Исследовательская работа "Измерение высоты окрестных гор села Буй барометрическим методом"

Администрация муниципального образования

«Бичурский район», Республики Бурятия

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Буйская средняя общеобразовательная школа»

Измерение высоты окрестностных гор села Буй

барометрическим методом

Выполнил:

Ученик 7 класса

Бурцев Костя

Руководитель:

Серявина Любовь Константиновна

Учитель физики

2017

Оглавление

Введение………………………………………………………………………….3 Глава 1. Физико-географическое положение села Буй и его окрестностей ..4

Глава 2. Атмосферное давление. Барометр ………………………….……..….4

2.1 Атмосферное давление…………………………………………………….4

2.2 Барометр………………………………………………………………….…5

2.3 Опыт Торричелли…..………………………………………………………5

2.4 Барограф………………………………………………….………………...5

2.5 Повышение и понижение давления……………………………………….5

Глава 3. Малханский хребет……………………………………………………6

Глава 4. Определение высоты гор.…………………………………………..….6

4.1 Альтиметр ……………………………………………………………….…6

4.2 Геометрический метод ……………………………………………………6

4.3 Аэрофотосъёмка и космическая съёмка………………………..……..….6

Глава 5. Измерение высоты гор в окрестностях села Буй…………….………8

Заключение……………………………………………………………………….9

Список использованной литературы.………………………………………….10

Введение

Обычно о высоких горах, когда они упоминаются в различных средствах массовой информации, нам всегда говорят об их точной высоте, которая указывается в метрах. Как же людям удается рассчитать их высоту, да еще так точно, тем более, если гора еще не освоена ни одним человеком? Впервые на этот вопрос нашёл ответ физик Блез Паскаль в 1648 году. Он предложил измерить атмосферное давление на какой-нибудь вершине, и произведя вычисления узнать ее высоту. После этого потребовалось еще около 300 лет, в течение которых лучшие умы человечества, среди которых были Ньютон, и Кеплер, и Мариотт, и Ломоносов, работали над усовершенствованием этого метода и приборов для измерения давления. В результате была выведена «полная барометрическая формула», учитывающая также изменение атмосферного давления при изменении температуры воздуха, а сам метод до сих пор считается одним из самых точных методов измерения высот места[7]. Изучение своей местности всегда является актуальной темой.

Цель работы: измерить относительную и абсолютную высоту гор окружающих село Буй барометрическим методом и полученные результаты нанести на географическую карту.

Задачи исследования:

1. Изучить теоретические сведения .

2. Узнать устройство барометра и принцип его работы .

3. Измерить давление на доступных участках Малханского хребта.

4. Провести вычисления

5. Нанести показатели на карту местности села Буй

Объект исследования: Высота окружающих гор.

Предмет исследования: атмосферное давление

Методы исследования:

1. Метод теоретического анализа;

2. Метод системного анализа;

3. Эмпирические методы: вычисление, сравнение, измерение.

Практическая значимость работы в том, что полученные результаты можно использовать в нашем краеведческом музее, а также как учебное пособие на уроках при изучении географии и физики.

Глава 1. Физико-географическое положение села Буй и его окрестностей

Республика Бурятия, на территории которой находится село Буй, занимает значительную часть юга Восточной Сибири и характеризуется мощными горными хребтами и обширными, глубокими и иногда почти замкнутыми межгорными котловинами. Практически на всей территории преобладают сильно расчлененные горы, равнинные поверхности встречаются лишь в тектонических впадинах и долинах крупных рек. Площадь гор более чем в 4 раза превышает площадь, занимаемую низменностями. Для Республики Бурятия характерна значительная приподнятость над уровнем моря. Самой низкой отметкой является уровень озера Байкал – 456 метров в тихоокеанской отметке, а наиболее высокой – покрытая ледниками вершина Мунку-Сардык в Восточных Саянах – 3491 метр над уровнем моря[9]. 
Село Буй располагается в восточной части Бичурского района Республики Бурятия.  Точные географические координаты составляют 50⁰38' северной широты и 107⁰58' восточной долготы. Село располагается вдоль реки Буй. На севере располагается обширная речная долина реки Хилок, а на юге отроги Малаханского хребта. Абсолютная высота местности у уреза воды реки Буй составляет 631м. Уровень воды р. Хилок при этом равен 628 метрам у села Поселье.

Максимальная температура воздуха летом достигает + 45ºС в тени, минимальная температура воздуха - 52 ºС. В основном преобладает северный ветер.

Глава 2. Атмосферное давление. Барометр

2.1 Атмосферное давление 

P = P 0 ( 0 , 87 ) h = P 0 ⋅ 10 − 0 , 06 h {\displaystyle P=P_{0}(0,87)^{h}=P_{0}\cdot 10^{-0,06h}} Воздух, окружающий Землю, имеет массу, и несмотря на то, что масса атмосферы примерно в миллион раз меньше массы Земли (общая масса атмосферы равна 5,2*10²¹ г, а 1 м³ воздуха у земной поверхности весит 1,033 кг), эта масса воздуха оказывает давление на все объекты, находящиеся на земной поверхности. Сила, с которой воздух давит на земную поверхность, называется атмосферным давлением [7]. В покоящейся стационарной атмосфере давление численно равно весу вышележащего столба воздуха на основание с площадью, равной единице. Атмосферное давление является одним из термодинамических параметров состояния атмосферы, оно изменяется в зависимости от места и времени[8]. Давление — величина скалярная, измеряется барометром. Единицей измерения в Международной системе единиц (СИ) является паскаль (русское обозначение: Па; международное: Pa)[5]. Кроме того, в России в качестве внесистемных единиц давления допущены к использованию бар, миллиметр ртутного столба, миллиметр водяного столба, метр водяного столба, килограмм-сила на квадратный сантиметр и атмосфера техническая[5]. Атмосферное давление, равное давлению столба ртути высотой 760 мм при температуре 0 °C, называется нормальным атмосферным давлением (101 325 Па).[6] На небольших высотах каждые 12 м подъёма уменьшают атмосферное давление на 1 мм рт. ст. На больших высотах эта закономерность нарушается[7].

Для определения атмосферного давления пользуются специальным прибором — барометром (от греч. baros — тяжесть, вес и metreo — измеряю). Существуют ртутные и безжидкостные барометры[1].Безжидкостные барометры получили название барометры-анероиды (от греч. а — отрицательная частица, nerys — вода, т. е. действующий без помощи жидкости) (см приложение1). Основной частью барометра является запаянная металическая коробочка соеденённая со стрелкой.

Величина 760 мм была впервые получена в 1644 г. Эванджелистом Торричелли (1608-1647) и Винченцо Вивиани (1622-1703) — учениками гениального итальянского ученого Галилео Галилея[3]. Э. Торричелли запаял с одного конца длинную стеклянную трубку с делениями, наполнил ртутью и опустил в чашку с ртутью (так был изобретен первый ртутный барометр, который получил название трубки Торричелли).

2.4 Барограф

Этот прибор вычерчивает барограмму с течением времени.(см. Прил. 5 )

В 20 веке появились электронные барометры, их ещё называют цифровыми.

(см. Приложение 6)

Давление воздуха на нашей планете может изменяться в широких пределах. Атмосферное давление в течение суток дважды повышается (утром и вечером) и дважды понижается (после полудня и после полуночи). Эти изменения связаны с изменением температуры и перемещением воздуха. Если давление воздуха больше 760 мм рт. ст., то оно считается повышенным, меньше - пониженным. В течение года на материках максимальное давление наблюдается зимой, когда воздух переохлажден и уплотнен, а минимальное — летом[4].

Линии, которые на климатической карте соединяют пункты с одинаковым атмосферным давлением, называются изобарами. Чем ближе изобары друг к другу, тем быстрее изменяется атмосферное давлении на расстоянии.

Глава 3. Малханский хребет

Название на русском языке: Малханский хребет,на английском языке: Malhansky ridge, на бурятском языке: Малханай дабаан.
Малханский хребет берёт своё начало на территории Бурятии, в Кяхтинском районе недалеко от границы с Монголией и тянется на восток в субширотном направлении до села Чикой, Забайкальского края. Скалистые выступы, покрытые кустарником и деревьями, характерны для горной тайги – соснами, лиственницами, кедрами, изрезанные руслами рек с живописными долинами.
Малханский хребет протянулся на 360 километров. Высшая точка хребта – 1741 метр. Ширина его колеблется от десяти до шестидесяти километров[9].

Хребет образует отроги, некоторые из которых носят самостоятельные названия (к примеру, Бичурский, Верблюжий, Абрамовский, Тетеринский, Никольский, Медвежий, Тамирский, Нарынский хребты).

Глава 4. Определение высоты гор

Если нас интересует, какова высота горы от подошвы до вершины, значит, мы имеем в виду относительную высоту. Показатель этот довольно интересный и даже важный. Однако на основании значений относительных высот невозможно было бы составить точные карты земной поверхности. На такой карте высочайшая вершина планеты, Эверест, получилась бы ниже, чем, например, гора Мак-Кинли[4]. Поэтому очень важно знать абсолютную высоту. Абсолютная высота — это высота места над уровнем моря. Высоты на суше принято отсчитывать от среднего уровня моря, а точнее — от нуля Кронштадтского футштока (футшток — это рейка с делениями, которую устанавливают на водомерных постах для наблюдения за уровнем воды)[8].

4.1 Альтиметр

Прибор для измерения высоты называется альтиметр. Механический прибор основан на простом принципе зависимости атмосферного давления от высоты над уровнем моря. Давление падает с увеличением высоты, пружина в приборе раскручивается и стрелка показывает высоту с точностью до 1 м в зависимости от количества делений на циферблате. Сейчас появились электронные альтиметры[8].

  4.2 Геометрический метод

Еще в Древней Греции Фалес Милетский, хорошо знающий геометрию, придумал остроумный способ измерения расстояний до удаленных объектов. Этот метод измерения расстояния был надолго забыт, но в XVI в. о нем вспомнил голландский математик В. Снеллиус. Точно измерив сравнительно небольшой отрезок и положив его в основу треугольника, в вершине которого расположен какой-нибудь удаленный объект, можно вычислить расстояние до этого объекта. Этим методом были вычислены размеры Земли и точно определена ее форма (геод)[7].

Измерение высот в геодезии и топографии называется нивелированием (от французского слова, означающего «выравнивать»)[4].

4.3 Аэрофотосъемка и космическая съемка

В XX в. на помощь топографам пришли современные методы: аэрофотосъемка и космическая съемка, при которых карты составляются на основании фотографий земной поверхности и измерений, сделанных с самолета или со спутниковНачало формы

Конец формы

Начало формы

Конец формы

[8].

Глава 5. Измерение высоты гор в окрестности села Буй

Заключение

Мы впервые сделали попытку изучить и провести измерения высоты гор окружающих село Буй, систематизировать горы нашей малой родины по высоте. До настоящего времени были известны только данные о наибольшей высоте Малханского хребта. Из Близлежащих гор наибольшую высоту имеет Седякинский спуск, абсолютная высота которого составляет 861 метр. Знаменитая скала Барыня, каторая находится в живописном месте Закамень, имеет высоту 819 метров. Буйская гора, на которой находится трасса Бичура - Узкий Луг имеет относительную высоту 120 метров. Ученики Буйской школы, живущие в Узком Луге, ежедневно поднимаются и спускаются с этой горы. Полученные высоты мы нанесли на карту местности села Буй.

Данная исследовательская работа может быть использована в нашем краеведческом музее, а так же как учебное пособие на уроках при изучении географии и физики.

Литература

1. Атмосферное давление // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.

2. Атмосферное давление. class-fizika.narod.ru/

3. Биография Эванджелиста Торричелли. peoples.ru..

4. Давление // Метеорологический словарь

5. Положение о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации Утверждено Постановлением Правительства РФ от 31 октября 2009 г. N 879.

6. Перышкин А. В. Физика. 7 класс  — 16-е изд. — М.: Дрофа, 2013. — С. 190. — 189 с.

7. https://ru.wikipedia.org

8. http://www.kakprosto.ru

9. http://ez.chita.ru/encycl/concepts/?id=2487

Приложение 1. Барометр-анероид: 1 — металлическая коробочка; 2 — пружина; 3 — передаточный механизм; 4 — стрелка-указатель; 5 — шкала

Приложение 2. Трубка Торричелли

Приложение 3. Общая схема распределения атмосферного давления

Приложение 5. Барограф

Приложение 6. Цифровой барометр

Приложение 7. Снятие показаний с барометра

Приложение 8. Высота окрестных гор

Приложение 9. Карта местности