Номер 4, страница 47 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 2. Механические свойства жидкостей, газов и твёрдых тел. Параграф 12. Атмосферное давление. Вопросы для самопроверки - номер 4, страница 47.

Условие.

4. Какими приборами измеряют атмосферное давление? Каковы их устройство и принцип действия?

Решение.

Атмосферное давление измеряют с помощью приборов, называемых барометрами. Существует несколько основных видов барометров, различающихся по устройству и принципу действия.

Ртутный барометр

Устройство: Ртутный барометр состоит из стеклянной трубки длиной около 1 метра, запаянной с одного конца. Трубка полностью заполняется ртутью, а затем переворачивается и открытым концом опускается в чашу с ртутью. Часть ртути из трубки выливается в чашу, и над столбиком ртути в трубке образуется безвоздушное пространство, называемое «торричеллиевой пустотой».

Принцип действия: Атмосферное давление, действующее на поверхность ртути в чаше, уравновешивает вес столба ртути в трубке. Высота столба ртути прямо пропорциональна атмосферному давлению. Давление можно рассчитать по формуле гидростатического давления: $P = \rho g h$, где $\rho$ – плотность ртути, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{h}$ – высота столба ртути. Нормальное атмосферное давление на уровне моря уравновешивает столб ртути высотой около 760 мм. Ртутные барометры являются наиболее точными и используются в качестве эталонных на метеорологических станциях.

Барометр-анероид (безжидкостный барометр)

Устройство: Основной частью барометра-анероида является герметичная металлическая коробка с гофрированными (волнистыми) стенками, из которой откачан воздух. Эта коробка очень чувствительна к изменениям внешнего давления. С помощью системы рычагов и пружин изменения размеров коробки передаются на стрелку, которая движется по круговой шкале.

Принцип действия: При повышении атмосферного давления стенки коробки сжимаются (прогибаются внутрь). При понижении давления они, наоборот, выгибаются наружу. Эти незначительные деформации коробки усиливаются передаточным механизмом и заставляют стрелку перемещаться по шкале, на которой нанесены деления, соответствующие значениям давления (например, в миллиметрах ртутного столба или гектопаскалях). Барометры-анероиды более компактны, безопасны и удобны в использовании, чем ртутные, но уступают им в точности.

Цифровой (электронный) барометр

Устройство: В основе цифрового барометра лежит миниатюрный датчик давления, чаще всего пьезорезистивного типа. Датчик представляет собой кремниевую мембрану, которая является частью электронной схемы. Схема также включает микроконтроллер для обработки сигнала и дисплей для вывода информации.

Принцип действия: Изменение атмосферного давления вызывает прогиб кремниевой мембраны. Этот прогиб изменяет электрическое сопротивление специальных элементов (пьезорезисторов), встроенных в мембрану. Электронная схема измеряет это изменение сопротивления, микроконтроллер преобразует его в цифровое значение давления в соответствии с заложенной калибровкой и выводит результат на экран. Такие барометры отличаются компактностью, прочностью и часто встраиваются в современные устройства, такие как смартфоны, спортивные часы и домашние метеостанции.

Ответ: Атмосферное давление измеряют приборами, называемыми барометрами. Основные типы: ртутный барометр (действие основано на уравновешивании давления атмосферы столбом ртути), барометр-анероид (действие основано на деформации безвоздушной металлической коробки под действием атмосферного давления) и цифровой барометр (действие основано на изменении электрических свойств чувствительного элемента под действием давления).