Барометр

[anik]

Цилиндрическая пружина из упругого материала закреплена одним концом с корпусом прибора. Корпус прибора представляет собой пустотелый цилиндр с высотой чуть больше чем высота пружины. К основанию этого цилиндра и закреплена пружина. К другому торцу цилиндра крепится шкала, а к свободному концу пружины припаивается стрелка. Теперь вопрос: будет ли эта стрелка поворачиваться при изменении атмосферного давления? Температуру воздуха считать постоянной.

[gris]

Непонятна конструкция прибора. Пружина находится внутри его? Стрелка тоже внутри? Цилиндр герметичный? Прозрачный? Жёсткий? Пружина растянута?

[anik]

Чтобы не заморачиваться. Цилиндрическая пружина, поставленная вертикально на стол, закреплена нижним витком к поверхности стола. К верхнему витку пружины припаяна стрелка (но, не вертикально). Всё. И те же вопросы.

[gris]

То есть, я понял, что Вы предполагаете, что архимедова сила будет меняться и пружина при деформации немного подкручиваться?

[anik]

Нет, я этого не предполагаю. Давление может и не изменяться с высотой.

[Батороев]

anik в сообщении #696892 писал(а):

Давление может и не изменяться с высотой.

При таком допущении давление действует на все точки поверхности пружины одинаково. Следовательно, Ваш барометр работать не будет.

[anik]

А если пружину навить не из сплошного прутка, а из пустотелой трубки с заглушенными концами?

[Батороев]

anik в сообщении #696911 писал(а):

А если пружину навить не из сплошного прутка, а из пустотелой трубки с заглушенными концами?

Обычно так делают манометры (вакууметры), в которых приличная разность давлений, достаточная для деформации пустотелой трубки. В барометрах-анероидах используют тонкостенные гофрированные коробочки.

[anik]

У вакуумметра "приличная" разность давлений не превышает 1 атм. Закручивание трубки в спираль (плоскую или цилиндрическую) повышает чувствительность.
Так, всё-таки, пружина из трубки работать как барометр будет?

[Батороев]

anik в сообщении #696934 писал(а):

У вакуумметра "приличная" разность давлений не превышает 1 атм.

"Приличность" разности давлений в 1 атм можно ощутить оценить тем, что суммарная сила, действующая на тело человека, будет составлять примерно 20 тн.
Барометр же измеряет давление в пределах от 700 до 800 мм рт.ст. (~$1\pm 0,05$ атм).

[anik]

Я не ставил перед собой цель запатентовать новую конструкцию барометра (отличающуюся тем, что.... и т.д.). Я просто задал вопрос: будет ли пружина реагировать на изменение атмосферного давления (будет ли поворачиваться стрелка)?
Представим себе, что сконструирован точный измерительный прибор, содержащий в измерительном тракте пружину. В процессе испытаний оказалось, что на точность измерений влияет изменение атмосферного давления. Требуется найти "слабое звено" тот элемент, из за которого возникает погрешность.
Придёт ли нам в голову винить в этом обыкновенную пружину?
Когда речь идёт о $10^{-11}$ (как в опытах Кавендиша, например), то наружу вылезают такие эффекты, о существовании которых даже не подозреваешь.

[anik]

Батороев в сообщении #696908 писал(а):

anik в сообщении #696892 писал(а):

Давление может и не изменяться с высотой.

При таком допущении давление действует на все точки поверхности пружины одинаково. Следовательно, Ваш барометр работать не будет.

Однако если сделать пружину полой, то она будет реагировать на изменение внешнего давления. Откуда внешнее давление "знает", что трубка полая? Оно что, "сквозь сталь видит"? Теперь внешнее давление уже перестаёт действовать на все точки поверхности (полой) пружины одинаково?

[Батороев]

Воздух внутри полой запаяной трубки и снаружи, каждый стремится занять как можно больший объем. Отсюда и их действие-противодействие.
При сплошной трубке металл пружины для воздуха несжимаем, от изменения формы пружины ее объем не зависит (по крайней мере, на макроуровне).
Что происходит на микроуровне, я подсказать Вам не могу.

[anik]

Преподаватель технического ВУЗа спрашивает у студента: на каком принципе работает трубка Бурдона у манометра? Студент отвечает:

Батороев в сообщении #698060 писал(а):

Воздух внутри полой запаяной трубки и снаружи, каждый стремится занять как можно больший объем. Отсюда и их действие-противодействие.

Как Вы думаете, удовлетворит ли такой ответ преподавателя?

Батороев в сообщении #698060 писал(а):

При сплошной трубке металл пружины для воздуха несжимаем,

А для жидкости металл пружины сжимаем? А если в качестве жидкости взять ртуть (тоже металл), то для металла металл сжимаем?

[Батороев]

anik в сообщении #698072 писал(а):

Как Вы думаете, удовлетворит ли такой ответ преподавателя? А для жидкости металл пружины сжимаем? А если в качестве жидкости взять ртуть (тоже металл), то для металла металл сжимаем?

Для того, чтобы получить полный и развернутый ответ, надо было грамотно по-преподавательски и вопросы задавать. И это притом, хочу ли я сдавать какой-либо экзамен?
Сжимаемость металлов в средах - это, на мой взгляд, микроуровень.