По определению, давление – это сила, приходящаяся на единицу площади поверхности. Если речь идет о давлении некоторой силы на некоторую поверхность – то берут составляющую силы, направленную перпендикулярно поверхности, если говорят о давлении жидкостей и газов – то по закону Паскаля давление в этих средах передается во все стороны одинаково.
Давление измеряется в Паскалях – , =. Эта единица измерения является единицей СИ. Также давление (атмосферное) измеряют в мм рт. ст., а большие давления – в атмосферах или барах. Нормальное атмосферное давление – это давление величиной Па, или 760 мм рт.ст.
Галилео Галилей изобрел насос для полива и обнаружил, что столб воды в трубке никогда не поднимается выше 10 м, и не мог объяснить этот факт. Потом Торичелли, ученик Галилео, проводил опыты со ртутью, и ртуть поднималась в запаянной трубке на 760 мм. Торичелли доказал, что воздух имеет вес, и атмосфера, таким образом, давит на поверхность планеты с определенной силой. Это вызвано силой гравитации. Именно давление окружающего воздуха и заставляет ртуть из чашки подниматься вверх по трубке на определенную высоту. Высота этого столба зависит от плотности жидкости: чем она плотнее, тем столбик ниже. Далее Блез Паскаль доказал, что, чем выше поднимаешься над поверхностью земли, тем меньше атмосферное давление.
Отто фон Герике, бургомистр Магдебурга, наглядно доказал существование атмосферного давления, поставив свой опыт с магдебургскими полушариями (под таким названием мы теперь их и знаем). Плотно прижав полушария друг к другу, он откачал воздух изнутри, и даже две восьмерки лошадей не смогли разъединить их.
Задача 1. Выразить давление 1 мм рт. ст. в единицах СИ.
Известно, что нормальное давление может быть выражено в мм рт.ст., и тогда оно равно 760 мм рт.ст., или в Паскалях – единицах СИ, и тогда нормальным считают давление в Па.
Приравняем эти две величины: мм рт.ст Па, откуда мм рт.ст Па.
Сила давления
Задача 2. Определить давление, которое оказывает шило на брусок, если оно действует с силой 100 Н и площадь его острия равна мм
Давление – это сила, приходящаяся на единицу площади: . Сила дана в единицах СИ – ньютонах, а площадь – нет, поэтому выразим площадь в квадратных метрах: в одном метре – 1000 мм, следовательно, в одном квадратном метре – мм, или мм. У нас площадь – всего четыре сотых мм, или из миллиона:
Теперь найдем давление:
Мы определили давление в Па, а давление, равное Па, еще называют одной атмосферой или баром. Тогда ответ этой задачи можно выразить еще в атмосферах (барах): , или 25000 атмосфер.
Задача. Цилиндрические сосуды уравновешены на весах. В сосуды наливают одинаковую массу воды. Нарушится ли равновесие весов? Одинаково ли будет давление воды на дно сосудов?
Сосуды с водой на весах
Так как весы были уравновешены, то после добавления на обе их чаши одинаковой массы они из равновесия не выйдут. Поскольку из картинки понятно, что сосуды разного диаметра, то понятно, что одна и та же масса воды, имеющая один и тот же объем, при разных диаметрах образует разной высоты слои в этих сосудах. То есть высота столба жидкости будет больше в узком сосуде, чем в широком. Так как давление воды прямо зависит от высоты столба , то в широком сосуде давление воды на дно меньше, чем в узком.
Задача. Рассчитать давление воды на самой большой глубине Тихого океана – 11035 м, на наибольшей глубине Азовского моря – 14 м. Принять плотность воды в Азовском море равной 1020 кг/м. Атмосферное давление считать нормальным.
Давление в открытых сосудах (к ним можно отнести и моря с океанами) равно сумме атмосферного давления и давления столба жидкости. Таким образом, давление на самой большой глубине океана равно (с учетом плотности морской воды 1030 кг/м):
Это давление в Па, а в атмосферах – 1137,6 атм.
То есть каждые 10 метров водяного столба создают давление ровно в 1 атмосферу – вот почему в изобретенном Галилеем насосе вода не поднималась выше 10 метров, как он ни старался.
Давление в Азовском море:
Или 2,42 атмосферы.
Ответ: в океане Па, или 1137,6 атм, в Азовском море Па, или 2,42 атмосферы.
Задача. Определить высоту уровня воды в водонапорной башне, если манометр, установленный у ее основания, показывает давление Па. Атмосферное давление считать нормальным.
Существенное отличие этой задачи от предыдущей в том, что башня – не открытый сосуд, то есть манометр будет показывать только давление столба жидкости. Отсюда, зная плотность воды, находим высоту столба:
Ответ: 22,4 метра
Задача. Желоб, до краев наполненный водой, имеет высоту см, ширину нижнего основания см и верхнего см. Определить силу давления воды на м длины боковой стенки. Атмосферное давление считать нормальным.
Желоб с водой
Так как желоб открыт, то давление будет складываться из атмосферного давления и давления столба жидкости. Причем на верхний край боковой стенки жидкость не давит совсем (глубина равна 0, или, что то же самое – высота столба), а на нижний край жидкость давит как раз полной высотой столба. Поэтому, для того чтобы рассчитать давление, при расчете возьмем среднее давление – то есть давление на половине глубины желоба.
Сила давления , рассчитаем давление и площадь боковой стенки:
см или 0,08 м, тогда
Желоб: детализация
Наконец, определяем силу:
Ответ: 14400 Н
Задача. Шар перекрывает отверстие радиусом в плоской стенке, разделяющей жидкости, давление которых и . С какой силой жидкость прижимает шар к отверстию?
Силу, зная давление, можно найти как произведение давления на площадь: .
Шарик, закрывающий отверстие
На шарик будут давить обе жидкости, но, поскольку их давления разные, то и давить они будут по-разному. Первая будет давить с силой , и сила эта направлена вниз. Вторая будет давить с силой , и эта сила направлена уже вверх. Тогда суммарная сила давления на шарик будет: , направлена вниз.
Ответ: , направлена вниз.
Задача. Коническая пробка перекрывает сразу два отверстия в плоском сосуде, заполненном жидкостью с давлением . Радиусы отверстий и . С какой силой жидкость действует на пробку?
Треугольная пробка в двух отверстиях
Аналогично предыдущей задаче, жидкость будет давить на пробку во всех направлениях, но давление на боковую поверхность «справа» будет компенсировать давление на боковую поверхность «слева», в результате чего различие будет только в давлении, которое оказывает жидкость на «верх» и «низ» пробки. На верхнее основание пробки – то есть на площадь пробки в отверстии – – жидкость будет давить вверх, пытаясь эту пробку вытолкнуть, с силой . На нижнее основание пробки – то есть на площадь пробки в отверстии – – жидкость будет давить вниз, пытаясь эту пробку втолкнуть поглубже, с силой . Суммарная сила давления жидкости на пробку – разность этих двух сил, и, так как верхнее основание пробки больше нижнего, то в итоге жидкость больше будет давить вверх, чем вниз: , направлена вверх.
Ответ: , направлена вверх.
Задача. Плоскодонная баржа получила пробоину в дне площадью см. С какой силой нужно давить на пластырь, которым закрывают отверстие, чтобы сдержать напор воды на глубине м? Вес пластыря не учитывать.
Пробоина в барже
Так как баржа, как и водонапорная башня – сосуд, закрытый сверху, то атмосферное давление не учитываем. Таким образом, вода будет давить на пробоину с силой, равной произведению давления столба воды на глубине пробоины на площадь пробоины. Давление столба воды на такой глубине равно кПа, а сила, с которой надо будет удерживать пластырь, по третьему закону Ньютона равна силе давления воды:
Ответ: 360 Н
Для вас другие записи этой рубрики:
Из этой статьи вы узнаете: как измерить давление без тонометра, можно ли доверять результатам таких измерений, ознакомитесь с детальными инструкциями основных способов определения.
Содержание статьи:
- Как определить давление по жалобам и симптомам
- Определение давления по пульсу
- Количественное измерение давления с помощью маятника и линейки
Измерения артериального давления проводились еще до изобретения тонометра. Люди придумали простые способы определить степень сосудистого напряжения в организме. Их результаты косвенно, но достаточно точно отображали изменения тех показателей, о значении которых узнали лишь после открытия тонометрии.
Несмотря на существование современных методик, которые позволяют с высокой точностью измерить артериальное давление, интерес к первичным неаппаратным методам не пропадает.
Основные способы, позволяющие узнать уровень давления, приведены в таблице, а в статье они детально описаны.
| По жалобам и симптомам | При помощи маятника и линейки |
| По характеру пульса |
Как по жалобам и симптомам определить давление
Самая элементарная тонометрия качественным методом – особенности имеющихся жалоб. Желание померить артериальное давление (АД) в основном возникает у людей, имеющих какие-то отклонения в организме, которые ни с чем нельзя связать (непонятная слабость, головная боль, тошнота и пр.). Подобное желание у здоровых людей возникает редко. Поскольку в 70–85% за жалобами и симптомами скрывается изменение давления, по их характеру можно косвенно (предварительно) определить, повышено оно или понижено.
В таблице описаны типичные симптомы при гипотонии и гипертонии:
| Головная боль | Пульсирующая, давящая в височной области | Ноющая, давящая в затылочной области |
| Головокружение | Бывает не всегда | Сильное |
| Выраженная слабость | Не характерна | Характерный симптом |
| Напряжение, дрожь | Бывает почти всегда | Не характерно |
| Цвет кожи лица | Красная или неизмененная | Бледная |
| Возбуждение, тревога | Характерный признак | Крайне редко |
| Сонливость | Редко | Почти всегда |
| Сердцебиение | Сильное | Слабое |
| Носовое кровотечение | При сильном повышении | Нет |
| Тошнота, рвота | Повторяющаяся | Однократная |
Существуют также дополнительные признаки, которые могут наблюдаться как при гипертонии, так и при гипотонии. Они способны ввести в заблуждение и не могут быть критерием даже для ориентировочного определения давления:
- Давящая боль в грудной клетке.
- Одышка или чувство нехватки воздуха.
- Потемнение в глазах.
- Потеря сознания.
Даже опытный специалист по симптомам и жалобам лишь в 60–70% случаев сможет правильно судить об уровне АД – только определить повышено оно или понижено.
Определение давления по пульсу
Состояние системы кровообращения отображают два основных показателя: пульс и артериальное давление (АД). Они взаимосвязаны, а это значит, что по характеристикам одного из них можно определить особенности второго. Более информативны в этом отношении характеристики пульса.
Точно установить уровень давления по пульсу нельзя, но косвенно (ориентировочно) судить об этом под силу каждому. В таблице описаны основные характеристики пульса, на которые нужно обращать внимание.
| Частота за минуту | Редкий – около 50–60, может быть нормальным (60–90), частый только при сильной кровопотере | Чаще ускорен (более 90), реже нормальный (60–90), редким бывает только при кровоизлияниях в мозг |
| Сила пульса | Исчезает при легком надавливании на артерию (на руке, на шее) | Не исчезает, несмотря на сильное надавливание |
| Напряжение пульса | Мягкий, не напряженный | Твердый, напряженный |
Оценивать пульс можно на любых артериях, которые удобнее прощупать пальцами. Это могут быть:
- сосуды на переднебоковой поверхности шеи сразу ниже угла челюсти;
- наружный край сгибательной поверхности нижней трети предплечья ближе к наружному краю сразу над запястьем (лучевая артерия);
- внутренняя часть локтевого сгиба;
- паховые области (бедренная артерия).
Если вы не знаете, каким должен быть нормальный пульс, сравните его характер у любого здорового человека или у себя с пульсом больного!
Количественное измерение давления при помощи маятника и линейки
Единственный способ, позволяющий померить цифры давления без тонометра, – использование маятника с линейкой. Результативность этого метода оставляет сомнения, поскольку нет ни одного официального исследования, которое уверенно подтверждало бы его достоверность. Это значит, что научного обоснования методики не существует. Она скорее относится к области экстрасенсорики и биоэнергетики.
Тем не менее его большая популярность говорит о противоположном – создано множество аматорских доказательств: подтверждающих видео и текстовых фактов. Поэтому верить или не верить показателям давления, если их померить при помощи маятника и линейки, решать должен каждый для себя.
Техника и последовательность действий при измерении
Все, что нужно для количественного измерения давления без тонометра:
- Маятник, изготовленный из подручных средств:
- нитка или тонкий шнурок длиной около 20 см;
- груз, который нужно будет подвесить на нитке – это может быть кольцо (золотое, медное или из другого металла), согнутая в кольцо проволока, скрепка, булавка, гайка. Но можно также использовать иглу и любой другой предмет небольших размеров;
- Линейка из любого материала (20–30 см) или сантиметровая лента.
Пошаговая инструкция процедуры:
- Соорудите маятник – привяжите имеющийся груз (например, кольцо или гайку) к концу нитки. Второй конец нитки должен быть свободным.
- Сядьте (если измерение проводите сами у себя), усадите или положите исследуемого человека.
- Уложите предплечье исследуемого на твердую неподвижную поверхность сгибательной поверхностью кверху. Лучше определять на левой руке, но можно и на правой.
- Уложите линейку началом шкалы в локтевой изгиб. Можно также проставить на коже предплечья отметки через один или несколько сантиметров.
- Возьмите свободный конец нитки с прикрепленным грузом и подвесьте над локтевой ямкой предплечья в начале измерительной шкалы линейки таким образом, чтобы маятник не прикасался к коже, но располагался максимально близко к ней и мог осуществлять колебательные движения.
- Постарайтесь удерживать маятник неподвижным, подождите несколько секунд и начинайте медленно вести его параллельно поверхности предплечья по направлению к кисти.
- По ходу продвижения маятник может совершать различные хаотичные движения. Но на определенном расстоянии возникнут четкие однотипные покачивания в поперечном направлении по отношению к оси предплечья и линейки.
- Отметьте эту точку – на скольких сантиметрах начались колебания. Эта цифра, умноженная на 10, соответствует систолическому (верхнему давлению).
- Переместите линейку началом шкалы к первой поперечной складке кожи, расположенной сразу выше кисти.
- Правой рукой подвесьте маятник над началом линейки, медленно перемещайте его по направлению к локтевой ямке по ходу линейки (предплечья).
- Заметьте, на скольких сантиметрах маятник начнет однотипно колебаться в поперечном направлении. Эта цифра, умноженная на 10, соответствует диастолическому (нижнему давлению).
На этом процедура измерения завершается. Для уверенности можно повторить ее еще раз.
Ни один сознательный медик никому не порекомендует измерять давление без тонометра. Такое действие, если и обосновано, то в исключительных ситуациях, когда вообще нет возможности узнать показатели традиционным способом – когда нужно принимать принципиальное решение, от которого зависит жизнь человека. Во всех остальных случаях вы, конечно, можете ориентироваться на любые данные, но обязательно подтверждайте их измерением давления механическим или электронным тонометром.
Особенно это касается людей с хроническими болезнями сердечно-сосудистой системы, страдающих перепадами давления, гипертонией, перенесших инфаркт и инсульт. Ведь тонометр не такая дорогостоящая вещь, чтобы из-за отказа от его приобретения ставить под угрозу свое здоровье и жизнь.
Оцените статью:
(проголосовало 2, средняя оценка: 5,00)
Добавить комментарий