"Физика", Громов С.В., Родина Н.А., Белага В.В. и др./Под ред. Ю.А. Панебратцева
Барометр-анероид — прибор для измерения атмосферного давления без жидкости. Его главная деталь — упругая металлическая коробка с разреженным воздухом внутри. Когда давление воздуха снаружи изменяется, коробка немного деформируется, а система рычагов и пружин передаёт это движение стрелке. По положению стрелки на шкале узнают значение давления, например в миллиметрах ртутного столба или гектопаскалях. Компактность делает анероид удобным для наблюдений за погодой и высотой.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Атмосферное давление — давление, которое воздух оказывает на находящиеся в нём тела. Оно связано с весом столба воздуха над данным местом. Знание этого понятия нужно, чтобы понимать, что именно измеряет барометр.
Барометр-анероид — прибор для измерения атмосферного давления, в котором нет жидкости. Он показывает не просто наличие давления, а его числовое значение. По показаниям можно сравнивать давление в разные дни или в разных местах.
Анероидная коробка — упругая тонкостенная металлическая коробка с разреженным воздухом внутри. При изменении внешнего давления её стенки немного деформируются. Эта деформация служит исходным движением для всего измерительного механизма.
Шкала барометра-анероида — градуированная часть прибора, по которой определяют значение давления. На ней нанесены деления и числа, соответствующие определённым значениям. Шкала нужна, чтобы превратить небольшое движение стрелки в понятный результат измерения.
Атмосферное давление не остаётся постоянным: оно меняется из-за движения воздушных масс и изменения высоты. Поэтому для наблюдений нужен прибор, который показывает не только само давление, но и его изменения. Барометр позволяет сравнивать показания и замечать, например, приближение перемены погоды.
Внутри анероидной коробки воздух частично откачан, то есть его давление значительно меньше внешнего. Поэтому стенки коробки испытывают действие разности внешнего и внутреннего давлений. Если внешнее давление возрастает, коробка немного сжимается, а если уменьшается — стремится распрямиться под действием своей упругости.
Одной деформации коробки недостаточно для удобного отсчёта: она слишком мала и почти незаметна для глаза. Поэтому движение её стенки передаётся системе рычагов, соединённой с пружиной. Механизм увеличивает перемещение и делает его достаточно большим, чтобы стрелка могла двигаться по шкале.
Стрелка не измеряет давление непосредственно и не соприкасается с воздухом. Она поворачивается вслед за механизмом, который реагирует на деформацию коробки. Чтобы получить показание, нужно посмотреть, напротив какого деления остановилась стрелка, и назвать число вместе с единицей измерения.
Результат можно выражать, например, в миллиметрах ртутного столба, обозначаемых мм рт. ст., или в гектопаскалях, обозначаемых гПа. Эти единицы различаются, поэтому нельзя записывать только число без единицы. Отсутствие жидкости делает анероид компактным и удобным для переноски, например при наблюдении за погодой или изменением давления с высотой.
| Часть или характеристика | Как устроена или действует | Роль в измерении |
|---|---|---|
| Анероидная коробка | Упругая тонкостенная коробка с разреженным воздухом внутри деформируется при изменении внешнего давления. | Воспринимает изменение атмосферного давления. |
| Рычажная система и пружина | Передают и увеличивают небольшое движение стенок коробки. | Связывают коробку со стрелкой. |
| Стрелка | Перемещается или поворачивается под действием механизма. | Указывает результат измерения. |
| Шкала | Имеет деления и числа, соответствующие значениям давления. | Позволяет считать показание прибора. |
| Изменение атмосферного давления | Вызывает большую или меньшую деформацию анероидной коробки. | Приводит в движение весь измерительный механизм. |
Чтобы пользоваться таблицей, сначала находят причину изменения показания — изменение атмосферного давления. Затем прослеживают путь действия: коробка, рычаги и пружина, стрелка, шкала. Такой порядок помогает не путать чувствительную часть прибора с указателем результата.
Если стрелка переместилась к большему числу, давление увеличилось, а если к меньшему — уменьшилось. Само число нужно считывать по шкале внимательно, учитывая цену деления. В записи всегда сохраняют выбранную единицу измерения.
Барометр-анероид показывает 748 мм рт. ст. Требуется записать показание прибора и назвать единицу измерения. Здесь число уже дано, поэтому вычисления не нужны. Важно не потерять обозначение единицы при записи ответа.
Ответ: показание барометра равно 748 мм рт. ст.; единица измерения — миллиметр ртутного столба.
В первой точке анероид показывает 750 мм рт. ст., а во второй — 735 мм рт. ст. Нужно выяснить, насколько и в какую сторону изменилось давление. Для сравнения из большего показания вычитаем меньшее, а направление определяем по тому, какое значение было вторым.
Ответ: давление уменьшилось на 15 мм рт. ст.
При подъёме в гору показание анероида изменилось с 760 до 700 мм рт. ст. Нужно объяснить изменение давления и работу прибора. На большей высоте над прибором находится меньший столб воздуха, поэтому его вес и давление становятся меньше.
Ответ: давление уменьшилось на 60 мм рт. ст.; при подъёме уменьшилось давление воздуха, и коробка анероида изменила форму.
Ошибка 1. Считать, что внутри анероидной коробки находится обычный воздух под атмосферным давлением. Так думают из-за привычного представления о металлической коробке, но внутри воздух разрежен. Проверка проста: вспомните, что именно разность давлений деформирует стенки.
Ошибка 2. Думать, что стрелка сама соприкасается с воздухом и измеряет его давление. На самом деле стрелка получает движение от коробки через рычаги и пружину. Чтобы проверить себя, мысленно проследите цепочку от давления до стрелки.
Ошибка 3. Путать направление изменения показания. Если число на шкале стало больше, давление увеличилось, а если меньше — уменьшилось. Сравнивайте начальное и конечное значения, а не ориентируйтесь только на движение стрелки.
Ошибка 4. Записывать число без единицы или смешивать мм рт. ст. и гПа. Это разные единицы, поэтому одна и та же цифра в них не означает одно и то же. При проверке ответа найдите рядом с числом обозначение единицы.
Для понимания работы анероида нужно знать, что такое давление и атмосферное давление, а также уметь читать шкалу измерительного прибора. Эти умения помогают связать показание стрелки с физической величиной.
Барометр-анероид связан с темами о погоде и высоте. По его показаниям можно наблюдать изменения атмосферного давления при смене погоды или подъёме в гору.
Почему барометр называют анероидом?
Название означает, что прибор работает без жидкости. В отличие от жидкостного барометра, в нём нет ртути или другой измерительной жидкости.
Что находится внутри анероидной коробки?
Из коробки частично откачан воздух, поэтому внутри он разрежен. Благодаря этому внешнее атмосферное давление может заметно изменять форму упругих стенок.
Как изменение давления заставляет двигаться стрелку?
При изменении давления коробка немного сжимается или распрямляется. Её деформация через рычаги и пружины передаётся стрелке, и та перемещается по шкале.
В каких единицах можно записать показание анероида?
Показание можно записать, например, в миллиметрах ртутного столба или в гектопаскалях. Единицу обязательно указывают, потому что это разные единицы измерения.
Почему анероид удобно брать с собой?
В нём нет жидкого столба и хрупкого сосуда с ртутью, поэтому прибор получается компактным. Его удобно использовать при наблюдении за погодой и измерении давления на разной высоте.
§ 42. Барометр-анероид
