Опыты с атмосферным давлением в школьных условиях. Проектно-исследовательская работа по физике «Опыты с атмосферным давлением. Вступительное слово учителя
Читайте также
Первый удар, скорее всего, привел к тому, что линейка просто упала со стола, отскочив, и осталась целой. Второй же удар, скорее всего, сломал ее надвое. Если и второй удар не принес результата, попробуйте снова, убедившись в том, что газета лежит идеально ровно.
Почему так происходит?
Сломать вторым ударом линейку у вас получилось потому, что вам помогало атмосферное давление. Когда вы распределили площадь газеты над поверхностью линейки, образовалась широкая «присоска», не позволяющая воздуху «стекать» вниз. Когда вы нанесли по линейке удар ребром ладони, она постаралась высвободиться из-под газеты, но, поскольку воздух не мог «стекать» вниз (в пространство между столом и газетой) с большой скоростью, большая часть воздуха толкнула вниз газету, а вместе с ней и линейку.
Итак, у вас была двадцатисантиметровая линейка, покрытая газетой. Если она была толщиной в 2,5 сантиметра, то ее площадь составляла 50 квадратных сантиметров. Не забываем о сотне с лишним километров воздуха и килограмме давления на каждый квадратный сантиметр. В итоге, когда вы ударили, на хрупкую линеечку обрушились целых 50 килограмм. Линейка «старалась», как и в первый раз, соскочить со стола, но была придавлена пятидесятикилограммовой массой.
В гористой местности покров воздуха более тонок. От сотни с лишним следует отнять высоту горы, на которой располагается населенный пункт. Но воздушный столб остается гигантским даже без тех нескольких процентов, на которые он уменьшен высотой горы. Этого давления вполне достаточно для того, чтобы прижать линейку к столу. На самом деле существует множество забавных экспериментов, демонстрирующих невероятную силу земной атмосферы. Это лишь один из них. Но объяснение одно: воздушный покров невероятно тяжел и в определенных случаях его сила может проявляться самым неожиданным образом. И это вызывает удивление, восторг и массу других эмоций у каждого, кому довелось по-новому взглянуть на величественное могущество природы.
По мотивам Education.com
Цель работы: доказать существование атмосферного давления. Цель работы: доказать существование атмосферного давления. Приборы и материалы: Приборы и материалы: стакан наполненный водой стакан наполненный водой бумага. бумага. Выполнение работы Выполнение работы
Наполним обыкновенный стакан до краёв водой. Накроем его листком бумаги так, как это показано на рисунке. Плотно прикрыв его рукой, перевернём бумагой вниз. Осторожно уберём руку, держа стакан за дно. Вода не выливается. Наполним обыкновенный стакан до краёв водой. Накроем его листком бумаги так, как это показано на рисунке. Плотно прикрыв его рукой, перевернём бумагой вниз. Осторожно уберём руку, держа стакан за дно. Вода не выливается. Это происходит потому, что воду удерживает давление воздуха. Давление воздуха распространяется во все стороны одинаково (по закону Паскаля), значит, и вверх тоже. Бумага служит только для того, чтобы поверхность воды оставалась совершенно ровной. Это происходит потому, что воду удерживает давление воздуха. Давление воздуха распространяется во все стороны одинаково (по закону Паскаля), значит, и вверх тоже. Бумага служит только для того, чтобы поверхность воды оставалась совершенно ровной.
Опыт со стаканами. Возьмём два стакана, огарок свечи, немного газетной бумаги, ножницы. Поставим зажженный огарок свечи в один из стаканов. Вырежем из нескольких слоёв газетной бумаги, положенных один на другой, круг диаметром немного больше, чем внешний край стакана. Затем вырежем середину круга таким образом, чтобы большая часть отверстия стакана осталась открытой. Смочив бумагу водой, мы получим эластичную прокладку, которую и положим на верхний край первого стакана. Осторожно поставим на эту прокладку перевёрнутый второй стакан и прижмём его к бумаге так, чтобы внутреннее пространство обоих стаканов оказалось изолированным от внешнего воздуха. Свеча вскоре потухнет. Теперь, взявшись рукой за верхний стакан, поднимем его. Мы увидим, что нижний стакан как бы прилип к верхнему и поднялся вместе с ним.
Это произошло потому, что огонь нагрел воздух, содержащийся в нижнем стакане, а, как мы уже знаем, нагретый воздух расширяется и становится легче, поэтому часть его вышла из стакана. Когда мы медленно приближали к первому стакану второй, часть содержавшегося в нём воздуха также успела нагреться и вышла наружу. Значит, когда оба стакана были плотно придавлены один к другому, в них было меньше воздуха, чем до начала опыта. Свеча потухла, как только был израсходован весь содержащийся в стаканах кислород. После того как оставшиеся внутри стакана газы остыли, там возникло разряжённое пространство, а воздушное давление снаружи осталось неизменным, поэтому оно плотно придавило стаканы один к другому, и когда мы подняли верхний из них, то и нижний поднялся вместе с ним. Стаканы были бы ещё гораздо сильнее прижаты друг к другу, если бы нам удалось создать внутри них совершенно пустое пространство.
Вывод: итак мы доказали существование атмосферного давления двумя опытами, приведёнными выше. Вывод: итак мы доказали существование атмосферного давления двумя опытами, приведёнными выше. Работу выполнили Васильева Елена и Васильева Кристина Работу выполнили Васильева Елена и Васильева Кристина
МОУ Октябрьская СОШ №1 Лебединский филиал
по физике
«Опыты с атмосферным давлением»
Выполнила:
Федорец Евгения,
ученица 7 класса
Руководитель:
Суховеенко Н. Н.,
учитель физики
д. Лебедки
2018 г.
Содержание
Введение ……………………………………………………………3
1. Воздух имеет вес………………………………………………. 4
2. Опыты, доказывающие существования атмосферного давления…………………………………………………………… 5
3. Занимательные опыты с атмосферным давлением………… 7
4. Атмосферное давление работает……………………………. 9
Заключение……………………………………………………… 11
Список литературы……………………………………………… 12
Введение
Мы живём на дне воздушного океана, называемого атмосферой земли. Как рыбы, живущие в глубине океана, нечего не знают о давлении воды, так и большинство из нас не представляет, той роли, какую играет в нашей повседневной жизни давление атмосферного воздуха. Воздух прозрачен и, казалось бы, не весом. Так ли это? Имеет ли воздух вес, оказывает ли он давление? В данной работе я хочу разобраться с этими вопросами.
Цель работы:
экспериментальное доказательство существования атмосферного давления.
Задачи:
1. изучить учебник физики 7 класса, дополнительную литературу и ресурсы Интернета по данной теме;
2. провести ряд опытов, доказывающих существование атмосферного давления и объяснить их;
3. найти примеры применения атмосферного давления в жизни и технике.
Гипотеза исследования :
если атмосферное давление существует, и оно достаточно велико, то его проявления можно доказать с помощью опытов
1. Воздух имеет вес
Как известно, воздух окружает всю Землю в виде шарообразного слоя, поэтому воздушную оболочку Земли называют атмосферой. Как и любое тело, она притягивается к Земле. Действуя на тела своим весом, атмосфера создаёт давление, называемое атмосферным давлением . Согласно закону Паскаля оно распространяется в дома, пещеры, шахты и действует на все тела, соприкасающиеся с атмосферным воздухом.
Космические полёты показали, что атмосфера возвышается над поверхностью Земли на несколько сотен километров, становясь всё более разреженной (менее плотной). Постепенно она переходит в безвоздушное пространство – вакуум , в котором отсутствует воздух, а, следовательно, и атмосферное давление.О том, что все газы имеют массу, мы часто склонны забывать. Каждому приходилось слышать, как говорят о «пустом» стакане, кувшине, бутылке, а между тем 1 м 3 воздуха имеет массу более 1 кг. Из этого следует, что масса воздуха, находящегося в нашем классе, составляет примерно 100 кг!
На опыте покажем, что воздух действительно имеет массу . К левой чаше весов подвешиваем стеклянный шар, и уравновешиваем его гирями на правой чаше.
Затем шар отцепляем от чаши и откачиваем из него воздух. Затем трубку пережимаем зажимом, а шар опять подвешиваем к чаше. Мы видим, что теперь гири «перевешивают», следовательно, масса шара стала меньше массы гирь. То есть опыт подтвердил, что атмосферный воздух обладает массой . Зная объём шара, можно даже подсчитать плотность воздуха, она равна 1,29 кг/ м 3 .Существование массы воздуха – причина того, что воздух, притягиваясь к Земле, имеет вес . Известно, например, что атмосферный воздух, расположенный над площадью поверхности Земли в 1 м 2 , имеет огромный вес – около 100 тысяч ньютонов!
2. Опыты, доказывающие существования атмосферного давления
Я провела опыты, которые можно объяснить существованием атмосферного давления.
Опыт 1. Вода в перевернутом стакане
Чтобы доказать существование атмосферного мы можем проделать старый, но удивительный фокус: погрузить стакан в воду, перевернуть его под водой вверх дном и медленно вытаскивать из воды. При этом вода остается в стакане, пока край его находится под водой. Или еще, наполним до краев стакан водой и прикроем листком плотной бумаги. Перевернем стакан, придерживая лист бумаги ладонью, а затем убираем руку – вода не выливается! Что же удерживает воду в стакане?
Объяснение: давление атмосферного воздуха снаружи на бумагу больше давления воды на нее изнутри, поэтому бумага остается как приклеенная к краю стакана.
Опыт 2.
Подъём воды вслед за поршнем
Возьмем стеклянную трубку, внутри которой находится поршень, плотно прилегающий к стенкам трубки. Конец трубки опущен в воду. Если поднимать поршень, то за ним будет подниматься и вода.
Объяснение:
Происходит это потому, что при подъёме поршня между ним и водой образуется безвоздушное пространство. В это пространство под давлением наружного воздуха и поднимается вслед за поршнем вода.
Опыт 3. Боится ли природа пустоты?
Древнегреческий ученый Аристотель объяснял предыдущий опыт тем, что «природа боится пустоты». Поэтому чтобы окончательно убедиться давление воздуха или боязнь пустоты заставляет воду подниматься, проведем решающий опыт.
Подгоним к бутылке, наполненной водой, пробку с отверстием, через которое проходит стеклянная трубка. Начнем высасывать воду из трубки – вода не поднимается! Повторяем опыт с пробкой, имеющей два отверстия – теперь вода поднимается!
Объяснение:
Так как вода не поднималась по трубке, когда мы пытались ее всасывать без доступа воздуха, и поднимается в присутствии его то, очевидно, что именно воздух производит давление, которое заставляет воду подниматься .
Опыт 4. Магдебургские полушария
Одним из самых ярких доказательств существования атмосферного давления является опыт, проведённый ещё в 1654 году Отто Герике в г. Магдебурге. Воздушным насосом он откачал воздух из полости между двумя металлическими полушариями, сложенными вместе. Давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей! [ 3 ]
В классе мы проделали опыт с «магдебургскими тарелками», пытались разъединить их всем классом, но это нам не удалось. Но когда внутрь полушарий впустили воздух, они распались без усилия.
3. Занимательные опыты с атмосферным давлением
Из книги Горева Л.А. «Занимательные опыты по физике», я узнала, что благодаря атмосферному давлению, можно проделать множество занимательных опытов. Я выбрала несколько из них и продемонстрировала их одноклассникам.
Опыт 1. Подъем графина
Возьмём лист бумаги, свернём гармошкой и подожжем. Горящую бумагу отпустим в графин. Через 1-2 с плотно накроем горлышко ладонью. Бумага прекращает гореть, еще через 1-2 с поднимем ладонь, вместе с ней поднимается и графин
.
Объяснение:
После того как отпустим горящую бумагу внутри графина сгорает кислород. После того как закрываем горлышко графина рукой, внутри графина получается разряжение, и он присасывается к ладони.
Опыт 2. Яйцо в бутылке
Для опыта нужно сварить вкрутую яйцо и отчистить его от скорлупы. Потом возьмём лист бумаги, свернём гармошкой и подожжем. Горящую бумагу отпустим в бутылку. Через 1-2 с накроем горлышко яйцом. Бумага прекращает гореть, и яйцо начинает втягиваться в бутылку .
Объяснение:
При сгорании бумаги воздух в бутылке нагревается и расширяется. Яйцо вталкивает в бутылку наружное атмосферное давление, которое значительно больше, чем внутри .
Опыт 3. Тяжелая газета
Положим на стол линейку длинной 50-70 см так, чтобы конец ее 10 см свешивался. На линейку положим газету. Если медленно оказывать давление на свешивающейся конец линейки, то он опускается, а противоположный поднимается вместе с бумагой. Если резко ударить по концу линейки, то она сломается, причем конец с газетой почти не поднимается.
Объяснение:
Сверху на газету оказывает давление атмосферный воздух. При медленном нажатии на конец линейки воздух проникает под газету и частично уравновешивает давление на нее. При резком ударе воздух вследствие инерции не успевает мгновенно проникнуть под газету. Давление воздуха на газету сверху оказывается больше, чем внизу, и рейка ломается.
Опыт 4. «Не замочив рук»
Положим на дно блюдца монету и нальем немного воды. Как достать монету, не замочив даже кончиков пальцев?
Нужно зажечь бумагу, внести ее на некоторое время в стакан. Нагретый стакан перевернуть вверх дном и поставить на блюдце рядом с монетой.
Объяснение:
Так как воздух в стакане нагрелся, то его давление увеличится и часть воздуха выйдет. Оставшийся воздух через некоторое время охладится, давление уменьшится. Под действием атмосферного давления вода войдет в стакан, освобождая монету.
Опыт 5. Бутылка-сюрприз
На дне пластиковой бутылки сделаем отверстие. Зажмем отверстие пальцем и нальем в бутылку воды, закроем горлышко крышкой. Осторожно отпускаем палец. Вода из бутылки выливаться не будет. Теперь если открыть крышку, из отверстия польется вода.
4. Атмосферное давление работает
Благодаря атмосферному давлению действует много приборов. Расскажу о некоторых из них.
Заключение
Проделав данную работу, я могу сказать, что с помощью опытов убедилась в существовании атмосферного давления и выдвинутая мной гипотеза подтвердилась.
Работа над проектом дала мне очень многое: я узнала интересные факты об атмосфере, научилась проводить опыты и самое главное объяснять их.
Я поняла, что без атмосферного давления просто невозможно было бы существование жизни: мы дышим и пьем воду благодаря его действию.
А сколько еще интересного можно было бы рассмотреть в данной работе? Но к сожалению это не возможно из за ограниченности объема проекта.
Мне понравилось заниматься проектной работой и в будущем хотелось бы продолжить ее.
Список литературы
Горев Л.А. Занимательные опыты по физике в 6 – 7 классах средней школы. – М.: Просвещение, 1985. (с. 21 – 27)
Кривченко И.В. Физика 7 класс. : учебник – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2015. (c .154 – 155)
Пёрышкин, А. В. Физика. 7 кл.: учебник – М.: Дрофа, 2016. (с. 123 – 131)
Перельман Я. И. Занимательная физика. Книга 1. – М.: Наука, 1979. (с. 98)
Элиот Л., Уилкокс У. Физика. 1976. (с. 92-95)
Реквизит: пластиковая бутылка с крышкой и длинная стеклянная трубка диаметром 6-8 мм, открытая с обоих концов (ее вполне может заменить резиновая или пластиковая трубочка).
Ход опыта:
Сделайте в крышке бутылки отверстие, в которое плотно входит трубка.
В самой бутылке ближе к донышку сделайте небольшое отверстие 1-2 мм.
Налейте в бутылку воды и закрутите крышку с трубкой. Конец трубки должен находиться выше уровня отверстия.
Струя из отверстия вытекает с постоянной скоростью, несмотря на понижение уровня жидкости в сосуде! Форма струи не изменяется! Только когда вода опустится до нижнего уровня трубки, напор нечинает уменьшаться.
Напор воды можно менять, изменяя глубину погружения трубки в бутылку.
Объяснение: давление на уровне отверстия равно сумме атмосферного и гидростатического давлений. Оно будет оставаться таким до тех пор, пока уровень воды не опустится до нижнего конца трубки
Реквизит: две пластиковые бутылки с крышками, футляр от фотопленки.
Ход опыта:
В крышках бутылок проделайте одинаковые отверстия диаметром 6 - 8 мм.
Отрежьте донышко от футляра фотопленки.
Вставьте с двух концов получившегося цилиндра крышки с отверстиями резьбой наружу.
Одну бутылку на одну треть заполните водой.
Соедините бутылки крышками.
Поставьте бутылки вертикально так, чтобы бутылка с водой оказалась сверху.
Вода из верхней бутылки вытекать не будет!
Этот эксперимент повторяет описанный в литературе эксперимент с воронкой, вставленной в бутылку. В воронку резко наливают воду из стакана, вода из нее не вытекает. Опыт с воронкой не всегда получается, т.к. требует герметичного соединения воронки и бутылки, а так же уменьшения внутреннего отверстия воронки. Предложенный опыт надежный, получается всегда, вода не выливается месяцами.
Объяснение: при внимательном наблюдении вы заметите, что небольшая порция воды вытекла из верхней бутылки. Следовательно, давление воздуха в ней стало меньше атмосферного, в нижней бутылке - больше атмосферного. Увеличение давления в нижней бутылке оказалось достаточным, чтобы уравновешивать гидростатическое давление воды верхней бутылки. Играет значение и поверхностное натяжение воды.
Реквизит: пластиковая бутылка, горячая вода.
Ход опыта:
Ополосните пластиковую бутылку горячей водой из-под крана.
Плотно закройте бутылку крышкой.
Бытылка сомнётся. В фильме это не показано. Мы видим только результат.
Объяснение: воздух в бутылке остывает до комнатной температуры. Давление внутри бутылки падает и становится меньше атмосферного. Атмосфера сдавливает бутылку с боков. Пластиковая бутылка деформируется. Воздух так быстро охлаждается, что весь опыт занимает около десяти секунд.
Тот же эффект можно получить, воспользовавшись вакуумным насосом. Закройте пластиковую бутылку крышкой с патрубком и соедините ее шлангом с вакуумным насосом. После нескольких тактов откачивания бутылка с характерным звуком превращается в "лепешку". Форма бутылки восстановится, если ее снова накачать воздухом.
Тема для исследования: выпускается большое количество пластиковых бутылок различного объема и формы. Изучите, одинаково ли они деформируются. Объясните результат исследования.
Реквизит: прямоугольная картонка произвольного размера, газета, динамометр (или бельевая резинка), большая скрепка, скотч.
Ход опыта:
В центре картонки с помощью скотча вертикально закрепите большую канцелярскую скрепку, согнутую в виде треугольника.
Положите картонку на стол скрепкой вверх, а на нее развернутую газету. Прорвите газету в том месте, где находится скрепка.
Прикрепите к скрепке динамометр, резко потяните его.
Замерьте динамометром силу, которую необходимо приложить, чтобы оторвать газету с картонкой от стола.
Замерьте вес картонки с газетой.
Сравните результат.
Результаты разительно отличаются. При резком движении требуется в десятки раз большая сила!
Объяснение: сила атмосферного давления, действующая на газету, определяется произведением атмосферного давления на площадь газеты. Эта сила значительно больше веса картонки вместе с газетой.
На вращающийся круг устанавливаем металлическое ведро. В него опускаем небольшой контейнер. Затем в контейнер наливаем жидкость для возгорания либо же спирт. Поджигаем жидкость для возгорания и начинаем вращать круг. Наблюдаем самое настоящее торнадо.
При раскручивании круга, пламя начинает стремиться вверх и закручивается как торнадо. Это происходит потому, что когда вращается ведро, оно увлекает за собой воздух, и внутри образуется некий вихрь, то есть там образуется некое движение воздуха, а если у воздуха есть движение, то внутри будет давление меньше по закону Бернулли и начинает насасывать воздух со всей округи. И он же и раздувает этот огонь, а так как есть восходящий поток, то внутри образуется пламя и благодаря тому, что поток закручивается, закручивается и воздух.
Заполните бутылку на 1/3 горячей водой. Аккуратно установите вареное очищеное яичко на горлышке бутылки. Подождите несколько минут и яйцо упадет на дно бутылки. Когда Вы наливаете горячую воду в бутылку, то она и весь воздух в ней нагревается. Снаружи же воздух прохладней. И пока воздух в бутылке и снаружи разный, горячий воздух стремится покинуть бутылку как можно быстрее. Из-за этих действий происходит перепад давления, что впоследствии заставляет яичко падать на дно бутылки.
3. По размеру фанерной дощечки 10x10 см вырежьте из старой волейбольной камеры резиновую прокладку и прикрепите ее кнопками к фанере. В полулитровую стеклянную банку налейте немного воды, а на воду — немного спирта. Подожгите спирт. Дав ему недолго погореть, закройте банку дощечкой. Огонь погаснет. Через 1—2 сек поднимите дощечку. Вместе с ней поднимается банка, в которую втянулась резина. Чем объяснить подъем банки с дощечкой и втягивание резины? Где на практике используется данное явление? При горении воздух нагревается. После закрытия банки процесс горения прекращается. Воздух начинает охлаждаться. В банке возникает разрежение, благодаря которому она прижимается атмосферным давлением к фанере. Втягивание резины объясняется также атмосферным давлением. На этом явлении основано лечение с помощью медицинских банок.
4. ОПЫТ СО СТАКАНАМИ (Магдебургские полушария).
Вырежьте резиновое или бумажное кольцо с учетом диаметра граненого стакана и положите его на стакан. Подожгите кусок бумаги или маленькую свечку, опустите в стакан и почти сразу закройте его вторым стаканом. Через. 1—2 сек поднимите верхний стакан, за ним поднимается и нижний.
5. Пульверизатор
Цель: узнать, как работает пульверизатор. Потребуется стакан, ножницы, две гибкие соломинки.
Налейте в стакан воды.
Обрежьте одну соломинку возле гофрированной части и поставьте ее вертикально в стакан, чтобы она выходила гофром на 1 см из воды.
Вторую соломинку расположите так, чтобы она своим краем касалась верхнего края стоящей в воде соломинки. Используйте для упора складки гофра на вертикальной соломинке.
Сильно подуйте через горизонтальную соломинку.
Вода поднимается по стоящей в воде соломинке и распыляется в воздухе.
ПОЧЕМУ?
Чем быстрее движется воздух, тем большее разрежение создается. А поскольку воздух из горизонтальной соломинки движется над верхним срезом вертикальной соломинки, то давление в ней также падает. Атмосферное давление воздуха в комнате давит на воду в стакане, и вода поднимается вверх по соломинке, откуда она выдувается в виде мельчайших капелек. Когда вы давите на резиновую грушу пульверизатора, происходит то же самое. Воздух из груши проходит через трубку, давление в ней падает, и из-за этого разрежения воздуха одеколон поднимается вверх и распыляется.
6. Вода не выливается
7. Как только свеча перестанет гореть, вода в стакане поднимается.
Положите монету на большую плоскую тарелку. Налейте столько воды, чтобы она покрыла монету. А теперь предложите гостям или зрителям достать монетку, не намочив при этом пальцев. Для проведения опьта необходим еще стакан и несколько спичек, воткнутых в плавающую на воде пробку. Зажгите спички и быстро накройте плавающий горящий кораблик стаканом, не захватив при этом монетки. Когда спички погаснут, стакан наполнится белым дымом, а затем под ним сама собой соберется вся вода из тарелки. Монета останется на месте, и вы можете взять ее, не намочив пальцев.
Объяснение. Сила, вогнавшая воду под стакан и удерживаюшая ее там на определенной высоте, - атмасфероное давление. Горящие спички нагрели в стакане воздух, давление его возросло, часть газа вышла наружу. Когда спички погасли, воздух снова остыл, но при охлаженин его давление уменьшилось, под стакан вошла вода, вгоняемая туда давлением наружного воздуха.
9. Как работает Водолазный колокол.
Опыт 1. Возьмите вантуз, который применяется в сантехнике, смочите его края водой и прижмите к чемодану, который положен на стол. Выдавите часть воздуха из вантуза, а затем поднимайте его. Почему вместе с ним поднимается чемодан? В процессе прижимания вантуза к чемодану мы сокращаем объем, занимаемый воздухом, и часть его выходит из-под вантуза. При прекращении давления вантуз расправляется и под ним образуется разрежение. Внешнее атмосферное давление прижимает вантуз и чемодан друг к другу.
Опыт 2. Прижмите вантуз к классной доске, подвесьте к нему груз массой 5—10 кг. Вантуз удерживается на доске вместе с грузом. Почему?
11. Автоматическая поилка для птиц.Автоматическая поилка для птиц состоит из бутылки, наполненной водой и опрокинутой в корытце так, что горлышко находится немного ниже уровня воды в корытце. Почему вода не выливается из бутылки? Если уровень воды в корытце понизится и горлышко бутылки выйдет из воды, часть воды из бутылки выльется.
12. Как мы пьем. Взять две соломинки, одну целую, у второй проделать небольшое отверстие. Через первую вода поступает в рот, через вторую нет. 13. Если откачивать воздух из воронки, широкое отверстие которой затянуто резиновой пленкой, то пленка втягивается внутрь, а затем даже лопается.Внутри воронки давление уменьшается, под действием атмосферного давления пленка втягивается внутрь. Так можно объяснить следующее явления: Если приложить к губам кленовый лист и быстро втянуть воздух, то лист с треском разорвется.
Оборудование: рейка длиной 50-70 см, газета, метр.
Проведение: Положим на стол рейку, на нее полностью развернутую газету. Если медленно оказывать давление на свешивающийся конец линейки, то он опускается, а противоположный поднимается вместе с газетой. Если же резко ударить по концу рейки метром или молотком, то она ломается, причем противоположный конец с газетой даже не поднимается. Как это объяснить?
Объяснение: Сверху на газету оказывает давление атмосферный воздух. При медленном нажатии на конец линейки воздух проникает под газету и частично уравновешивает давление на нее. При резком ударе воздух вследствие инерции не успевает мгновенно проникнуть под газету. Давление воздуха на газету сверху оказывается больше, чем внизу, и рейка ломается.
Замечания: Рейку нужно класть так, чтобы ее конец 10 см свешивался. Газета должна плотно прилегать к рейке и столу.
15. Занимательные опыты с атмосферным явлением
АВТОКОЛЕБАНИЯ
Механическое колебательное движение обычно изучают, рассматривая поведение какого-нибудь маятника: пружинного, математического или физического. Поскольку все они тела твердые, интересно создать устройство, демонстрирующее колебания жидких или газообразных тел.
Для этого можно воспользоваться идеей, заложенной в конструкцию водяных часов. Две полуторалитровые бутылки соединяют так же, как и в водяных часах, скрепив крышки. Полости бутылок соединяют стеклянной трубкой длиной 15 сантиметров, внутренним диаметром 4—5 миллиметров. Боковые стенки бутылок должны быть ровными и нежесткими, легко сминаться при сдавливании.
Для запуска колебаний бутылку с водой располагают сверху. Вода из нее начинает сразу же вытекать через трубку в нижнюю бутылку. Примерно через секунду струя самопроизвольно перестает течь и уступает проход в трубке для встречного продвижения порции воздуха из нижней бутылки в верхнюю. Порядок прохождения встречных потоков воды и воздуха через соединительную трубку определяется разницей давлений в верхней и нижней бутылках и регулируется автоматически.
О колебаниях давления в системе свидетельствует поведение боковых стенок верхней бутылки, которые в такт с выпуском воды и впуском воздуха периодически сдавливаются и расширяются. Поскольку процесс саморегулируется, эту аэрогидродинамическую систему можно назвать автоколебательной.
ТЕПЛОВОЙ ФОНТАН
В этом опыте демонстрируют водяную струю, вылетающую из бутылки под действием избыточного давления в ней. Основной деталью конструкции фонтана является жиклер, установленный в бутылочной крышке. Жиклер представляет собой винт, вдоль продольной оси которого имеется сквозное отверстие малого диаметра. В опытной установке удобно
использовать жиклер от выработанной газовой зажигалки.
Мягкая пластиковая трубка плотно надета одним концом на жиклер, а другой ее открытый конец располагается близ дна бутылки. Примерно треть объема бутылки занимает прохладная вода. Крышка на бутылке должна быть герметично закручена.
Для получения фонтана бутылку обливают из кувшина теплой водой. Заключенный в бутылке воздух быстро прогревается, его давление повышается, и вода выталкивается наружу в виде фонтанчика на высоту до 80 сантиметров.
Этот опыт можно использовать для демонстрации, во-первых, зависимости давления газа от его температуры и, во-вторых, работы по поднятию воды, совершаемой расширяющимся воздухом.
АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ
Все мы постоянно пребываем на дне воздушного океана под прессом тяжести его многокилометровой толщи. Но тяжесть эту мы не замечаем, как не задумываемся и о необходимости время от времени вдыхать и выдыхать этот воздух.
Для показа действия атмосферного давления нужна горячая вода, но не крутой кипяток, чтобы бутылка не деформировалась. Сто—двести граммов такой воды наливают в бутылку и несколько раз интенсивно встряхивают, прогревая тем самым находящийся в бутылке воздух. Затем воду выливают, а бутылку сразу же плотно закрывают крышкой и ставят на стол для обозрения.
В момент закупоривания бутылки давление воздуха в ней было одинаково с наружным атмосферным давлением. Со временем воздух в бутылке остывает и давление внутри нее падает. Возникшая разница давлений по обе стороны стенок бутылки приводит к ее сдавливанию, сопровождающемуся характерным хрустом