Давление для чайников: определение, объяснение простыми словами

Теорема Котельникова «для чайников» простыми словами 26

Попробуем нестандартно в сравнении с книгами по радиоэлектронике и цифровым системам связи, простыми житейскими примерами объяснить суть теоремы Котельникова. Если читатель еще не знаком с теоремой отсчётов, то рекомендуется сначала изучить ее формулировку в деловом официальном стиле. Смотрите, например, прошлую статью. 

Аналоговые и дискретные процессы в природе

Абсолютное большинство процессов в природе протекают непрерывно, (изменение температуры воздуха на улице, давления, влажности, изменение скорости ветра, колебание электрического тока в проводнике, сияние Солнца).

Почему все эти процессы непрерывны? Нам кажется, что время течет непрерывно, а значит в каждый момент времени должно существовать какое-то значение температуры воздуха или значение силы тока в проводнике, или значение интенсивности света Солнца.

Непрерывные процессы, функции или сигналы называют аналоговыми (от слова аналог – нечто сходное, подобное чему-то, т.е. функция как модель является аналогом какому-то физическому процессу).

Можно наблюдать множество непрерывных процессов в природе, например, непрерывный поток воды в источнике. Струя воды при падении вниз сужается как раз в силу поддержания непрерывности потока.

Обратите внимание

Аналоговый сигнал даже на конечном временном промежутке подразумевает набор бесконечного числа значений. Однако регистрирующие устройства, как правило фиксируют конечное число значений, поэтому мы получаем дискретные сигналы (дискретный от лат. discretus означает раздельный, состоящий из отдельных частей).

Представление непрерывного и дискретного сигналов.

Дискретные процессы также многочисленны в природе, как и аналоговые состояния. Дискретные процессы не могут находиться в каком-то промежуточном состоянии между определенными значениями. Придумаем несколько примеров из жизни:

  1. Из квантовой физики 1-й постулат Бора: электрон в атоме может двигаться только по определенным (можно сказать по дискретным)  орбитам, находясь на которых, он не излучает и не поглощает энергию. Электроны в атоме, находясь на определенных стационарных (т.е. дискретных) орбитах, имеет вполне определённые дискретные значения энергии Е1, Е2, Е3 и т.д.
  2. Если вы играете на пианино, то звучащая музыка во времени представляет собой перескоки с одной дискретной ноты на другую, то есть ноты – это отдельно выбранные дискретные звуки.
  3. Когда мы поднимаемся по лестнице, ступня в пространстве оси высот находится только на определенной дискретной координате (ступеньке)

Поскольку человек не может оперировать с бесконечными числами и величинами, обычно все округляем до ближайших целых чисел – в результате получаем цифровые сигналы.

Например, мы наносим цифровую шкалу на столбик термометра и фиксируем округленное значение температуры. Непрерывное время мы разбиваем на секунды минуты, часы – наносим цифры на циферблат часов.

Все символьные и знаковые системы, созданные человечеством для обмена информацией, использует конечное число возможных элементов.

Поскольку все вычислительные информационные устройства могут работать лишь с дискретными символьными системами и с цифровыми сигналами, постоянно возникает необходимость в переходе от существующих в природе непрерывных процессов, к дискретным и цифровым.

С развитием цифровой связи и цифровых устройств (микроконтроллеров, компьютеров) постоянно и повсеместно на каждом шагу выполняется аналого-цифровое преобразование сигналов, неотъемлемой частью которого является дискретизация сигналов.

Но здесь важно следующее: перейти от непрерывного сигнала к дискретному дело нехитрое – здесь удачно подходит выражение “ломать не строить”. По аналогии можно сказать “ломать аналоговый сигнал – не восстанавливать его”, здесь все просто реализовать, но главное при этом выполнить дискретизацию правильно.

Одно дело просто произвести выборку отдельных значений сигнала, но есть еще другое дело – потом надо будет по этим значениям снова восстановить исходный непрерывный сигнал. Как правильно дискретизировать сигналы говорится в теореме о дискретизации сигналов, или ее можно называть в честь автора – теоремой Котельникова.

Если не знать теорему Котельникова

Итак, мы выяснили, что как и множество процессов в природе, электрические сигналы, используемые во всей электронике и системах связи бывают аналоговые и дискретные. В цифровых системах необходимо переходить от аналоговых сигналов к дискретным, при этом переход должен быть корректным.

Наглядный пример номер раз. Давайте посмотрим на примере двух музыкальных фрагментов, что будет, если осуществлять дискретизацию сигнала некорректно.

Вот что будет при неправильной оцифровке музыки

Исходная музыкальная запись

После неправильной дискретизации

Вот что будет при неправильной оцифровке речи

Исходная запись

После неправильной дискретизации

Наглядный пример № 2. На рисунке ниже представлены 7 сигналов, каждый из которых соответствует своей музыкальной ноте – До, Ре, Ми, Фа, Соль, Ля, Си. Все они оцифрованы с частотой дискретизации 1700 Гц.

Давайте послушаем, что из этого получилось.

Надеюсь, с музыкальным слухом все в порядке и вы услышали, что с последними двумя прозвучавшими нотами что-то не так. Если не знать теорему Котельникова, то будет непонятно, почему звук при дискретизации исказился. Поэтому давайте разбираться в этой теореме.

Наглядное, но нестандартное объяснение теоремы о дискретизации

Представим себе, что мы работники Animal Planet и хотим изучить траекторию движения в джунглях какой-нибудь редкой змейки из красной книги. Назовем, например, изучаемую змею Зигзагусс.

С целью исследования мест обитания змеи и ее повадок цепляем к ее хвосту GPS-датчик, который будет регистрировать ее местоположение в отдельные моменты времени.

Вопрос: как надо запрограммировать датчик, чтобы мы получили точную траекторию движения змейки, т.е. получили самый подробный график траектории движения юркой змейки со всеми ее виляниями и изгибами? Через сколько миллисекунд или секунд датчику необходимо будет записывать и посылать нам очередную координату положения в пространстве?

Важно

Допустим, наша змея Зигзагусс ползет гармонично – ее хвост совершает гармонические колебания и ее движения можно описать синусоидальными функциями.

Фото настоящего следа от змеи на песке.

Траектория движения представляет собой колебания с различными частотами. Так вот, по правилам теоремы о дискретизации, чтобы восстановить всю траекторию движения змейки, необходимо найти составляющую колебаний самой высокой частоты.

Если по дискретным точкам мы сможем восстановить составляющую колебаний самой высокой частоты, то мы сможем восстановить всю траекторию змейки. Определим периоды всех колебаний (см. рисунок ниже).

Как видно из рисунка, наименьшим периодом колебаний является период . Следовательно, необходимо подобрать частоту выборки дискретных точек именно для колебания с периодом , тогда и все остальные колебания мы сможем потом восстановить. Другими словами, в соответствии с теоремой о дискретизации (см.

формулировку здесь) можно полностью восстановить данную синусоидальную функцию, если брать дискретные точки через интервал времени вдвое меньший длительности периода .

Это означает, что необходимо брать точки с таким интервалом, чтобы на период колебания самой высокой частоты приходилось не менее 2-х точек.

В этом случае можно будет с высокой точностью восстановить всю непрерывную траекторию движения исследуемой змеи.

Предположим теперь, что Зигзагусс опьянилась запахом одурманивающего цветка и стала ползти негармонично, несуразно.

 

Совет

В этом случае для определения периода дискретизации нам необходимо самим отыскать гармонию в данной кривой функции, а она есть внутри любого сигнала всегда, что пытался в свое время доказать всем людям французский математик Жан-Батист Фурье.

Также как любое тело можно разложить на множество атомов, также и полученную сложную функцию (от траектории змеи), можно разложить на множество гармонических функций. Физические тела разные, потому что они отличаются друг от друга структурой молекул.

Например, мы говорим H2O – это вода, что означает: молекула воды состоит из двух атомов водорода H и одного атома кислорода O. Точно также можно сказать, что разные сигналы отличаются разным составом. Например, такой вот сигнал

состоит из двух гармонических функций (синус и косинус) с частотой 1000 Гц и одного синуса с частотой 2000 Гц (2000 Гц означает, что гармоника совершает 2 тысячи колебаний в секунду).

В соответствии с условием теоремы Котельникова, о котором мы уже ранее говорили, для такого сигнала временной интервал между дискретными точками необходимо брать таким, чтобы он был меньше половины периода самой высокой частоты.

В нашем случае имеется гармоника с максимальной частотой 2 тысячи колебаний в секунду (2000 Гц), значит период сигнала равен 1/2000 = 0.005 секунд и значит период между дискретными точками должен быть менее, чем 0.005/2 = 0.0025 секунды.

Чтобы определить требуемый период между дискретными точками для траектории нашей змейки, необходимо определить из каких гармонических функций она состоит, а точнее нас интересует значение частоты наивысшей гармонической функции (т.е. фиолетовой на рисунке).

Делим период фиолетовой гармоники пополам, и получаем граничное значение для периода дискретизации функции траектории одурманенной змеи. Все, задача решена, можно произвести дискретизацию данного сложного сигнала.

Знаем и соблюдаем условия теоремы Котельникова

Теперь, когда мы знаем теорему Котельникова, давайте еще раз рассмотрим задачу правильного перехода от аналоговых 7 сигналов- музыкальных нот к дискретным. Итак, у нас есть семь гармонических колебаний, с частотами

Для правильной дискретизации, чтобы не было искажений, необходимо взять частоту дискретизации не менее в два раза больше максимальной частоты сигнала. Ранее мы брали частоту 1700 Гц, но как можно посчитать, такая частота подходит для сигналов нот До – Соль (для ноты Соль требуется частота дискретизации 784*2=1568 Гц), а вот для сигналов нот Ля и Си значение 1700 Гц уже не годится.

Еще раз рассмотрим дискретизацию наших сигналов

Как видно из рисунка из-за несоблюдения условий теоремы Котельникова для сигналов Ля и Си с частотами 880 Гц и 988 Гц, через получившиеся дискретные отсчёты можно провести другие гармонические сигналы (красные функции), частоты которых меньше 1700 Гц / 2 = 850 Гц.

Произошел эффект, который называют наложение спектров (в англоязычной литературе – aliasing). В рамках данной статьи “для чайников” мы не будем подробно рассматривать этот эффект, поскольку здесь уже требуются знания спектрального анализа сигналов.

Этот эффект интересен тем, что объясняет условия теоремы Котельникова с позиций представления сигналов в частотной области (см. рисунок ниже). Если разобраться в этом, то теорема Котельникова и принципы восстановления сигналов станут более понятными.

Обратите внимание

Описание этого эффекта можно найти почти в каждой книге по цифровой обработке сигналов.

Но сейчас новичкам в этой области главное запомнить результат несоблюдения теоремы отсчётов – восстановление сигналов по имеющимся дискретным отсчётам будет неоднозначно. Чтобы такого не происходило, необходимо чтить теорему Котельникова.

Максимальная частота среди наших 7 сигналов 988 Гц (нота Си), следовательно частота дискретизации должна быть больше, чем 2*988=1976 Гц. Важно здесь неуместно отметить, что в 1976 году был создан первый персональный компьютер – начался кустарный выпуск Apple I.

Значит надо выбрать частоту дискретизации больше значения 1976.

Вот как будут звучать семь наших сигналов при частоте дискретизации 2000 Гц.

Задачка для разминки мозгов

Нельзя сказать, что эта задачка очень простая для начинающих и ее решит любой. Новички в этой области не унывайте, если не получится (здесь нужны знания теории сигналов), ну а тот, кто решит, может собой гордиться.

С двух датчиков регистрируются сигналы 

Какой должна быть минимальная частота дискретизации в АЦП по условию теоремы о дискретизации, если К – операция сложения и если К – операция умножения?

Читайте также:  Рекомендации по составлению презентации: требования, правила, примеры

Источник: https://nag.ru/articles/article/103332/teorema-kotelnikova-dlya-chaynikov-prostyimi-slovami.html

Простое объяснение правила буравчика

Вы здесь:

Большинство людей помнят упоминание об этом из курса физики, а именно раздела электродинамики. Так вышло неспроста, ведь эта мнемоника зачастую и приводится ученикам для упрощения понимания материала. В действительности правило буравчика применяют как в электричестве, для определения направления магнитного поля, так и в других разделах, например, для определения угловой скорости.

Под буравчиком подразумевается инструмент для сверления отверстий малого диаметра в мягких материалах, для современного человека привычнее будет привести для примера штопор.

Важно! Предполагается, что буравчик, винт или штопор имеет правую резьбу, то есть направление его вращения, при закручивании, по часовой стрелке, т.е. вправо.

На видео ниже предоставлена полная формулировка правила буравчика, посмотрите обязательно, чтобы понять всю суть:

Как связано магнитное поле с буравчиком и руками

В задачах по физике, при изучении электрических величин, часто сталкиваются с необходимостью нахождения направления тока, по вектору магнитной индукции и наоборот. Также эти навыки потребуются и при решении сложных задач и расчетов, связанных магнитным полем систем.

Прежде чем приступить к рассмотрению правил, хочу напомнить, что ток протекает от точки с большим потенциалом к точке с меньшим. Можно сказать проще — ток протекает от плюса к минусу.

Правило буравчика имеет следующий смысл: при вкручивании острия буравчика вдоль направления тока – рукоятка будет вращаться по направлению вектора B (вектор линий магнитной индукции).

Правило правой руки работает так:

Поставьте большой палец так, словно вы показываете «класс!», затем поверните руку так, чтобы направление тока и пальца совпадали. Тогда оставшиеся четыре пальца совпадут с вектором магнитного поля.

Наглядный разбор правила правой руки:

Чтобы увидеть это более наглядно проведите эксперимент – рассыпьте металлическую стружку на бумаге, сделайте в листе отверстие и проденьте провод, после подачи на него тока вы увидите, что стружка сгруппируется в концентрические окружности.

Магнитное поле в соленоиде

Всё вышеописанное справедливо для прямолинейного проводника, но что делать, если проводник смотан в катушку?

Мы уже знаем, что при протекании тока вокруг проводника создается магнитное поле, катушка – это провод, свёрнутый в кольца вокруг сердечника или оправки много раз. Магнитное поле в таком случае усиливается.

Соленоид и катушка – это, в принципе, одно и то же. Главная особенность в том, что линии магнитного поля проходят так же как и в ситуации с постоянным магнитом. Соленоид является управляемым аналогом последнего.

Важно

Правило правой руки для соленоида (катушки) нам поможет определить направление магнитного поля. Если взять катушку в руку так, чтобы четыре пальца смотрели в сторону протекания тока, тогда большой палец укажет на вектор B в середине катушки.

Если закручивать вдоль витков буравчик, опять же по направлению тока, т.е. от клеммы «+», до клеммы «-» соленоида, тогда острый конец и направление движения как лежит вектор магнитной индукции.

Простыми словами – куда вы крутите буравчик, туда и выходят линии магнитного поля. То же самое справедливо для одного витка (кругового проводника)

Определение направления тока буравчиком

Если вам известно направление вектора B – магнитной индукции, вы можете легко применить это правило. Мысленно передвигайте буравчик вдоль направления поля в катушке острой частью вперед, соответственно вращение по часовой стрелки вдоль оси движения и покажет, куда течет ток.

Если проводник прямой – вращайте вдоль указанного вектора рукоятку штопора, так чтобы это движение было по часовой стрелке. Зная, что он имеет правую резьбу – направление, в котором он вкручивается, совпадает с током.

Что связано с левой рукой

Не путайте буравчика и правило левой руки, оно нужно для определения действующей на проводник силы. Выпрямленная ладонь левой руки располагается вдоль проводника. Пальцы показывают в сторону протекания тока I. Через раскрытую ладонь проходят линии поля. Большой палец совпадает с вектором силы – в этом и заключается смысл правила левой руки. Эта сила называется силой Ампера.

Можно это правило применить к отдельной заряженной частице и определить направление 2-х сил:

Представьте, что положительно заряженная частица двигается в магнитном поле. Линии вектора магнитной индукции перпендикулярны направлению её движения. Нужно поставить раскрытую левую ладонь пальцами в сторону движения заряда, вектор B должен пронизывать ладонь, тогда большой палец укажет направление вектора Fа. Если частица отрицательная – пальцы смотрят против хода заряда.

Если какой-то момент вам был непонятен, на видео наглядно рассматривается, как пользоваться правилом левой руки:

Важно знать! Если у вас есть тело и на него действует сила, которая стремится его повернуть, вращайте винт в эту сторону, и вы определите, куда направлен момент силы. Если вести речь об угловой скорости, то здесь дело обстоит так: при вращении штопора в одном направлении с вращением тела, завинчиваться он будет в направлении угловой скорости.

Выводы

Освоить эти способы определения направления сил и полей очень просто. Такие мнемонические правила в электричестве значительно облегчают задачи школьникам и студентам.

С буравчиком разберется даже полный чайник, если он хотя бы раз открывал вино штопором. Главное не забыть, куда течет ток.

Повторюсь, что использование буравчика и правой руки чаще всего с успехом применяются в электротехнике.

Совет

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, благодаря которому вы на примере сможете понять, что такое правило буравчика и как его применять на практике:

Наверняка вы не знаете:

  • Переводим ватты в киловатты и обратно
  • Для чего нужны фаза, ноль и заземление?
  • Как зависит сопротивление проводника от температуры?

  • Источник: https://samelectrik.ru/prostoe-obyasnenie-pravila-buravchika.html

    О кровяном давлении простыми словами

    Кровяное давление– это давление крови в организме любого человека, которое может постоянно поддерживаться в системе кровообращения. Оно бывает нескольких типов, например, как нижним, так и верхним.

      Скажем сразу, что кровь в организме человека давит постоянно изнутри на стенки сосудов. Почему это происходит? Все благодаря сердцу, которое как насос может постоянно сокращаться.

    Если вы хотите измерить артериальное давление, то оно специалистами в медицине называется систолическим и диастолическим

      Что касается первого, то оно бывает высоким благодаря тому, что может быть создано в момент, когда сокращается сердце. В это время происходит выброс крови. Второе появляется наоборот, когда мышца сердца находится в состоянии покоя. Здесь можно еще привести несколько примеров разновидностей гипертензии:

    • “Эссенциальная гипертензия” может возникать сама собою, но есть и другие причины. К примеру, неправильное питание или слишком “буйный” образ жизни.
    • “Симптоматическая гипертензия”. В этом случае такая болезнь организма может появиться тогда, когда у человека патология печени или почек.

    При таких видах гипертензии могут назначаться специалистами разного рода лекарственные препараты, которые могут способствовать снижению давления. Здесь можно отметить то, что только врач может правильно установить причины, по которым может повышаться давление

    Уровень давления может возрастать по нескольким причинам:

    • Частые стрессы.
    • Эмоциональное состояние.
    • Страхи. В таких случаях может усиливаться биение сердца.

    Есть еще причины, когда давление может повышаться:

    • Сразу скажем, что на весь организм оказывают негативные действия вредные привычки. Например, если человек часто курит. Курение- беда не только для легких, но еще и нарушается нормальный процесс работы стенок сосудов. Кроме этого, алкоголь вообще нарушает нервную регуляцию сосудов. В таких случаях в организме могут появиться различные тромбы и бляшки.
    • Большую роль играет здесь и изменение погоды. Обычно у людей метео чувствительных начинаются проблемы с артериальным давлением.
    • Очень вредит организму и употребление большого количества кофе или густого чая. 
    • Нельзя не сказать и о неправильном питании.
    • Заболевания внутренних органов. Мы выше уже приводили примеры болезней, которые тоже могут влиять на артериальное давление (болезнь почек или печени).
    • Огромный вред наносится организму при избыточном употреблении соли и жидкости.
    • Возраст.

      Если более подробно говорить об артериальном давлении, то оно может быть разным у людей. У одних нормой может считаться 120/80 мм. рт. ст. Другие имеют давление 100 или 110 мм. рт. ст. Третьи 140 и 90 мм. рт. ст. Если давление увеличивается выше этих значений, можно уже говорить о том, что человек страдает гипертонией.

     Как контролировать артериальное давление?

      Чтобы была возможность контролировать давление нужно купить обычный тонометр. Они бывают самыми разными: атоматическими, полуавтоматичесикими и ручными. Отличаются по цене и производителю.

     На сегодняшний день можно найти электронные автоматические тонометры. Они очень популярны у населения благодаря своей точности в показаниях. У таких устройств есть свои преимущества (удобство и простота использования), но и, конечно недостатки.

    К примеру, к недостаткам можно отнести повышенную чувствительность к магнитным и электрическим полям, что не явлеятся проблемой в домашних условиях.

    Также во время измерения давления нельзя разговаривать и шевелиться, так как показания могут быть не точными. 

    Мы рекомемндуем обратить внимание для домашнего применения на автоматические тонометры фирмы Omron и And. Обе компании из Японии и их тонометры наиболее популярны в РФ и отличаются точностью, разнобразием моделей и относительно доступной ценой.

    Для медицинских сотрудников мы рекомендуем обратить внимание на ручные механические тонометры на сайте медтехники “Нелатон”. 

    Источник: https://nelaton.ru/chto-takoe-arterialnoe-davlenie

    Давление: единицы давления

    В ситуации, когда надо порезать колбасу, мы воспользуемся наиболее острым предметом – ножом, а не ложкой, расческой или пальцем. Ответ очевиден – нож острее, и вся прикладываемая нами сила распределяется по очень тонкой кромке ножа, принося максимальный эффект в виде отделения части предмета, т.е. колбасы.

    Другой пример – мы стоим на рыхлом снегу. Ноги проваливаются, идти крайне неудобно.

    Почему же тогда мимо нас с легкостью и на большой скорости проносятся лыжники, не утопая и не путаясь все в таком же рыхлом снегу? Очевидно, что снег одинаков для всех, как для лыжников, так и для пешеходов, а вот оказываемое на него воздействие – различно.

    При примерно схожем давлении, то есть весе, площадь поверхности, давящей на снег, сильно различается. Площадь лыж намного больше площади подошвы обуви, и, соответственно, вес распределяется по большей поверхности.

    Что же помогает или, наоборот, мешает нам эффективно воздействовать на поверхность? Почему острый нож качественнее разрезает хлеб, а плоские широкие лыжи лучше удерживают на поверхности, уменьшая проникновение в снег? В курсе физики седьмого класса для этого изучают понятие давления.

    Давление в физике

    Силу, которую прикладывают к какой-либо поверхности, называют силой давления. А давление – это физическая величина, которая равна отношению силы давления, приложенной к конкретной поверхности, к площади этой поверхности. Формула расчета давления в физике имеет следующий вид:

    p=F/s,

    где p – давление,F – сила давления,

    s – площадь поверхности.

    Мы видим, как обозначается давление в физике, а также видим, что при одной и той же силе давление больше в случае, когда площадь опоры или, другими словами, площадь соприкосновения взаимодействующих тел, меньше.

    Читайте также:  Подготовка к егэ/огэ самостоятельно: онлайн-курсы, вебинары, репетиторы, где подготовиться

    И, наоборот, с увеличением площади опоры, давление уменьшается. Именно поэтому, более острый нож лучше разрезает любое тело, а гвозди, забиваемые в стену, делают с острыми кончиками.

    И именно поэтому, лыжи удерживают на снегу гораздо лучше, чем их отсутствие.

    Единицы измерения давления

    Единицей измерения давления является 1 ньютон на метр квадратный – это величины, уже известные нам из курса седьмого класса.

    Также мы можем перевести единицы давления Н/м2 в паскали, – единицы измерения, названные в честь французского ученого Блеза Паскаля, который вывел, так называемый, Закон Паскаля. 1 Н/м = 1 Па.

    На практике применяются также и другие единицы измерения давления – миллиметры ртутного столба, бары и так далее.

    Нужна помощь в учебе?

    Предыдущая тема: Трение в природе, быту и технике: еще больше ПРИМЕРОВ
    Следующая тема:   Способы уменьшения и увеличения давления

    Источник: http://www.nado5.ru/e-book/davlenie-edinicy-davleniya

    Нормальное давление человека: основные показатели по возрастам

    Артериальное давление являет собой индивидуальный физиологический показатель, который определяет силу сдавливания крови на стенки кровеносных сосудов.

    Во многом АД зависит от того, как работает сердце человека и сколько ударов в минуту оно может сделать.

    Нормальное давление человека являет собой показатель, который может меняться в зависимости от физической нагрузки на организм.

    Обратите внимание

    Таким образом, при активных тренировках либо сильных эмоциональных переживаниях нормальное давление человека может повышаться и выходить за рамки нормы.

    По этой причине измерять показатели АД рекомендуется утром, когда человек не переживал и не перенапрягался физически.

    Идеальным в состоянии покоя считается показатель давления 11070. Пониженное давление начинается с 10060. Повышенное (гипертония) — с 14090.

    Критическим (максимальным) показателем считается 200/100 и больше.

    Нормальное давление человека также может изменяться и после физической активности. Если сердце при этом справляется со своими функциями, то изменение АД не является отклонением. Таким образом, после спортивных нагрузок у человека может повыситься давление до 13085.

    Выделяют такие факторы, которые оказывают существенное влияние на нормальное давление (в том числе внутриглазное, внутрибрюшное и т.п.) человека:

    1. Возраст человека и его общее состояние здоровья. При этом важно знать, что уже имеющиеся болезни (особенно хронические патологии почек, сердца, венерические или вирусные болезни) способны существенно повышать АД.
    2. Наличие болезней, способных сгущать кровь (сахарный диабет).
    3. Наличие прогрессирующих отклонений в давлении (гипертония, гипотония).
    4. Состояние сердца и наличие болезней у него.
    5. Атмосферное давление.
    6. Уровень гормонов щитовидной железы и менопауза у женщин.
    7. Гормональные сбои в организме, которые сужают артерии и сосуды.
    8. Общая эластичность сосудистых стенок. У людей пожилого возраста сосуды изнашиваются и становятся ломкими.
    9. Наличие атеросклероза.
    10. Вредные привычки (курение, употребление спиртного).
    11. Эмоциональное состояние человека (частые стрессы и переживания негативно отображаются на нормальном давлении человека).

    Нормальное кровяное давление имеет некоторые отличия у женщин, взрослых мужчин и детей.

    В том случае, если у человека наблюдаются сбои в данном показателе и проблемы со скачками АД, ему требуется срочная врачебная помощь и медицинское лечение.

    Помимо этого, немало важную роль играет и пульсовой показатель, так как кровяной пульс неразрывно связан с венозным давлением.

    Перед тем, как рассмотреть, что такое верхнее и нижнее артериальное давление, приведем классификацию АД по ВОЗ.

    Выделяют такие стадии повышенного АД по ВОЗ:

    1. Первая стадия сопровождается стабильным протеканием гипертонии, без ухудшения работы внутренних органов.
    2. Вторая стадия предусматривает развитие патологий в одном или двух органах.
    3. Третья стадия затрагивает не только органы, но и также системы организма. Помимо этого, выделяют такие степени АД:
      • Пограничное состояние, при котором показатели не больше 159/99.
      • Вторая степень — умеренная гипертония (179/109 и больше).

    Нормальное артериальное давление у человека — это понятие относительное, так как для каждого индивидуального (отдельного) организма существуют определенные нормовые показатели тонометра.

    Перед тем, как понять, какое нормальное артериальное давление у человека, важно выяснить, что такое верхнее и нижнее артериальное давление.

    Не все знают, что такое верхнее и нижнее артериальное давление, и часто его путают. Говоря простыми словами, верхнее или систолическое давление — это показатель, который зависит от частоты сокращения и силы ритма миокарда.

    Нижнее или диастолическое давление — это показатель, выявляющий минимальное давление во время спадания нагрузки (расслабления) мышцы сердца.

    Какое должно быть артериальное давление по возрастам и половой принадлежности?

    У мужчин нормами считаются:

    1. В 20 лет — 123/76.
    2. В 30 лет — 130/80.
    3. В 50-60 лет — 145/85.
    4. Более 70 лет — 150/80.

    У женщин нормальные показатели давления такие:

    1. В 20 лет −115/70.
    2. В 30 лет — 120/80.
    3. В 40 лет — 130/85.
    4. В 50-60 лет — 150/80.
    5. Более 70 лет — 160/85.

    Как можно заметить, показатели АД с возрастом увеличиваются как у мужчин, так и у женщин.

    Нормальное артериальное давление у человека неразрывно связано с его пульсом, который также может свидетельствовать о различных заболеваниях и патологиях в организме (особенно в почках и кровеносных сосудах).

    Сам по себе пульс — это не что иное, как периодические сокращения, которые связаны с колебанием сосудов при их наполнении кровью. При пониженном сосудистом давлении пульс также будет слабым.

    В норме в состоянии покоя пульс человека должен быть 60-70 ударов в минуту.

    Выделяют разные нормы пульса для людей разных возрастных категорий:

    1. У детей от одного до двух лет — 120 ударов в минуту.
    2. У детей от трех до семи лет — 95 ударов.
    3. У детей от восьми до 14 лет — 80 ударов.
    4. У подростков и молодых людей— 70 ударов.
    5. У людей пожилого возраста — 65 ударов.

    Нормальное давление у человека при беременности не сбивается вплоть до шестого месяца вынашивания ребенка. После этого из-за влияния гормонов АД может повышаться.

    В том случае, если беременность протекает с отклонения или патологиями, то скачки АД могут быть более заметными. В таком состоянии у женщины может наблюдаться стойкое повышение показателей давления. При этом ей рекомендуется ставать на учет к терапевту и ложиться в больницу под наблюдение врача.

    Перед тем, как рассмотреть, в каких единицах измеряют артериальное давление, следует разобраться в правилах самой процедуры по установлению показателей АД.

    Выделяют такие врачебные рекомендации по измерению давления:

    1. Человек должен занять сидячее положение с опорой на спину.
    2. Перед измерением давления не рекомендуется физически перенапрягаться, курить, кушать, а также принимать спиртные напитки.
    3. Нужно использовать только рабочий механический прибор для изменения АД, который будет иметь нормированную шкалу.
    4. Рука человека должна быть на уровне его груди.
    5. Во время процедуры нельзя говорить либо двигаться.
    6. В измерении величины давления обеих рук нужно делать перерыв в десять минут.
    7. Измерять давление должен врач либо медсестра. Самостоятельно человек не сможет точно определить свое давление.

    Не все знают, в каких единицах измеряют артериальное давление и что значат показатели «мм рт. ст.». На самом деле все просто: данные единицы измерения артериального давления означают миллиметры ртутного столба. Они показывают на приборе, насколько высоко или низко АД.

    После того, как мы разобрались, в каких единицах измеряют артериальное давление, приведем основные причины отклонений от нормы.

    Нарушения давления в организме может развиваться по самым разным причинам. Это может быть физическое переутомление, голодание или простой стресс, который сильно повлиял на состояние человека. Обычно в таком состоянии показатели сами стабилизируются, когда организм придет в норму, человек поест, отдохнет и хорошо поспит.

    Важно

    Более серьезной причиной повышенного давления могут стать прогрессирующие болезни, такие как атеросклероз сосудов, сахарный диабет, острые вирусные или инфекционные заболевания. В таком состоянии человек может страдать от резких скачков АД, а также явных признаков гипертонии.

    Еще одной частой причиной сбоя в АД является резкое сужение сосудов, возникшее по причине гормонального влияния, а также эмоциональных перенапряжений.

    Прием некоторых препаратов, болезни сердца, нарушение свертываемости крови и чрезмерные физические нагрузки тоже могут повлиять на сбой в данном показателе.

    Неправильное питание и сбой в функционировании эндокринной системы обычно плохо сказывается на АД как у молодых, так и у пожилых людей.

    Артериальное давление имеет два основных показателя:

    1. Систолическое.
    2. Диастолическое.

    Существует весомая разница между систолическим и диастолическим давлением. Норма верхнего (систолического давления) определяется уровнем давления в крови человека в миг самого сильного (предельного) сокращения сердца.

    Таким образом, норма систолического давления напрямую зависит от частоты ударов сердца и количества его сокращений.

    Выделяют такие факторы, которые влияют на норму систолического давления:

    1. Объем правого желудочка.
    2. Частота колебаний сердечной мышцы.
    3. Мера растяжения стенок в аорте.

    Норма систолического давления составляет 120 мм. рт. ст. Иногда оно называется «сердечным», однако это не совсем правильно, ведь в процессе перекачивания крови участвует не только данный орган, но и также сосуды.

    Норма диастолического давления зависит от уровня давления крови в миг максимального расслабления сердца. Таким образом, норма диастолического давления составляет 80 мм.рт.ст.

    По этому, есть довольно весомая разница между систолическим и диастолическим давлением.

    Норма же при этом все равно индивидуальна для каждого человека, в зависимости от состояния здоровья, возраста и пола.

    Повышенное артериальное давление или гипертония (гипертензия) обычно выявляется у пожилых людей. Данное заболевание считается очень опасным, поскольку оно способно привести к инсульту, то есть, разрыву сосуда в мозге.

    Такое отклонение может развиться по следующим причинам:

    1. Лишний вес человека (ожирение).
    2. Сильное нервное перенапряжение, частые стрессы и психоэмоциональная нестабильность.
    3. Хронические заболевания внутренних органов.
    4. Малоподвижный образ жизни.
    5. Сахарный диабет.
    6. Употребление спиртных напитков.
    7. Курение.
    8. Неправильное питание.
    9. Генетическая предрасположенность человека к данному заболеванию.

    Во время гипертонии человек страдает от жутких головных болей, слабости, отдышки, сухости во рту, болей в сердце и слабости.

    В таком состоянии больному нужно оказывать срочную помощь и обращаться к врачу, пока заболевание не вызвало опасных осложнений. Также при этом важно выявить первопричину гипертонии, и совместно с высоким давлением лечить и тот фактор, который спровоцировал его появление.

    Гипертонический криз — это очень опасное состояние, при котором резко повышается АД. В таком состоянии у человека поражается нервная система и внутренние органы. Есть высокий риск инсульта и инфаркта.

    Совет

    Выявить гипертонический криз можно по эхокардиографии и измерению АД. Его причинами могут стать прием спиртного, сильная физическая нагрузка, прием некоторых препаратов, а также прогрессирование болезней внутренних органов или систем. Для купирования приступа назначается препарат Прогликем.

    Гипотония — это состояние, при котором у человека наблюдается пониженное давление. При этом больной будет ощущать сильную слабость, тошноту, головокружение.

    Вызвать такое состояние могут:

    1. Анемия.
    2. ВСД.
    3. Инфаркт.
    4. Длительное голодание.
    5. Болезни надпочечников.

    Источник: http://med88.ru/kardiologija/diagnostika/normalnoe-davlenie-cheloveka/

    Уравнение Бернулли – Всё для чайников

    ПодробностиКатегория: Гидравлика

    Документальные учебные фильмы. Серия «Физика».

     Даниил Бернулли (Daniel Bernoulli; 29 января (8 февраля) 1700 — 17 марта 1782), швейцарский физик-универсал, механик и математик, один из создателей кинетической теории газов, гидродинамики и математической физики. Академик и иностранный почётный член (1733) Петербургской академии наук, член Академий: Болонской (1724), Берлинской (1747), Парижской (1748), Лондонского королевского общества (1750). Сын Иоганна Бернулли.

    Закон (уравнение) Бернулли является (в простейших случаях) следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости:

    Здесь

     — плотность жидкости, — скорость потока, — высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости, — давление в точке пространства, где расположен центр массы рассматриваемого элемента жидкости, — ускорение свободного падения.

    Уравнение Бернулли также может быть выведено как следствие уравнения Эйлера, выражающего баланс импульса для движущейся жидкости.

    В научной литературе закон Бернулли, как правило, называется уравнением Бернулли(не следует путать с дифференциальным уравнением Бернулли), теоремой Бернулли или интегралом Бернулли.

    Константа в правой части часто называется полным давлением и зависит, в общем случае, от линии тока.

    Размерность всех слагаемых — единица энергии, приходящаяся на единицу объёма жидкости.

    Первое и второе слагаемое в интеграле Бернулли имеют смысл кинетической и потенциальной энергии, приходящейся на единицу объёма жидкости.

    Обратите внимание

    Следует обратить внимание на то, что третье слагаемое по своему происхождению является работой сил давления и не представляет собой запаса какого-либо специального вида энергии («энергии давления»).

    Соотношение, близкое к приведенному выше, было получено в 1738 г. Даниилом Бернулли, с именем которого обычно связывают интеграл Бернулли. В современном виде интеграл был получен Иоганном Бернулли около 1740 года.

    Для горизонтальной трубы высотапостоянна и уравнение Бернулли принимает вид:  .

    Эта форма уравнения Бернулли может быть получена путём интегрирования уравнения Эйлера для стационарного одномерного потока жидкости, при постоянной плотности :  .

    Согласно закону Бернулли, полное давление в установившемся потоке жидкости остается постоянным вдоль этого потока.

    Читайте также:  Низкий средний балл аттестата: куда можно поступить, что делать

    Полное давление состоит из весового, статическогои динамическогодавлений.

    Из закона Бернулли следует, что при уменьшении сечения потока, из-за возрастания скорости, то есть динамического давления, статическое давление падает. Это является основной причиной эффекта Магнуса. Закон Бернулли справедлив и для ламинарных потоков газа.

    Явление понижения давления при увеличении скорости потока лежит в основе работы различного рода расходомеров (например труба Вентури), водо- и пароструйных насосов.

    А последовательное применение закона Бернулли привело к появлению технической гидромеханической дисциплины — гидравлики.

    Закон Бернулли справедлив в чистом виде только для жидкостей, вязкость которых равна нулю. Для приближённого описания течений реальных жидкостей в технической гидромеханике (гидравлике) используют интеграл Бернулли с добавлением слагаемых, учитывающих потери на местных и распределенных сопротивлениях.

    Известны обобщения интеграла Бернулли для некоторых классов течений вязкой жидкости (например, для плоскопараллельных течений), в магнитной гидродинамике, феррогидродинамике.

    В статье были спользованны материалы Wikipedia

    Источник: https://forkettle.ru/vidioteka/estestvoznanie/47-fizika/gidravlika/109-uravnenie-bernulli

    Абсолютное давление – формула и примеры расчетов :

    Любое вещество может быть описано своими физико-химическим параметрами. В отличие от жидких и твердых веществ, чье состояние может быть охарактеризовано температурой и плотностью, газы имеют еще один показатель, который называется «давление».

    Эта физическая величина для газообразного вещества может быть представлена итоговым значением сил ударов молекул о стенки сосуда, содержащего газ.

    Чем больше молекул ударяется о стенки, чем больше их масса, скорость и сила воздействия на стенки сосуда– тем выше показатель давления.

    Классификация

    Физики различают атмосферное, абсолютное и избыточное давление. Эти виды величин связаны между собой посредством физических формул.

    Единицы измерения давления

    Существует множество традиционных единиц давления, которые сложились в результате развития физических дисциплин.

    Наиболее распространенными их них являются «бар», «атмосфера», “мм ртутного столба” и другие производные от них величины.

    В физических процессах этот параметр обозначается литерой Р, измеряется в паскалях и производных от него единицах. В письменном виде паскаль отображается так: [Па].

    Понятие атмосферного давления

    Окружающий нас воздух состоит из постоянно движущихся молекул, которые сталкиваются с земной поверхностью,находящимися на ней предметами и между собой. Из ударов крохотных частиц складывается итоговое давление. Данный параметр называется атмосферными, или барометрическим давлением.

    Но, как показали измерения, Ратм в значительной степени зависит от температуры окружающей среды и высоты над уровнем моря. Поэтому для объяснения физических процессов и решения задач текущие параметры атмосферного давления сводят к нормальным условиям. Начальные параметры Ратм определяются при показателе температуры 0⁰ С над нулевым уровнем моря.

    Что такое абсолютное давление

    Стандартные способы измерения давления обычно используют атмосферное давление в качестве точки отсчета. Обычно этот параметр измеряется различными приборами. Наиболее популярными из которых являются барометры.

    В других случаях применяют отношение наблюдаемого давления к вакууму или к другой выбранной отметке. Чтобы обозначить выбранные категории, применяют такие определения:

    • Абсолютное давление газа: является параметром точки перехода между вакуумом и наблюдаемым давлением.
    • Избыточное давление: для него точкой отсчета становится давление атмосферное. Вычисляется этот показатель как разность между абсолютным и атмосферным давлением.
    • Дифференциальное давление – является разностью показателей между двумя произвольными точками измерений.

    Дифференциальное, абсолютное и избыточное давление визуально может быть представлено так:

    Избыточное и абсолютное давление логически связаны между собой. Значение абсолютного давления можно получить, измерив наблюдаемое давление и прибавив к нему величину атмосферного Р.

    В случае избыточного давления точкой отсчета служит значение атмосферного P. Таким образом, эта величина может быть представлена как разность между абсолютным давлением и атмосферным. Абсолютное и избыточное давление не может быть отрицательным.

    Важно

    При Рабс=0 давление становится равным атмосферному показателю этой величины. Если быть точным, то Рабс не может быть равно вакууму – всегда остается какая-то величина, сформированная, например, давлением насыщенных паров в жидкости.

    Но в случае тяжелых жидкостей этот параметр очень незначителен, поэтому в первоначальных расчетах, не требующих точного вычисления, вполне допустимо.

    Что такое абсолютное давление воздуха

    Абсолютное давление воздуха можно измерить лишь в сосудах с другими веществами – с жидкостями или газами. Так, данный параметр довольно часто измеряется в закрытых сосудах с жидкостями. Как и в первом случае, абсолютное давление воздуха в закрытом сосуде можно измерить,как разницу между наблюдаемым Р и атмосферным.

    Пьезометрическая высота

    Как это часто бывает, наряду с общепринятыми единицами измерения физических величин, используются и исторические. Пьезометрическая высота -это одна из таких величин.

    Она может быть измерена специальным прибором, представляющим собой стеклянную трубку, верхняя часть которой незапечатана и открыто сообщается с атмосферой, а нижняя присоединена к сосуду, в котором измеряется давление.

    Прибор, при помощи которого можно провести подобные измерения, представлен ниже:

    Если к давлению, наблюдаемому в сосуде, применить законы гидростатики, можно получить такое выражение для абсолютного давления:

    Здесь ра – атмосферное давление, а выражение gρhp представляет собой произведение высоты столба жидкости на ее плотность и на значение силы тяжести. Так можно измерить абсолютное значение газа в любом сосуде.

    Источник: https://www.syl.ru/article/219530/new_absolyutnoe-davlenie—formula-i-primeryi-raschetov

    Физика для чайников: открытие атмосферного давления

    Как и многие другие научные открытия, изучение атмосферного давления тесно связано с практическими потребностями людей.

    Устройство насоса было известно еще в глубокой древности. Однако и древнегреческий ученый Аристотель и его последователи объясняли движение воды за поршнем в трубе насоса тем, что «природа боится пустоты». Истинная же причина этого явления – давление атмосферы- им была неизвестна.

    В конце первой половины 17 века во Флоренции строили так называемые всасывающие насосы. Устройство такого насоса несложно: он состоит из вертикально расположенной трубы, внутри которой имеется поршень. При подъеме поршня вверх, за ним поднимается вода. При помощи этих насосов хотели поднимать воду на большую высоту, но насосы «отказывались это делать».

    Обратились за советом к Галилею. Галилей исследовал насосы и нашел, что они исправны. Занявшись этим вопросом, он указал, что насосы не могут поднять воду выше, чем на 18 итальянских локтей (приблизительно 10 метров). Но разрешить вопрос до конца он не успел.

    Совет

    После смерти Галилея эти научные исследования продолжил его ученик Торричелли. Торричелли занялся и изучением явления поднятия воды за поршнем в трубе насоса. Для опыта он предложил использовать длинную стеклянную трубку, а вместо воды взять ртуть. Впервые такой опыт был проделан его учеником Вивиани в 1643 году.

    Раздумывая над этим опытом, Торричелли пришел к заключению, что истиной причиной поднятия в трубке ртути является давление воздуха, а не «боязнь пустоты». Это давление производит воздух своим весом (а то, что воздух имеет вес, было доказано Галилеем).

    Об опытах Торричелли узнал французский ученый Паскаль. Он повторил опыт Торричелли с водой и ртутью.

    Однако Паскаль считал, что для окончательного доказательства факта существования атмосферного давления необходимо проделать опыт Торричелли один раз у подножия какой-нибудь горы, а второй раз на вершине ее и измерить в обоих случаях высоту ртутного столба в трубке.

    Если бы на вершине горы столб ртути оказался ниже, чем у подножия ее, то отсюда следовало бы заключить, что ртуть в трубке действительно поддерживается атмосферным давлением.

    «Легко понять, – говорил Паскаль, – что у подножия горы воздух оказывает большее давление, чем на вершине ее, меж тем как нет никаких оснований предполагать, чтобы природа испытывала большую боязнь пустоты внизу, чем вверху».

    Такой опыт был проведен, он показал, что давление воздуха на вершине той горы, где проводились опыты, было почти на 100 мм ртутного столба меньше, чем у горы. Но Паскаль этим опытом не ограничился. Чтобы еще раз доказать, что ртутный столб в опыте Торричелли удерживается атмосферным давлением, Паскаль поставил другой опыт, который он образно назвал доказательством пустоты в пустоте.

    Опыт Паскаля можно осуществить с помощью прибора, состоящего из прочного полого стеклянного сосуда, в который пропущены и впаяны две трубки от барометров.

    Опыты паскаля окончательно опровергли теорию Аристотеля о «боязни пустоты» и подтвердили существование атмосферного давления.

    Источник – вездесущий и гениальный в своей простоте учебник Перышкина.

    Источник: http://tmstudent.ru/article/atmosfrnoye-davleniye

    Определение давления

    До сих пор мы изучали случаи, когда сила, действующая на тело, была приложена к нему в одной точке. Мы так и говорили про неё: «точка приложения силы» . Настало время ситуаций, когда сила приложена к телу во множестве точек, то есть действует на некоторую площадь поверхности. В каждом из таких случаев говорят не только о самой силе, но и о создаваемом ею давлении.

    Как приятна зимняя прогулка на лыжах! Однако стоит выйти на снег без них, как ноги будут глубоко проваливаться при каждом шаге, идти будет трудно, и удовольствие будет испорчено.

    На этом рисунке вес лыжника примерно равен весу «пешехода». Поэтому силы, с которыми мальчики давят на снег, будем считать равными. Но заметьте: они действуют не на одну точку, а «распределяются» по некоторым поверхностям. У лыжника – по площади касания снега и лыж, а у пешехода – снега и подошв.

    Обратите внимание

    Понятно, что Sлыж > Sподошв. Поэтому и результат действия лыжника на снег проявляется в меньшей степени – лыжник проваливается на меньшую глубину.

    Распределение силы по площади её приложения характеризуют особой физической величиной – давлением. Отношение силы F к площади поверхности S, при условии, что сила действует перпендикулярно поверхности, называют давлением. Это определение давления, и его можно записать в виде формулы:

    p – давление, Па. F^ – перпендикулярно приложенная сила, Н.

    S – площадь поверхности, м2

    Единица давления 1 паскаль (обозначается: 1 Па). Из формулы-определения видно, что 1 Па = 1 Н/м2

    Числовое значение давления показывает силу, приходящуюся на единицу площади её приложения. Например, при давлении 5 паскалей на каждый 1 м2 будет действовать сила 5 ньютонов.

    Вернёмся к примеру с мальчиками. На рисунке не указаны числовые значения F и S. Значит, мы не можем количественно сравнить давления, которое оказывают мальчики (с лыжами и без лыж) на снег. Однако мы можем сравнить их качественно, используя слова «больше» и «меньше». Сделаем это.

    Сначала запишем исходные данные: силы, с которыми мальчики давят на снег, равны, и площадь лыж больше площади подошв (см. столбик слева):

    После знака «Ю», который значит «следовательно», мы составили две дроби. Обратите внимание: знак «больше», присутствовавший в исходных данных, изменился на знак «меньше».

    Почему? Поскольку знаменатель левой дроби больше знаменателя правой, значит, согласно свойству дроби, сама левая дробь меньше правой. Вспомнив, что каждая дробь в этом неравенстве является давлением, получим: давление лыжника меньше давления пешехода.

    Этим и объясняется то, что лыжник меньше проваливается в снег, чем пешеход.

    Формула-определение давления подсказывает нам, как его можно изменять: чтобы увеличить давление, нужно увеличить силу или уменьшать площадь её приложения. И наоборот: чтобы уменьшить давление, нужно уменьшить силу или увеличить площадь, на которую эта сила действует.

    Источник: https://questions-physics.ru/uchebniki/7_klass/opredelenie_davleniya.html

    Ссылка на основную публикацию