ЯК виміряти висоту будівлі барометром :: Наука

Виміряти висоту будівлі за допомогою барометра - Нетривіальна фізична задача, що показує, як важливо для фізика мислити поза звичайних категорій. Барометр вимірює атмосферний тиск, і тим не менш існує безліч способів використовувати цей прилад для визначення висоти.

Вам знадобиться

- Барометр;
- Знання фізики;
- Трохи фантазії і почуття гумору.

Інструкція

Відомо, що атмосферний тиск залежить від висоти над рівнем моря. Тому, вимірявши тиск повітря біля основи будівлі, а потім піднявшись на дах і повторивши вимір, можна з отриманої різниці вивести висоту підйому. У середньому при підйомі на дванадцять метрів атмосферний тиск зменшується на 1 міліметр ртутного стовпа, або, що те ж саме, 133 Па. Таким чином, якщо різниця в показаннях біля підніжжя і на даху склала 260-270 Па, то висоту будівлі можна вважати рівною 24 метрам.

Для цього способу потрібен не тільки барометр, але і секундомір. Скинувши барометр з даху будівлі, секундоміром засічіть час його падіння. Відповідно до рівняння, що описує прискорений рух, шлях, пройдений тілом у вільному падінні, дорівнює (g * t ^ 2) / 2, де g - прискорення вільного падіння (9,8 м / с ^ 2), а t - час падіння. Обчисливши за цією формулою дистанцію, яку пролетів барометр до падіння на землю, ви отримаєте висоту будівлі.

Прив'яжіть барометр до довгій мотузці і поступово спускайте його з даху будівлі на землю. Як тільки барометр торкнеться землі, вимірювання завершено. Залишається тільки спуститися на землю і будь-яким способом виміряти довжину мотузки.

Якщо виміряти довжину мотузки складно, барометром можна скористатися як маятником. Час коливань ідеального математичного маятника залежить тільки від його довжини і прискорення вільного падіння: T = 2? * V (L / g), де T - період коливань, L - довжина маятника, а g - прискорення вільного падіння. Вимірявши період коливань барометра, прив'язаного до мотузки, довжина якої дорівнює висоті будівлі, ви зможете обчислити висоту за формулою: L = g * (T / 2?) ^ 2.

Тіні, що відкидаються предметами, пропорційні висоті цих предметів. Тому, вимірявши висоту барометра і довжину тіні, яку він відкидає в сонячний день на горизонтальну поверхню в певний час доби, ви зможете розділити їх один на одного, отримавши пропорцію. Вимірявши довжину тіні, що відкидається будівлею в той же самий час доби і помноживши її на обчислену пропорцію, ви визначите висоту будівлі.