Представьте себе заполненный воздухом герметичный цилиндр, с установленным сверху поршнем. Если начать давить на поршень, то объем воздуха в цилиндре начнет уменьшаться, молекулы воздуха станут сталкиваться друг с другом и с поршнем все интенсивнее, и давление сжатого воздуха на поршень возрастет.
Если поршень теперь резко отпустить, то сжатый воздух резко вытолкнет его вверх. Это произойдет потому, что при неизменной площади поршня увеличится сила, действующая на поршень со стороны сжатого воздуха. Площадь поршня осталась неизменной, а сила со стороны молекул газа увеличилась, соответственно увеличилось и давление.
Или другой пример. Стоит человек на земле, стоит обеими стопами. В таком положении человеку комфортно, он не испытывает неудобств. Но что случится, если этот человек решит постоять на одной ноге? Он согнет одну из ног в колене, и теперь будет опираться на землю только одной стопой. В таком положении человек ощутит определенный дискомфорт, ведь давление на стопу увеличилось, причем примерно в 2 раза. Почему? Потому что площадь, через которую теперь сила тяжести придавливает человека к земле, уменьшилась в 2 раза. Вот пример того, что такое давление, и как легко его можно обнаружить в обычной жизни.
С точки зрения физики, давлением называют физическую величину, численно равную силе, действующей перпендикулярно поверхности на единицу площади данной поверхности. Поэтому, чтобы определить давление в некоторой точке поверхности, нормальную составляющую силы, приложенной к поверхности, делят на площадь малого элемента поверхности, на который данная сила действует. А для того чтобы определить среднее давление по всей площади, нормальную составляющую действующей на поверхность силы нужно разделить на полную площадь данной поверхности.
Измеряется давление в паскалях (Па). Эта единица измерения давления получила свое название в честь французского математика, физика и литератора Блеза Паскаля, автора основного закона гидростатики - Закона Паскаля, гласящего, что давление, производимое на жидкость или газ, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Впервые единица давления «паскаль» была введена в обращение во Франции в 1961 году, согласно декрету о единицах, спустя три столетия после смерти ученого.
Один паскаль равен давлению, которое вызывает сила в один ньютон, равномерно распределенная, и направленная перпендикулярно к поверхности площадью в один квадратный метр.
В паскалях измеряют не только механическое давление (механическое напряжение), но и модуль упругости, модуль Юнга, объемный модуль упругости, предел текучести, предел пропорциональности, сопротивление разрыву, сопротивление срезу, звуковое давление и осмотическое давление. Традиционно именно в паскалях выражаются важнейшие механические характеристики материалов в сопромате.
Атмосфера техническая (ат), физическая (атм), килограмм-сила на квадратный сантиметр (кгс/см2)
Кроме паскаля для измерения давления применяют и другие (внесистемные) единицы. Одной из таких единиц является «атмосфера» (ат). Давление в одну атмосферу приблизительно равно атмосферному давлению на поверхности Земли на уровне Мирового океана. На сегодняшний день под «атмосферой» понимают техническую атмосферу (ат).
Техническая атмосфера (ат) - это давление, производимое одной килограмм-силой (кгс), распределенной равномерно по площади в один квадратный сантиметр. А одна килограмм-сила, в свою очередь, равна силе тяжести, действующей на тело массой в один килограмм в условиях ускорения свободного падения, равного 9,80665 м/с2. Одна килограмм-сила равна таким образом 9,80665 ньютон, а 1 атмосфера оказывается равной точно 98066,5 Па. 1 ат = 98066,5 Па.
В атмосферах измеряют, например, давление в автомобильных шинах, например рекомендованное давление в шинах пассажирского автобуса ГАЗ-2217 равно 3 атмосферам.
Есть еще «физическая атмосфера» (атм), определяемая как давление ртутного столба, высотой 760 мм на его основание при том, что плотность ртути равна 13595,04 кг/м3, при температуре 0°C и в условиях ускорения свободного падения равного 9,80665 м/с2. Так выходит, что 1 атм = 1,033233 ат = 101 325 Па.
Что касается килограмм-силы на квадратный сантиметр (кгс/см2), то эта внесистемная единица давления с хорошей точностью равна нормальному атмосферному давлению, что бывает иногда удобно для оценок различных воздействий.
Внесистемная единица «бар» равна приблизительно одной атмосфере, но является более точной - ровно 100000 Па. В системе СГС 1 бар равен 1000000 дин/см2. Раньше название «бар» носила единица, называемая сейчас «бария», и равная 0,1 Па или в системе СГС 1 бария = 1 дин/см2. Слово «бар», «бария» и «барометр» происходят от одного и того же греческого слова «тяжесть».
Часто для измерения атмосферного давления в метеорологии используют единицу мбар (миллибар), равную 0,001 бар. А для измерения давления на планетах где атмосфера очень разряженная - мкбар (микробар), равный 0,000001 бар. На технических манометрах чаще всего шкала имеет градуировку именно в барах.
Миллиметр ртутного столба (мм рт. ст.), миллиметр водяного столба (мм вод. ст.)
Внесистемная единица измерения «миллиметр ртутного столба» равна 101325/760 = 133,3223684 Па. Обозначается «мм рт.ст.», но иногда ее обозначают «торр» - в честь итальянского физика, ученика Галилея, Эванджелисты Торричелли, автора концепции атмосферного давления.
Образовалась единица в связи с удобным способом измерения атмосферного давления барометром, у которого ртутный столб пребывает в равновесии под действием атмосферного давления. Ртуть обладает высокой плотностью около 13600 кг/м3 и отличается низким давлением насыщенного пара в условиях комнатной температуры, поэтому для барометров в свое время и была выбрана именно ртуть.
На уровне моря атмосферное давление равно приблизительно 760 мм рт.ст., именно это значение и принято считать теперь нормальным атмосферным давлением, равным 101325 Па или одной физической атмосфере, 1 атм. То есть 1 миллиметр ртутного столба равен 101325/760 паскаль.
В миллиметрах ртутного столба измеряют давление в медицине, в метеорологии, в авиационной навигации. В медицине кровное давление измеряют в мм рт.ст, в вакуумной технике градуируются в мм рт.ст, наряду с барами. Иногда даже просто пишут 25 мкм, подразумевая микроны ртутного столба, если речь идет о вакуумировании, а измерения давления осуществляют вакуумметрами.
В некоторых случаях используют миллиметры водяного столба, и тогда 13,59 мм вод.ст = 1мм рт.ст. Иногда это более целесообразно и удобно. Миллиметр водяного столба, как и миллиметр ртутного столба - внесистемная единица, равная в свою очередь гидростатическому давлению 1 мм столба воды, которое этот столб оказывает на плоское основание при температуре воды столба 4°С.
Все достаточно просто. Оно является одним из основных показателей активности сердечно-сосудистой системы. Давайте же рассмотрим этот вопрос более подробно.
Что представляет собой АД?
Артериальное давление - это процесс сдавливания стенок капилляров, артерий и вен под влиянием циркуляции крови.
Виды кровяного давления:
- верхнее, или систолическое;
- нижнее, или диастолическое.
При определении уровня артериального давления следует учитывать оба этих значения. Единицы его измерения остались самые первые - миллиметры ртутного столбика. Все из-за того, что в старых аппаратах для определения уровня кровяного давления использовалась ртуть. Следовательно, показатель АД выглядит следующим образом: артериальное давление верхнее (например, 130) / АД нижнее (например, 70) мм рт. ст.
К обстоятельствам, которые непосредственно имеют влияние на диапазон кровяного давления, относятся:
- уровень силы сокращений, выполняемых сердцем;
- доля крови, выталкиваемой сердцем в процессе каждого сокращения;
- противодействие стенок кровеносных сосудов, которое оказывается потоку крови;
- количество циркулирующей в организме крови;
- колебания давления в грудной клетке, которые вызваны дыхательным процессом.
Уровень артериального давления может меняться на протяжении дня и с возрастом. Но для большинства здоровых людей характерен устойчивый показатель АД.
Определение видов кровяного давления
Систолическое (верхнее) артериальное давление - это характеристика общего состояния вен, капилляров, артерий, а также их тонуса, который вызван сокращением сердечной мышцы. Оно в ответе за работу сердца, а именно за то, с какой силой последнее в состоянии выталкивать кровь.
Таким образом, уровень верхнего давления зависит от того, с какой силой и скоростью происходят сердечные сокращения.
Утверждать, что давление артериальное и сердечное - это одно и то же понятие, неразумно, так как в его формировании участвует и аорта.
Нижнее характеризует активность кровеносных сосудов. Другими словами, это уровень АД в тот момент, когда сердце максимально расслаблено.
Нижнее давление образуется в результате сокращения периферических артерий, с помощью которых в органы и ткани организма поступает кровь. Поэтому за уровень АД отвечает состояние сосудов - их тонус и эластичность.
Как узнать уровень кровяного давления?
Узнать свой уровень АД можно при помощи специального прибора, который называется "тонометр артериального давления". Сделать это можно как у врача (или медсестры), так и дома, предварительно купив аппарат в аптеке.
Различают следующие виды тонометров:
- автоматические;
- полуавтоматические;
- механические.
Механический тонометр состоит из манжеты, манометра или дисплея, груши для накачивания воздуха и стетоскопа. Принцип работы: надеваете манжету на руку, прикладываете под нее стетоскоп (при этом вы должны слышать пульс), накачиваете манжету воздухом до упора, а потом начинаете его постепенно спускать, откручивая колесико на груше. В какой-то момент вы четко услышите в наушниках стетоскопа пульсирующие звуки, потом они прекратятся. Вот эти две отметки и есть верхнее и нижнее кровяное давление.
Состоит из манжеты, электронного дисплея и груши. Принцип работы: надеваете манжету, накачиваете грушей воздух до максимума, затем его выпускаете. На электронном дисплее появляются верхнее и нижнее значение артериального давления и количество ударов в минуту - пульс.
Автоматический тонометр состоит из манжеты, электронного дисплея и компрессора, который выполняет манипуляции по накачиванию и спуску воздуха. Принцип работы: надеваете манжету, запускаете аппарат и ожидаете результат.
Принято считать, что механический тонометр выдает самый точный результат. Также он более доступный по цене. При этом самыми удобными в использовании остаются автоматические и полуавтоматические тонометры. Такие модели особенно подходят пожилым людям. Тем более что некоторые виды имеют функцию голосового оповещения показателей давления.
Осуществлять замер показателей артериального давления стоит не раньше, чем через тридцать минут после любых физических нагрузок (даже незначительных) и через час после принятия кофе и алкоголя. Пред самим процессом измерения необходимо посидеть спокойно пару минут, отдышаться.
Артериальное давление - норма по возрастам
У каждого человека есть индивидуальная которая может быть не связана ни с какими заболеваниями.
Уровень кровяного давления обусловлен рядом факторов, которые имеют особое значение:
- возраст и пол человека;
- личные характерные особенности;
- стиль жизни;
- особенности образа жизни предпочитаемый тип отдыха и так далее).
Еще кровяное давление имеет свойство повышаться при выполнении непривычных физических нагрузок и эмоциональном напряжении. А если человек постоянно выполняет физические нагрузки (например, спортсмен), то уровень АД может также измениться как на время, так и на длительный период. Например, когда человек в стрессовом состоянии, то его кровяное давление может подняться до тридцати мм рт. ст. от нормы.
При этом все же существуют определенные границы нормального кровянистого давления. А каждые даже десять пунктов отклонения от нормы свидетельствуют о нарушении работы организма.
Возраст | Верхний уровень АД, мм рт. ст. | Нижний уровень АД, мм рт. ст. |
1 - 10 лет | ||
от 95 до 110 | ||
16 - 20 лет | от 110 до 120 | |
21 - 40 лет | от 120 до 130 | |
41 - 60 лет | ||
61 - 70 лет | от 140 до 147 | |
Старше 71 года |
Также можно произвести расчет индивидуального значения артериального давления при помощи следующих формул:
1. Для мужчин:
- верхнее АД = 109 + (0,5 * количество полных лет) + (0,1 * вес в кг);
- нижнее АД = 74 + (0,1 * количество полных лет) + (0,15 * вес в кг).
2. Для женщин:
- верхнее АД = 102 + (0,7 * количество полных лет) + 0,15 * вес в кг);
- нижнее АД = 74 + (0,2 * количество полных лет) + (0,1 * вес в кг).
Полученное значение округлять к целому числу по правилам арифметики. То есть, если получилось 120,5, то при округлении это будет 121.
Повышенное АД
Повышенное артериальное давление - это высокий уровень хотя бы одного из показателей (нижнего или верхнего). Судить же о степени его завышения следует, учитывая оба показателя.
Независимо от того, нижнее артериальное давление высокое или верхнее, это болезнь. И называется она гипертензией.
Выделяют три степени заболевания:
- первая - САД 140-160 / ДАД 90-100;
- вторая - САД 161-180 / ДАД 101-110;
- третья - САД 181 и больше / ДАД 111 и больше.
Говорить о гипертензии стоит тогда, когда наблюдается высокий уровень значений АД на протяжении длительного периода.
По статистике, завышенный показатель систолического давления чаще всего наблюдается у женщин, а диастолического - у мужчин и пожилых людей.
Симптомами повышенного артериального давления могут стать:
- снижение работоспособности;
- появления утомляемости;
- частое возникновение чувства слабости;
- утренняя боль в области затылка;
- частые головокружения;
- появления кровотечения из носа;
- шум в ушах;
- снижение остроты зрения;
- появление в конце дня.
Причины высокого давления
Если нижнее артериальное то, скорее всего, это один из симптомов заболевания щитовидной железы, почек, надпочечников, которые начали вырабатывать ренин в большом количестве. Он, в свою очередь, и повышает тонус мышц кровеносных сосудов.
Повышенное нижнее артериальное давление чревато развитием еще большего количества серьезных заболеваний.
Высокое верхнее давление свидетельствует о слишком частых сокращениях сердца.
Скачок артериального давления может быть вызван рядом причин. Это, например:
- сужение сосудов в результате атеросклероза;
- избыточный вес;
- сахарный диабет;
- стрессовые ситуации;
- неправильное питание;
- чрезмерное употребление алкоголя, крепкого кофе и чая;
- курение;
- отсутствие физических нагрузок;
- частые погодные изменения;
- некоторые заболевания.
Что такое низкое АД?
Пониженное артериальное давление - это вегетососудистая дистония или гипотония.
Что происходит при гипотонии? Когда сердце сокращается, кровь поступает в сосуды. Они расширяются, а затем постепенно сужаются. Таким образом, сосуды помогают крови двигаться дальше по кровеносной системе. Давление при этом нормальное. По ряду причин тонус сосудов может снижаться. Они будут оставаться расширенными. Сопротивления для движения крови тогда не хватает, из-за чего давление падает.
Уровень АД при гипотонии: верхнее - 100 и меньше, нижнее - 60 и меньше.
Если давление резко снижается, то в головном мозге ограничивается кровоснабжение. А это чревато такими последствиями, как головокружение и предобморочное состояние.
Симптомами могут выступать:
- повышенная усталость и вялость;
- возникновение потемнения в глазах;
- частые отдышки;
- чувство холода в руках и ногах;
- повышенная чувствительность к громким звукам и яркому свету;
- слабость в мышцах;
- укачивание в транспорте;
- частые головные боли.
В чем причина пониженного давления?
Плохой тонус суставов и низкое артериальное давление (гипотония) могут быть с рождения. Но чаще виновниками пониженного давления становятся:
- Сильная усталость и стресс. Перегруженность на работе и дома, стрессы и недосыпание вызывают снижение тонуса сосудов.
- Жара и духота. Когда вы потеете, из организма выходит большое количество жидкости. Ради поддержания водного баланса он выкачивает воду из крови, которая течет по венам и артериям. Ее объемы уменьшаются, понижается тонус сосудов. Давление падает.
- Прием лекарств. «Уронить» давление могут сердечные препараты, антибиотики, спазмолитики и обезболивающие.
- Возникновение аллергических реакций на что-либо с возможным анафилактическим шоком.
Если раньше гипотонии у вас не было, не оставляйте неприятные симптомы без внимания. Они могут быть опасными «звоночками» туберкулеза, язвы желудка, осложнений после сотрясения мозга и других заболеваний. Обратитесь к терапевту.
Что делать для нормализации давления?
Эти советы помогут чувствовать себя бодрым весь день, если вы - гипотоник.
- Не спешите вставать с кровати. Проснулись - сделайте лежа небольшую разминку. Пошевелите руками и ногами. Затем сядьте и медленно вставайте. Действия выполняйте без резких движений. они могут спровоцировать обморок.
- Принимайте контрастный душ по утрам в течение 5 минут. Чередуйте воду - минуту теплая, минуту прохладная. Это поможет взбодриться и полезно для сосудов.
- Чашечка кофе на пользу! Но только натуральный терпкий напиток поднимет давление. В день пейте не больше 1-2 чашек. Если у вас проблемы с сердцем, вместо кофе пейте зеленый чай. Он бодрит не хуже кофе, а сердцу не вредит.
- Запишитесь в бассейн. Ходите хотя бы раз в неделю. Плавание улучшает тонус сосудов.
- Купите настойку женьшеня. Этот природный «энергетик» дает тонус организму. В ¼ стакана воды растворите 20 капель настойки. Выпивайте за полчаса до еды.
- Ешьте сладкое. Как только чувствуете слабость - съешьте ½ чайной ложки меда или немного горького шоколада. Сладости прогонят усталость и сонливость.
- Пейте чистую воду. Ежедневно по 2 литра чистой и негазированной. Это поможет поддерживать давление на нормальном уровне. Если у вас больное сердце и почки, питьевой режим должен назначить врач.
- Высыпайтесь . Отдохнувший организм будет работать как надо. Спите не меньше 7-8 часов в сутки.
- Делайте массаж . По словам специалистов восточной медицины, на теле есть особые точки. Воздействуя на них, можно улучшить самочувствие. За давление отвечает точка, которая находится между носом и верхней губой. Легонько массируйте ее пальцем 2 минуты по часовой стрелке. Делайте так, когда чувствуете слабость.
Первая помощь при гипотонии и гипертензии
Если чувствуете головокружение, сильную слабость, шум в ушах, вызывайте скорую. А пока врачи едут, действуйте:
- Расстегните ворот одежды. Шея и грудь должны быть свободными.
- Лягте. Голову опустите ниже. Под ноги положите небольшую подушку.
- Понюхайте нашатырь. Если его нет, используйте столовый уксус.
- Выпейте чай. Обязательно крепкий и сладкий.
Если вы чувствует приближение гипертонического криза, то также необходимо вызвать врачей. Вообще это заболевание следует всегда поддерживать профилактическим лечением. В качестве мер первой помощи можно прибегнуть к таким действиям:
- Организуйте ножную ванночку с горячей водой, в которую предварительно добавлена горчица. Альтернативой может быть наложение горчичных компрессов на область сердца, затылок и икры.
- Несильно обяжите правые, а затем левые руку и ногу на полчаса каждую сторону. При наложенном жгуте должен прощупываться пульс.
- Выпейте напиток из черноплодной рябины. Это может быть вино, компот, сок. Или съешьте варенье из этой ягоды.
Чтобы снизить риск возникновения и развития гипотонии и гипертензии, следует придерживаться режима здорового питания, не допускать появления лишнего веса, исключить из списка продуктов вредные, больше двигаться.
Давление следует измерять время от времени. При наблюдении тенденции высокого или низкого АД, рекомендуется обраться к врачу для установления причин и назначения лечение. Прописанная терапия может включать такие методы по нормализации артериального давления, как прием специальных лекарств и травяных настоев, соблюдение диеты, выполнение комплекса упражнений и так далее.
Почему стоящий на лыжах человек не проваливается в рыхлый снег? Почему автомобиль с широкими шинами обладает бóльшей проходимостью, чем автомобиль с обычными шинами? Зачем трактору гусеницы? Ответ на эти вопросы мы узнаем, познакомившись с физической величиной, которая называется давлением.
Давление твёрдых тел
Когда сила приложена не к одной точке тела, а к множеству точек, то она действует на поверхность тела. В этом случае говорят о давлении, которое создаёт эта сила на поверхности твёрдого тела.
В физике давлением называют физическую величину, численно равную отношению силы, действующей на поверхность перпендикулярно к ней, к площади этой поверхности.
p = F/S ,
где р - давление; F - сила, действующая на поверхность; S - площадь поверхности.
Итак, давление возникает, когда на поверхность, перпендикулярно к ней, действует сила. Величина давления зависит от величины этой силы, и прямо пропорциональна ей. Чем больше сила, тем большее давление она создаёт на единице площади. Слон тяжелее тигра, поэтому оказывает на поверхность бóльшее давление. Автомобиль давит на дорогу с бóльшей силой, чем пешеход.
Давление твёрдого тела обратно пропорционально площади поверхности, на которую действует сила.
Всем известно, что идти по глубокому снегу трудно из-за того, что ноги постоянно проваливаются. Но на лыжах это сделать довольно просто. Всё дело в том, что в том и в другом случае человек действует на снег с одной и той же силой - силой тяжести. Но эта сила распределяется по поверхностям с разной площадью. Так как площадь поверхности лыж больше площади подошв ботинок, то вес человека в данном случае распределяется на бóльшую площадь. А сила, действующая на единицу площади, оказывается меньшей в несколько раз. Поэтому стоящий на лыжах человек меньшей силой давит на снег и не проваливается в него.
Изменяя площадь поверхности, можно увеличить или уменьшить величину давления.
Собираясь в поход, мы выбираем рюкзак с широкими лямками, чтобы уменьшить давление на плечо.
Чтобы уменьшить давление здания на грунт, увеличивают площадь фундамента.
Шины грузовых автомобилей делают более широкими, чем шины легковых машин, чтобы они оказывали меньшее давление на грунт. По этой же причине трактор или танк делают на гусеничном ходу, а не на колёсном.
Ножи, лезвия, ножницы, иголки остро оттачивают, чтобы они имели как можно меньшую площадь режущей или колющей части. И тогда даже с помощью небольшой приложенной силы создаётся большое давление.
По этой же причине природа снабдила животных острыми зубами, клыками, когтями.
Давление - скалярная величина. В твёрдых телах оно передаётся в направлении действия силы.
Единица измерения силы - ньютон. Единица измерения площади - м 2 . Следовательно, единица измерения давление - н/м 2 . Эта величина в международной системе единиц СИ называется паскаль (Па или Ра). Получила своё название в честь французского физика Блеза Паскаля. Давление в 1 паскаль вызывает сила в 1 ньютон, действующая на поверхность размером 1 м 2 .
1 Па = 1н/м2 .
В других системах используются такие единицы измерения, как бар, атмосфера, мм рт. ст. (миллиметры ртутного столба) и др.
Давление в жидкостях
Если в твёрдом теле давление передаётся в направлении действия силы, то в жидкостях и газах, согласно закону Паскаля, «любое давление, производимое на жидкость или газ, передаётся по всем направлениям без изменений ».
Заполним жидкостью шар с крошечными отверстиями, соединённый с узкой трубкой в виде цилиндра. Заполним шар жидкостью, вставим в трубку поршень и начнём его двигать. Поршень давит на поверхность жидкости. Это давление передаётся в каждую точку жидкости. Жидкость начинает выливаться из отверстий в шаре.
Заполнив шар дымом, мы увидим такой же результат. Это означает, что и в газах давление также передаётся по всем направлениям.
На жидкость, как и на любое тело на поверхности Земли, действует сила тяжести. Каждый слой жидкости, находящейся в ёмкости, свои весом создаёт давление.
Это подтверждает следующий опыт.
Если в стеклянный сосуд, вместо дна у которого резиновая плёнка, налить воду, то плёнка будет прогибаться под тяжестью воды. И чем больше будет воды, тем больше прогнётся плёнка. Если же мы будем постепенно погружать этот сосуд с водой в другую ёмкость, также наполненную водой, то по мере опускания плёнка будет распрямляться. И когда уровни воды в сосуде и ёмкости сравняются, плёнка распрямится совсем.
На одном уровне давление в жидкости одинаково. Но с увеличением глубины оно возрастает, так как молекулы верхних слоёв оказывают давление на молекулы нижних слоёв. А те, в свою очередь, давят на молекулы слоёв, расположенные ещё ниже. Поэтому в самой нижней точке ёмкости давление будет самым высоким.
Давление на глубине определяется по формуле:
p = ρ·g·h ,
где p - давление (Па);
ρ - плотность жидкости (кг/м 3);
g - ускорение свободного падения (9,81 м/с);
h - высота столба жидкости (м).
Из формулы видно, что давление растёт с ростом глубины. Чем ниже в океане опускается подводный аппарат, тем бóльшее давление он будет испытывать.
Атмосферное давление
Эванджелиста Торричелли
Кто знает, если бы в 1638 г. герцог Тосканский не решил украсить сады Флоренции красивыми фонтанами, атмосферное давление было бы открыто не в XVII веке, а гораздо позже. Можно сказать, что это открытие было сделано случайно.
В те времена считалось, что вода будет подниматься за поршнем насоса, потому что, как утверждал Аристотель, «природа не терпит пустоты». Однако мероприятие не увенчалось успехом. Вода в фонтанах действительно поднималась, заполняя образовавшуюся «пустоту», однако на высоте 10,3 м она останавливалась.
За помощью обратились к Галилео Галилею. Так как логического объяснения он найти не смог, то поручил своим ученикам - Эванджелиста Торричелли и Винценцо Вивиани провести эксперименты.
Пытаясь найти причину неудачи, ученики Галилея выяснили, что разные жидкости поднимаются за насосом на разную высоту. Чем плотнее жидкость, тем на меньшую высоту она может подняться. Так как плотность ртути в 13 раз больше плотности воды, то и подняться она сможет на высоту в 13 раз меньшую. Поэтому в своём опыте они использовали ртуть.
В 1644 г. опыт был проведен. Стеклянную трубку заполнили ртутью. Затем её опрокинули в емкость, также наполненную ртутью. Спустя некоторое время столбик ртути в трубке поднялся. Но всю трубку он не заполнил. Над столбиком ртути оставалось пустое пространство. Позднее оно было названо «торричеллевой пустотой». Но и в ёмкость ртуть из трубки не выливалась. Торричелли объяснил это тем, что на ртуть давит атмосферный воздух и удерживает её в трубке. А высота столбика ртути в трубке показывает величину этого давления. Так было впервые измерено атмосферное давление.
Атмосфера Земли - это её воздушная оболочка, удерживаемая возле неё гравитационным притяжением. Молекулы газов, составляющих эту оболочку, непрерывно и хаотично движутся. Под действием силы тяжести верхние слои атмосферы давят на нижние слои, сжимая их. Сильнее всего сжат самый нижний слой, находящийся у поверхности Земли. Поэтому давление в нём самое большое. Согласно закону Паскаля, это давление он передаёт по всем направлениям. Его испытывает на себе всё, что находится на поверхности Земли. Это давление называют атмосферным давлением .
Так как атмосферное давление создаётся вышележащими слоями воздуха, то с увеличением высоты оно уменьшается. Известно, что высоко в горах оно меньше, чем у подножия гор. А глубоко под землёй оно гораздо выше, чем на поверхности.
Нормальным атмосферным давление считается давление, равное давлению столбика ртути высотой 760 мм при температуре 0 о С.
Измерение атмосферного давления
Так как атмосферный воздух имеет различную плотность на разной высоте, то величину атмосферного давления нельзя определить по формуле p = ρ · g · h . Поэтому его определяют с помощью специальных приборов, называемых барометрами .
Различают жидкостные барометры и анероиды (безжидкостные). Работа жидкостных барометров основана на изменении в столбике уровня жидкости под давлением атмосферы.
Анероид представляет собой герметичный контейнер из гофрированного металла, внутри которого создано разрежение. Контейнер сжимается, когда атмосферное давление повышается, и распрямляется при его понижении. Все эти изменения передаются на стрелку с помощью пружинящей металлической пластины. Конец стрелки передвигается по шкале.
По изменению показаний барометра можно предполагать, как изменится погода в ближайшие дни. Если атмосферное давление повышается, значит, можно ожидать ясной погоды. А если понижается, будет пасмурно.
>>Давление и сила давления
Отослано читателями из интернет-сайтов
Сборник конспектов уроков по физике, рефераты на тему из школьной программы. Календарно тематическое планирование, физика 7 класс онлайн , книги и учебники по физике. Школьнику подготовиться к уроку.
Всем нам мерили давление. Почти каждый знает, что нормальный показатель давления равен 120/80 мм ртутного столба. Но далеко не все могут ответить, что на самом деле обозначают эти цифры.
Попытаемся разобраться, что вообще значит верхнее/нижнее давление, а также чем эти значения друг от друга отличаются. Вначале определимся с понятиями.
Артериальное давление (АД) – это один из самых важных показателей, оно демонстрирует функционирование кровеносной системы. Этот показатель формируется при участии сердца, сосудов и крови, движущейся по ним.
Артериальное давление — это давление крови на стенку артерии
При этом он зависит от сопротивления крови, ее объема, «выбрасываемого» в результате одного сокращения (это называется систолой), и интенсивности сокращений сердца. Самый высокий показатель АД может наблюдаться, когда сердце сокращается и «выбрасывает» кровь из левого желудочка, а самый низкий – во время попадания в правое предсердие, когда главная мышца расслаблена (диастола). Вот мы и подошли к самому важному.
Под верхним давлением или, если говорить языком науки, систолическим, подразумевается давление крови при сокращении. Этот показатель демонстрирует то, как сокращается сердце. Формирование такого давления выполняется при участии крупных артерий (например, аорты), а зависит данный показатель от ряда ключевых факторов.
К таковым относят:
- ударный объем левого желудочка;
- растяжимость аорты;
- предельную скорость «выброса».
Что же касается нижнего давления (другими словами, диастолического), то оно показывает, какое сопротивление испытывает кровь во время движения по кровеносным сосудам. Нижнее давление наблюдается, когда клапан аорты закрывается, и кровь не может вернуться в сердце. При этом само сердце наполняется другой кровью, насыщенной кислородом, и готовится к следующему сокращению. Движение крови происходит как бы самотеком, пассивно.
К факторам, влияющим на диастолическое давление, относится:
- частота сокращения сердца;
- периферическое сопротивление сосудов.
Обратите внимание! В нормальном состоянии разница между двумя показателями колеблется между 30 мм и 40 мм ртутного столба, хотя здесь многое зависит от самочувствия человека. Невзирая на то, что существуют конкретные цифры и факты, каждый организм индивидуален, равно как и его артериальное давление.
Делаем вывод: в приведенном в начале статьи примере (120/80) 120 – это показатель верхнего АД, а 80 – нижнего.
Артериальное давление — норма и отклонения
Что характерно, формирование АД зависит преимущественно от образа жизни, питательного рациона, привычек (в том числе вредных), частоты стрессов. К примеру, при помощи употребления той или иной пищи можно специально понижать/повышать давление. Достоверно известно, что были случаи, когда люди полностью излечивались от гипертонии после изменения привычек и образа жизни.
Для чего нужно знать величину АД?
При каждом повышении показателя на 10 мм ртутного столба риск возникновения сердечно-сосудистых болезней увеличивается примерно на 30 процентов. У людей с повышенным давлением в семь раз чаще развивается инсульт, в четыре раза — ишемические заболевания сердца, в два — поражение кровеносных сосудов нижних конечностей.
Именно поэтому выяснение причины возникновения таких симптомов, как головокружение, мигрени или общая слабость, следует начинать с измерения АД. В нередких случаях давление нужно постоянно контролировать и проверять каждые несколько часов.
Как проводится измерение давления
В большинстве случаев АД измеряют при помощи специального приспособления, состоящего из следующих элементов:
- пневмоманжета для сжатия руки;
- манометр;
- груша с регулировочным клапаном, предназначенная для накачивания воздуха.
Манжета накладывается на плечо. В процессе измерения необходимо придерживаться определенных требований, в противном случае результат может быть неверным (заниженным или завышенным), что, в свою очередь, может повлиять на последующую тактику лечения.
Давление крови — измерение
- Манжета должна соответствовать объему руки. Для людей с лишним весом и детей используются особые манжеты.
- Обстановка должна быть удобной, температура – комнатной, начинать следует как минимум после пятиминутного отдыха. Если будет холодно, то возникнут сосудистые спазмы и давление поднимется.
- Выполнять процедуру можно лишь через полчаса после употребления пищи, кофе или курения.
- Перед процедурой больной садится, опирается на спинку стула, расслабляется, его ноги в это время не должны быть скрещенными. Рука также должна быть расслабленной и лежать неподвижно на столе до конца процедуры (но только не на «весу»).
- Не менее важна и высота стола: нужно, чтобы зафиксированная манжета располагалась на уровне примерно четвертого межреберья. При каждом пятисантиметровом смещении манжеты в отношении сердца показатель снизится (если конечность поднята) или повысится (если опущена) на 4 мм ртутного столба.
- В ходе процедуры шкала манометра должна располагаться на уровне глаз – так будет меньше шансов ошибиться при считывании.
- Воздух закачивается в манжету настолько, чтобы внутреннее давление в ней превысило ориентировочное систолическое АД хотя бы на 30 мм ртутного столба. В случае слишком высокого давления в манжете могут возникнуть боли и, как следствие, измениться АД. Воздух должен сбрасываться со скоростью 3-4 мм ртутного столба в секунду, тоны прослушиваются тонометром или стетоскопом. Важно, чтобы головка прибора не слишком давила на кожу – это также способно исказить показатели.
- Во время сброса появление тона (это называют первой фазой тонов Короткова) будет соответствовать верхнему давлению. Когда при последующем прослушивании тоны вовсе исчезнут (пятая фаза), то полученное значение будет соответствовать нижнему давлению.
- Спустя несколько минут проводится повторное измерение. Средний показатель, полученный из нескольких проведенных подряд измерений, точнее отражает положение дел, чем однократная процедура.
- Первое измерение рекомендуется проводить сразу на двух руках. Дальше можно использовать одну руку – ту, на которой давление выше.
Обратите внимание! Если у человека нарушен ритм сердца, то измерение АД будет более сложной процедурой. Поэтому лучше, чтобы этим занимался медицинский сотрудник.
Как оценить показатель АД
Чем выше у человека АД, тем большая вероятность появления таких недугов, как инсульт, ишемия, почечная недостаточность и проч. Для самостоятельной оценки показателя давления можно использовать специальную классификацию, разработанную еще в 1999-м.
Таблица №1. Оценка уровня АД. Норма
* — оптимальное с точки зрения развития заболеваний сосудов и сердца, а также смертности.
Обратите внимание! Если верхнее и нижнее АД находятся в разных категориях, то выбирается та из них, которая выше.
Таблица №2. Оценка уровня АД. Гипертония
| Давление | Верхнее давление, в мм ртутного столба | Нижнее давление, в мм ртутного столба |
|---|---|---|
| Первая степень | От 140 до 159 | От 90 до 99 |
| Вторая степень | От 160 до 179 | От 100 до 109 |
| Третья степень | Свыше 180 | Свыше 110 |
| Пограничная степень | От 140 до 149 | До 90 |
| Систолическая гипертония | Свыше 140 | До 90 |
