§ 51. Как можно измерить давление

Естествознание, 6 класс. Учебник: Верховцева Л. А. и др. (Алматыкітап баспасы, 2023). Раздел 5: Энергия и движение. Страницы 109–115.

Чему научишься

• Объяснять, что показывают два числа артериального давления.
• Измерять давление механическим и электронным тонометром.
• Сравнивать своё давление с нормой для своего возраста.
• Рассказывать, как устроены ртутный барометр, барометр-анероид и электронный барометр.
• Делать самодельный барометр и следить по нему за погодой.

Разминка

• Какое давление называют артериальным? Давление, с которым кровь давит на стенки сосудов.
• Атмосферное давление — это…? Давление воздуха атмосферы на земную поверхность и на все предметы.
• Чему равно нормальное атмосферное давление? 760 мм рт. ст., около 101 кПа.
• Кто первым измерил давление воздуха? Эванджелиста Торричелли в 1643 году, с помощью трубки с ртутью.

Разбираемся

Труба, шланг и наши сосуды

На первых рисунках параграфа — две пары картинок. Металлическая труба: сначала целая, потом из её соединения бьёт фонтан воды. Поливочный шланг: когда в нём вода, он длинный и толстый; когда воды нет, он сжимается в мягкий комок.

Что произошло? Вода в трубе и шланге давит на стенки. Шланг растягивается под давлением, а без давления сжимается. Если давление станет слишком большим, стенки или соединения не выдержат — и труба потечёт.

💡 С кровеносными сосудами то же самое. Сердце качает кровь, и она давит на стенки сосудов. Слишком высокое давление опасно для сосудов, слишком низкое — кровь плохо доходит до органов. Поэтому давление нужно контролировать.

Тонометр — прибор для сосудов

📌 Тонометр — прибор для измерения артериального давления человека.

Тонометры бывают механические, полуавтоматические, автоматические и запястные. У механического тонометра есть:

• манжета — широкий тканевый пояс с резиновой камерой внутри и металлическим кольцом;
• нагнетатель — резиновая «груша» с воздушным и обратным клапаном;
• манометр — круглая шкала со стрелкой (деления от 0 до 300 мм рт. ст.);
• стетоскоп — трубка с головкой, через которую слушают пульс.

Что значат эти два числа?

• Верхнее — давление крови на стенки сосудов в тот момент, когда сердце сокращается и выталкивает кровь.
• Нижнее — давление в момент, когда сердечная мышца расслабляется.

С электронным тонометром проще: надень манжету на уровне сердца, нажми кнопку «Старт» и подожди. Прибор сам накачает воздух и покажет оба числа на экране. Тебе останется их записать.

⚠️ Частая ошибка. Измерять давление сразу после бега или когда ты волнуешься. Давление ненадолго подскочит, и результат будет неверным. Перед измерением посиди спокойно 5 минут и не разговаривай.

Нормальное артериальное давление (мм рт. ст.) по таблице параграфа.

📕 Нормы давления для людей старше 40 лет в таблице учебника завышены по сравнению с современными рекомендациями врачей. Для разбора мы оставили цифры из учебника.

👨‍👩‍👧 Родителю. Тонометр — медицинский прибор. Пусть ребёнок измеряет давление под вашим присмотром. Если цифры заметно выходят за норму, не делайте выводов сами — покажите результат врачу.

Барометр — прибор для погоды

📌 Барометр — прибор для измерения атмосферного давления. Первый барометр изобрёл в XVII веке итальянский учёный Эванджелиста Торричелли.

Первый барометр был ртутным: стеклянная трубка, запаянная сверху, стоит в чашке с ртутью. Чем сильнее давит воздух, тем выше столбик ртути. Ртуть ядовита, поэтому дома такие барометры теперь не держат.

В XIX веке французский инженер Люсьен Види придумал барометр-анероид. Слово «анероид» по-гречески значит «без жидкости». Внутри у него маленькая металлическая коробочка, из которой откачан воздух. Когда давление растёт, коробочка сжимается, когда падает — распрямляется. Эти движения передаются на стрелку.

Электронный барометр — современный вариант. Датчик превращает давление в электрический сигнал, и прибор показывает число на экране. Такие датчики есть даже в смартфонах и умных часах.

Миллиметры и килопаскали

Барометры часто показывают давление в миллиметрах ртутного столба. Чтобы перевести их в паскали, запомни:

$760 \text{ мм рт. ст.} \approx 101{,}3 \text{ кПа}, \qquad 1 \text{ мм рт. ст.} \approx 133 \text{ Па}$

🌟 Рекорды давления. По данным учебника, необычно высокое давление в Казахстане зафиксировали в 2014 году в Атырау — 105,325 кПа. Самое высокое давление на уровне моря в мире отмечали в Сибири в декабре 1968 года (около 108 кПа), а самое низкое — в центре тропических ураганов, около 87–88 кПа. А в самом сердце торнадо давление, наверное, ещё ниже, но его никто не смог измерить.

📕 В учебнике рекорд давления указан как 113,33 кПа, а минимум как 88,0 кПа. По справочникам, рекорд около 108,4 кПа, а минимум 87,0 кПа (тайфун Тип, 1979 год).

Барометр своими руками

🧪 Опыт 1. Барометр из банки. Понадобятся стеклянная банка 0,5 л, воздушный шарик, резинка, палочка для шашлыка, лист А4, старый компакт-диск, клей, скотч, ножницы.

Почему работает. Воздух в банке заперт. Когда давление снаружи растёт, оно вдавливает резину внутрь — воздух в банке сжимается. Когда падает — воздух в банке расширяется и выпячивает резину. Стрелка показывает эти движения.

⚠️ Если банку поставить на солнце или у батареи, воздух в ней нагреется и расширится. Стрелка «соврёт»: покажет падение давления, которого нет.

🧪 Опыт 2. Водяной барометр «Под давлением». Понадобятся прозрачная пластиковая бутылка, большая миска, вода, монеты, полоска бумаги, карандаш, линейка, скотч.

👨‍👩‍👧 Родителю. Оба опыта безопасны. Помогите только отрезать горлышко шарика и перевернуть бутылку с водой (лучше делать это над раковиной).

Проверь, как понял

Проверь себя

• Что такое тонометр? Прибор для измерения артериального давления.
• Какие бывают тонометры? Механические, полуавтоматические, автоматические, запястные.
• Что показывает верхнее давление? Нижнее? Верхнее — давление крови при сокращении сердца, нижнее — при его расслаблении.
• Что такое барометр и кто его изобрёл? Прибор для измерения атмосферного давления; первый сделал Торричелли в XVII веке.
• Чем барометр-анероид отличается от ртутного? В нём нет жидкости: давление чувствует металлическая коробочка.

Решаем упражнения

№ 1

Вспомни: какое давление мы называем артериальным?

Ответ: давление, с которым кровь давит на стенки кровеносных сосудов.

№ 2

Атмосферное давление — это…?

Ответ: давление воздушной оболочки Земли (атмосферы) на земную поверхность и на все предметы на ней. Нормальное — 760 мм рт. ст., около 101 кПа.

№ 3

Рассмотри рисунки трубы и поливочного шланга. Какие изменения в них произошли? Чем это объяснить?

Как думать. Сравни «до» и «после». Что внутри трубы и шланга давит на стенки?

Пример ответа.

• Труба: сначала соединение целое, потом из стыка бьёт струя. Давление воды стало слишком большим (или соединение ослабло), и вода прорвалась наружу.
• Шланг: когда по нему течёт вода, он длинный и толстый — вода давит на стенки и растягивает их. Когда воды нет, давления нет, и шланг сжимается в маленький комок.
• Вывод: жидкость давит на стенки трубы во все стороны. То же происходит с кровью в сосудах.

Ответ: под давлением воды шланг растягивается, а при слишком большом давлении трубу прорывает; без давления шланг сжимается.

№ 4

С помощью любого тонометра измерь артериальное давление и сравни его с нормой для твоего возраста.

Как думать. Измерь по правилам (спокойно, сидя, манжета на уровне сердца). Потом найди в таблице свой возраст.

Решение.

1. Измерь давление, запиши два числа, например 118/76.
2. Найди строку «11–12 лет»: верхнее 110–124, нижнее 70–82.
3. Сравни: 118 лежит между 110 и 124; 76 — между 70 и 82. Давление в норме.
4. Если верхнее давление слишком высокое — это плохо для сосудов, они могут не выдержать. Если слишком высокое нижнее — сердцу трудно качать кровь.

Ответ: у каждого своё; например, 118/76 — норма для 11–12 лет.

№ 5

Вспомни, от каких факторов может зависеть артериальное давление.

Пример ответа.

• Возраст: с годами давление обычно повышается (см. таблицу).
• Нагрузка и волнение: после бега, при страхе или волнении давление поднимается.
• Погода: резкие перепады температуры и атмосферного давления.
• Образ жизни: сон, питание (много соли повышает давление), спорт, вредные привычки.
• Здоровье сердца и сосудов.

Ответ: от возраста, нагрузки, эмоций, погоды, питания, сна и здоровья.

№ 6

Вспомни, как выглядел первый измеритель веса воздуха.

Ответ: это ртутная трубка Торричелли: стеклянная трубка длиной около метра, запаянная сверху и заполненная ртутью, стоит открытым концом в чашке с ртутью. Ртуть в трубке держится на высоте около 760 мм — её удерживает давление воздуха на ртуть в чашке. Над ртутью в трубке остаётся пустота.

№ 7

С помощью любого барометра измерь атмосферное давление в классе. Сравни показания разных барометров и прогноз давления в интернете. Сделай вывод.

Как думать. Запиши показания всех приборов в одних единицах.

Решение (пример).

Вывод. Показания почти совпадают, разница 1–2 мм. Давление в Алматы заметно ниже 760 мм: город стоит на высоте около 700–900 м над морем, а с высотой давление падает.

Ответ: показания разных приборов близки; если давление ниже 760 мм рт. ст., вспомни про высоту своего города над морем.

№ 8

(задание без номера в учебнике: опыт дома) Выбери один из опытов и выполни его. Опыт 1: барометр из банки, шарика и палочки для шашлыка.

Как думать. Пройди шаги из раздела «Барометр своими руками».

Решение. Соберите барометр по шагам. В ясный день поставь первую метку, в дождливый — вторую. Обычно в ясную погоду давление выше, и кончик стрелки оказывается выше; перед дождём давление падает, и стрелка опускается.

Ответ: самодельный барометр готов; стрелка поднимается при росте давления и опускается при его падении.

№ 9

(задание без номера в учебнике: микроисследование) Наблюдай за показаниями своего барометра и сравнивай их с погодой за окном. Сделай вывод.

Как думать. Наблюдай одну-две недели в одно и то же время.

Решение (пример дневника).

Вывод. Когда давление падает, погода портится: облака, дождь, ветер. Когда давление растёт, наступает ясная погода.

Ответ: падение давления — к ненастью, рост — к ясной погоде.

№ 10

(задание без номера в учебнике: творческое) Сделай самостоятельно другой вид барометра — водяной (опыт 2 «Под давлением»).

Как думать. Это второй опыт из раздела «Барометр своими руками».

Решение. Собери водяной барометр по шагам. Над водой в перевёрнутой бутылке остаётся запертый воздух. Если атмосферное давление растёт, оно сильнее давит на воду в миске, загоняет её в бутылку и сжимает воздух — уровень воды в бутылке поднимается. Если давление падает, уровень опускается.

⚠️ Водяной барометр чувствует и температуру: если бутылку нагреет солнце, воздух в ней расширится и опустит воду. Держи его в тени при постоянной температуре.

Ответ: давление растёт — вода в бутылке поднимается; давление падает — опускается.

Шпаргалка

• Артериальное давление записывают двумя числами: верхнее/нижнее.
• Тонометры: механический, полуавтоматический, автоматический, запястный.
• Барометры: ртутный, анероид, электронный.
• Самодельный барометр держат в месте с постоянной температурой.

Мини-тест