1654'te Guericke deneyi. Basit deneyler Bernoulli yasasının nasıl çalıştığını anlamaya yardımcı olur

Aktöbe bölgesi Alga ilçesi Marzhanbulak orta öğretim okulu

Bilimsel toplum“Zhas Kanat” öğrencileri

Smirnov Sergey Andreyeviç

Kamzin İsazhan Mirzahanoviç

Ders:

Atmosfer basıncı

Yön:

Bilimsel ve teknolojik ilerleme- anahtar bağlantı olarak

ekonomik büyüme

Bölüm: teknik

Danışman: Esmagambetov

Karymsak Arystanuly,

fizik öğretmeni

Bilimsel süpervizör:

Doçent Aktobe Bölge

devlet üniversitesi K.Zhubanov'un adını aldı

aday Fen Fakültesi SK. Tulepbergenov

Marzhanbulak-2013

I. Giriş

(HAKKINDA hava zarfı Toprak)

II. Araştırma bölümü

2.1. Evangelista Torricelli (1608–1647)

2.2. Daniel Bernoulli (1700-1782)

2.3. Tarihsel deneyim Otto von Guericke (1654)

2.4. Pascal'ın su barometresi (1646)

2.5. Atmosfer basıncıyla ilgili ilginç deneyler

Basit deneyler Bernoulli yasasının nasıl çalıştığını anlamaya yardımcı olun

II. Çözüm

IV. Kullanılmış literatür listesi

giriiş

(Dünyanın hava zarfı hakkında)

Antik çağlarda bile insanlar, özellikle fırtınalar ve kasırgalar sırasında havanın yerdeki nesnelere baskı uyguladığını fark ettiler. Rüzgarı hareket ettirmek için bu basıncı kullandı yelkenli gemiler yel değirmenlerinin kanatlarını döndürün. Ancak uzun süre havanın ağırlığının kanıtlanması mümkün olmadı. Havanın ağırlığını kanıtlayan bir deney ancak 17. yüzyılda yapıldı. 1640 yılında İtalya'da Toskana Dükü, sarayının terasına bir çeşme inşa etmeye karar verdi. Bu çeşmenin suyunun yakındaki bir gölden pompalanması gerekiyordu, ancak su 10,3 m'den yüksek akmıyordu. Dük açıklama almak için o zamanlar zaten çok yaşlı bir adam olan Galileo'ya döndü. Büyük bilim adamının kafası karışmıştı ve bu fenomeni nasıl açıklayacağını hemen bulamadı. Ve yalnızca Galileo'nun öğrencisi Evangelista Torricelli 1643'te havanın ağırlığı olduğunu gösterdi. Torricelli, V. Viviani ile birlikte atmosferik basıncı ölçmeye yönelik ilk deneyi gerçekleştirdi ve içinde hava bulunmayan bir cam tüp olan Torricelli tüpünü (ilk cıva barometresi) icat etti. Böyle bir tüpte cıva yaklaşık 760 mm yüksekliğe çıkıyor ve ayrıca atmosfer basıncının 32 feet yani 10,3 m'lik bir su sütunu tarafından dengelendiğini de gösterdi.

Atmosfer basıncı, atmosferin içindeki tüm nesnelere uyguladığı basınçtır ve Dünyanın yüzeyi. Atmosfer basıncı yaratılır yerçekimi çekimi Dünya'ya hava.

Uluslararası Jeofizik Birliği'nin (1951) kararına göre, Dünya atmosferinin 5 katmandan oluştuğu genel olarak kabul edilmektedir: troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer ve ekzosfer. Bu katmanların her yerde sınırları net değildir; kalınlıkları bölgelere göre değişir; coğrafi enlem, gözlem yeri ve zamanı.

Atmosferin öneminden bahsetmişken, atmosferin Dünya üzerindeki tüm yaşamı yıkıcı etkilerden koruduğunu da belirtmek gerekir. ultraviyole ışınları Dünyanın Güneş ışınlarıyla hızla ısınması ve hızlı soğumasından. Aynı zamanda bir ses vericisidir. Atmosfer dağılıyor güneş ışığı Böylece Güneş'in direkt ışınlarının ulaşmadığı yerleri aydınlatır.

Eğer DÜNYADA NE OLUR? havadar atmosfer aniden ortadan mı kayboldu?

Dünya'da sıcaklık yaklaşık -170 °C olacak, tüm su alanları donacak, karalar buzla kaplanacak, ses boşlukta yayılmadığı için tam bir sessizlik oluşacak; gökkubbenin rengi havaya bağlı olduğundan gökyüzü siyaha döner; Alacakaranlık, şafak, beyaz geceler olmayacaktı, yıldızların parıltısı duracaktı ve yıldızlar sadece geceleri değil, gündüzleri de görülebilecekti (gündüzleri dağılmaları nedeniyle onları göremiyoruz). güneş ışığının hava parçacıkları tarafından etkilenmesi) Hayvanlar ve bitkiler ölür.

Dünyanın yüzeyinde atmosferik basınç yerden yere ve zamana göre değişir. Yavaş hareket eden yüksek basınç alanlarının (antisiklonlar) ve düşük basıncın hakim olduğu nispeten hızlı hareket eden devasa girdapların (siklonlar) ortaya çıkması, gelişmesi ve yok edilmesiyle ilişkili olarak hava durumunu belirleyen atmosferik basınçtaki periyodik olmayan değişiklikler özellikle önemlidir. Deniz seviyesinde atmosferik basınçtaki dalgalanmalar 641 - 816 mm Hg aralığında kaydedildi. Sanat. (kasırganın içinde basınç düşer ve 560 mmHg'ye ulaşabilir).

Normal atmosfer basıncı 760 mmHg'dir. deniz seviyesinde 0°C'de. (Uluslararası Standart Atmosfer - ISA)(101,325 Pa). Her sabah hava durumu raporları deniz seviyesinde hava basıncını bildiriyor.
Karada ölçülen atmosferik basınç neden çoğunlukla deniz seviyesine çevrilir? Gerçek şu ki, atmosferik basınç rakımla birlikte oldukça önemli ölçüde azalıyor. Yani 5000 m yükseklikte zaten yaklaşık iki kat daha düşük. Bu nedenle, atmosferik basıncın gerçek mekansal dağılımı hakkında bir fikir edinmek ve değerini karşılaştırmak için çeşitli yerler ve farklı yüksekliklerde, sinoptik haritaların vb. derlenmesi için basınç aşağıdakilere yol açar: tek bir seviyeye, yani deniz seviyesine.
Deniz seviyesinden 187 m yükseklikte bulunan meteoroloji istasyonu sahasında ölçülen atmosfer basıncı ortalama 16-18 mm Hg'dir. Sanat. deniz kıyısında aşağıdan daha alçaktır. 10,5 metre yükseldiğinizde atmosfer basıncı 1 mmHg azalır.

Atmosfer basıncı yalnızca yükseklikle değişmez. Dünya yüzeyinde aynı noktada atmosfer basıncı bazen artar, bazen azalır. Atmosfer basıncındaki dalgalanmaların nedeni hava basıncının sıcaklığa bağlı olmasıdır. Hava ısıtıldığında genişler. Sıcak hava soğuk havadan daha hafiftir, dolayısıyla aynı yükseklikte 1 m3 havanın ağırlığı 1 m3 soğuk havadan daha azdır. Bu, dünya yüzeyindeki sıcak havanın basıncının soğuk havanınkinden daha az olduğu anlamına gelir.

"Normal" atmosferik basınç basınçtır ağırlığa eşit 0,0 °C sıcaklıkta, 45 ° enlemde ve deniz seviyesinde bulunan, 760 mm yüksekliğinde bir cıva sütunu. SI sistemindeki temel basınç birimi paskaldır [Pa]; 1 Pa= 1 N/m2. SI sisteminde 101325 Pa veya 101,3 kPa veya 0,1 MPa.

EVANGELISTA TORRICELLI(1608–1647)

İtalyan matematikçi ve fizikçi Evangelista Torricelli, Faenza'da fakir bir ailede doğdu ve amcası tarafından büyütüldü. Bir Cizvit kolejinde okudu ve ardından matematik eğitimi Roma'da. 1641'de Torricelli Arcetri'ye taşındı ve burada Galileo'ya eserlerini işlemede yardım etti. 1642'den itibaren, Toskana Büyük Dükü'nün saray matematikçisi ve aynı zamanda Floransa Üniversitesi'nde matematik profesörü olan Galileo'nun ölümünden sonra.

Torricelli'nin en ünlü eserleri pnömatik ve mekanik alanındadır. 1643'te atmosfer basıncını ölçen bir cihaz olan barometreyi icat etti.

Atmosfer basıncının varlığı, 1638'de Toskana Dükü'nün Floransa bahçelerini çeşmelerle süsleme fikri başarısız olduğunda insanların kafa karışıklığına yol açtı - su 10,3 metrenin üzerine çıkmadı. Bunun nedenlerini araştırmak ve Evangelista Torricelli'nin daha ağır bir madde olan cıva ile yaptığı deneyler, 1643'te havanın ağırlığı olduğunu kanıtlamasına yol açtı. Oldukça basit bir deneyle Evangelista Torricelli atmosfer basıncını ölçtü ve hidrostatiğin temel yasasında kayıtlı olan sıvı kolonunun basıncı hakkında ilk sonuçları çıkardı. 1643 yılında yapılan bir deneyde, bir ucu kapalı, cıva ile doldurulmuş ince bir cam tüp kullanılmış, daha sonra ters çevrilmiş ve açık ucu yine cıva ile doldurulmuş bir cam banyoya indirilmiştir (bkz. şekil). ). Cıvanın yalnızca bir kısmı oluğa aktı ve tüpün kapalı ucunda sözde Torricelli'nin boşluğu (aslında bu “boşluk” dolduruldu) doymuş buharlar cıva, ancak oda sıcaklığındaki basınçları atmosferik basınçtan çok daha azdır, dolayısıyla bu bölgeye yaklaşık olarak boşluk denilebilir).

Gözlenen etki, tüpün alt ucundan etki eden belirli bir kuvvet tarafından cıvanın tamamen dökülmesinin engellendiğini gösterdi. Bu kuvvet, sıvı kolonunun ağırlığına zıt olan atmosferik basınç yarattı.

Şu anda, 0 ° C sıcaklıkta 760 mm yüksekliğinde bir cıva sütununun basıncına eşit atmosferik basınca genellikle normal atmosfer basıncı adı verilmektedir.

Bu formülde p = 13595,1 kg/m3 (0 °C'de cıva yoğunluğu), g = 9,80665 m/s2 (ivmelenme) değerleri yerine konursa serbest düşüş) ve h = 760 mm = 0,76 m (normal atmosfer basıncına karşılık gelen cıva sütununun yüksekliği) için aşağıdaki değeri elde ederiz: P = p g h = 13595,1 kg/m3 X 9,80665 m/s 2 X 0,76 m = 101,325 Pa .

Bu normal atmosferik basınçtır.

Tüpteki cıva sütunu her zaman aynı yüksekliğe sahipti, yani yaklaşık 760 mm'ye eşitti. Bu nedenle basıncın ölçü birimi milimetre cıvadır (mmHg). Yukarıdaki formülü kullanarak bunu Pascal cinsinden elde ederiz

Torricelli, deneyinde cıva sütununun yüksekliğinin tüpün şekline ya da eğimine bağlı olmadığını keşfetti. Deniz seviyesinde cıva sütununun yüksekliği her zaman yaklaşık 760 mm olmuştur.

Bilim adamı, sıvı sütununun yüksekliğinin hava basıncıyla dengelendiğini öne sürdü. Kolonun yüksekliğini ve sıvının yoğunluğunu bilerek atmosferik basınç miktarını belirleyebilirsiniz. Torricelli'nin varsayımının doğruluğu, 1648'de Pascal'ın Puig de Dome Dağı'nda yaptığı deneyle doğrulandı. Pascal, daha küçük bir hava sütununun daha az basınç uyguladığını kanıtladı. Dünyanın yerçekimi ve yetersiz hızı nedeniyle hava molekülleri Dünya'ya yakın alanı terk edemez. Ancak Dünya yüzeyine düşmezler, onun üzerinde asılı kalırlar çünkü. sürekli termal hareket halindedir.

Termal hareket ve moleküllerin Dünya'ya çekilmesi nedeniyle atmosferdeki dağılımları eşit değildir. hayır yüksek rakımlar Her 12 m'lik yükseliş atmosfer basıncını 1 mm Hg azaltır. Yüksek rakımlarda bu düzen bozulur.

Bunun nedeni, basınç uygulayan hava sütununun yüksekliğinin yükseldikçe azalmasıdır. Ayrıca, üst katmanlar atmosferde hava daha az yoğundur.

DANIEL BERNOULLI(1700-1782)

18. yüzyılda, St. Petersburg Bilimler Akademisi'nin matematikçi ve tamirci akademisyeni Daniil Bernoulli, içinden sıvının aktığı farklı kalınlıktaki bir boruyla bir deney yaptı. Sıvının kesiti farklı yerlerde farklı olan yatay bir borudan aktığını varsayalım. Borudaki birkaç bölümü zihinsel olarak seçelim ve alanlarını seçelim: S1 S2, S3. S4.

Belirli bir t süresi boyunca bu bölümlerin her birinden aynı hacimde bir sıvının geçmesi gerekir. t süresi boyunca birinci bölümden geçen sıvının tamamı, aynı süre içinde daha küçük çaplı diğer tüm bölümlerden de geçmelidir. Durum böyle olmasaydı ve t süresi boyunca alanı S3 olan bir bölümden, alanı S1 olan bir bölüme göre daha az sıvı geçtiyse, fazla sıvının bir yerlerde birikmiş olması gerekirdi. Ancak sıvı boruyu dolduruyor ve birikebileceği hiçbir yer yok. Sıvının sıkıştırılamaz olduğunu ve her yerde aynı hacme sahip olduğunu varsaydığımızı unutmayın. Birinci bölümden akan sıvının, alanı S3 olan çok daha küçük bir bölümden aynı anda akmaya nasıl "zamanı" olabiliyor? Açıkçası, bunun gerçekleşebilmesi için borunun dar kısımlarından geçerken sıvı hareketinin hızının geniş kısımlardan geçerken olduğundan daha yüksek olması gerekir.

Bir tüp (bir basınç göstergesi) farklı kalınlıktaki boru bölümlerine dikey olarak lehimlenir. Borunun dar alanlarında sıvı kolonunun yüksekliği geniş alanlara göre daha azdır. Bu, dar yerlerde daha az basınç olacağı anlamına gelir.

Borunun içinde akan sıvının basıncı, borunun hızının daha düşük olduğu kısımlarında daha fazladır ve bunun tersine, hızın daha yüksek olduğu kısımlarda basınç daha düşüktür. Bu Bernoulli Yasasıdır.

Borunun geniş kısmında hız, dar kısımdan alanın katı kadar daha azdır enine kesit 1, 2'den büyüktür.

Değişken kesitli bir boru boyunca akışkanın sürtünme olmadan akmasına izin verin:

Yani borunun her yerinden eşit hacimde sıvı geçmektedir, aksi halde sıvı ya bir yerden kırılacak ya da sıkışacaktır ki bu da imkansızdır. Zaman içinde T bölüm boyunca S1 hacim geçecek

ve S 2 - hacim bölümü aracılığıyla. Ancak bu hacimler eşit olduğundan

Değişken kesitli bir borudaki akışkanın akış hızı, kesit alanıyla ters orantılıdır.

Kesit alanı 4 kat artarsa, hız aynı miktarda azalır ve bunun tersi de borunun kesiti aynı sayıda azalırsa, sıvı veya gaz akış hızı aynı miktarda arttı. Bu hız değişimi olgusu nerede gözlemleniyor? Örneğin denize akan bir nehirde hızda bir azalma var, banyodan gelen su - hız artıyor, türbülanslı bir su akışı gözlemliyoruz. Hız düşükse, sıvı sanki katmanlara bölünmüş gibi akar (“laminia” - katman). Akışa laminer denir.

Böylece bir sıvının dar bir yerden geniş bir yere akması veya tam tersi durumda hızının değiştiğini, dolayısıyla sıvının ivmeyle hareket ettiğini öğrendik. Hızlanmaya ne sebep olur? (Kuvvet (Newton'un ikinci yasası)). Sıvıya ivme kazandıran kuvvet nedir? Bu kuvvet ancak borunun geniş ve dar kısımlarındaki akışkan basınç kuvvetlerinin farkı olabilir.

Bernoulli denklemi, akan bir sıvı veya gazın basıncının, hızın daha az olduğu yerde daha büyük olduğunu ve akış hızının daha büyük olduğu yerde basıncın daha az olduğunu gösterir. Bu görünüşte paradoksal sonuç, doğrudan deneylerle doğrulanmaktadır.

St. Petersburg Bilimler Akademisi akademisyeni Daniil Bernoulli bu sonuca ilk kez 1726'da varmıştır ve yasa artık onun adını taşımaktadır.

Sıvının serbest akışında sıvının hareketi ve borunun duvarları ile sınırlı olmayan gazlar için geçerli kalır.

OTTO VON GUERICKE'NİN TARİHSEL DENEYİMİ (1654)

Alman fizikçi Otto von Guericke (1602-1686), (deneylerini dokuz yıl geç öğrendiği) Torricelli'den bağımsız olarak atmosferik basıncın varlığı sonucuna vardı. Guericke bir şekilde ince duvarlı metal bir toptan hava pompalarken aniden bu topun nasıl düzleştiğini gördü. Kazanın nedenini düşündüğünde topun düzleşmesinin ortamdaki hava basıncının etkisiyle meydana geldiğini fark etti.

Atmosfer basıncını keşfeden Guericke, Magdeburg'daki evinin cephesinin yakınına bir su barometresi inşa etti; burada, cam üzerinde işaretlenmiş bölümleri gösteren, sıvının yüzeyinde insan şeklinde bir figür yüzüyordu.

1654 yılında herkesi atmosferik basıncın varlığına ikna etmek isteyen Guericke, ünlü deneyi "Magdeburg yarım küreleri" ile gerçekleştirdi. Deneyin gösterimine İmparator III. Ferdinand ve Regensburg Reichstag üyeleri katıldı. Onların varlığında, birbirine katlanmış iki metal yarım küre arasındaki boşluktan hava pompalandı. Aynı zamanda, atmosferik basınç kuvvetleri bu yarım küreleri birbirine o kadar sıkı bastırdı ki, birkaç çift at onları ayıramadı. Aşağıda G. Schott'un metalin her iki yanında 8'er adet olmak üzere 16 atı tasvir eden ünlü çizimi bulunmaktadır. Aralarında vakum bulunan Magdeburg yarımküreleri. Yarım küreler yalnızca atmosferik basınçla birbirine doğru bastırılır ve bu kuvvet o kadar büyüktür ki, bu kadar düzgün bir koşum takımı bile yarım küreleri birbirinden ayıramaz.

PASCAL'IN SU BAROMETRESI (1646 g)

Torricelli'nin deneyleri birçok bilim insanının - çağdaşlarının - ilgisini çekti. Fransız bilim adamı Blaise Pascal bunları öğrendiğinde bunları farklı sıvılarla (yağ, şarap ve su) tekrarladı.

Şekilde Pascal'ın 1646'da yarattığı su barometresi gösterilmektedir. Atmosfer basıncını dengeleyen su sütununun cıva sütunundan çok daha yüksek olduğu ortaya çıktı. 10,3 metre olduğu ortaya çıktı.

ATMOSFERİK BASINÇ ÜZERİNDE EĞLENCELİ DENEYLER

Atmosfer basıncının etkisiyle ilgili bir dizi deneyi ele alalım.
Havanın ağırlığı vardır:

Bir vakum pompası kullanarak cam şişedeki havayı dışarı pompalayın ve şişeyi kaldıraçlı bir terazi üzerinde dengeleyin. Musluğu açıp şişeye hava verelim ve terazinin dengesinin bozulduğunu görüyoruz. Bu deney ikna edici bir şekilde havanın ağırlığı olduğunu gösteriyor. Bu nedenle hava, Dünya yüzeyine yakın tüm nesnelere baskı uygular. Atmosfer basıncı, atmosferin içindeki tüm nesnelere ve Dünya yüzeyine uyguladığı basınçtır. Atmosfer basıncı yaratılır yerçekimi çekimi havadan toprağa ve termal hareket hava molekülleri.

Bir çocuk balonunu dışarı hava pompalayarak şişirmek!?:

Neden, plakasında bulunan pompa çanının altından havayı dışarı pompalarken çocuk odası, balon iyi bağlanmış bir uzantıyla olduğu gibi şişmeye mi başlıyor?

Cevap: Odanın içinde basınç her zaman sabit (atmosferik) kalır, ancak dışarıda azalır. Basınç farkından dolayı top “şişirilir”.

Lastik tıpalı bir test tüpüyle deney yapın:

Benzer bir deneyi lastik tıpalı bir test tüpüyle de yapabilirsiniz. Zilin altından hava dışarı pompalanırken tıpa şişeden dışarı fırlıyor mu?! Neden?   Cevap: Tıpa, basınç farkı nedeniyle dışarı fırlar: şişedeki basınç atmosferiktir, ancak dışında, zilin altında azalır.

Test tüpleriyle yapılan başka bir deney:

Birinin diğerine serbestçe sığabilmesi için bu tür iki test tüpü alıyoruz. Geniş olana biraz su dökün ve içine kısa, dar bir test tüpü yerleştirin. Şimdi test tüplerini ters çevirirsek, dar test tüpünün düşmeyeceğini, tam tersine su dışarı akarken geniş test tüpünün içine çekilerek yükseleceğini göreceğiz.
Bu neden oluyor?

Cevap: Büyük test tüpünün içindeki basınç, dışarıdakinden daha azdır; suyun akışı nedeniyle orada bir boşluk oluşmuştur, dolayısıyla atmosferik basınç, küçük test tüpünü büyük tüpün içine iter.

Ters cam:

Sıradan bir bardağı ağzına kadar suyla doldurun. Üstünü bir kağıtla örtün, elinizle sıkıca kapatın ve kağıdı ters çevirin. Bardağı alt kısmından tutarak elinizi dikkatlice çıkarın. Su dökülmüyor. Bu neden oluyor?

Cevap: Hava basıncı suyu tutar. Hava basıncı her yöne eşit olarak yayılır (Pascal yasasına göre), bu da yukarı doğru anlamına gelir. Kağıt yalnızca su yüzeyinin tamamen düz kalmasını sağlamaya yarar.

Magdeburg yarım küreleriyle ilgili deneyim:

İki ev yapımı demir yarım küre alıyoruz (çapı 10 cm). Yarım kürelerin kenarlarını sıvı makine yağıyla yağlıyoruz, hafifçe birbirine bastırıyoruz ve bir vakum pompası kullanarak havayı dışarı pompalıyoruz. Musluğu kapatalım ve fotoğrafta görüldüğü gibi üzerlerine iki kilogramlık bir ağırlık asalım, yarım küreler çıkmıyor. Yarımkürenin içinde hava yoktur veya çok azdır, bu nedenle dış atmosferik basınç onları birbirlerine sıkıca bastırır ve parçalanmalarını engeller. 1654 yılında, herkesi atmosferik basıncın varlığına ikna etmek isteyen Alman fizikçi Otto von Guericke, Magdeburg'da yaklaşık bir metre çapında benzer yarım kürelerle, sekiz çift atın onları parçalayamadığı ünlü bir deney gerçekleştirdi. Bu ünlü deneyin şerefine, bu tür yarım kürelere "Magdeburg yarım küreleri" adı verildi.

Torricelli barometresi:

Bir ucu kapalı ince bir cam tüp alıyoruz, mavi suyla dolduruyoruz (daha iyi görünürlük için) ve sonra ters çevirip açık ucunu bir cam banyoya indiriyoruz. Bu durumda suyun bir kısmı, tüpün boynu kapanana kadar bardağa akacak ve atmosfer basıncıyla yerinde tutulduğu için artık su akmayacaktır.

İtalyan matematikçi ve fizikçi Evangelista Torricelli cıva ile benzer bir deneyi ilk kez 1643'te gerçekleştirdi: Tüpteki cıva sütununun yüksekliği yaklaşık 760 mm idi. Böyle bir cihaza daha sonra cıva barometresi adı verildi. Fransız bilim adamı Blaise Pascal, 1646'da suyla benzer bir deney yaptı; atmosfer basıncını dengeleyen su sütununun, cıva sütunundan çok daha yüksek olduğu ortaya çıktı. 10,3 metre olduğu ortaya çıktı.

Fotoğraf, atmosferik basınç kullanılarak basit bir otomatik kuş suluğunun nasıl yapıldığını göstermektedir. Bunu yapmak için su dolu olanı bir şekilde dikey olarak sabitlemek yeterlidir. plastik şişe boynunuzu aşağı indirin ve altına düz bir tabak yerleştirin. Kuşlar su içtiğinde şişedeki su, şişenin boynunu kaplayacak kadar dışarı akacaktır.

Bir şırınga nasıl çalışır?

Fotoğrafta da görebileceğiniz gibi su pistonun arkasında hareket ediyor. Atmosfer basıncı sıvıyı şırınganın içine iter.

Suyu delikli bir kupa ile aktarıyoruz:

Sızdıran bir kupa ile su transferi mümkün müdür? Cevap veriyoruz, evet mümkün! Bunu yapmak için, kupanın üstünü bir şeyle sıkıca kapatın ve suyu aktarabilirsiniz; atmosferik basınç, suyun dökülmesini önleyecektir. Boş bir teneke kutudan fotoğrafta görüldüğü gibi deney için böyle bir cihaz yaptık.

BASİT DENEYLER BERNOULLI YASASININ NASIL İŞLEDİĞİNİ ANLAMANIZA YARDIMCI OLUR:

Deneyim 1:

Plakalara ve yapraklara bastırıp hava akımıyla onları uzaklaştırıyoruz!:

Plakalar ve taç yaprakları arasına hava üflediğimizde birbirlerinden ayrılmak yerine birbirlerine baskı yaparlar.

Bunun nedeni, plakalar ve yapraklar arasındaki hava hızının artması ve aralarındaki basıncın atmosfer basıncına göre azalmasıdır. Bu basınç farkı onları zorluyor.

Deney 2: Yüzen top: e Hafif bir tenis topunu hava akışına koyarsanız, hafif eğik bir şekilde konumlandırılmış olsa bile top akışta "dans edecektir". Neden? Hız hava jeti

Saç kurutma makinesinin yarattığı basınç büyüktür, bu da bu bölgedeki basıncın düşük olduğu anlamına gelir. Odanın tamamındaki hava hızı düşüktür, bu da basıncın yüksek olduğu anlamına gelir. Yüksek basınç alanı, topun alçak basınç alanından düşmesine izin vermeyecektir.

Deney 3: İki teknenin çarpışması: Z

İki teknenin aynı yöne gitmesine izin verelim. Yaklaşmaya ve çarpışmaya başlayacaklar.

Yanlar arasında su kanalına benziyor. İÇİNDE darboğaz tekneler arasındaki basınç etraflarındaki boşluktan daha düşüktür, yüksek tansiyonçevreleyen su

onları bir araya getirir ve bir araya getirir.: Tarihsel arka plan 1912'de küçük zırhlı kruvazör Gauk'un neden tam yanından geçtiğini anlamayı mümkün kılan Bernoulli yasasıydı. büyük gemi

“Olimpiyat” dünyasında, gemiler sanki görünmez bir güce itaat ediyormuşçasına resimdeki gibi pozisyon alınca, “Gauk” bir anda burnunu “Olimpiyat”a çevirdi ve dümene uymadan doğrudan ona doğru ilerledi. ve onu “Olimpiyat”ta büyük bir delik haline getirdi. Aynı yıl, Olimpiyatın ikizi Titanik, buzdağına çarpmaktan kurtulamadığı için battı. Sizce gemi kazasına ne sebep oldu? İÇİNDE bu durumda Aynı yönde akıntıyla hareket eden gemiler arasında bir kanal oluşmuştur. ters taraf

su. Ve bir su akışındaki basınç, durgun bir okyanustaki basınçtan daha azdır. Büyük basınç farkı, hafif geminin "yüzen şehir" Olimpiyatına çarpmasına neden oldu ve bu nedenle Titanik buzdağıyla çarpışmayı önleyemedi. Bu örnek, Bernoulli fenomeninin sadece atmosferde değil denizde de meydana geldiğini göstermektedir.

ÇÖZÜM Kocaman bir uçurumun dibinde yaşıyoruz hava okyanusu buna atmosfer denir. Kelime şu (“atmos” - hava, “küre” - top)

M.Yu tarafından Rus diline tanıtıldı. Lomonosov.

Atmosfer basıncına ilişkin çok sayıda tarihi ve teorik materyal topladık. Kalitatif deneyler yapıldı ve onaylandı bilinen özellikler atmosferik basınç.

Ancak bizim çalışmamızın amacı atmosferik basıncın nasıl ölçüleceğini öğrenmek değil, var olduğunu göstermektir. Sıvıların ve gazların içindeki basıncın yayılma yasasını göstermek için endüstriyel bazda yalnızca bir cihaz, "Pascal Topu" üretildi. Atmosfer basıncının etkisine dayanan ve atmosfer basıncının varlığını gösteren birçok basit alet yaptık. Bu araçlara dayanarak atmosferik basınç kavramı tanıtılabilir ve gösterilebilir. eğlenceli deneyler atmosferik basıncın etkisi.

Cihazların imalatı kıt malzeme gerektirmez. Cihazların tasarımı son derece basittir, boyutları ve parametreleri özel bir hassasiyet gerektirmez ve fizik sınıfındaki mevcut cihazlara iyi uyum sağlar.

Çalışmamızın sonuçları derslerde ve kulüplerde atmosferik basıncın özelliklerini göstermek için kullanılabilir. ders dışı aktiviteler fizikte.

EDEBİYAT

1. “Fizik öğretiminde deneysel ve pratik yönelim” Derleyen: K.A. M.G.Mukashev, Aktobe, 2002, 46 sayfa.

2. K.A. Esmagambetov “Okytudyn ush alshemdik adistemelik zhuyesi: deneysel zertteu men natizhe.” Aktobe, 2010.- 62 bahis.

3. P.L.Golovin. Okul fizik ve teknoloji kulübü. M.: “Aydınlanma” 1991

4. S.A. Khoroshavin. Fiziksel ve teknik modelleme. M.: Eğitim 1988. – 207 s.

5. Modern ders fizikçiler lise. V.G.Razumovsky tarafından düzenlenmiştir.

L.S. Khizhnyakova M.: “Aydınlanma” 1983 – 224 s.

6.E.N. Goryachkin. Laboratuvar ekipmanı ve zanaat teknikleri M.: “Aydınlanma”.

1969. –472 s.

7. Okulda Fizik Dergisi No. 6 1984 S.A. Khoroshovin " Gösteri deneyiöğrenci bilgisinin kaynağı olarak” s.56.

Alman fizikçi, mühendis ve filozof Otto von Guericke, 20 Kasım 1602'de Magdeburg'da doğdu. Şehir okulundan mezun olduktan sonra çalışmalarına Leipzig, Helmstadt, Jena ve Leiden üniversitelerinde devam etti.

Guericke, koltukta oturan bir bilim insanı olmanın çok ötesinde, hayatı boyunca konuyla ilgilendi. doğa bilimleri. Aristoteles'in varsayımını test etmek için - doğa boş alanlara tolerans göstermez - bir hava pompası icat etti ve bunun yardımıyla 1654'te Magdeburg yarım küreleriyle ünlü deneyini gerçekleştirdi. Deneyi gerçekleştirmek için, biri havayı dışarı pompalamak için bir tüple donatılmış, 14 inç (35,6 cm) çapında iki bakır yarım küre yapıldı. Bu yarımküreler bir araya getirildi ve aralarına erimiş balmumuna batırılmış deri bir halka yerleştirildi. Daha sonra bir pompa kullanılarak yarım küreler arasında oluşan boşluktan hava dışarı pompalandı. Her yarımkürede vardı demir halkalar iki takım atlara koşumlandı. 1654'te Regensburg'da von Guericke, İmparator III. Ferdinand'ın huzurunda Reichstag'a deneyi gösterdi. Küreden havayı dışarı pompaladıktan sonra, her iki tarafta 8'er adet olmak üzere 16 at yarım küreleri parçalayamadı, ancak yarım kürelere hava verildiğinde hiç çaba harcamadan parçalandılar. Her iki taraftaki atların daha büyük bir eğlence için mi yoksa fizikçinin bilgisizliğinden mi kullanıldığı bilinmiyor, çünkü yarım küreler üzerindeki etki gücünü kaybetmeden atların yarısını sabit bir binekle değiştirmek mümkündü. 1656'da Guericke deneyi Magdeburg'da ve 1663'te Berlin'de 24 atla tekrarladı. Daha sonraki hesaplamalara göre, bu çabanın üstesinden gelmek için her iki tarafta 13 güçlü yük atının koşumlanması gerekiyordu.

Gaspard Schott'un "Magdeburg Yarımküreleri" çizimi.

Magdeburg yarımküreleriyle ilgili deneyimler atmosferik basıncın varlığını kanıtlamıştır ve halen derslerde öğretilmektedir. genel fizik dünyanın her yerinde. Orijinal hemisferler ve pompa muhafaza edilir Alman Müzesi Münih'te. Bu temayı geliştiren Guericke, 1660 yılında ilk su barometresini yaptı ve bunu meteorolojik gözlemler için kullandı, bir higrometre icat etti, bir hava termometresi ve bir basınç göstergesi tasarladı.

Ancak Guericke'nin ilgi alanı fiziğin bu bölümüyle sınırlı değildi. 1660 yılında ilk elektrostatik makinelerden birini yarattı: futbol topu büyüklüğünde bir kükürt topu. ortalama boyut demir bir aks üzerine monte edilmiştir. Guericke, topu döndürüp avuçlarıyla ovarak elektrik aldı. Bu cihazı kullanarak çalıştı elektriksel olaylar: elektrostatik itmeyi, elektrik parıltısını (karanlıkta parıldayan elektrikli bir kükürt topu) keşfetti.

Çeşitli fiziksel deneyler Yaşamı boyunca bile bilim insanının tanınmasını ve Alman Galileo'nun saygılı takma adını getirdiler. Astronomi okurken kuyruklu yıldızların geri dönebileceği görüşünü dile getirdi. Guericke ayrıca havanın esnekliğini ve ağırlığını, yanmayı ve nefes almayı destekleme ve sesi iletme yeteneğini de ortaya koydu. Havada su buharının varlığı kanıtlandı. 1666 yılında bilim adamları arasında asalet unvanına layık görülen ilk kişi oldu ve Otto von Guericke olarak tanındı. Bilim adamı 11 Mayıs 1686'da Hamburg'da öldü.

Magdeburg yarımküreleriyle ilgili deneyim çağdaşlarını o kadar etkiledi ki Brunswick-Wolfenbüttel Dükleri onun imajını 1702'nin hatıra talerlerinde bir alegori olarak kullandı. 1685'ten beri birlikte hüküm süren iki kardeş dük tartıştı. Anton Ulrich, Rudolf Augustus için eşi Holstein-Norburg'lu Elisabeth Juliana'yı kıskandı ve bu da onların ayrılmasına yol açtı. Mart 1702'de Anton Ulrich iktidardan uzaklaştırıldı ve Saxe-Gotha'ya kaçtı. Bu vesileyle, hava pompalı bir taler olan "luftpumpenthaler" adı verilen ürün piyasaya sürüldü. Ön yüzünde boş yere parçalanan iki at tasvir ediliyor Magdeburg yarım küreleri. Birbirine kenetlenen yarım küreler, iki Brunswick hükümdarının ayrılmaz birliğinin sembolüdür. Tersine - hiçbir çaba sarf etmeden iki yarım küre parçalanır çünkü bir kadın eli üzerlerindeki valfi açar ve içeri hava girer. Oymacı, saray çekişmesini fiziksel cihazlar kullanarak resimledi. Rudolf August'un 1704'teki ölümünden sonra Anton Ulrich yönetime geri döndü.

Brunswick-Wolfenbüttel. Rudolf August ve Anton Ulrich, 1685-1704. Luftpumpenthaler 1702, Goslar. Kardeşlik birliğinin şerefine. 29.36 g Ön yüz: iki at, Magdeburg yarım kürelerini RAV kısaltmasıyla boşuna parçalıyor, arkalarında iffetin sembolü, bir tek boynuzlu at ve pençelerinde şimşek bulunan bir kartal, QVOD VI NON POTVIT yazısı (zorlayamadılar) . Arka yüz: kaidenin üzerinde iki açık yarım küre ve vanayı açan bir kadın eli var, üstte DISIECTVM EST ARTE MINISTRA (yapay olarak dağılmış) yazısının bulunduğu bir şerit var.

Brunswick-Wolfenbüttel. Rudolf August ve Anton Ulrich, 1685-1704. Luftpumpenthaler 1702, Goslar. Kardeşlik birliğinin şerefine. Ön yüz: iki at, Magdeburg yarım kürelerini RAV kısaltmasıyla boşuna parçalıyor, arkalarında bir tek boynuzlu at ve bir buluttan fırlayan bir şimşek, NON VI yazısı (şiddetle değil). Arka yüz: Bir kaidenin üzerinde iki açık yarım küre ve bir vanayı açan bir kadın eli vardır, üstte SED ARTE (ama sanatta) yazan bir şerit vardır.

Otto von Guericke'nin doğumunun 375. yıldönümü nedeniyle Doğu Almanya'da nominal değeri 10 mark olan bir hatıra parası basıldı.

Doğu Almanya. 10 işaret, 1977. Otto von Guericke'nin doğumunun 375. yıl dönümü. Ag 500; 31mm; 17. Tiraj: 49.434 adet.

Doğu Almanya. 10 işaret, 1977. Otto von Guericke'nin doğumunun 375. yıl dönümü. "Test" yazısıyla. Ag 500; 31mm; 17. Tiraj: 6.000 adet.

Otto von Guericke'nin Üçüncü Reich'taki ölümünün 250. yıldönümünü anmak için basıldı. hatıra madalyası ve bir posta pulu basıldı.

Bronz madalya, 1936. Otto von Guericke'nin ölümünün 250. yıl dönümü. 97 mm. Oymacı: Rudolf Bosselt (1874-1938). Ön Yüz: Guericke'nin büstü; arka tarafta: Magdeburg arması ve “Ehrengabe der Stadt Magdeburg” yazısı (Magdeburg şehrinin onursal hediyesi).

Üçüncü Reich. Posta pulu, 1936. Otto von Guericke'nin ölümünün 250. yıl dönümü.

Doğu Almanya ve Batı Almanya da Otto von Guericke ve icadına ithaf edilmiş posta pulları bastı.

Doğu Almanya. Posta pulu, 1969. Magdeburg yarımküreleriyle ilgili deneyim.

Doğu Almanya. Posta pulu, 1977. Otto von Guericke'nin doğumunun 375. yıl dönümü.

Almanya. Posta pulu, 2002. Otto von Guericke'nin doğumunun 400. yıl dönümü.

1. Şekil 131, Pascal tarafından 1646'da oluşturulan bir su barometresini göstermektedir. Bu barometredeki su sütunu, 760 mm Hg atmosferik basınçta ne kadar yüksekti? Sanat.?

2. 1654 yılında Magdeburg'da Otto Guericke atmosfer basıncının varlığını kanıtlamak için aşağıdaki deneyi gerçekleştirdi. Birbirine katlanmış iki metal yarım küre arasındaki boşluktan havayı dışarı pompaladı. Atmosferin basıncı yarıküreleri birbirine o kadar sıkı bastırıyordu ki, sekiz çift at onları ayıramıyordu (Şekil 132). 2800 cm2'ye eşit bir alana etki ettiğini ve atmosfer basıncının 760 mmHg olduğunu varsayarsak, yarımküreleri sıkıştıran kuvveti hesaplayın. Sanat.

3. Hava, bir ucu kapalı, diğer ucunda musluk bulunan 1 m uzunluğunda bir tüpten dışarı pompalandı. Musluğun ucunu cıvaya yerleştirdikten sonra musluk açıldı. Cıva tüpün tamamını dolduracak mı? Cıva yerine su kullanırsanız tüpün tamamını doldurur mu?

4. Basıncı hektopaskal cinsinden ifade edin: 740 mm Hg. Sanat.; 780 mmHg Sanat.

5. Şekil 130'a bakınız. Soruları cevaplayınız.
a) Yüksekliği onbinlerce kilometreye ulaşan bir atmosferin basıncını dengelemek için neden yaklaşık 760 mm yüksekliğinde bir cıva sütunu gerekiyor?
b) Atmosfer basıncının kuvveti bardağın içindeki cıvaya yukarıdan aşağıya doğru etki eder. Atmosfer basıncı neden cıva sütununu tüpte tutuyor?
c) Cıvanın üzerindeki tüpte hava bulunması cıva barometresinin okunmasını nasıl etkiler?
d) Tüp eğilirse barometre okuması değişir mi; onu bir fincan cıvanın içine daha da mı batırırsınız?

a) Cıvanın yoğunluğu ve sütununun basıncı çok fazladır. daha fazla yoğunluk atmosfer.

b) Pascal yasasının bir sonucu olarak atmosferik basınç cıva sütununu tutar - bu basınç aşağıdan yukarıya doğru kav sütununa iletilir.

c) Havanın elastik kuvveti, cıva sütununun belirli bir seviyenin üzerine çıkmasına izin vermez.

Cam kavanozu ince bir cam plaka ile cilalı kenarı ile kapatalım ve kavanozdaki havayı dışarı pompalamaya başlayalım (Şek. 276). Cam plaka, dış basınçla kavanoza sıkıca bastırılacak ve pompalama devam ederse kavanozun içi ve dışı arasındaki basınç farkı nedeniyle ezilecektir.

Pirinç. 276. İç basıncın üzerindeki aşırı dış basınç, cam plakayı iter

Hava basıncının varlığını kanıtlamak için yapılan ilk deneylerden biri, Alman fizikçi Otto von Guericke'nin 1654'te (Magdeburg'da) gerçekleştirdiği ünlü “Magdeburg yarımküreleri” deneyiydi. Birbirine katlanmış iki bakır yarım küreden havayı dışarı pompalıyordu ve dışarıdaki havanın basıncı yarım küreleri o kadar sıkı bir şekilde birbirine bastırıyordu ki, iki at takımı onları birbirinden ayıramıyordu (Şekil 277). Tabii ki, ikinci koşumun rolü, yarım kürelerden birinin bağlanacağı güçlü bir direk tarafından oynanabilir. Şek. Şekil 278, Guericke'nin deneyinin asılı bir yük ile yapılan bir modifikasyonunu göstermektedir.

Pirinç. 277. Guericke'nin "Yeni Magdeburg Deneyleri" kitabından gravür. At arabaları tarafından yarımkürelerin yırtılması

Pirinç. 278. Guericke'nin "Yeni Magdeburg Deneyleri" kitabından gravür. Asılı ağırlıkla yarıkürelerin yırtılması

Tıpta bazen lastik balonlu bir kaptan oluşan pnömatik kaplar kullanılır (Şekil 279). Balonu elinizle sıkarak içindeki havayı çıkarın ve bardağı cildinize uygulayın. Şimdi balonu serbest bırakırsanız, esnekliği nedeniyle tekrar kabul edecektir. küresel şekil Kutunun iç hacmi artacak ve kutuda kalan havanın basıncı azalacaktır. Kavanoz, dış havanın basıncıyla cilde sıkıca bastırılacaktır. Kavanozun altındaki deri çok kırmızı olur; bir morluk bırakıyor. Vücutta atmosferik basınca sahip olan kan, daha düşük basınçlı bir yere akar. Bu yerel kan akışı bardağın amacıdır. Bu durumda kanda çözünen hava, basınç azaldıkça genleşerek küçük damarları yırtarak morluk oluşturur. Kavanozun kenarındaki deriye bastırıp dışarıdaki havaya erişim sağlarsanız, içeriden ve dışarıdan gelen basınç eşit olacak ve kavanoz kendiliğinden düşecektir.

Alman bilim adamı, mucit ve politikacı. Kendisi en çok boşluk fiziği üzerine yaptığı çalışmalarla, elektrostatik itmeyi gösteren deneysel tekniklerin yaratılmasıyla ve "uzaktan etkileşim" ve "mutlak uzay" teorilerini savunmasıyla tanınır.

Efsanevi "Magdeburg yarımküreleri" bir zamanlar Almanya'da hatırı sayılır bir sansasyon yarattı. Fizikçi Otto von Guericke iki yarım küreyi birbirine bağlayarak içlerinden hava pompaladı ve havanın bu yapıya 16 atın bile küreyi kıramayacak kadar büyük bir kuvvetle baskı yaptığını gösterdi. Ancak vakumla ilgili deneyler kesinlikle von Guericke'nin tek hobisi değildi. yararlı fizikçi hem gelecek nesil elektrostatik uzmanları için hem de halk figürü Magdeburg sakinleri için.

Von Guericke, Almanya'nın Magdeburg kentinde doğdu. 1617'de Leipzig Üniversitesi'nde öğrenci oldu. Otuz Yıl Savaşı Otto'nun Leipzig'de eğitimine devam etmesini engelledi ve onu başarıyı başkalarında aramaya zorladı eğitim kurumlarıülkeler. Von Guericke, eğitimini 9 aylık Fransa ve İngiltere gezisiyle tamamladı. 1626'da Magdeburg'a dönen von Guericke evlendi.

Otto von Guericke, kasaba halkının Gustavus Adolphus'a olan coşkusunu paylaşmadı, ancak bu, Mayıs 1631'de Magdeburg'un sonraki düşüşü sırasında ona pek yardımcı olmadı. Von Guericke hâlâ özgürlüğünü ve servetinin çoğunu kaybetmesine rağmen hayatta kaldığı için şanslıydı. Bir süre mühendis olarak çalıştı; Ailesi ancak Şubat 1632'de Magdeburg'a dönmeyi başardı. Sonraki 10 yıl boyunca von Guericke, büyük ölçüde tahrip olmuş şehrin restorasyonuna aktif olarak katıldı; Otto çok zaman ayırdı sosyal aktiviteler– hatta bir süre belediye başkanı olarak görev yapma şansı bile buldu. Von Guericke sıklıkla diplomatik görevlerde yer aldı.

1654 yılında Otto von Guericke vakumla ilgili deneylerini gösterme fırsatı buldu. yüksek sıralar Kutsal Roma İmparatorluğu. Bir süre sonra von Guericke'nin çalışmaları Robert Boyle'un dikkatini çekti; bir zamanlar benzer bir araştırma yürütmüştü ve Alman'ın çalışması en yüksek derece ilgili.

Von Guericke oldukça aktif olmaya devam etti bilimsel aktivite; Hepsinden önemlisi, "hayatının eseri" olan "Ottonis de Guericke Experimenta Nova (ut vocantur) Magdeburgica de Vacuo Spatio" kitabına odaklandı. Otto, vakum ve elektrostatik ile ilgili deneyleri dikkatle belgeledi; Bu arada, dünyada elektrostatik itmeyi açıkça gösteren ilk kişi oldu. Von Guericke, kitap üzerindeki çalışmanın nihayet 14 Mayıs 1663'te sona erdiğini iddia etti; Ancak yayın 9 yıla kadar ertelendi.

17. yüzyılın 60'lı yıllarında, genel olarak Magdeburg'un ve özel olarak da von Guericke'nin şehrin özgür statüsünü ortadan kaldırmaya yönelik tüm girişimlerinin başarısız olduğu ortaya çıktı; Kasaba halkı, Brandenburg askerlerinin garnizonunu kendi duvarları içinde kabul ettikleri ve Seçmen Friedrich Wilhelm I'e (Büyük Seçmen, Brandenburg'lu Friedrich Wilhelm I) haraç ödemeyi kabul ettikleri bir anlaşma imzaladı. Ancak Von Guericke bundan pek çok açıdan yararlandı; Seçmen bilimin aktif bir hamisiydi. Hatta yayınlanan "Experimenta Nova"da Friedrich Wilhelm'e bir ithaf bile yer alıyordu; O zamana kadar bilim adamı Seçmen'e çok şey borçluydu. 1666'da Otto von Guericke de ödüllendirildi asalet unvanıİmparator Leopold I'den. İşte o zaman Otto, "Gericke" olan soyadını "Guericke" olarak değiştirdi ve ismine "von" ön ekini ekledi.

1667'de von Guericke, bir süredir gelen talepleri dikkate aldı ve daha önce işgal edilen sivil mevkileri boşalttı. 1681'de Otto von Guericke ve ikinci eşi Dorothea, veba salgınından kaçmak için Magdeburg'dan ayrıldı; Çift, Hamburg'a von Guericke'nin oğlu Hans Otto'nun yanına yerleşti. Otto von Guericke Hamburg'da öldü; 11 Mayıs 1686'da oldu. Von Guericke'nin naaşı Magdeburg'a gömüldü.