Атмосферний тиск

Урок 78. Атмосферний тиск

---

Мета уроку: сформувати в учнів цілісне уявлення про фізичну природу атмосферного тиску, його походження, способи вимірювання та зміну з висотою; закріпити вміння застосовувати знання про атмосферний тиск для пояснення реальних біологічних, технічних і природних процесів та під час розв’язування якісних і розрахункових задач прикладного характеру.

Очікувані результати для вчителя:

Очікувані результати для учнівства:

Ключові слова:

• атмосферний тиск
• дослід Торрічеллі
• міліметр ртутного стовпа
• нормальний атмосферний тиск
• гідростатичний тиск
• барометр
• ртутний барометр
• барометр-анероїд
• зміна тиску з висотою
• густина повітря
• альтиметр
• метеорологічні прогнози
• магдебурзькі півкулі
• альтитудна хвороб

План уроку:

1. Мотивація
2. Теоретичний блок
3. Практичний блок 
4. Попрактикуймо самостійно
5. Рефлексія

---

Дружня порада вчителю

Тривалість до 3 хв.

Проблемне питання

Альпіністи, що піднімаються на висоту понад 3000–4000 м, часто скаржаться на головний біль, нудоту, задишку та різку слабкість (рис.1). Цей стан називають альтитудною хворобою. Якщо вміст кисню в повітрі залишається приблизно таким самим, чому організм відчуває кисневе голодування?

Джерело: https://chatgpt.com/

Відповідь:

Хоча відсотковий вміст кисню в повітрі з висотою майже не змінюється (близько 21 %), атмосферний тиск істотно зменшується. А разом із ним зменшується і парціальний тиск кисню — тобто тиск, з яким молекули кисню «проштовхуються» з повітря в кров у легенях.

На висоті 3000–4000 м повітря розріджене: в одному й тому ж об’ємі міститься менше молекул кисню, ніж біля поверхні Землі. Через це кисень гірше переходить з альвеол легень у кров, гемоглобін насичується слабше, і тканини організму починають відчувати кисневе голодування (гіпоксію).

Саме дефіцит кисню в клітинах мозку й м’язів спричиняє симптоми альтитудної хвороби — головний біль, нудоту, задишку та різку слабкість, навіть попри те, що «кисень у повітрі нікуди не зник».

Посилання на відео джерела:

• https://www.youtube.com/watch?v=wqKo4i82uz4

---

Дружня порада вчителю

Тривалість до 17 хв.

Задавайте провокативні питання:

1. Якщо атмосферний тиск такий великий — чому ми не відчуваємо, що на нас “тисне” повітря?
2. Чому пластикову пляшку може зім’яти повітря, а людину — ні?

Візуалізуйте «масу повітря»: повітря має масу → має вагу → створює тиск.

Фраза, яка добре заходить: «Ми живемо на дні повітряного океану».

Дослід Торрічеллі 

Подай його не як «формулу 760 мм», а як розв’язання проблеми:

• чому вода не піднімається в насосах вище ~10 м;
• чому саме ртуть;
• що означає вакуум над ртуттю.

Заверши емоційно (магдебурзькі півкулі)

• історія;
• візуальний ефект;
• числова оцінка сили ~10 кН.

Демонстрації:

1. Перевернута склянка з водою, що накрита папером.
2. Зім’ята пляшка (тиск + охолодження)

• Нагріти повітря в пляшці, закрутити кришку, охолодити.
• Пляшка зминається.

Або

• Нагріти металеву пляшку 
• Опустити її в прохолодну воду
• Пляшка стиснеться

3. Шприц із закритим отвором
   • Тягнемо поршень → відчутний опір.
4. Присоска
   • Показує, що «тримає» не присоска, а атмосфера.
5. «Кипіння без нагрівання» (якщо є вакуумний ковпак та насос).
   • Падіння тиску → зниження температури кипіння.

Симуляції:

• https://iwant2study.org/lookangejss/02_newtonianmechanics_6pressure/ejss_model_fluidpressure/index.html
• https://javalab.org/en/atmospheric_pressure_en/
• https://javalab.org/en/torricellis_experiment_en/
• https://javalab.org/en/boyles_j_tube_en/

На перший погляд здається, що повітря навколо нас не має жодного впливу: воно прозоре, невидиме й не відчувається безпосередньо. Проте насправді повітря постійно діє на всі тіла, створюючи тиск, який називають атмосферним тиском. Хоча ми не помічаємо його в повсякденному житті, ця величина є значною й відіграє важливу роль у природних процесах і техніці.

Якщо існує тиск, то обов’язково існує і сила, що його спричиняє. Отже, щоб зрозуміти природу атмосферного тиску, насамперед необхідно з’ясувати: чи має повітря масу і вагу.

Довгий час людям здавалося, що повітря не має маси. Проте це уявлення можна легко спростувати за допомогою простого фізичного досліду. Якщо взяти герметичну посудину відомого об’єму, видалити з неї повітря вакуумним насосом і зважити, а потім знову наповнити повітрям і повторити зважування, то маса посудини зміниться. Різниця мас і є масою повітря, що міститься всередині. Відповідно повітря під дією сили тяжіння воно чинить тиск на поверхню Землі та на всі тіла, що знаходяться в ньому. Саме цю дію ми й називаємо атмосферним тиском.

Питання про те, як виміряти атмосферний тиск, довгий час залишалося відкритим. Розв’язати його вдалося італійському вченому Еванджелісті Торрічеллі (учню Галілео Галілея) у XVII столітті.

Суть досліду полягає в тому, що скляну трубку, запаяну з одного кінця, заповнюють ртуттю й перевертають, занурюючи відкритий кінець у чашу з ртуттю. Частина ртуті виливається, але в трубці залишається стовп рідини заввишки приблизно 760 мм. Над ртуттю утворюється порожній простір — торрічеллієва порожнеча (вакуум).

Джерело: https://naurok.com.ua/

Це явище пояснюється тим, що атмосферний тиск, який діє на поверхню ртуті в чаші, врівноважується гідростатичним тиском стовпа ртуті в трубці. У рівноважному стані виконується співвідношення:

Тиск, який створюється стовпчиком ртуті висотою 760 мм, називають нормальним атмосферним тиском:

За одиницю атмосферного тиску прийнято один міліметр ртутного стовпа (1 мм рт. ст.).

Визначимо тиск ртутного стовпа висотою 1 мм:

Прилади для вимірювання атмосферного тиску називають барометрами. Ртутний барометр, який використав Торрічеллі, дає дуже точні результати, але є незручним і небезпечним через використання ртуті.

З цієї причини було створено барометр-анероїд — безрідинний прилад (рис.3). Його робота ґрунтується на деформації спеціальних герметичних коробочок, з яких частково викачане повітря. Коли атмосферний тиск зростає, коробочки стискаються, а коли зменшується — розширюються. Через систему важелів ці зміни передаються стрілці приладу.

Джерело: https://mebli24.kr.ua

1 – корпус; 2-гофрована пустотіла металева коробочка; 3-скло; 4-шкала; 5-металева плоска пружина; 6-спіральна пружина; 7-нитка; 8 – передавальний механізм; 9-стрілка-покажчик.

Спостерігаючи за змінами показів барометра, можна робити метеорологічні прогнози, оскільки підвищення і зниження атмосферного тиску часто пов’язані зі змінами погоди:

• зниження атмосферного тиску → погіршення погоди: хмарність, опади, вітер.
• підвищення атмосферного тиску → поліпшення погоди: ясно, сухо, спокійно.
• швидкі коливання тиску → нестійка, мінлива погода.

Атмосфера не має чітких меж, і густина повітря в ній змінюється з висотою. Чим ближче до поверхні Землі, тим більша густина повітря і тим більший атмосферний тиск. З підняттям угору тиск зменшується, оскільки над точкою спостереження залишається менша маса повітря.

Через зміну густини повітря не можна застосовувати формулу 

p=ρgh для безпосереднього обчислення атмосферного тиску. Проте експериментальні дані показують, що на невеликих висотах залежність тиску від висоти є близькою до лінійної.

З аналізу багатьох експериментальних даних випливає, що зі збільшенням висоти приблизно на 12 м тиск зменшується на 1 мм рт. ст. (133,3 Па). Цю властивість використовують у приладах для визначення висоти — альтиметрах, якими користуються пілоти, туристи та альпіністи.

Одним із найвідоміших доказів великої величини атмосферного тиску є дослід із магдебурзькими півкулями, проведений у 1654 році Отто фон Ґеріке (рис.4). Дві металеві напівсфери щільно з’єднували, відкачували з-поміж них повітря, а потім намагалися роз’єднати. Навіть сила, яку розвивали 16 коней, виявилася недостатньою.

Джерело: https://johnmjennings.com/

Пояснення полягає в тому, що всередині півкуль тиск значно менший за атмосферний, тоді як ззовні на них діє повний атмосферний тиск. Щоб обчислити силу, з якою атмосфера стискає півкулі, зручно замінити одну з них уявною плоскою пластиною того самого діаметра. У цьому разі сила тиску дорівнює добутку атмосферного тиску на площу круга:

(1)  

Підставлення числових значень дає силу порядку 10 кН, що відповідає вазі тіла масою близько 1 тонни. Саме тому роз’єднати півкулі було надзвичайно складно.

---

Дружня порада вчителю

Тривалість до 15 хв.

Завдання № 1

Чому принцип роботи медичного шприца неможливо пояснити без урахування атмосферного тиску і як цей самий принцип використовується в інфузійних системах та кровозаборі (рис.5)?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Відповідь:

Під час роботи шприца або системи для забору крові всередині них створюється менший тиск, ніж у кровоносній судині, тому кров під дією більшого тиску починає рухатися в область з меншим тиском. У випадку втягування лікарського розчину поршень відтягують, унаслідок чого тиск усередині шприца стає меншим за атмосферний. Сам шприц не «всмоктує» рідину — як кров, так і лікарський розчин виштовхуються в нього під дією більшого тиску ззовні (тиску в судині або атмосферного тиску відповідно).

Завдання № 2

Під час ферментації дріжджі виділяють CO₂. Як зниження атмосферного тиску може вплинути на швидкість цього процесу?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Відповідь:

Зниження атмосферного тиску зменшує парціальний тиск CO₂, тому газ легше виходить із ферментаційного середовища. Унаслідок цього дріжджі швидше позбуваються продукту обміну, який гальмує їхню активність. Тому за нижчого тиску швидкість ферментації може збільшуватися.

Завдання № 3

Чому пакет із чіпсами змінює свої розміри при зміні свого положення над рівнем моря (рис.6)? Чи може це привести до того, що він лусне?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Відповідь:

Пакет із чіпсами змінює свої розміри через зміну атмосферного тиску з висотою: на більшій висоті зовнішній тиск менший, ніж усередині пакета, тому газ усередині розширюється і пакет надувається. При спуску вниз, навпаки, зовнішній тиск зростає і пакет може зминатися. Якщо різниця тисків стає надто великою, пакет може луснути.

Завдання № 4

Як жабам вдається утримуватися на поверхнях за допомогою присосок і яку роль у цьому відіграє атмосферний тиск (рис.7)? Як розуміння цього процесу вплинуло на створення різноманітних пристроїв та елементів до них?

Джерело: https://www.reddit.com/

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Відповідь:

Жаби утримуються на поверхнях завдяки присоскам на пальцях, які збільшують площу контакту й створюють знижений тиск під подушечками, а також завдяки адгезії та тонкій плівці вологи. Атмосферний тиск у цьому випадку підсилює притискання присоски до поверхні, але працює разом з іншими силами, а не є єдиним чинником.

Розуміння цього механізму стало основою для створення біоміметичних присосок, антиковзких покриттів, вакуумних захватів, а також медичних і технічних фіксаторів, які надійно тримаються без сильного механічного тиску і легко від’єднуються.

Завдання № 5

У яким ситуаціях людям важливо контролювати та вимірювати тиск газу, атмосферний тиск?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Відповідь:

1. Авіація та космонавтика — контроль тиску в кабіні літака або космічного апарата необхідний для нормального дихання людини та запобігання гіпоксії.
2. Медицина — вимірювання артеріального тиску, контроль тиску в кисневих балонах, апаратах ШВЛ та інфузійних системах.
3. Метеорологія — атмосферний тиск використовується для прогнозування погоди, визначення циклонів і антициклонів.
4. Промисловість і техніка — контроль тиску в газових балонах, компресорах, гідро- та пневмосистемах для безпечної роботи обладнання.
5. Побут і транспорт — перевірка тиску в автомобільних шинах, газових плитах та аерозольних балончиках для запобігання аваріям.

Завдання № 6

Систолічний артеріальний тиск у людини становить 120 мм рт. ст. Густина крові — 1050 кг/м³.

1. Визнач, яку максимальну висоту стовпа крові може підтримувати такий тиск.
2. Поясни, чому при різкому вставанні можливе запаморочення.
3. Оціни, як зміниться тиск у судинах стопи, якщо людина стоїть вертикально, а різниця висот між серцем і стопою ≈ 1,3 м.

Відповідь:

2. Коли людина різко встає, частина крові під дією сили тяжіння «перетікає» вниз (у ноги), тому тиск і кровопостачання мозку тимчасово зменшуються. Мозок короткочасно отримує менше кисню — звідси запаморочення (поки не спрацюють судинні рефлекси і серце не компенсує зміну).

Завдання № 7

Скороварки відомі вже понад 300 років, хоча в наш час їх використовують значно рідше (перші моделі часто вибухали).
Яку силу мають витримувати засувки, що утримують кришку скороварки, якщо діаметр круглої кришки дорівнює 25 см, а надлишковий тиск усередині становить 3 атмосфери (рис.8)?

Відповідь:

(2)  

Завдання № 8

Звичайний барометр можна використати для вимірювання висоти будівлі (рис.9). Якщо барометричні покази на верхівці та біля основи будівлі становлять відповідно 730 мм рт. ст. і 755 мм рт. ст., визначте висоту будівлі. Густина повітря дорівнює 1,18 кг/м³, а густина ртуті 13 600 кг/м³.

Відповідь:

Завдання № 9

Пілот літака бачить на приладі висоту 3000 м і абсолютний тиск 58 кПа (рис.10), коли летить над містом. Вважайте густина повітря: 1,15 кг/м³, артуті: 13600 кг/м³ Визнач атмосферний тиск у цьому місті:

1. у кПа
2. у мм рт. ст.

Відповідь:

Для невеликої висоти (до кількох км) можна вважати густину повітря сталою

---

Дружня порада вчителю

Тривалість до 7 хв.

У лабораторній біотехнологічній установці газ знаходиться в герметичному вертикальному циліндрі з рухомим поршнем без тертя. Така система може використовуватися для підтримання заданого тиску газового середовища (рис.11).

Поршень має:

• масу 4 кг,
• площу поперечного перерізу 35 см².

Зверху на поршень діє:

• атмосферний тиск величиною 95 кПа;
• стиснена пружина, яка створює додаткову силу тиску 60 Н.

Поршень перебуває в стані рівноваги.

1. Знайди вагу поршня. Знайди сумарну силу, що тисне на газ зверху.
2. Визнач тиск газу всередині циліндра.
3. Зовнішній  тиск був зменшений до 92 кПа, але тиск під поршнем повинен залишитися незмінним. Яка при цьому повинна виникати сила пружності в пружині?

• Рівень А: 1
• Рівень В:1,2
• Рівень С:1,2,3

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Відповідь:

(3)  

---

Дружня порада вчителю

Тривалість до 3 хв.

Заверши фразу: «Атмосферний тиск — це не просто … , а …»

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

---

Проаналізуй симуляції. На основі однієї з них створи проблемне питання чи задачу.

• https://javalab.org/en/atmosphere_en/
• https://javalab.org/en/pump_problem_en/

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Урок 78. Атмосферний тиск

---

Мета уроку: сформувати в учнів цілісне уявлення про фізичну природу атмосферного тиску, його походження, способи вимірювання та зміну з висотою; закріпити вміння застосовувати знання про атмосферний тиск для пояснення реальних біологічних, технічних і природних процесів та під час розв’язування якісних і розрахункових задач прикладного характеру.

Очікувані результати для учнівства:

Ключові слова:

• атмосферний тиск
• дослід Торрічеллі
• міліметр ртутного стовпа
• нормальний атмосферний тиск
• гідростатичний тиск
• барометр
• ртутний барометр
• барометр-анероїд
• зміна тиску з висотою
• густина повітря
• альтиметр
• метеорологічні прогнози
• магдебурзькі півкулі
• альтитудна хвороб

План уроку:

1. Мотивація
2. Теоретичний блок
3. Практичний блок 
4. Попрактикуймо самостійно
5. Рефлексія

---

Проблемне питання

Альпіністи, що піднімаються на висоту понад 3000–4000 м, часто скаржаться на головний біль, нудоту, задишку та різку слабкість (рис.1). Цей стан називають альтитудною хворобою. Якщо вміст кисню в повітрі залишається приблизно таким самим, чому організм відчуває кисневе голодування?

Джерело: https://chatgpt.com/

Посилання на відео джерела:

• https://www.youtube.com/watch?v=wqKo4i82uz4

---

На перший погляд здається, що повітря навколо нас не має жодного впливу: воно прозоре, невидиме й не відчувається безпосередньо. Проте насправді повітря постійно діє на всі тіла, створюючи тиск, який називають атмосферним тиском. Хоча ми не помічаємо його в повсякденному житті, ця величина є значною й відіграє важливу роль у природних процесах і техніці.

Якщо існує тиск, то обов’язково існує і сила, що його спричиняє. Отже, щоб зрозуміти природу атмосферного тиску, насамперед необхідно з’ясувати: чи має повітря масу і вагу.

Довгий час людям здавалося, що повітря не має маси. Проте це уявлення можна легко спростувати за допомогою простого фізичного досліду. Якщо взяти герметичну посудину відомого об’єму, видалити з неї повітря вакуумним насосом і зважити, а потім знову наповнити повітрям і повторити зважування, то маса посудини зміниться. Різниця мас і є масою повітря, що міститься всередині. Відповідно повітря під дією сили тяжіння воно чинить тиск на поверхню Землі та на всі тіла, що знаходяться в ньому. Саме цю дію ми й називаємо атмосферним тиском.

Питання про те, як виміряти атмосферний тиск, довгий час залишалося відкритим. Розв’язати його вдалося італійському вченому Еванджелісті Торрічеллі (учню Галілео Галілея) у XVII столітті.

Суть досліду полягає в тому, що скляну трубку, запаяну з одного кінця, заповнюють ртуттю й перевертають, занурюючи відкритий кінець у чашу з ртуттю. Частина ртуті виливається, але в трубці залишається стовп рідини заввишки приблизно 760 мм. Над ртуттю утворюється порожній простір — торрічеллієва порожнеча (вакуум).

Джерело: https://naurok.com.ua/

Це явище пояснюється тим, що атмосферний тиск, який діє на поверхню ртуті в чаші, врівноважується гідростатичним тиском стовпа ртуті в трубці. У рівноважному стані виконується співвідношення:

Тиск, який створюється стовпчиком ртуті висотою 760 мм, називають нормальним атмосферним тиском:

За одиницю атмосферного тиску прийнято один міліметр ртутного стовпа (1 мм рт. ст.).

Визначимо тиск ртутного стовпа висотою 1 мм:

Прилади для вимірювання атмосферного тиску називають барометрами. Ртутний барометр, який використав Торрічеллі, дає дуже точні результати, але є незручним і небезпечним через використання ртуті.

З цієї причини було створено барометр-анероїд — безрідинний прилад (рис.3). Його робота ґрунтується на деформації спеціальних герметичних коробочок, з яких частково викачане повітря. Коли атмосферний тиск зростає, коробочки стискаються, а коли зменшується — розширюються. Через систему важелів ці зміни передаються стрілці приладу.

Джерело: https://mebli24.kr.ua

1 – корпус; 2-гофрована пустотіла металева коробочка; 3-скло; 4-шкала; 5-металева плоска пружина; 6-спіральна пружина; 7-нитка; 8 – передавальний механізм; 9-стрілка-покажчик.

Спостерігаючи за змінами показів барометра, можна робити метеорологічні прогнози, оскільки підвищення і зниження атмосферного тиску часто пов’язані зі змінами погоди:

• зниження атмосферного тиску → погіршення погоди: хмарність, опади, вітер.
• підвищення атмосферного тиску → поліпшення погоди: ясно, сухо, спокійно.
• швидкі коливання тиску → нестійка, мінлива погода.

Атмосфера не має чітких меж, і густина повітря в ній змінюється з висотою. Чим ближче до поверхні Землі, тим більша густина повітря і тим більший атмосферний тиск. З підняттям угору тиск зменшується, оскільки над точкою спостереження залишається менша маса повітря.

Через зміну густини повітря не можна застосовувати формулу 

p=ρgh для безпосереднього обчислення атмосферного тиску. Проте експериментальні дані показують, що на невеликих висотах залежність тиску від висоти є близькою до лінійної.

З аналізу багатьох експериментальних даних випливає, що зі збільшенням висоти приблизно на 12 м тиск зменшується на 1 мм рт. ст. (133,3 Па). Цю властивість використовують у приладах для визначення висоти — альтиметрах, якими користуються пілоти, туристи та альпіністи.

Одним із найвідоміших доказів великої величини атмосферного тиску є дослід із магдебурзькими півкулями, проведений у 1654 році Отто фон Ґеріке (рис.4). Дві металеві напівсфери щільно з’єднували, відкачували з-поміж них повітря, а потім намагалися роз’єднати. Навіть сила, яку розвивали 16 коней, виявилася недостатньою.

Джерело: https://johnmjennings.com/

Пояснення полягає в тому, що всередині півкуль тиск значно менший за атмосферний, тоді як ззовні на них діє повний атмосферний тиск. Щоб обчислити силу, з якою атмосфера стискає півкулі, зручно замінити одну з них уявною плоскою пластиною того самого діаметра. У цьому разі сила тиску дорівнює добутку атмосферного тиску на площу круга:

(4)  

Підставлення числових значень дає силу порядку 10 кН, що відповідає вазі тіла масою близько 1 тонни. Саме тому роз’єднати півкулі було надзвичайно складно.

---

Завдання № 1

Чому принцип роботи медичного шприца неможливо пояснити без урахування атмосферного тиску і як цей самий принцип використовується в інфузійних системах та кровозаборі (рис.5)?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завдання № 2

Під час ферментації дріжджі виділяють CO₂. Як зниження атмосферного тиску може вплинути на швидкість цього процесу?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завдання № 3

Чому пакет із чіпсами змінює свої розміри при зміні свого положення над рівнем моря (рис.6)? Чи може це привести до того, що він лусне?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завдання № 4

Як жабам вдається утримуватися на поверхнях за допомогою присосок і яку роль у цьому відіграє атмосферний тиск (рис.7)? Як розуміння цього процесу вплинуло на створення різноманітних пристроїв та елементів до них?

Джерело: https://www.reddit.com/

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завдання № 5

У яким ситуаціях людям важливо контролювати та вимірювати тиск газу, атмосферний тиск?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Завдання № 6

Систолічний артеріальний тиск у людини становить 120 мм рт. ст. Густина крові — 1050 кг/м³.

1. Визнач, яку максимальну висоту стовпа крові може підтримувати такий тиск.
2. Поясни, чому при різкому вставанні можливе запаморочення.
3. Оціни, як зміниться тиск у судинах стопи, якщо людина стоїть вертикально, а різниця висот між серцем і стопою ≈ 1,3 м.

Завдання № 7

Скороварки відомі вже понад 300 років, хоча в наш час їх використовують значно рідше (перші моделі часто вибухали).
Яку силу мають витримувати засувки, що утримують кришку скороварки, якщо діаметр круглої кришки дорівнює 25 см, а надлишковий тиск усередині становить 3 атмосфери (рис.8)?

Завдання № 8

Звичайний барометр можна використати для вимірювання висоти будівлі (рис.9). Якщо барометричні покази на верхівці та біля основи будівлі становлять відповідно 730 мм рт. ст. і 755 мм рт. ст., визначте висоту будівлі. Густина повітря дорівнює 1,18 кг/м³, а густина ртуті 13 600 кг/м³.

Завдання № 9

Пілот літака бачить на приладі висоту 3000 м і абсолютний тиск 58 кПа (рис.10), коли летить над містом. Вважайте густина повітря: 1,15 кг/м³, артуті: 13600 кг/м³ Визнач атмосферний тиск у цьому місті:

1. у кПа
2. у мм рт. ст.

---

У лабораторній біотехнологічній установці газ знаходиться в герметичному вертикальному циліндрі з рухомим поршнем без тертя. Така система може використовуватися для підтримання заданого тиску газового середовища (рис.11).

Поршень має:

• масу 4 кг,
• площу поперечного перерізу 35 см².

Зверху на поршень діє:

• атмосферний тиск величиною 95 кПа;
• стиснена пружина, яка створює додаткову силу тиску 60 Н.

Поршень перебуває в стані рівноваги.

1. Знайди вагу поршня. Знайди сумарну силу, що тисне на газ зверху.
2. Визнач тиск газу всередині циліндра.
3. Зовнішній  тиск був зменшений до 92 кПа, але тиск під поршнем повинен залишитися незмінним. Яка при цьому повинна виникати сила пружності в пружині?

• Рівень А: 1
• Рівень В:1,2
• Рівень С:1,2,3

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

---

Заверши фразу: «Атмосферний тиск — це не просто … , а …»

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

---

Проаналізуй симуляції. На основі однієї з них створи проблемне питання чи задачу.

• https://javalab.org/en/atmosphere_en/
• https://javalab.org/en/pump_problem_en/

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________