Часы. Слуги времени - Физика - Рефераты - Рефераты - Огромнейшее собрание рефератов - вакансии и работа
Суббота, 03.12.2016, 04:25
Luch.ucoz.ru

ГлавнаяРефераты | Мой профиль | Регистрация | Выход | Вход
Форма входа
Меню сайта
Категории раздела
География [3]
Физика [5]
Математика [2]
Химия [1]
История России [1]
Биология [3]
Литература [2]
Украинская литература [6]
Астрономия [9]
Всемирная история [1]
История Украины [4]
Изобретения [4]
Небольшой опросик
Чего не хватает на сайте?
Всего ответов: 50
Помогите проекту
Мы всячески пытаемся сделать наш сайт лучше, удобней, проще..
Но для этого нужны немалые средства.
Поэтому, если Вы желаете помочь нам, бросьте монетку нашей хрюше:

Она обязательно скажет вам спасибо!:)
Администрация благодорит вас за помощь!
Обмен ссылками
По поводу размещения здесь ваших ссылок, пишите в "Связь с администрацией"
Главная » Статьи » Рефераты » Физика

Часы. Слуги времени

Слуги времени

 

СОДЕРЖАНИЕ

  

Введение ..………………………………..3

Основная часть..………………………….4

Практические исследования.....…………9

Выводы……………………….………….10

Список использованной литературы…..11

Приложения………….……………….…12

 

Введение

 

 

История развития методов измерения времени - это путь от первых грубых часов древнего мира, позволявших измерять время с точностью до нескольких минут в сутки, к современным астрономическим часам, позволяющим измерять время с точностью до тысячных и миллионных долей секунды. Это также путь постепенного расширения доступных измерению промежутков времени вплоть до миллиардов лет и биллионных долей секунды.

 

На протяжении веков и тысячелетий расширение масштабов измеряемых промежутков времени, и увеличение точности их определения было связано с решением той или иной научной или технической задачи. Поэтому история часов является одной из увлекательнейших страниц борьбы человеческого гения за понимание сил природы и овладевание ними.

 

Самые точные часы находятся в Париже, в Институте Времени, и являются эталоном времени - по ним "сверяют стрелки" во всем мире (Эталон — образец, мерило, идеальный или установленный тип чего-либо; точно рассчитанная мера чего-либо, принятая в качестве образца.)

 

Основная часть

 

Солнечные часы

 

Самые первые часы на земле – солнечные. Они были гениально простыми: воткнутый в землю шест. Вокруг него нарисована шкала времени. Тень от шеста, передвигаясь по ней, показывала, который сейчас час.
            Солнечные часы были известны давно, более чем за 500 лет до нашего летоисчисления. Древние греки начали их использовать еще в 1459 году до нашей эры.

Солнечные часы состоят предмета, дающего резкую и длинную тень, и циферблата, на котором нанесены деления, соответствующие часам и долям часа.

Получение отсчёта времени с помощью солнечных часов основано на том, что в течение дня тень, отбрасываемая предметами, освещенными Солнцем, всё время изменяется. Она перемещается, одновременно меняя свою длину: рано утром тени длинные, затем они укорачиваются, а после полудня снова удлиняются. Утром тени обращены к западу, в полдень (в нашем северном полушарии) к северу, а вечером к востоку. В соответствии с этим отсчитывать время можно двумя способами: по длине тени или по её направлению. Второй способ более удобен и точен.

Солнечные часы продолжали строить вплоть до 16 и даже 17 века. Впрочем, иногда их строили и более поздние времена, но уже в качестве украшения.

Несмотря на то, что ученые научились делать очень большие и совершенные солнечные часы, пользование ими было далеко не всегда удобным; они не действовали ночью и в пасмурную погоду, их трудно было брать с собой в путешествие или сражение. (Приложение 1)

В этом отношении были более удобными песочные часы.

 

Песочные часы

 

Дата возникновения первых песочных часов тоже неизвестна. Но и они, как и масляные лампадные, появились не раньше, чем прозрачное стекло. Считается, что в Западной Европе о песочных часах узнали лишь в конце средневековья; одним из самых старых упоминаний о них является сообщение от 1339 г., обнаруженное в Париже. Оно содержит указание по приготовлению мелкого песка из просеянного порошка черного мрамора, прокипяченного в воде и высушенного на солнце.

Несмотря на то, что песочные часы появились в Европе столь поздно, они быстро распространились. Этому способствовали их простота, надежность, низкая цена и не в последнюю очередь возможность измерять с их помощью время в любой момент дня и ночи. Их недостатком был сравнительно короткий интервал времени, который можно было измерить, не переворачивая прибора. Обычные часы были рассчитаны на полчаса или час, реже — на 3 часа, и лишь в совершенно редких случаях строили огромные песочные часы на 12 часов хода. Не давало улучшения и соединение нескольких песочных часов в одно целое.
            Песочные часы никогда не достигали точности солнечных. Кроме того, при длительном пользовании ими их точность изменялась, поскольку зерна песка постепенно дробились на более мелкие, а отверстие в середине диафрагмы, наоборот, постепенно истиралось и увеличивалось, так что скорость прохождения песка через них становилась большей.

Песочные часы обычно делались в виде двух воронкообразных сосудов, поставленных друг на друга. Верхний сосуд до определённого уровня заполнялся песком, высыпание которого служило мерой времени. После того как из верхнего сосуда весь песок высыпался, часы нужно было перевернуть.

Песочные часы широко использовались на кораблях; так называемые «корабельные склянки» служили морякам для установления распорядка их жизни - смены вахт и отдыха. (Приложение 2)

Для отсчёта более или менее длительных промежутков времени песочные часы неудобны как вследствие небольшой точности, так и потому, что за этими часами требуется постоянный надзор. В этом отношении значительно удобнее были огненные часы, имевшие в древности большое распространение.

 

Огненные часы

 

Рудокопы древнего мира, добывая в шахтах серебро и железо, пользовались своеобразным способом измерения времени: в глиняную лампу, которую брал с собой под землю рудокоп, наливалось такое количество масла, чтоб его хватило на 10 часов горения светильника. Когда масло было на исходе, рудокоп знал, что рабочий день заканчивался, и поднимался наверх.

В Китае употреблялись огненные часы несколько другой конструкции: из специальных сортов дерева, растёртого в порошок вместе с благовониями, приготовлялось тесто, из которого раскатывали палочки, придавая им форму спирали. Некоторые образцы огненных часов достигали нескольких метров длины, а горя, слегка потрескивали и источали через каждый час определенный запах.

Задолго до европейских солнечных и песочных часов в Японии существовали огненные часы. Изготовлять их было нелегко, и поэтому пользовались ими только императоры и крупные самураи.

Они могли гореть месяцами. Иногда на определённых местах подвешивали металлические шарики, которые при сгорании палочки падали в фарфоровую вазу, производя громкий звон, получался огненный будильник.

Широко применялись огненные часы в виде свечи, на которой нанесены метки. Сгорание отрезка свечи между метками соответствовало определенному промежутку времени. (Приложение 3)

Недостатком огненных часов является то, что их нужно было периодически возобновлять. Водяные часы в этом отношении были удобнее, так как возобновление воды не предоставляло трудностей.

 

Водяные часы

 

Водяные часы были известны в Древнем Египте, Иудее, Вавилоне, Греции, Китае. Греции водяные часы называли клепсидрой, что в буквальном смысле означает «воровка воды». Время с помощью этих часов определялось по скорости вытекания воды из одного сосуда в другой, снабжённый метками, уровень воды в котором и показывал время. Для удлинения измеряемого интервала времени иногда таких сосудов делали несколько; три, четыре.

Клепсидрами пользовались в быту для счёта времени, ими пользовались для регламентации времени выступления ораторов на общественных собраниях и в суде. В войсках клепсидры применялись при разводе караулов. В древности клепсидра была весьма распространённым прибором, хотя её точность была не высокой.

Для повышения точности отсчёта времени конструкторы клепсидр должны были учесть, что вода из отверстия вытекает не равномерно, а тем быстрее, чем больше давление в сосуде, т. е. чем больше воды в сосуде.

Многие конструкторы водяных часов стремились, чтобы их приборы показывали не только время суток, но и наступление различных астрономических событий. Это заставляло изобретателей клепсидр создавать хитроумнейшие и громоздкие сооружения, подвергавших в изумление современников.

Клепсидры показывали время и днём и ночью, и показывали его непрерывно.

Да, во многих отношениях клепсидры достигли совершенства, а значит, и конца развития.

Первый будильник на земле тоже был водяным - и будильником, и школьным звонком одновременно. Его изобретателем считают древнегреческого философа Платона, жившего за 400 лет до нашей эры. Этот прибор, придуманный Платоном для созыва своих учеников на занятия. (Приложение 4)

 

Механические часы.

 

Первое упоминание о механических часах относится к концу 6 столетия. Механические часы с гирями и колесами были изобретены в Х-XI веках. В средние века, до появления часов с циферблатом, время определялось по башенным часам, первоначальное назначение которых состояло в определении времени для молитвы. 

Именно поэтому эти часы находились в колокольнях монастырей. Их придумали мастера монахи, жившие в Европе, приблизительно в средине тринадцатого века. У них не было ни маятника, ни стрелок, они только били в колокол раз в час. Конструкция этих часов была очень громоздкой, включала железную раму и зубчатые колеса. Через некоторое время после своего появления эти часы стали регулировать как церковную, так и городскую жизнь.

В России первые башенные механические часы были установлены в московском Кремле в 1404 году монахом Лазарем Сорбиным.

Маятниковые часы изобрел в 1657 году голландский физик и астроном Х. Гюйгенс.  В конце XVI века было сделано открытие. Молодой ученый Галилео Галилей, наблюдая за движением самых разных лампад в Пизанском соборе во время богослужения, установил, что ни вес, ни форма лампад, а лишь длина цепей, на которых они подвешены, определяет периоды их колебаний от ветра, врывающегося в окна. Ему и принадлежит идея создания часов с маятником.

Механические часы с пружиной изобрели в XVIII веке.

Результатом применения механических часов стал переход по всей Европе от церковных канонических часов, неравных по времени года, к равным часам нашей современной системы исчисления времени. Изменение было радикальным, а потому переход совершался постепенно, по мере распространения в городах башенных часов.

Французский король Карл V первым сделал шаг к этой реформе. После установки дворцовых башенных часов де Вика он приказал всем церквям Парижа отбивать по ним часы и четверти часа. Так как на этих часах время отсчитывалось в равных промежутках, новый порядок исчисления времени распространился не только в Париже, но постепенно и в европейских странах.

Сутки сначала подразделяли на 24 часа, считая от одного заката солнца до другого. Окончание дня отмечалось 24 ударами колокола, и такой порядок счета времени в некоторых местах сохранялся до 1370 г. Затем начался постепенный переход к подразделению суток на две равные половины, каждая по 12 часов, с отсчетом от полуночи до полудня и обратно — от полудня до полуночи.
            Теперь не стало надобности отбивать время 24 раза — хватало 12 раз.

Переход на этот, более рациональный, счет времени происходил в различных странах Западной Европы не одновременно; счет времени от 1 до 24 часов, начиная с часа восхода Солнца, дольше всего сохранялся в Италии и в некоторых городах Германии. (Приложение 5)

 

Электронные часы.

 

А в 70-х годах 20 столетия получили распространение так называемые электронные кварцевые часы с цифрами. Электронные часычасы, в которых для отсчёта времени используются периодические колебания электронного генератора, преобразованные в дискретные сигналы, повторяющиеся через 1 с, 1 мин, 1 ч и т. д.; сигналы выводятся на цифровое табло, показывающее текущее время, а в некоторых моделях также число, месяц, день недели. Основа электронных часов — микросхема; питание — от сети или элементов, в том числе миниатюрных (в наручных электронных часах). Существуют электронные часы, конструктивно объединённые (на базе общей микросхемы) с микрокалькулятором, а также электронные часы-будильник. (Приложение 6)

 

Атомные часы

 

Атомные часы (молекулярные, квантовые часы) — прибор измерения времени, в котором в качестве постоянного периодического процесса используются собственные колебания атомов или молекул. Периоды этих колебаний при помощи электронных схем сравниваются с измеряемым промежутком времени.

С 1967 года международная система единиц СИ определяет одну секунду как 9 192 631 770 (девять миллиардов сто девяносто два миллиона шестьсот тридцать одна тысяча семьсот семьдесят) периодов электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя уровнями основного состояния атома изотопа Цезий-133. Согласно этому определению атом цезия является стандартом для измерений времени и частоты. Точность определения секунды определяет точность определения других основных единиц, таких как, например, вольт или метр, содержащих секунду в своём определении. Цезиевые часы считались самыми точными последние 50 лет. (Приложение 6)

В 1954 году в СССР возникла идея создания атомных часов - "Государственного первичного эталона времени и частоты". Они были установлены в научно-исследовательском институте под Москвой и давали случайную ошибку в 1 секунду раз в 500000 лет.

 

     Практическая часть

 

Эксперимент 1

Для определения точности времени я провёл небольшой эксперимент:

взял четыре образца часов (песочные, электронные, кварцевые и механические) и начал отсчёт трём минутам. Полученные результаты я сравнил с эталоном времени из Интернета. Результаты записал в таблицу:

 

Вид часов

Погрешность

Песочные

+2

Электронные

0

Механические

-3

Кварцевые

+1

 

Из этих данных следует, что наиболее точными в моём эксперименте оказались электронные часы. Их необходимо использовать для получения точных данных. Остальные образцы можно использовать в быту.

 

Эксперимент 2

Существуют так называемые "биологические часы”. Эти часы основываются на умении человека чувствовать истечение определённого промежутка времени. В этом эксперименте я попытался выяснить, можно ли развивать эти часы. Для этого я попробовал прочувствовать одну минуту, не считая секунд, три раза. Результаты сравнил с электронными часами. Оформил таблицу:

 

№ измерения

Погрешность

1

39 сек.

2

21 сек.

3

12 сек.

 

Следовательно, "биологические часы” можно развивать. Хотя далеко не с первого раза. Но при упорных тренировках можно достичь высоких результатов.

 

Выводы

 

      Таким образом, я могу сказать, что создание часов имело огромное значение для истории техники. Дело даже не столько в том, что люди получили в свое распоряжение удобный прибор для измерения времени. Влияние этого изобретения было несравненно шире. Часы стали первым автоматом, созданным для практических целей и получившим повсеместное распространение. Не было другой такой области техники, где было бы приложено столько изобретательности, знания и остроумия, как при создании и усовершенствовании часового механизма. По сравнению с примитивными  прежними устройствами часы стали как бы большим качественным шагом вперед. Создание их требовало сложных расчетов и кропотливого труда, особых инструментов и новых материалов, они давали прекрасную возможность для соединения науки и практики. Многие конструкторские идеи, получившие потом распространение в других отраслях техники, были поначалу опробованы в часах, а для многих механизмов, созданных в последующие времена, часы послужили образцом.  Они явились как бы опытной моделью всего механического искусства вообще. Трудно назвать еще какое-либо устройство, давшее столь богатое поле для работы человеческой мысли.

 

Список использованной литературы

 

1. Джеймс П., Торп Н. Древние изобретения. ООО "Попурри", 1997

2. Лурье И. Очерки по истории техники Древнего Востока. М., 1940

3. Михаль С. Часы. М. Знание, 1983

4. Рыжов К.В. 100 великих изобретений. М. Вече, 1999

5. Большая иллюстрированная энциклопедия древностей. Прага, Артия, 1980

6. Большая советская энциклопедия

7.Энциклопедия для детей. Том 14. Техника. М. ЗАО "Дом Книги 'Аванта+'", 1999

Категория: Физика | Добавил: Админ (07.11.2010)
Просмотров: 1858 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
Корзина
Ваша корзина пуста
Поиск
Улыбнись:)
☺☺☺
Реклама


Статистика
Copyright MyCorp © 2016 Создать бесплатный сайт с uCoz