Как сделать домашний барометр своими руками?

Домашний барометр своими руками: принципиальная схема и список элементов

Барометр, собираемый по представленной выше схеме, имеет такие конструктивные особенности:

Устройство создано на микроконтроллере ATmega8.

Резистор R1 и конденсатор C3 обеспечивают аппаратный сброс МК при подаче питания.

Конденсаторы C2 и C1 защищают цепи питания от высокочастотных помех и бросков питания.

Значение атмосферного давления поступает от датчика BMP1 (GY68 BMP180).

Управление датчиком давления осуществляется по интерфейсу TWI (I2C).

Входы датчика подтянуты к напряжению питания резисторами R8 и R10.

Для отображения информации используется жидкокристаллический экран Nokia 5110. На дисплее отображается информация о текущем атмосферном давлении, а также параметры настройки устройства.

Оперативная индикация состояния атмосферного давления осуществляется с использованием светодиодов VD1–3 («Норма», «Порог», «Скачок»).

Звуковая сигнализация осуществляется с помощью усилителя низкой частоты на транзисторах VT1–2 и громкоговорителя SP1. Громкость звучания может быть отрегулирована с помощью переменного резистора R5.

Настройка устройства осуществляется с использованием кнопок SA2 («Установка»), SA3(«+»), SA4(«-»).

- При нажатии на кнопку SA5 («Экран») отображается главный экран с текущим значением атмосферного давления.

Барометр своими руками: особенности программного обеспечения и работы устройства

Программа для МК написана на языке Си в среде AtmelStudio (Version 7.0.1006). Код программы приведен в Приложении в файле, прикрепленном в конце обзора (SignalBarometer.rar Архив проекта Atmel Studio 7 на Си).

В целях снижения энергопотребления устройства применен метод «засыпания» МК в режиме «power-save». При этом потребляемый ток в режиме сна уменьшается до 20 мкА. По расчетам это позволяет использовать две батареи типа АА по 1.5 Вольт в течение 4 месяцев.

- - Читайте также, как сделать Hi-Fi усилитель на микросхеме TDA7294

Для пробуждения МК из режима «power-save» используется внутренний асинхронный таймер-счетчик №2, который работает постоянно. Задающий генератор таймера счетчика использует кварцевый резонатор Y1 с частотой резонанса 32768Гц.

Таймер-счетчик №2 настроен так, что каждые 8 секунд происходит его переполнение и вызов прерывания, которое «будит» МК. МК после пробуждения от таймера-счетчика №2 выясняет, не прошло ли 10 минут с предыдущего пробуждения.

Если нет, то МК выдает световой сигнал «Норма», «Порог» или «Скачок» в зависимости от условия, сложившегося после предыдущего измерения, а потом снова засыпает на 8 секунд.

Если с момента предыдущего измерения прошло 10 минут, прибор выполняет такую последовательность операций:

Получает ответ от датчика.

Обрабатывает данные, сравнивая полученное значение с пороговыми значениями или условиями фиксации скачка.

Выдает световой сигнал «Норма», «Порог» или «Скачок», а затем и звуковой сигнал, если это необходимо.

- После этого аппарат снова «засыпает» на 8 секунд.

Вторым источником пробуждения МК является внешнее прерывание на входе INT1, которое возникает при нажатии на кнопку «Экран». МК, пробудившись и выяснив, что его «разбудила» кнопка «Экран», включает жидкокристаллический дисплей Nokia 5110 и высвечивает на нём текущее значение атмосферного давления и другую информацию. Дисплей будет отображать информацию до момента отпускания кнопки «Экран». После отпускания кнопки «Экран» МК выключает дисплей путем выдачи ему команды «power-down», затем прибор «засыпает» сам.

Третьим и последним источником пробуждения устройства является внешнее прерывание на входе INT0, которое возникает при нажатии на кнопку «Установка». МК, пробудившись и выяснив, что его «разбудила» кнопка «Установка», включает жидкокристаллический дисплей Nokia 5110 и высвечивает на нём параметры настройки аппарата.

Повторное нажатие на кнопку «Установка» приводит к перемещению курсора на следующий параметр. Нажатие кнопок «+» и «-» приводит к изменению значения параметра, на котором установлен курсор.

После нажатия кнопки «Установка» на последнем параметре МК выключает дисплей и «засыпает» до очередного пробуждения.

Как сделать барометр своими руками: корпус, печатная палата, элементы питания

Устройство выполнено в корпусе распределительной коробки «Tuco 79х79х32, для открытой проводки, цвет белый (65004)». Внешнее исполнение корпуса представлено ниже:

Плата выполнена на одностороннем фольгированном стеклотекстолите. Её размеры 72х72 мм. На плате сверху проложены 9 перемычек. Они выделены разными цветами. Если использовать двухстороннюю печатную плату, то перемычки могут быть преобразованы в дорожки. Расположение деталей на плате показано на фото ниже:

Разводка платы представлена на следующем фото (учтите, что изображение зеркальное):

Динамик закрепляется на задней стенке корпуса устройства. Компоненты сборки показаны на снимке:

Батареи питания (2 элемента типа AA) размещаются в батарейном отсеке в специализированных держателях-кроватках:

Настройка домашнего барометра

На фото выше представлены органы управления, применяемые при настройке аппарата. Каждый из регуляторов имеет своё назначение:

Клавишами «+» и «-» устанавливается требуемое значение параметра.

Для перехода к настройке следующего параметра снова нажимается кнопка «Установка».

Для выхода из режима настройки кнопка «Установка» жмётся несколько раз.

- Регулировка громкости звукового сигнала осуществляется потенциометром «Громкость». Для регулировки необходимо использовать миниатюрную крестообразную отвертку. При надобности может быть установлен потенциометр с выведенной наружу ручкой для удобства регулировки.

Что касается таких параметров, как «Верхний порог», «Нижний порог» и «Скачок», то они задаются в мм рт. ст., а «Интервал» измерения скачка выставляется в часах.

Барометр из лампочки

Для этого барометра понадобится перегоревшая лампочка накаливания. В начале цоколя с резьбой просверливают отверстие диаметром 2-3 мм. Сверлить надо аккуратно и с минимальными усилиями, чтобы не треснуло стекло. Через получившееся отверстие заливают чистую воду до половины колбы. В нее надо добавить 2-3 капли чернил.

Далее ждут, пока просохнут внутренние стенки колбы, и подвешивают лампочку-барометр между оконными рамами окна, желательно с северной стороны. Если окна располагаются с южной стороны, то лампочку надо подвесить вверху окна. Уже через несколько часов можно снимать показания.

- - Если внутренние стенки покрылись мелкими капельками конденсата, то будет облачная погода без осадков.
  - При капельках средней величины, между которыми образовались сухие вертикальные полосы, ожидается переменная облачность.
  - Крупные капли возле поверхности воды в лампочке и сухая горловина говорят о том, что осадки пройдут стороной.
  - Капли воды на северной стороне колбы говорят о дожде на следующий день во второй половине.
  - Если лампочка изнутри покрыта крупными каплями конденсата, то будут кратковременные дожди. А если капли укрупняются и стекают вниз, то скорее всего будет гроза.
  - Если стенки лампочки совершенно сухие, то будет хорошая погода

Пользоваться таким барометром можно весной, летом и осенью при температуре выше нуля.

Барометр из еловой шишки

Из дощечек вырезают два элемента: квадрат основания со стороной 70 мм и боковину размерами 70х150 мм. Торцы заготовок обрабатывают крупным напильником и зачищают поверхности дощечек шлифовальной бумагой.

Соединяют элементы с помощью клея и закрепляют мелкими гвоздиками так, как показано на рисунке. Из картона или плотной бумаги вырезают шкалу делениями и обозначениями солнечной и дождливой погоды.

У боковины закрепляют к основанию большую сухую еловую шишку. К одной из ее чешуек снизу приклеивают сухую соломинку с бумажной стрелочкой на конце.

Прибор будет работать, основываясь на том, что чешуйки еловых шишек прижимаются плотно друг к другу при влажном воздухе и наоборот раскрываются в сухую погоду. Самодельный барометр надо поставить на балконе или за окном, и с его помощью можно будет легко определить, будут ли сегодня осадки или солнечная ясная погода.

Домашний гидрометцентр

Самодельный гидрометцентр можно сделать с помощью двух термометров. Один из них обматывается влажной ватой или тканью и опускается в банку с водой. Необходимо следить, чтобы он постоянно был влажным. По приведенной ниже таблице сравнивают показания обоих термометров и определяют погоду.

Сделать барометр своими руками под силу каждому. Самодельные модели из еловых веток, лампочки или электронные устройства могут с достаточной точностью фиксировать изменения атмосферного давления. А для их сборки не нужны специальные инструменты и особые знания.

Меры предосторожности

Главное при изготовлении такого прибора – соблюдать технику безопасности. Работать нужно в хорошо проветриваемом помещении с постоянной температурой. Желательно использовать защитные очки и перчатки.

И главное – не бойтесь фантазировать. Тогда барометр, который вы сделаете своими руками, будет не только функциональным, но и стильным.

Конечно, точность самодельного прибора будет ниже, чем у промышленных образцов. Но ее будет достаточно для предсказывания погоды на ближайшее время.

Да и не всегда перемена давления провоцирует смену погоды, это тоже нужно учитывать.

Способы изготовления

Приборы для определения изменения давления можно собрать из самых простых материалов, которые можно найти в любом доме. Они могут пригодиться в домашних или полевых условиях, на даче или для рыбалки. Например, если давление медленно возрастает, клев будет хорошим, а если оно уже высокое или быстро растет – рыбалка не увенчается успехом.

Из еловой ветки

Определить изменение давления можно, глядя на ветви ели и других хвойных деревьев. Перед дождем они опускаются, а перед солнечной погодой поднимаются. Такие свойства сохраняются даже у сухой ветки.

Для изготовления барометра понадобится основа в виде буквы «Г». Ее можно сделать из досок или фанеры, размер определяется величиной ветки. На основание желательно прикрепить резиновые ножки.

На стенку нужно приклеить шкалу, нарисованную на картоне или плотной бумаге.

Далее приготовьте ветку длиной около 10 см. Снимите с нее все иголки, за исключением одной. Далее прикрепите ее на основание так, чтобы иголка могла свободно перемещаться вдоль шкалы.

Из бутылки или стеклянной банки

Когда рядом нет леса, хороший барометр можно сделать из большой стеклянной бутылки или банки. Пластиковая тара не подойдет, так как она не обладает достаточной жесткостью. К выбранной емкости нужно найти деревянную или резиновую пробку, которая плотно ее закрывает.

Для начала сделайте в пробке отверстие и вставьте в нее стеклянную трубку, которая должна доходить почти до дна. Ее диаметр должен быть достаточно большим, чтобы при перепадах давления через нее не выливалась вода.

Подойдет и прозрачная пластиковая соломинка, но результат будет хуже. Крепить ее можно герметиком, пластилином, скотчем или термоклеем. Главная задача – обеспечить герметичность так, чтобы воздух не мог попасть в бутылку через стыки.

После этого проградуируйте прибор, сверившись с заводской моделью или по прогнозу погоды. Общее правило – при повышении давления уровень жидкости в трубке падает, и погода будет солнечной.

Иногда вода из соломинки может выливаться. В этом случае давление атмосферы низкое, а внутри прибора – высокое. Значит, нужно выпустить лишний воздух. Когда из нее выделяются пузырьки, то давление воздуха внутри необходимо повысить. А если попеременно наблюдаются оба этих явления, уменьшите количество воды либо найдите более широкую трубку.

Из жестяной масленки

Это более компактный вариант, по принципу действия аналогичный устройству из бутылки. Точность его измерения ниже.

Вообще, подобную конструкцию можно соорудить и из медицинских шприцев. Но подойдут для этого только стеклянные, которые сложно найти. Точность измерения у таких устройств будет еще ниже.

Можно ли сделать электронный барометр?

Можно, при этом сборка не отличается сложностью, с ней справится даже начинающий радиолюбитель. Компоненты для его изготовления можно купить на любом радиорынке. Такие устройства обладают большей точностью измерения и удобством использования, стильным дизайном и компактными размерами.

Для регистрации изменений атмосферного давления можно использовать точный вольтметр или, как в нашем случае, несколько светодиодов разного цвета.

Устройство работает от батарейки типа «Крона» с напряжением питания 9 V. Для экономии заряда прибор работает только при нажатии кнопки питания и показывает изменение атмосферного давления в большую или меньшую сторону относительно абсолютного значения. Эта величина задается вручную при известном давлении атмосферы.

Для усиления сигнала тензометра в схеме используется дифференциальный усилитель, состоящий из двух операционных усилителей DA2.1 и DA2.2 в корпусе (LM 324). Для точной их работы предусмотрен переменный резистор R4. Выходное напряжение усилителя составляет около 1 V.

Для удобства список деталей и их характеристики сведены в таблицу.

Самое сложное для изготовления – печатная плата. Она выполнена на одностороннем фольгированном стеклотекстолите. Ее схема представлена ниже.

Самодельную плату можно сделать из кусочка фанеры, не до конца вбив в будущие узловые точки небольшие гвоздики. Дорожки в этом случае прокладываются с помощью изолированной проволоки. Монтаж такой «платы» весьма трудоемкий, и ее надежность будет ниже печатного варианта. Но для бытовых целей такой вариант вполне приемлем.

В качестве индикатора выступает дискриминатор модели LM 3914, который состоит из 10 компараторов.

Для настройки прибора при известном атмосферном давлении медленно покрутите движок резистора R6 так, чтобы при нажатой клавише питания светились средние светодиоды HL5 и HL6. Это будет соответствовать средней точке отсчета.

При повышении атмосферного давления загорятся диоды от HL7 до HL10, при этом чем больше разница, тем больше диодов светится. При его снижении начнут светиться диоды с HL4 до HL1.

Для увеличения наглядности блоки диодов HL1 – HL4, HL5 – HL6, и HL7 – HL10 можно сделать разноцветными. Для корпуса можно использовать распределительную коробку, при этом ее необязательно делать герметичной.

Рекомендации

Любой барометр крайне чувствителен к перепадам температуры, поэтому располагать его нужно на северной стороне комнаты, в окне между стеклами. Если окна выходят на юг, тогда его нужно вешать на верхней части рамы.

Приборы, в которых используется вода, будут хорошо работать только в теплое время года. На зиму их лучше переносить в комнату.

Точность таких моделей сильно зависит от размера. Чем он больше – тем больше показания прибора соответствуют действительности, но тем сложнее поместить устройство в окне.

Кроме того, следите за перепадами температуры. При ее резких колебаниях тонкое стекло может треснуть, и прибор безнадежно испортится.

Как показать детям изменения атмосферного давления? Обычно мы не замечаем атмосферное давление, но его изменение может вызвать резкую перемену погоды. Устройство современных барометров очень сложное для восприятия дошкольников. Поэтому я решила сделать самодельный прибор для измерения атмосферного давления.

Прибор для измерения атмосферного давления называется барометром. Для его изготовления понадобится воздушный шар, стеклянная банка, соломинка для питья, резинка, зубочистка, ножницы и клейкая лента.

Отрезаем ножницами кончик воздушного шара.

Плотно натягиваем шар на горлышко банки. Затем резинкой прочно закрепим воздушный шар на банке.

С помощью клейкой ленты закрепляем зубочистку к одному концу соломинки.

Другой её конец закрепляем клейкой лентой на натянутом на банке воздушном шарике. Соломинка с зубочисткой будет служить указательной стрелкой барометра.

Готовим вертикальную панель с обозначениями: в верхней части – солнце, в нижней – облако; в середине – шкала делений. Также на панели располагаем схематичное изображение действия барометра.

При высоком давлении воздух давит на шарик, и стрелочка поднимается. При низком атмосферном давлении на шарик усиливается давление воздуха из банки, он приподнимается, а стрелочка опускается. При высоком атмосферном давлении обычно стоит хорошая погода, а при низком давлении – прохладная и ненастная.

Проследив за своим барометром несколько дней,дети заметят: при любом изменении атмосферного давления его стрелочка будет подниматься или опускаться.

Мастер-класс «Бабочки» Вот и наступило лето, как -то на прогулке мы с детьми увидели бабочку, грациозно порхающую над цветами, она нам очень понравилась. Бабочка.
Мастер-класс для педагогов «Я сам мастер декоративно-прикладного творчества» «Если вы сумеете научить ребёнка в детские годы ощущать красоту, изумляться дивным творениям человеческих рук, красотой природы, то вырастите.
Мастер-класс «Ромашка» Лето-прекрасное время года для всех. Занятия можно проводить на улице, а если ещё соединить в одно несколько занятий, то есть интегрированное.
Мастер-класс «Вулкан «Бум-ага» Вашему вниманию хочу предоставить мастер-класс по изготовлению бумажного вулкана. Инструкцию по изготовлению нашла в одном из детских журналов,идея.
Сегодня я расскажу вам, как сделать барометр собственными руками. Изготовить его несложно, времени потребуется немного, экзотических материалов тоже не потребуется.

Читающим эту статью папам – советую привлечь к изготовлению свое чадо – ребенок будет увлечен не только на время изготовления, но и еще несколько дней спустя, когда будет едва проснувшись бежать смотреть на показания собственноручно изготовленного барометра и предсказывать вам погоду на предстоящий день. Короче говоря, изготовление барометра из подручных средств — очень неплохой вариант реализации домашнего эксперимента для любознательного ребенка.

Если хотите познакомиться с историей происхождения барометра, его типами и принципом работы – загляните в мою предыдущую теоретическую статью о барометре.

Итак, приступим. К слову сказать, своими руками можно сделать различные барометры. Но сегодня мы с вами рассмотрим, как изготовить жидкостный барометр. Для этого нам потребуется сосуд, пробка и трубочка. Ну и немного вспомогательных материалов вроде скотча, клея, пластилина и красителя.

В качестве сосуда лучше всего использовать стеклянную прозрачную бутылку. Пластиковая не подойдет, т.к. емкость должна быть жесткой, чтобы противостоять атмосферному давлению не деформируясь.

Пробка может быть любая обеспечивающая герметичность. Подойдет как готовая, так и самодельная, например, из свернутой в рулончик изоленты.

В качестве трубочки я взял кусок медицинской капельницы. Трубка должна быть достаточно длинная или широкая (почему – объясню позже). Коктейльная, например, не годится, она узкая и короткая.

Готовим раствор, который будет служить нам индикатором атмосферного давления. Можно использовать простую воду, но за прозрачной жидкостью наблюдать не очень удобно. Поэтому я в воду добавил немного перманганата калия (марганцовки). Можно использовать также пищевые красители.

Наливаем раствор в бутылку примерно наполовину.

Теперь изготавливаем узел индикатора. Его роль выполняет прозрачная трубка длиной желательно не менее метра.

Почему нельзя брать короткую трубку? Поясним это расчетами. Предположим, что мы хотим, чтобы наш барометр хорошо фиксировал изменение атмосферного давления в пределах 40 мм ртутного столба – от 740 до 780 мм.

В этом случае величина относительного изменения атмосферного давления составит:

В таком же соотношении изменится и объем воздуха в нашем сосуде. Если в сосуде объемом 500 мл 250 мл воздуха, то при изменениях атмосферного давления объем воздуха может измениться на 13.5 мл:

И это изменение объема воздуха (а следовательно и жидкости) должна компенсировать трубка. Объем коктейльной трубочки, к примеру, равен:

V=?R 2 H V_{соломинки}=3.14 * 1 mm 2 * 200 mm = 628 mm 3 или 0.628 мл

Как видим, коктейльная соломинка никак не способна компенсировать изменения атмосферного давления. В случае ее использования вы столкнетесь либо с вытеканием излишней жидкости, либо попаданием воздуха из внешней среды внутрь сосуда. По-хорошему, чтобы наш барометр успешно работал при изменениях атмосферного давления нам нужна трубка длиной:

H=V/?R 2 Hтрубки=13500 mm 3 /3.14*1 mm 2 =4299 mm или 4.3 m

У меня такой трубки под рукой не оказалось. Я взял отрезок трубки от капельницы длиной около метра. Для моих экспериментов этого оказалось достаточно.

Далее нужно проделать в пробке отверстие и вставить в него трубку таким образом, чтобы при вставлении пробки в бутылку трубка практически доставала до дна сосуда.

В принципе, барометр готов. Как видите, изготовить барометр своими руками не сложно, но потребуется аккуратность.

Самое главное – это обеспечить герметичность сосуда. Необходимо, чтобы атмосфера сообщалась с содержимым сосуда только через трубку и ни в коем случае через неплотно вставленную пробку или зазоры между пробкой и трубкой.

В этом случае барометр работать не будет! Чтобы избежать этого, я промазал стыки трубки и пробки, а также пробки и горлышка бутылки клеем – пластилин не подошел, т.к. не обеспечивал должной герметичности.

Чтобы не сооружать держатель для трубки, я обмотал трубку вокруг бутылочного горлышка и закрепил скотчем.

Теперь необходимо выставить уровень жидкости в трубке. Из прогноза погоды я знал, что на день изготовления барометра атмосферное давление в моем городе было 760 мм рт.

ст. Следовательно, уровень жидкости мне нужно было установить где-то в районе середины трубки.

Поскольку текущий уровень был в самом начале трубки, мне потребовалось повысить давление в сосуде так, чтобы уровень жидкости поднялся до середины трубки. Для этого я шприцем через пробку несколько раз ввел в бутылку воздух.

Можно было и не пользоваться шприцем, а вдуть немного воздуха в бутылку прямо через трубку, но шприцем было точнее.

Все, можно приступать к наблюдениям! Если атмосферное давление повышается, уровень жидкости в трубке падает. А если снижается, то уровень жидкости поднимается. Учитывая это можно отградуировать ваш прибор, то есть нанести на него шкалу.

В процессе наблюдения будьте готовы к значительному влиянию на показания окружающей температуры. Малейшее повышение температуры (даже если обхватить бутылку руками на несколько секунд) приводит к изменению давления внутри бутылки и, следовательно, уровню жидкости в трубке.

Поэтому измерения для большей точности желательно проводить при постоянной температуре.

Как видите, сложного ничего нет. Довольно быстро можно изготовить собственными руками вполне работоспособный прибор.

Весь объем операций сводится к следующим:

- - заполнить сосуд наполовину индикаторной жидкостью;
  - пропустить через пробку сосуда трубку, обеспечив герметичность стыков клеем или герметиком;
  - выставить рабочий уровень жидкости в трубке.

Желаю удачи в изготовлении барометра!

В этом видеоуроке покажем, как сделать барометр в домашних условиях всего за несколько минут. И это вполне работоспособный прибор, который очень пригодится, например, рыболовам, людям, которые планируют пойти в поход, садоводам.

Для изготовления барометра нам понадобятся:
Пробка от полиэтиленовой бутылки.
ПЭТ бутылка от чернил, которая используется для заправки принтера.
Обломок полотна ножовки по металлу.
Клей 88.
ПВХ трубка диаметром 4 мм.
Шприц.
Банка с крышкой.

Нужно учесть, что чем тверже бутылка, тем лучше она подходит для работы. При использовании слишком пластичной емкости барометр не будет работоспособным, так как давление во внешней среде будет равно давлению внутри банки, в то время как для работы барометра нужна разница давлений вне и снаружи.

В данном видеоуроке использована ПЭТ бутылка, так как она более доступна, чем стеклянные бутылки из под шампанского. Можно также использовать стеклянные банки для закатки, сначала их закупорив и затем впаяв в крышку трубку.

Можно трубку заменить на трубку от пасты шариковой ручки, она также будет работать.

Рассмотрим на примере подобного барометра, сделанного из 2-литровой бутылки, как ориентироваться по данному прибору с предсказанием дождя. Столб воды колеблется в пределах 50 см.

Если условно разделить это расстояние на три части, то можно предвидеть изменение погоды по такому правилу: чем ниже столб воды, тем яснее погода.

Если столб воды находится в нижней трети, то дождя точно не будет в ближайшие два дня. Если столб воды в верхней трети, то вероятность дождя высокая. Также имеет значение скорость движения водяного столба: если столб находится в нижней трети и за пару дней подскочил до верхней трети, то скорее всего будет сильная буря.

Нужно помнить,что барометр чувствителен к перепадам температур. Поэтому лучшим местом для него будет погреб или жилая комната с постоянной температурой.

Если барометр показывает ясную погоду, чтобы не напекло голову, позаботьтесь о своем здоровье, а в этом вам поможет другая статья. Что еще можно создать дома?

Как сделать водяной барометр Паскаля?

Специально для Marzena: опыт подходит для студентов третьего класса, которым нужно построить простую камеру.
Опыт для жителей города – проводится в здании высотой не менее четырех этажей.

Целевая группа:
от детского сада до средней школы.

Цели обучения:
гидростатическое давление, атмосферное давление, простые уравнения, графики, экспериментальная методология, плотность, свойства воды, погодные явления.

Опыт:
Мы строим водяной барометр Паскаля, и в течение нескольких дней мы наблюдаем указания, сравнивая их с метеорологическими наблюдениями и метеорологическими отчетами.

Мы строим барометр:
В колпачке бутылки сверлите отверстие диаметром, более или менее похожим на нашу трубку. В самой бутылке, рядом с шеей, мы также делаем отверстие диаметром несколько мм, что позволяет выравнивать давление снаружи и внутри бутылки.

Около 20 см от конца трубки мы привязываем к ней проволочную петлю (скрепку) и тщательно нагреваем пламя свечой, чтобы проволока расплавилась в трубку, но не пробила ее. Пробиваем трубку через отверстие в пробке так, чтобы на внутренней стороне вилки находилось около 20 см, а встроенная проволочная петля забивалась с пробкой.

Бутылку заполняют кипяченой (всегда свежей варкой: для удаления воды, растворенной в воде) чернила, окрашенные водой, закрытая крышка (труба достигает более или менее дна бутылки) и всасывают воду во всю длинную трубку, пытаясь не пить.
Верхний конец трубки – один с зажимом – прикреплен к оконным или балконным рельсам на 4-м этаже.

Мы осторожно опускаем бутылку. Он должен быть расположен примерно на 10,5 м ниже верхнего конца трубки.

Трубу не нужно размещать вертикально или прямо – ее можно, например, просверлить лестницей. В этот момент уровень воды на верхнем конце начнет падать (вакуум будет создан над концом водного столба).

Мы устанавливаем бутылку на балкон соседнего 4-го этажа под нами или на перила, если мы отстегнем наш барометр на лестничной клетке. Мы измеряем вертикальное расстояние от конца трубки до уровня воды в бутылке и отмечаем уровень «10 м» на верхнем конце.

Если трубка работает наклонно, или если она немного подвешивается, мы должны измерять разницу в уровнях, а не расстояние вдоль трубки. На верхнем конце трубки мы добавляем градуировку или прикрепляем к ней линейку, чтобы мы могли читать уровень воды в диапазоне около 0,5 м в обоих направлениях от текущего уровня с точностью до 1 см.

Курс эксперимента: в течение нескольких дней, каждый день (или каждые несколько часов) мы наблюдаем и записываем результаты уровня воды в нашем барометре. Зная плотность воды, мы преобразуем их в давление, выраженное в hPa.

Мы объясняем, откуда взялось традиционное устройство атмосферного давления: «мм рт. Ст.» – чтобы у нас была труба, заполненная ртутью, а не водой.

Мы сравниваем результаты, полученные с измерением электронного барометра и метеорологических отчетов (я рекомендую сайт ICM UW). Помните, что метеорологические отчеты не дают абсолютного давления, но снижаются до уровня моря – мы объясняем, что такое сокращение состоит и рассчитано коррекция для нашего города.

С более продвинутыми учениками средней школы мы обсуждаем и учитываем влияние температуры (изменение плотности воды) на наше измерение как коррекцию.
Мы обсуждаем важность атмосферного давления для погоды.

Мы объясняем механизмы формирования и поддержания областей высокого и низкого давления и типичных погодных явлений.

Историческое истребление:
Мы говорим о барометре, построенном Блейзом Паскалем на стене многоквартирного дома в Руане, и диктовке о том, как местный тавернер дал Паскалю баррель бургундского вина, чтобы заполнить его барометром вместо воды, цель «научного доказательства его качества»,, Оказалось, что вино – чуть светлее воды – имеет свой уровень в барометре немного выше, чем вода в трубке рядом с ним, так что это супер.
Мы можем участвовать в более обширном отступлении от широкого вклада Паскаля в математику, физику и философию – вплоть до религии.

Конечно, мы объясняем, где используется используемая сегодня единица давления: «Паскаль» Па.

Использование:
Барометр можно использовать в течение весенне-осеннего сезона (морозы будут его испортить), и если он установлен внутри здания – это зима. Мы можем использовать его для практических целей: «Планируем ли мы полевую деятельность завтра? Нет… лучше нет, потому что давление падает, может дождь ».

Я предупреждаю вас об упрощении таких понятий, как «давление падает – будет дождь», но я рекомендую вам проверять такие частично законные зависимости на практике и показать это как пример закона, который, хотя он не работает на 100%, но позволяет вам провести значительную вероятность. Несколько (несколько месяцев) наблюдений могут использоваться как иллюстрация и введение в концепцию корреляции – это для учеников, не имеющих высшего образования.

Но нам не нужно сопоставлять младшего со всем математическим формализмом: пример проверяемости прогнозов погоды идеально подходит для введения законов, которые дают истинные статистические предсказания, хотя и не обязательно в отдельных случаях.
Очень редко, что с увеличением давления дождь будет падать, кроме кратковременного дневного шторма, – и если что-то подобное произойдет – у нас будет возможность читать лекции о довольно редкой аномалии погоды и ее источниках (на веб-сайте метеослужбы ICM доступны очень тщательно и легко написанные «синоптические комментарии», обновляемые каждое утро и объясняющие текущую погодную ситуацию доступным способом).

Техническое обслуживание:
Если мы используем барометр более чем на несколько дней, мы должны пополнить воду в нашей бутылке, когда она испарится. В зависимости от типа трубки каждую неделю или несколько недель мы также должны разобрать все наше устройство, наполнить его свежей (отварной) водой и переустановить.

Это вызвано диффузией газов из воздуха через стенки трубки и возможными утечками на зажиме, закрывающем трубку, которая разрушает вакуум выше уровня воды. После такого «обновления» вакуума стоит написать разницу в уровне воды до и после этой операции – и если это важно, сделайте соответствующую коррекцию (в зависимости от даты измерения).

Если барометр будет использоваться дольше, особенно если он установлен на солнечной стене здания, стоит добавить в воду какое-то средство против водорослей – его можно купить в садоводческом магазине.

То, что мы поняли из урока:
мы уже знаем, что атмосферное давление зависит от высоты – чем оно выше, тем ниже. Давление на какой высоте измеряется нашим барометром? На высоте нашего окна, где заканчивается водяной столб в трубке? На уровне первого этажа, где находится бутылка? Где-то между?

Ksawery
Stojda
Репетитор, физик

- - стеклянная банка
  - воздушный шарик
  - канцелярская резинка или скотч
  - бамбуковая шпажка или соломинка
  - цветная бумага для стрелочки и шкалы
  - канцелярский зажим-прищепка

На кончик бамбуковой шпажки приклеиваем стрелочку из бумаги

Второй конец палочки с помощью скотча приклеиваем на шарик

В прищепку вставляем полоску картона высотой с банку, на которой будем делать шкалу.