Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение города Москвы "Школа на Юго-Востоке имени Маршала В.И. Чуйкова"

Как и зачем измеряют время

Автор: Федорова В.Р.

4«В»класс

Учитель: Сподаренко Е.В.

2018-2019 учебный год. г. Москва

Введение

Причина обращения к данной теме.

Все, что нас окружает неразрывно связано с временем. Мы приходим в школу к определенному часу, в одно и то же время ложимся спать. По расписанию летают самолеты и ходят поезда. Наш возраст измеряется равными промежутками времени - годами. Вся жизнь людей идёт по часам, и сегодня в том, чтобы в любой момент узнать точное время, нет ничего сложного. Достаточно просто посмотреть на циферблат часов. Но, какими бы простыми они не казались, по сравнению с временем существования человека разумного, их изобрели совсем недавно. Мне интересно было узнать - а что было раньше? Как человек измерял время? И почему именно так, а не иначе?

Цель и задачи исследования.

Очевидно, что человеку было необходимо измерять время и раньше, до того, как были изобретены те часы, к которым мы привыкли и которые мы используем сейчас. И еще в глубокой древности он начал искать способы это делать.

Цель: проанализировать историю развития измерения времени

Я хочу:

· Понять, почему люди измеряют время

· Узнать, кто придумал измерять время

· Определить, какими приборами люди измеряли и измеряют время

· Проанализировать, почему его измеряют именно так

Гипотезы.

Я, как и все люди, постоянно использую в жизни часы. И, конечно, я уже пыталась обдумать, почему время измеряют именно так, а не иначе. Поэтому к началу исследования у меня уже было несколько основных гипотез:

- Скорее всего, люди начали измерять время потому, что это стало им необходимо в жизни.

- Может быть, люди изобрели часы, наблюдая природу вокруг них, например - тень от дерева в течение дня.

- Предположим, что основа для измерения времени - период нахождения солнца на небе.

Основная часть исследования

В качестве источников знаний мною были изучены книги, научно-популярные фильмы, статьи в глобальной сети Интернет и мнения других людей. И вот какая информация была мной получена:

Причины необходимости измерения времени.

Люди начали измерять время сравнительно недавно по отношению ко всей нашей долгой истории. Желание синхронизировать наши действия пришло около 5000-6000 лет назад, когда наши кочевые предки начали заселять земли и строить цивилизации. До этого мы разделяли время только на день и ночь, а именно: яркие дни для охоты и работы, а темные ночи для сна. Но с тех пор, как люди стали чувствовать необходимость координировать свои действия для проведения общественных собраний и аналогичных мероприятий, они посчитали нужным ввести систему измерения времени.

Чем больше развивалось человечество, тем точнее необходимо было измерять время. Священникам нужно было знать время начала и продолжительность молитв, преподавателям - уроков. Мореплаватели не могут выйти в открытое море без инструментов, которые помогут им ориентироваться в пространстве.

И, конечно, без измерения времени не могла развиваться наука. Астрономам важно знать положение небесных объектов в конкретное время. Физикам, химикам, механикам необходимо засекать промежутки времени во время опытов, что бы понять законы существования нашего мира.

Основная точка отсчета. Что помогло человеку?

Еще в глубокой древности люди заметили, что день всегда сменяется ночью, а времена года проходят строгой чередой: за зимой наступает весна, за весной лето, за летом осень.

В поисках разгадки этих явлений человек обратил внимание на небесные светила -- Солнце, Луну, звезды -- и на неукоснительную периодичность их перемещения по небосводу. Именно эти наблюдения натолкнули человека на мысль об измерении времени.

Итак, единицы измерения времени основаны на периодах обращения Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца, а также обращения Луны вокруг Земли.

Основной единицей для измерения коротких интервалов времени были сутки, отсчитываемые по полным циклам смены солнечной освещённости (день и ночь).

В результате деления суток на меньшие интервалы одинаковой длины возникли часы, минуты и секунды.

Происхождение деления, вероятно, связано с системой счисления в древнем Шумере. Сутки делили на два равных интервала (условно день и ночь). Каждый из них делили на 12 часов. Каждый час делили на 60 минут. Каждую минуту -- на 60 секунд.

Таким образом, в часе 3600 секунд; в сутках -- 24 часа, или 1440 минут, или 86 400 секунд.

Для измерения более длинных интервалов времени используются единицы измерения год, месяц и неделя, состоящие из целого числа солнечных суток. Год приблизительно равен периоду обращения Земли вокруг Солнца (примерно 365,25 суток), месяц -- периоду полной смены фаз Луны, равному 29,53 суток.

Виды часов. Классификация часов от древнего человека до наших дней.

Солнечные часы.

Ученые считают, что первые солнечные часы -- «Гномон» -- появились в Египте, так как эта страна расположена в самой солнечной зоне земного шара. Гномон представлял собой обелиск или вертикальный стержень. У его основания на земле была нанесена шкала, позволяющая определять время. Тень от обелиска служила «стрелкой» солнечных часов. По таким часам можно было определить время с точностью до часа.

Основным недостатком солнечных часов была абсолютная бесполезность в пасмурный день или в ночное время. Попытки измерения ночного времени привели к созданию огненных часов.

Интересный факт: В Самарканде узбекский астроном Улугбек (1394-1449), внук известного завоевателя Тамерлана (1336-1405), стремясь увеличить точность определения времени по солнечным часам, воздвиг в 1430 году солнечные часы, стержень которых достигал высоты в 175 ступеней (около 50 м). После смерти Улугбека они были разрушены.

Огненные (Огневые часы).

Огненные (огневые) часы измеряли время по количеству масла сгоревшего в лампе, или воска в свече. Несмотря на то, что изобрели их гораздо раньше, в Европе они появились только в начале XIII века. Распространенность огненных часов была столь велика, что единицей измерения времени стала свеча. На вопрос: - «Который час?» следовал ответ: - «Две свечи»; что соответствовало примерно трем часам ночи, поскольку вся ночь делилась на три свечи. Такие часы были дешевы и удобны, но неточны.

Недостатком таких часов была низкая точность их показаний из-за различной скорости выгорания масла и воска у разных ламп и свечей. Однако, именно в эти годы был впервые изобретен будильник. Естественно, он был огненным.

Интересный факт: Огненный «будильник» впервые появился в Китае. Он состоял из спирали из горючего материала с подвешенными металлическими шариками. При сгорании материала шарики падали в фарфоровую вазу, производя звон.

Водяные часы

На смену солнечным и огненным часам 2500 лет назад пришли водяные часы. Они были более точны и совершенны. Эти часы надежно работали и днем и ночью. Устройство их было простым: сосуд с отверстием в днище и делением на стенках, по которым можно следить за падением уровня воды. Сосуд изготавливался, как правило, из металла, глины или стекла, наполнялся водой, которая медленно, по капле, вытекала, понижая уровень воды, а деления на сосуде определяли который час.

Водяные часы быстро стали популярны. Их использовали как в домашнем быту, так и в войсках, правительственных учреждениях, школах. Они были на ипподромах, стадионах и судебных учреждениях.

Водяные часы называли «Клепсидрой», что по-гречески означает «Похитительница». Именно клепсидре мы обязаны появлению выражения - «Течение времени».

Интересный факт: Водяные часы совсем необязательно были простыми и маленькими.

Верхом совершенства были большие астрономические водяные часы, построенные в 1090 г. китайским астрономом Су-Сунгом в Кай фенге - в тогдашней столице китайской империи.

Зубчатая передача соединяла ведущий механизм со шкалой времени. Астрономическая часть часов имела форму армилярной сферы и небесного глобуса. Особенностью этих часов является большое водяное колесо с замкнутым кругооборотом воды, приводящее в движение часы в целом.

Полный цикл наполнения ковшей на колесе составлял 9 ч. За это время расходовалось около 500 литров воды.

Песочные часы.

Песочные часы состоят из двух сообщающихся сосудов закрепленных в деревянной оправе. Работа песочных часов основана на пересыпании точно откалиброванного песка из одного сосуда в другой через узкое отверстие, в одну песчинку в одинаковые промежутки времени.

Принцип работы идентичен водяным часам, но из сосуда в сосуд бежит не вода, а песок.

Интересный факт: Знаменитый мореплаватель Магеллан во время своего кругосветного путешествия использовал песочные часы в наборе из 18-ти штук. Ему необходимо было узнавать точное время для навигации, а также для того, чтобы вести судовой журнал. Песочные часы были рассчитаны на 15, 30, 45 минут и полный час. На каждом судне имелся человек, который должен был по мере необходимости переворачивать их.

Механические часы.

Механические часы, по своему устройству напоминающие современные, появились в XIV веке.

Это были огромные тяжеловесные механизмы башенных часов, которые приводила в действие гиря, подвешенная на канате к ведущему валу механизма.

Идея создания механических маятниковых часов пришла в голову Галилею. А реальная конструкция таких часов появилась в 1658 году благодаря изобретателю и ученому Христиану Гюйгенсу (1629-1695гг). Причем, эта конструкция почти без изменений сохранилась в современных часах, за тем только исключением, что вместо маятника используется «Баланс» (колебательный механизм, который основан на колебаниях подпружиненного тела), а вместо гири источником энергии служит заведенная пружина.

Интересный факт: Идея часов с маятником пришла великому итальянскому физику Галилео Галилею в 1583 году, во время богослужения в Пизанском соборе, когда он обратил внимание на равномерно раскачивающиеся люстры, подвешенные к потолку на длинных цепочках.

Кварцевые и атомные часы.

С развитием науки и техники в часах стали использовать другие движущие силы и источники энергии. Теперь это сложные приборы, в которых в качестве периодического процесса используются колебания, связанные с процессами, происходящими на уровне атомов или молекул.

Работа кварцевых часов основана на пьезоэлектрическом эффекте кварца. Электронный блок, расположенный в кварцевых часах, посылает импульсы шаговому электродвигателю, поворачивающему стрелки. Постоянную частоту импульсов обеспечивает кварц. Двигатель и блок получают питание от батарейки. Такие часы заводить не нужно, ведь батарея обеспечивает длительный срок работы.

Атомные часы измеряют время, отслеживая как долго один атом переходит с положительного на отрицательное энергетическое состояние и обратно. Они отслеживают самые незначительные изменения времени и являются самыми точными в мире.

Интересный факт: В 2015 году физики из Национального института стандартов и технологий США создали новую модификацию атомных часов на основе стронция. Она позволяет добиться рекордной стабильности и точности: погрешность составит лишь одну секунду в 15 миллиардов лет. К слову, примерно таков нынешний возраст нашей Вселенной.

Необычные часы.

Цветочные часы основаны на механизме самой природы. Когда и кто впервые заметил свойства растений открывать, закрывать цветки в строго определённое время, никто не скажет. Изобретателем цветочных часов был шведский естествоиспытатель Карл Линней. На отдельном участке он специально высаживал строго определённые растения, и по ним определял смену часов. Считать часы по цветочным часам трудно, минуты - невозможно. Весёлые ноготки (календула) - ужасные сони. Они просыпаются только в 9 утра, а ко сну отходят рано: в 15-16 часов. А одуванчик - «жаворонок»: его жёлтые шапочки радуются солнцу уже с 5-6 часов. Правда, засыпает он ещё раньше ноготков: в 14-15 часов. «Точными» цветами обладает обыкновенная картошка: по ней можно заметить 6-7 часов утра и 14-15 часов.

«Живые часы».

Живыми часами весной и летом могут быть поющие птицы. Соловьи, жаворонки, зяблики могут нам помочь определить время. Они утром начинают петь в разное время. Если запел соловей, то значит еще ночь, он поет самый первый. Позже поет жаворонок. В пять утра - зяблик. А вот воробей начинает только в 6 утра. Как воробьи проснулись - значит, и нам скоро пора вставать в школу.

С древних времен петух, как и солнце, отсчитывает время. Его крик у всех народов являлся важной временной привязкой - «первые петухи», «вторые, третьи петухи», «до ... петухов». Во все времена петух был своеобразным «будильником». Он своим криком поднимал народы всех стран мира и цивилизаций на трудовые подвиги.

Эксперимент

Цель эксперимента: изготовить своими руками песочные часы на 7 минут.

1. Я взяла две одинаковых пластмассовых бутылки, вылила из них воду и высушила изнутри.

2. Крышки бутылок я склеила между собой и проделала в них маленькое отверстие. Получился «переходник» между двумя емкостями.

3. Одну бутылку я наполнила песком до краев и прикрутила ее к переходнику. С другой стороны я прикрутила пустую бутылку.

4. Я взяла секундомер, поставила конструкцию полной бутылкой вверх и засекла время. Из верхней бутылки стал сыпаться песок. Когда прошло 7 минут, я положила конструкцию набок, что бы песок больше не сыпался.

5. Из верхней бутылки я удалила остаток песка и прикрутила ее на место.

6. У меня получились песочные часы на 7 минут.

Заключение

сутки день ночь время

1. Необходимость измерения времени человеком обусловлена изменением уклада жизни человека, потребностью отслеживать разные промежутки времени, а также развитием технологий.

2. Измерение времени - общечеловеческая потребность. В первых своих измерениях человек ориентировался на движение солнца.

3. Историческое развитие общества и технологий позволили пройти долгий путь по модернизации измерительных приборов времени: от солнечных часов до современных цифровых.

4. Деление суток на более мелкие интервалы для измерения времени необходимы для различных сфер жизни: для проведения исследований, наблюдений, для организации нашей повседневной жизни. Современные технологии позволяют добиться самой минимальной погрешности в измерениях времени.

Список источников

Книги:

- Адам Харт-Дэвис, «Книга о времени». Арт-Родник, Москва, 2012г.

- Уорд Ричи, «Живые часы». Мир, Москва, 1974г.

Научно-популярные видеофильмы

«Который час», Великобритания, ВВС, 2011г.

Размещено на Allbest.ru