Барометры в физике - виды, формулы и определения с примерами

Барометры:

Проводя опыты с трубкой с ртутью, Торричелли заметил, что высота столба ртути время от времени изменяется. Он сделал вывод, что атмосферное давление не остается постоянным - оно изменяется.

Особенно заметным было изменение высоты столбика ртути в опыте Торричелли, который показывал значение атмосферного давления перед изменением погоды. Заметив такое явление, ученый сделал вывод, что так можно предсказывать погоду. Чтобы не использовать каждый раз линейку для измерения высоты столба, к трубке прикрепили неподвижную шкалу с миллиметровыми делениями. Полученный прибор назвали барометром (латинское: baros - вес; metro - измеряю).

• Заказать решение задач по физике

Барометр можно использовать для измерения высоты:

Используя ртутный барометр, французский ученый Влез Паскаль измерил атмосферное давление на различных высотах. Так, группа его учеников поднялась на гору То-де-Дам (Франция) и выяснила, что с подъемом вверх высота ртутного столбика в барометре уменьшается. На вершине горы столбик ртути был на 7,5 см короче, чем у подножия.

Проведенные исследования показали, что по изменениям атмосферного давления можно рассчитать высоту подъема над уровнем моря. Если высота не превышает нескольких сот метров, то можно считать, что при подъеме на каждые 12 м атмосферное давление уменьшается на 1 мм ртутного столба, или на 100 Па каждые 8 м.

Пример решения задачи:

У подножия горы барометр показывает давление 740 мм рт. ст., а на вершине - 720 мм рт. ст. Определить высоту горы.

Дано:

Решение

Разность давлений у подножия горы и на ее вершине

Так как каждые 12 м давление уменьшается на 1 мм рт. ст., то высота горы равна

Ответ. Высота горы равна 240 м.

При больших высотах давление изменяется по более сложному закону (рис. 105). Это связано с тем, что при подъеме вверх уменьшается не только высота столба воздуха, но и его плотность.

Барометры повсеместно распространены как средства предсказания погоды. Однако ртутные барометры оказались непригодными для этого из-за большой массы, ненадежности конструкции и токсичности ртути. В наше время пользуются барометрами без ртути, называемыми анероидами (рис. 106).

Каково строение анероида:

Основной частью анероида является металлическая коробочка 5 с волнистой поверхностью, из которой откачан воздух. Для того чтобы коробочку не смял атмосферный воздух, ее поверхность удерживается металлической пружиной 4. При изменении атмосферного давления коробочка деформируется, а специальный механизм 1 передает эти деформации стрелке 3, которая на шкале 2 показывает значение давления.

Шкала анероида градуируется посредством сопоставления его показателей с показателями ртутного барометра, являющимся фактически эталонным прибором.

По принципу анероида работает также альтиметр - прибор, которым измеряют высоту полета на небольших самолетах. Его шкала проградуирована непосредственно в единицах высоты.