Физика · 7 класс · Раздел 6. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов
Барометр-анероид. Давление на разных высотах
Как измерить давление без капли ртути — металлической коробочкой, из которой выкачали воздух. И почему стрелка барометра падает, когда ты поднимаешься в горы. Внутри — живая анероидная коробочка и восхождение с барометром.
Зачем нужен другой барометр?
Ртутный барометр из опыта Торричелли измеряет давление точно, но у него есть неудобства: он хрупкий, большой, а ртуть — опасное вещество. В поход, на корабль или в самолёт его не возьмёшь.
Поэтому люди придумали другой прибор — барометр-анероид. Слово «анероид» означает «без жидкости».
Барометр-анероид — прибор для измерения атмосферного давления без использования жидкости.
Главная идея
Внутри анероида — маленькая металлическая коробочка, из которой почти полностью выкачан воздух. Она очень чувствительная: когда атмосферное давление растёт, воздух снаружи сильнее сжимает коробочку; когда падает — коробочка расправляется.
Сжатие крошечное — глазами не заметить. Поэтому внутри прибора есть система рычажков и пружинок: они усиливают движение коробочки и передают его стрелке. Коробочка чуть изменила форму → рычажки усилили движение → стрелка повернулась → ты видишь давление.
Давление больше — коробочка сжимается сильнее. Давление меньше — коробочка расправляется.
⚙️ Интерактив · Загляни внутрь анероида
Двигай ползунок атмосферного давления и смотри, как работает прибор: воздух сжимает гофрированную коробочку, рычаг усиливает её крошечное движение, и стрелка ползёт по шкале.
Атмосферное давление760 мм рт. ст.
Нормальное давление — коробочка в среднем положении
Представь пустую пластиковую бутылку
Если из закрытой бутылки выкачать часть воздуха, её стенки вдавятся внутрь: внутри давление стало меньше, а снаружи давит атмосфера. В анероиде — то же самое, только вместо бутылки прочная, тонкая и чувствительная металлическая коробочка. Её называют анероидной коробкой.
Проверь себя. Выбери правильную пару:
🆚 Интерактив · Ртутный или анероид?
Для каждого признака выбери, к какому барометру он относится.
Использует ртуть и высоту столба жидкости.
Работает без жидкости, внутри — металлическая коробочка.
Хрупкий, большой, неудобен для переноски.
Компактный, можно взять в поход, на корабль, в самолёт.
Атмосферное давление и высота
Атмосфера — огромный воздушный океан. У поверхности Земли над тобой очень большой слой воздуха, и он давит сильно. Поднялся на гору — часть воздуха осталась ниже тебя, слой сверху стал меньше — и давит слабее.
Чем выше мы поднимаемся, тем меньше атмосферное давление.
Образ для понимания — стопка матрасов. Лежишь под стопкой из 20 матрасов — давят все 20. Выбрался наверх, и над тобой осталось 5 — давление меньше. У поверхности Земли над нами «лежит» почти вся атмосфера, в горах — только её часть.
Именно поэтому в горах труднее дышать: кислород не исчезает, но воздух более разреженный, и с каждым вдохом организм получает меньше кислорода. На очень больших высотах альпинисты берут кислородные баллоны. Проверь это сам — поднимись на гору с барометром:
🏔️ Интерактив · Подъём в горы с барометром
Тащи альпиниста вверх по склону (или двигай ползунок). Смотри, как уменьшается слой воздуха над ним и как падает стрелка барометра-анероида. Заодно прибор превращается в альтиметр — показывает высоту!
Высота подъёма0 м
Барометр: 760 мм рт. ст.Воздуха над тобой: 100%У подножия: дышится легко
Барометр превращается… в высотомер
Раз давление уменьшается с высотой — по давлению можно определить высоту! На этом основан прибор альтиметр.
Альтиметр — прибор для измерения высоты. Внутри многих альтиметров — та же анероидная коробочка: давление изменилось → значит, изменилась высота.
Альтиметры стоят в самолётах, у парашютистов и альпинистов — и даже в некоторых умных часах.
Проверь себя. У моря прибор показывал 760 мм рт. ст. Ты поднялся в горы, и давление уменьшилось. Что можно понять по этому изменению?
А что в самолёте?
На высоте полёта снаружи давление в несколько раз меньше нормального — дышать таким воздухом тяжело. Поэтому салон самолёта — прочная герметичная оболочка, внутри которой поддерживают давление, комфортное для человека.
🧩 Интерактив · Расставь по давлению
Нажимай на места в порядке от САМОГО БОЛЬШОГО давления к самому маленькому. Ошибёшься — кнопка «дёрнется».
Начни с места, где давление самое большое…
✓ Верно! Берег моря → холм → вершина горы → высота полёта самолёта → космос. Чем выше — тем давление меньше.
Заметит ли барометр небоскрёб?
Ты стоишь с анероидом на первом этаже небоскрёба, потом поднимаешься на верхний. Что покажет барометр?
Барометр и погода
Анероид следит не только за высотой, но и за погодой. Давление падает — возможны облака, ветер, дождь. Растёт — погода обычно устойчивее. Барометр не «предсказывает магией» — он просто показывает изменение давления, а выводы о погоде делают люди.
Барометр показывал 760 мм рт. ст., а через несколько часов — 745. Что произошло?
Мини-опыт дома
Собери «анероид» из бутылки — принцип тот же.
🍼 Бутылка-анероид
Что нужно
Пустая пластиковая бутылка, тёплая вода, холодная вода или морозилка. Не кипяток! Делай с помощью взрослого.
Как сделать
Налей немного тёплой воды, поболтай, вылей и быстро закрути крышку. Потом остуди бутылку холодной водой.
Бутылка сжимается: воздух внутри остыл, его давление упало — и наружная атмосфера смяла стенки. В анероиде так же: если давление снаружи больше, стенки коробочки прогибаются.
Почему бутылка сжалась?
Мини-задачи
Задача 1 · Небоскрёб
На первом этаже барометр показывает 760 мм рт. ст., на верхнем — 758. Где давление больше?
На первом этаже: он ниже, над ним больший слой воздуха.
Задача 2 · Горы
Человек поднялся в горы, и анероид стал показывать меньшее давление. Что это означает?
Человек оказался выше над уровнем моря.
Задача 3 · Изменение давления
Барометр показывал 750 мм рт. ст., а стал показывать 765. Как изменилось давление?
765 − 750 = 15. Увеличилось на 15 мм рт. ст.
Задача 4 · Разреженный воздух
Где воздух более разреженный: у моря или на высокой горе?
На высокой горе — там давление меньше, частицы воздуха дальше друг от друга.
Частые ошибки
1
«В горах давление больше — горы же ближе к небу». Наоборот: над человеком в горах меньший слой воздуха, поэтому давление меньше.
2
«Анероид работает с помощью ртути». Нет: «анероид» значит «без жидкости». Внутри — металлическая коробочка, которая сжимается и расправляется.
3
«Если давление меньше — воздуха вообще нет». Воздух есть, но он разреженный: частицы дальше друг от друга.
4
«Коробочка сжимается, когда давление падает». Наоборот: сильнее давят снаружи — сильнее сжимается. Давление упало — расправилась.
5
«Барометр предсказывает погоду». Он лишь показывает изменение давления, а выводы о погоде делают люди.
Проверь себяВопрос 1 из 10
правильных ответов из 10
Главное
Барометр-анероид измеряет атмосферное давление без жидкости.
Внутри — металлическая коробочка с выкачанным воздухом: давление растёт — она сжимается, падает — расправляется. Рычажки передают движение стрелке.
Чем выше — тем меньше атмосферное давление: над нами остаётся меньший слой воздуха.
В горах воздух разреженный, поэтому дышать труднее.
По давлению можно определить высоту — так работает альтиметр.
Падение давления часто предвещает ухудшение погоды, рост — устойчивую погоду.
Материал подготовил: Безносов М.Н., учитель математики и физики. Объяснение адаптировано для учеников 7 класса.