеклянную колбу до половины. Затем добавить в нее две-три капли чернил или туши и перемешайте. Барометр готов. Остается подождать, пока внутренняя стенка колбы просохнет, и подвесить барометр между оконными рамами. Лучше всего с северной стороны, где на него не будут попадать прямые солнечные лучи. Если же окна выходят на юг, установите в верхней части окна. Через несколько часов можно снимать показания. Наш барометр может предсказывать погоду за сутки достаточно полно.Практическая часть
2
.1Барометр своими рукамиДома у нас прибора для наблюдения за атмосферным давлением нет, и поэтому мы решили сделать прибор своими руками из подручных средств.
Оборудование
Для того чтобы изготовить барометр, необходимо иметь:
банка стеклянная с широкой горловиной
воздушный шарик
,резинка
,трубочка
,лист А4
,скотч
,ножницы
,краски.
(Приложение 4. Рис.6)План создания
Вырезать из воздушного шарика кружок чуть больше, чем диаметра банки.
Натянуть вырезанный кружок на горлышко и закрепить его с помощью резинки.
Обрезать кончик соломинки наискосок и заострить один из ее концов.
Закрепить с помощью клейкой ленты другой кончик соломинки скотчем посередине натянутой резиновой пленки.
Закрепить лист бумаги около банки так, чтобы острие соломинки его слегка касалось. После этого отметь «ноль» в том месте, где соломинка касается листа. Ниже и выше этого значения с интервалом в 1 мм отметить цифры 1, 2 и 3.
Принцип работы
1) При увеличении атмосферного давления пленка прогибается вниз, соломинка поднимается вверх и указывает «Ясно».
2) При уменьшении атмосферного давления плёнка поднимается вверх, соломинка – вниз и показывает «Пасмурно». (Приложение 5. Рис. 7)
2.2 Проведение эксперимента
Мы решили провести эксперимент, чтобы убедиться правильно ли работает прибор. Ежедневно в 8
30 ч. мы фиксировали ПОКАЗАНИЯ своего прибора и заносили результат в таблицу, затем наблюдали за погодой в течение дня, записывая результат в столбец «ПОГОДА». (Приложение 5. Таблица 1)После проведения двухнедельного эксперимента значения показателей прибора и погоды совпали, что подтверждает правильную работу созданного прибора.
Вывод
Барометр, который у нас получился, показывает изменение давления снаружи банки. Если давление повышается, то воздух начинает давить сверху на резиновую крышку банки и соломинка поднимается. И наоборот, если давление понижается, то воздух давит на чувствительную мембрану изнутри банки и соломинка опускается.
Точные показатели атмосферного давления на таком барометре не увидишь, так как мембрана натянутого шарика не достаточно тонка и чувствительна. Трубочка опускается и поднимается всего на одно деление, но повышение и падение атмосферного давления видно очень хорошо. Эти результаты совпадали с объявлениями о погоде.
Наблюдения показали
: При повышении атмосферного давления, погода была ясной, солнечной. При понижении давления – пасмурной и ненастной.С помощью построенного нами прибора можно прогнозировать погоду.
Проводить данные опыты не сложно, но интересно. Они безопасны, просты и полезны. Наш барометр предупреждает близких об изменении атмосферного давления, и они вовремя принимают меры. Нас не застанет врасплох ненастье.
Заключение
За период работы над проектом мы изучили разную литературу, которая помогла нам сделать свой прибор по определению атмосферного давления. В процессе эксперимента мы наблюдали за работой нашего барометра и, основываясь на его показания, научились предсказывать погоду на ближайшие сутки. Теперь мы знаем, что этот дорогостоящий прибор можно изготовить своими руками в домашних условиях. На этом наше исследование не окончено, и в дальнейшем мы планируем изготовить другие варианты барометров из подручных материалов и опробовать их в работе.
Новые исследования впереди!Список литературы
Книга экспериментов. Просто о сложном/Пер. с итал. И.Гурьянова. – [Текст] М.: Эксмо, 2013. – 128с.
Детская энциклопедия “Хочу все знать” // [Текст] М. “Планета детства” – 2003.– С. 260–261.
Новая энциклопедия школьника //– [Текст] М. “Махаон”.– 2009.– С. 128 – 129.
Приложение 1
Рис. 1 Барометр из еловой шишки
Рис.2 Барометр из пихты
Приложение 2
Рис.3 Барометр из жестяной масленки
Рис.4 Барометр из стеклянной бутылки
Приложение 3
Рис.5 Барометр из лампочки
Приложение 4
Рис. 6 Оборудование для изготовления барометра
Приложение 5
пасмурно
Рис.7 Принцип работы барометра
ДЕНЬ
ПОКАЗАНИЯ
ПОГОДА
Понедельник(24.02)
Ясно
Солнечно
Вторник(25.02)
Ясно
Солнечно
Среда(26.02)
Пасмурно
Облачно, снег
Четверг(27.02)
Ясно
Солнечно
Пятница(28.02)
Пасмурно
Облачно
Суббота(01.03)
Пасмурно
Облачно
Вторник(04.03)
Пасмурно
Облачно
Среда(05.03)
Ясно
Солнечно
Четверг(06.03)
Ясно
Солнечно
Пятница(07.03)
Пасмурно
Облачно
Как сделать барометр из лампочки
Для изготовления барометра потребуется перегоревшая стеклянная лампочка с большой стеклянной колбой, наждачная бумага, клей, дрель или шуруповерт, машинное масло, медная проволока диаметром 2-3 мм, чернила из шариковой ручки.
Необходимо сделать отверстие в месте соединения цоколя и стеклянной колбы. Для этого капните каплю машинного масла на то место, где будете сверлить отверстие. Потрите два листа наждачной бумаги между собой. Осыпавшийся абразив нанесите на машинное масло и разотрите до образования густой массы. Возьмите кусок медной проволоки диаметром 2-3 мм и зажмите его в патрон дрели. Он будет служить нам сверлом. Оберните стеклянную колбу полотенцем, а цоколь лампочки зажмите между двумя деревянными дощечками. Аккуратно просверлите отверстие в лампочке. При сверлении необходимо прикладывать минимальные усилия, чтобы стеклянная колба не треснула.
Через просверленное отверстие выдавите немного чернил из шариковой ручки в колбу. Если нет чернил, то можно использовать кусок грифеля химического карандаша, предварительно растерев его до порошкообразной массы. Залейте в стеклянную колбу водопроводную воду до середины. Перемешайте до полного растворения чернил или грифеля, если вы использовали химический карандаш.
Возьмите веревку и намотайте ее на цоколь по спирали, оставив свободный конец длиной около 30 сантиметров. Нанесите на цоколь клей и оставьте заготовку подсохнуть на пару часов.
После того как клей подсохнет, необходимо подвесить барометр между оконными рамами. Желательно подвесить барометр с северной стороны, чтобы на него не попадали прямые солнечные лучи. Если окна выходят на юг, то подвешивать барометр необходимо в самой верхней части оконной рамы.
Как расшифровать показания барометра
- Если внутренние стенки стеклянной колбы покрылись мелкими каплями, то завтра ожидается сплошная облачность, но без осадков.
- Если стенки покрылись каплями среднего размера и между ними виднеются сухие полосы, то ожидается переменная облачность.
- Если стенки колбы частично покрылись крупными каплями, то будут кратковременные осадки.
- Если капли заполнили лампочку от цоколя до границы с водой, то будут грозовые осадки.
- Если достаточно крупные капли расположены только у границы с водой, а остальная часть колбы осталась сухой, то грозовой фронт пройдет стороной, за 40-60 км от вас.
- Если в дождливую погоду стенки колбы стали сухими, то завтра установится хорошая погода без осадков.
Пользоваться таким барометром можно только при положительной температуре воздуха. Зимой барометр необходимо убрать из оконной рамы, так как вода может замерзнуть и стеклянная колба треснет.
В этом видеоуроке покажем, как сделать барометр в домашних условиях всего за несколько минут. И это вполне работоспособный прибор, который очень пригодится, например, рыболовам, людям, которые планируют пойти в поход, садоводам.
Для изготовления барометра нам понадобятся:
Пробка от полиэтиленовой бутылки.
ПЭТ бутылка от чернил, которая используется для заправки принтера.
Обломок полотна ножовки по металлу.
Клей 88.
ПВХ трубка диаметром 4 мм.
Шприц.
Банка с крышкой.
Нужно учесть, что чем тверже бутылка, тем лучше она подходит для работы. При использовании слишком пластичной емкости барометр не будет работоспособным, так как давление во внешней среде будет равно давлению внутри банки, в то время как для работы барометра нужна разница давлений вне и снаружи. В данном видеоуроке использована ПЭТ бутылка, так как она более доступна, чем стеклянные бутылки из под шампанского. Можно также использовать стеклянные банки для закатки, сначала их закупорив и затем впаяв в крышку трубку.
Можно трубку заменить на трубку от пасты шариковой ручки, она также будет работать.
Рассмотрим на примере подобного барометра, сделанного из 2-литровой бутылки, как ориентироваться по данному прибору с предсказанием дождя. Столб воды колеблется в пределах 50 см. Если условно разделить это расстояние на три части, то можно предвидеть изменение погоды по такому правилу: чем ниже столб воды, тем яснее погода.
Если столб воды находится в нижней трети, то дождя точно не будет в ближайшие два дня. Если столб воды в верхней трети, то вероятность дождя высокая. Также имеет значение скорость движения водяного столба: если столб находится в нижней трети и за пару дней подскочил до верхней трети, то скорее всего будет сильная буря.
Нужно помнить,что барометр чувствителен к перепадам температур. Поэтому лучшим местом для него будет погреб или жилая комната с постоянной температурой.
Если барометр показывает ясную погоду, чтобы не напекло голову, позаботьтесь о своем здоровье, а в этом вам поможет . Что еще можно ?
Как сделать водяной барометр Паскаля
Специально для Marzena: опыт подходит для студентов третьего класса, которым нужно построить простую камеру.
Опыт для жителей города – проводится в здании высотой не менее четырех этажей.
Целевая группа:
от детского сада до средней школы.
Цели обучения:
гидростатическое давление, атмосферное давление, простые уравнения, графики, экспериментальная методология, плотность, свойства воды, погодные явления.
Опыт:
Мы строим водяной барометр Паскаля, и в течение нескольких дней мы наблюдаем указания, сравнивая их с метеорологическими наблюдениями и метеорологическими отчетами.
Оборудование:
– здание: наше окно должно быть расположено на высоте 11-12 м над землей, если мы будем жить выше, то мы должны спросить кого-то, кто живет на четвертом этаже ниже нас, мы также можем установить барометр внутри здания – на лестничной клетке;
– пластиковая прозрачная, мягкая трубка диаметром 3-5 мм (приобретается в технических магазинах), нам нужно около дюжины метров;
– прочный пружинный зажим для этой трубки (имеется в техническом магазине);
– пластиковая бутылка емкостью 0,3-0,5 литра;
– проволока, клейкая лента и т. д. для крепления;
– некоторые чернила;
– свеча;
– измерительная лента – не менее 12 м;
– Интернет (вики, метеорологические службы);
– если у нас есть, для сравнения результатов полезно использовать электронный барометр.
Мы строим барометр:
В колпачке бутылки сверлите отверстие диаметром, более или менее похожим на нашу трубку. В самой бутылке, рядом с шеей, мы также делаем отверстие диаметром несколько мм, что позволяет выравнивать давление снаружи и внутри бутылки. Около 20 см от конца трубки мы привязываем к ней проволочную петлю (скрепку) и тщательно нагреваем пламя свечой, чтобы проволока расплавилась в трубку, но не пробила ее. Пробиваем трубку через отверстие в пробке так, чтобы на внутренней стороне вилки находилось около 20 см, а встроенная проволочная петля забивалась с пробкой. Бутылку заполняют кипяченой (всегда свежей варкой: для удаления воды, растворенной в воде) чернила, окрашенные водой, закрытая крышка (труба достигает более или менее дна бутылки) и всасывают воду во всю длинную трубку, пытаясь не пить.
Верхний конец трубки – один с зажимом – прикреплен к оконным или балконным рельсам на 4-м этаже. Мы осторожно опускаем бутылку. Он должен быть расположен примерно на 10,5 м ниже верхнего конца трубки. Трубу не нужно размещать вертикально или прямо – ее можно, например, просверлить лестницей. В этот момент уровень воды на верхнем конце начнет падать (вакуум будет создан над концом водного столба).
Мы устанавливаем бутылку на балкон соседнего 4-го этажа под нами или на перила, если мы отстегнем наш барометр на лестничной клетке. Мы измеряем вертикальное расстояние от конца трубки до уровня воды в бутылке и отмечаем уровень «10 м» на верхнем конце. Если трубка работает наклонно, или если она немного подвешивается, мы должны измерять разницу в уровнях, а не расстояние вдоль трубки. На верхнем конце трубки мы добавляем градуировку или прикрепляем к ней линейку, чтобы мы могли читать уровень воды в диапазоне около 0,5 м в обоих направлениях от текущего уровня с точностью до 1 см.
Курс эксперимента: в течение нескольких дней, каждый день (или каждые несколько часов) мы наблюдаем и записываем результаты уровня воды в нашем барометре. Зная плотность воды, мы преобразуем их в давление, выраженное в hPa. Мы объясняем, откуда взялось традиционное устройство атмосферного давления: «мм рт. Ст.» – чтобы у нас была труба, заполненная ртутью, а не водой. Мы сравниваем результаты, полученные с измерением электронного барометра и метеорологических отчетов (я рекомендую сайт ICM UW). Помните, что метеорологические отчеты не дают абсолютного давления, но снижаются до уровня моря – мы объясняем, что такое сокращение состоит и рассчитано коррекция для нашего города.
С более продвинутыми учениками средней школы мы обсуждаем и учитываем влияние температуры (изменение плотности воды) на наше измерение как коррекцию.
Мы обсуждаем важность атмосферного давления для погоды. Мы объясняем механизмы формирования и поддержания областей высокого и низкого давления и типичных погодных явлений.
Историческое истребление:
Мы говорим о барометре, построенном Блейзом Паскалем на стене многоквартирного дома в Руане, и диктовке о том, как местный тавернер дал Паскалю баррель бургундского вина, чтобы заполнить его барометром вместо воды, цель «научного доказательства его качества», Оказалось, что вино – чуть светлее воды – имеет свой уровень в барометре немного выше, чем вода в трубке рядом с ним, так что это супер.
Мы можем участвовать в более обширном отступлении от широкого вклада Паскаля в математику, физику и философию – вплоть до религии.
Конечно, мы объясняем, где используется используемая сегодня единица давления: «Паскаль» Па.
Использование:
Барометр можно использовать в течение весенне-осеннего сезона (морозы будут его испортить), и если он установлен внутри здания – это зима. Мы можем использовать его для практических целей: «Планируем ли мы полевую деятельность завтра? Нет… лучше нет, потому что давление падает, может дождь ».
Я предупреждаю вас об упрощении таких понятий, как «давление падает – будет дождь», но я рекомендую вам проверять такие частично законные зависимости на практике и показать это как пример закона, который, хотя он не работает на 100%, но позволяет вам провести значительную вероятность. Несколько (несколько месяцев) наблюдений могут использоваться как иллюстрация и введение в концепцию корреляции – это для учеников, не имеющих высшего образования. Но нам не нужно сопоставлять младшего со всем математическим формализмом: пример проверяемости прогнозов погоды идеально подходит для введения законов, которые дают истинные статистические предсказания, хотя и не обязательно в отдельных случаях.
Очень редко, что с увеличением давления дождь будет падать, кроме кратковременного дневного шторма, – и если что-то подобное произойдет – у нас будет возможность читать лекции о довольно редкой аномалии погоды и ее источниках (на веб-сайте метеослужбы ICM доступны очень тщательно и легко написанные «синоптические комментарии», обновляемые каждое утро и объясняющие текущую погодную ситуацию доступным способом).
Техническое обслуживание:
Если мы используем барометр более чем на несколько дней, мы должны пополнить воду в нашей бутылке, когда она испарится. В зависимости от типа трубки каждую неделю или несколько недель мы также должны разобрать все наше устройство, наполнить его свежей (отварной) водой и переустановить. Это вызвано диффузией газов из воздуха через стенки трубки и возможными утечками на зажиме, закрывающем трубку, которая разрушает вакуум выше уровня воды. После такого «обновления» вакуума стоит написать разницу в уровне воды до и после этой операции – и если это важно, сделайте соответствующую коррекцию (в зависимости от даты измерения).
Если барометр будет использоваться дольше, особенно если он установлен на солнечной стене здания, стоит добавить в воду какое-то средство против водорослей – его можно купить в садоводческом магазине.
То, что мы поняли из урока:
мы уже знаем, что атмосферное давление зависит от высоты – чем оно выше, тем ниже. Давление на какой высоте измеряется нашим барометром? На высоте нашего окна, где заканчивается водяной столб в трубке? На уровне первого этажа, где находится бутылка? Где-то между?
Ksawery
Stojda
Репетитор, физик