Як виміряти висоту будівлі барометром.

Виміряти висоту будівлі на барометра - нетривіальна фізична задача, що показує, як важливо для фізика мислити поза звичайних категорій. Барометр вимірює атмосферний тиск, і проте існує безліч способів використовувати цей прилад для визначення висоти.
Вам знадобиться
  • - барометр;
  • - знання фізики;
  • - трохи фантазії і почуття гумору.
Інструкція
1
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. В 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.
2
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 по цій формулі дистанцію, яку пролетів барометр до падіння на землю, ви отримаєте висоту будівлі.
3
Прив'яжіть барометр до довгій мотузці і поступово спускайте його з даху будівлі на землю. Як тільки барометр торкнеться землі, вимір завершено. Залишається тільки спуститися на землю і будь-яким способом виміряти довжину мотузки.
4
Якщо виміряти довжину мотузки складно, барометром можна скористатися як маятником. Час коливань ідеального математичного маятника залежить лише від його довжини і прискорення вільного падіння: T = 2? *? (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.
5
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.
Розрахувати висоту звичайного п'ятиповерхового або дев'ятиповерхового житлового будинку не складе великої праці: висоту поверху потрібно помножити на кількість поверхів, до результату додати висоту горищного приміщення (якщо таке є) і виступаючої частини фундаменту. Але такий підхід для визначення висоти нестандартного будови, наприклад вежі, не підходить.
Вам знадобиться
  • - Барометр;
  • - розмір;
  • - секундомір;
  • - мотузка;
  • - амперметр;
  • - калькулятор.
Інструкція
1
Взберітесь на вершину висотної будівлі і скиньте з нього барометр. Засічіть час падіння барометра. Потім, підставивши в формулу L = (a * t ^ 2)/2 отримані значення, обчисліть висоту будівлі.
2
Помістіть барометр на вершині висотного будови і виміряйте величину деформації стиснення вежі. Потім, взявши до уваги Закон Гука, визначальний зв'язок між силою пружності і пружною деформацією тіла, розрахуйте висоту будови.
3
За допомогою барометра виміряйте висоту половини будівлі, потім отриманий показник помножте на два - це і буде необхідна величина.
4
Прив'яжіть до барометра мотузку такої довжини, щоб барометр, спущений з вершини вежі, торкався землі. Ця конструкція може бути використана замість маятника. Потім на підставі формули математичного маятника (T = 2 Пі помножити на корінь квадратний з L/g) обчисліть висоту будівлі, тобто L.
5
З'єднайте висотну вежу і барометр в електричний ланцюг (перший раз створіть послідовне з'єднання, а другий раз - паралельне). Виміряйте в обох випадках силу струму. Враховуючи опір барометра, питомий опір висотного будови, напруга і показники сили струму, розрахуйте висоту споруди.
6
З вершини вежі повільно спускайте мотузку. Коли кінець спускається мотузки торкнеться землі, зробіть позначку в точці дотику мотузки з вершиною будови. Після цього змотайте мотузку і зійдіть з нею на землю. Розмотайте мотузку і за допомогою вимірювального приладу виміряйте відстань від кінця мотузки до точки позначки. Отриманий результат і буде висотою вимірюваного будови.
Зверніть увагу
Пам'ятайте, що при будь-яких підрахунках можлива похибка, тому обчислити висоту будівлі з «аптечної» точністю не вийде.
Корисна порада
Теоретично існує ще безліч інших способів вимірювання висоти будівлі, наприклад, закопати вежу в землю, потім відкопати її та обчислити висоту ями. Але вони далекі від реальності, тому використовуйте той спосіб вимірювання, який прийнятний у вашому випадку.