XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Время в моей жизни
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Все вещи разрушает время,
И мрачной скукой нас томит;
Оно как тягостное бремя
У смертных на плечах лежит.
Нам, право, согласиться должно
Ему таким же злом платить
И делать всё, чем только можно
Его скорее погубить.
Н.М. Карамзин
Жизнь человека прошлой и нынешней эпохи тесно связаны. Когда человек рождается у него запускаются его «персональные часы». Время занимает всю человеческую жизнь, и без него никак не обойтись. Ведь самого детства человек познает о времени: режим питания, сна, прогулок до определенного времени, так же значимую часть жизни занимает детский сад, школа, колледж, университет и работа. Но, после преодоления определенного срока времени твои «жизненные» часы останавливаются и больше не один часовщик не может их завести.
Существует огромное количество пословиц и поговорок о времени которые появились еще во времена наших прадедов и передавались из уст в уста, так они дошли и до нашего времени. В них таится мудрость и проницательность, заложенная веками. Многие пословицы и поговорки уже стали неотъемлемой частью нашего разговорного обихода. Ведь, даже после истечении такого большого количества времени, свою ценность они не утратили.
Временем кто дорожит, тот зря в постели не лежит.
Время, что вода, течет не замечаешь.
Время проходит, а другое приходит.
Время разум дает.
Время, как воробей, упустишь — не поймаешь.
«Время - это монета вашей жизни. У вас есть только эта монета, и только вы вправе определить, на что ее следует потратить. Остерегайтесь, чтобы ее не потратил за вас кто-нибудь другой.» Эти слова были сказаны Карлом Сэндбергом много лет назад.
Люди сравнивают время со многими вещами, например: биение сердца, приливы и отливы морей, восход солнца, смена дня и ночи.
Главное свойство времени в том, что оно идет не прерывно, оно идет непрерывно и не имеет ни начала ни конца, и не может зависеть от чьего то желания. В этом и заключается проблема человека ведь время идет, его нельзя остановить, вернуть назад и исправить прошлые ошибки.
Цель исследования: изучить историю создания часов.
Задачи:
Выяснить, как измеряли время наши предки;
Познакомиться с действием и строением
разных видов часов;
Сделать огненные и водяные часы.
Провести опрос среди одноклассников.
I РАЗДЕЛ. Часы
ПОНЯТИЕ «ВРЕМЯ»
Опираясь на различные источники. Понятие «время» можно охарактеризовать так.
ВРЕМЯ – это:
В философии и физике: мера длительности существования всех объектов, характеристика последовательной смены их состояний в процессах и самих процессов, изменение и развитие.
Шкала отсчета текущего физического времени.
Время жизни
Прогрессия в которой будущее становится настоящим
Одна из координат пространства-времени вдоль которой протянуты мировые линии физических тел, а так же сознание.
В грамматике: форма глагола, относящая действие или состояние к прошедшему, настоящему и будущему времени.
В естествознании различают эфемерное, звездное, солнечное. всемирное, местное, поясное, декретное.
ЕДЕНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ
Жизнь всего живого на планете тесно с вязано с временем так оно стало неотъемлемой частью нашего обихода.
Исторически основной единицей для измерения средних интервалов времени были сутки (часто говорят «день»), отсчитываемые по минимальным полным циклам смены солнечной освещённости (день и ночь).
В результате деления суток на меньшие временные интервалы одинаковой длины возникли часы, минуты и секунды. Происхождение деления, вероятно, связано с двенадцатеричной системой счисления, которой придерживались в древнем Шумере. Сутки делили на два равных последовательных интервала (условно день и ночь). Каждый из них делили на 12 часов. Дальнейшее деление часа восходит к шестидесятеричной системе счисления. 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 же 86 400 секунд.
Часы, минуты и секунды прочно вошли в наш обиход, стали естественно восприниматься даже на фоне десятичной системы счисления. Сейчас именно эти единицы наиболее часто используются для измерения и выражения промежутков времени.
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 365,2422 суток), месяц — периоду полной смены фаз Луны (называемому синодическим месяцем, равным 29,53 суток).
1 год = 12 месяцев = 52 недели = 365дней
1 месяц = 4 недели
1 неделя = 7 суток
1 сутки = 24 часа = 1440 минут = 86400 секунд
1 час = 1/24 суток = 60 минут = 3600 секунд
1 минута = 1/1440 суток = 1/60 часа = 60 секунд
1 секунда = 1000 миллисекунд
Для достижения еще более высокой точности измерений времени в 1967 году была принята естественная единица времени – атомный эталон времени.
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ
Как узнать время? Сейчас ответ на этот вопрос прост: у каждого под рукой часы, причем в нескольких экземплярах.
Часы — прибор для определения текущего времени суток и измерения продолжительности временных интервалов в единицах, меньших, чем одни сутки. Самыми точными часами считаются атомные часы.
На данный момент существует множество разновидностей часов:
Солнечные часы
Водяные часы
Песочные часы
Огненные часы
Механические часы
Ходики
Часы с кукушкой
Кварцевые часы
Электронные часы
Атомные часы
Ламповые часы
Смарт-часы
Первое известное описание солнечных часов в Древнем Египте — надпись в гробнице Сети I, датируемая 1306—1290 гг. до н. э. Там говорится о солнечных часах, измерявших время по длине тени и представлявших собой прямоугольную пластину с делениями. На одном конце её прикреплён невысокий брусок с длинной горизонтальной планкой, которая отбрасывала тень. Конец пластины с планкой направлялся на восток, и по меткам на прямоугольной пластине устанавливался час дня, который в Древнем Египте определялся как 1/12 промежутка времени от восхода до заката. После полудня конец пластины направлялся на запад. Фото 1.
Принято считать, что самые ранние водяные часы датируются около 1500 г. до н.э. Первые такие часы были найдены в захоронении Аменхотепа I в Египте. Изобрел часы, предположительно, египетский придворный ученый Аменемхет.
Но согласно раскопкам, известно, что древние греки уже с 325 г. до н.э. применяли их. Они назвали такие часы «клепсидрами». Это переводится как «водяные воры» (от.- греч. κλεψύδρα от κλέπτω «красть, скрывать» + ὕδωρ «вода»). Простейшие образцы греческих клепсидр – это сосуды или емкости с отверстием почти у самого дна. Принцип работы такой. Верхний сосуд находится под наклоном, и из него капает вода в другую емкость. В нижней чаше были отметки на внутренней стороне, обозначавшие часы. Такие клепсидры использовали жрецы, чтобы совершать ритуалы и жертвоприношения в определенное время. Но такие часы были далеки от совершенства.
В течение с 100 г. до н.э. и по 500 г. н.э. водяные часы постоянно модифицировали древнегреческие и римские астрономы и часовщики. Модификации были направлены на то, чтобы сделать поток воды более постоянным, регулируя давление. И самое главное – создать более причудливые и креативные способы отображения времени. Эти визуальные модификации включали различные звуки звона, открывание дверей с небольшими фигурками, движение рук и т.д. Фото 2.
История огневых (огненных) часов начинается в Древнем Китае. Определенные сорта дерева истирали в порошок, смешивали с благовониями. Из полученной смеси готовили палочки, на которые наносили отметки, по которым отмеряли промежутки времени. Иногда к отметкам на палочке подвешивали на нитях металлические шарики, которые со звоном падали, как только нить перегорала. Чаще всего из смеси делали спирали, которые занимали меньше места.
Также широко использовались свечи с метками: сгорание отрезка свечи между метками соответствовало определенному промежутку времени. Они полностью зависели от погоды, а их функционирование ограничивалось частью суток, заключенной в промежуток между восходом и закатом.
Огненные (огневые) часы измеряли время по количеству масла сгоревшего в лампе, или воска в свече. 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. Фото 3.
Песочные часы. Одним из первых упоминаний о таких часах является обнаруженное в Париже сообщение, в котором содержится указание по приготовлению тонкого песка из порошка чёрного мрамора, прокипячённого в вине и высушенного на солнце.
В настоящее время песочные часы используются при проведении некоторых врачебных процедур в медицинском кабинете нашей школы. Песочные часы используют также в качестве сувениров. Фото 4, Фото 21.
Первые механические часы называли башенными колесными часами, в движение они приводились опускающимся грузом. Приводной механизм представлял собой гладкий деревянный вал канатом к которому был примотан камень, выполняющий функцию гири. Под действием силы тяжести гири, канат начинал разматываться и вращать вал. Если этот вал через промежуточные колеса соединить с основным храповым колесом, связанным со стрелками-указателями, то вся эта система будет как-то указывать время.
Проблемы подобного механизма в огромной тяжеловесности и необходимости гире куда-то падать и в не равномерном, а ускоренном вращении вала. Чтобы удовлетворить все необходимые условия, для работы механизма строили сооружения огромных размеров, как правило, в виде башни, высота которой была не ниже 10 метров, а вес гири достигал 200 кг, естественно все детали механизма были внушительных размеров. Столкнувшись с проблемой неравномерности вращения вала, средневековые механики поняли, что ход часов не может зависеть только от движения груза. Фото 5.
В г.Салават на пересечении улиц ул.Первомайская и ул.Матросова на здании имеются красивые механические часы, которые работают круглосуточно. Фото 22.
Ходики— это небольшие стенные часы упрощённого устройства с гирями — вариант механических часов с маятником,, анкерным спуском и гирями в качестве двигателя. Настенные часы-ходики и часы с кукушкой — это символ верности традициям. Сам дух времени живет в их сложном и тонком механизме. Такие часы родом из Германии, из района Шварцвальд, имя которого связано с производством ходиков еще с середины 18 столетия. Именно тогда впервые в «черном лесу» закуковала первая в мире механическая кукушка в часах. Фото 6.
Кварцевые часы — создатель первых кварцевых часов - Лене Лекультр. Первая марка наручных кварцевых часов, известных как Beta 1, была представлена в 1967 году на ежегодном конкурсе точности, проводимом Швейцарским обществом хронометрии. Это часы, в которых в качестве колебательной системы применяется кристалл кварца. Хотя электронные часы также являются кварцевыми, выражение «кварцевые часы» обычно применяется только к электромеханическим часам.
Качественные бытовые кварцевые часы имеют точность ±15 секунд/месяц. Таким образом, выставлять их надо дважды в год, при переходе с зимнего времени на летнее и наоборот. Однако, кристалл кварца подвержен старению, и со временем часы начинают, как правило, спешить. Фото 7.
Первые часы с цифровой индикацией времени были созданы в 1971 году. Таким образом, закончилась длившаяся более 500 лет эпоха отображения времени при помощи стрелок. Первыми электронными часами были часы на светодиодах. Они были изготовлены в золотом корпусе и стоили очень дорого. Достоинством светодиодов является высокая яркость свечения, но следствием этого является их большое энергопотребление. Большая потребляемая мощность не допускает постоянной индикации в часах с автономным питанием. Механизм Ваших часов представляет собой высокотехнологичный монолитный корпус, в который интегрированы электронные компоненты, светодиодная панель и легко заменяемый элемент питания. Использование такого механизма позволило значительно упростить процесс сборки часов и, следовательно, уменьшить их себестоимость. Фото 8.
В нашем городе, на площади Ленина, имеются электронные часы. Фото 23.
Идея создать атомные часы пришла в голову физику из Англии Уильяму Томсону в 1879 году. Он первый додумался до того, что можно применять колебания частиц для сверхточного отслеживания времени. Им предлагалось использовать водород. Но впервые попытаться реализовать эту идею на практике удалось лишь в 40-х годах 20 столетия. Первые атомные часы появились в Британии только в 1955г. Создал их Луи Эссен физик из Англии. В основу работы механизма легли атомы цезия-133. Это дало возможность ученым сверхточно измерять время, чем это делали до того. Первое устройство по расчетам ученых могло дать погрешность максимум в одну секунду только через 100 лет. Впоследствии механизм был усовершенствован. От него можно было получить неточность в работе в одну секунду только по истечении 2-х, а может быть и 3 миллионов лет. В СССР идея разработать атомные часы пришла в голову академику Басову Н. Г.. Атомные часы состоят из нескольких частей: электронного блока, кварцевого осциллятора, квантового дискриминатора. Электроника несет ответственность за стабильность работы, точность механизма. Несмотря на то, что атомные часы сложные по устройству, изготовить их под силу сегодня любой из стран и использоваться они могут повседневно. По своим параметрам они не тяжелые, небольшие, красиво смотрятся на руке. Фото 9.
Смарт часы - Первые цифровые часы были выпущены в 1972 году под маркой Pulsar и были разработаны в Hamilton Watch Company. Бренд «Pulsar» в 1978 году был куплен компанией Seiko. В 1982 была выпущена модель Pulsar которая могла хранить в памяти 24 цифры, что делало их первыми часами с программируемой памятью. С приходом персональных компьютеров в 1980-х Seiko начала разрабатывать часы со способностью вычислений. Фото 10.
II РАЗДЕЛ. Практическая часть.
Для создания огненных часов нужна 1 обычная свеча, на которой с помощью карандаша я отмерила расстояние 1 сантиметр. Потом зажгла свечку и с помощью электронных часов засекла время, за которой свеча сгорает на 1 сантиметр. В ходе эксперимента установлено, что света сгорает на 1 сантиметр за 10 минут.
Теперь, зная время горения 1 сантиметра свечи, я могу узнать, сколько времени необходимо, чтобы сгорела вся свеча. Для того, что бы отмерять отрезки времени в 10 минут, надо просто нанести на свечу отметки через 1 сантиметр. Фото 11, 14, 17.
Вывод:
Часы не удобны в использовании, т.к они были не удобны в применении в дневное время суток, а кроме того, точность их показаний была низка из-за различной скорости выгорания масла и воска у разных ламп и свечей.
Создание модели водных часов
Для создания водных часов нам необходимо 2 пластиковых бутылки. На первой бутылке отмечаем линию начального уровня воды и в нее наливаем воду, проделываем отверстия в крышках бутылок. Закрываем их и прикрепляем их к друг другу скотчем. Далее включаем секундомер и отмечаем на линии уровень воды после того, как пройдет 10 минут. Замеряем линейкой расстояние между двумя полученными линиями уровня воды и размечаем всю линейную полоску отметками с промежутками, равными результату в начале опыта. Фото 12, 15, 18, 19, 20.
Вывод:
Часами можно пользоваться в любое время суток, но короткий интервал времени, который можно измерить с их помощью.
III РАЗДЕЛ. Опрос одноклассников
Для того, чтобы выяснить, что мои сверстники знают о понятии «время» и его измерении. мной была составлена анкета и опрошены учащиеся 8а класса.
Всего в анкетировании участвовало 22 учащихся.
Вопрос 1. Что такое время?
Вопрос 2. Чем можно измерить время?
Вопрос 3. Назовите самую большую единицу измерения времени.
Вопрос 4. Считаете ли, вы что время влияет на человека?
Вопрос 5. Верите ли, вы что у каждого человека есть биологические часы?
Ответы на вопрос 1.
На вопрос «что такое время?» ответило 6 учащихся. 18 не дали ответа
Время - это физ. Величин , которая обозначает длительность процессов,
Время – это непрерывная величина
Время – это то, что не зависит от чьего-то мнения, оно идет и не останавливается.
Время – это то, что течет ежегодно, и ты не знаешь когда оно закончится.
Ответы на вопрос 2.
17 учащихся ответили – часами
1 считает что время ничем нельзя измерить
4 учащихся затрудняется ответить
Ответы на вопрос 3.
4 учащихся ответило – век
1 человек – столетие
2 человека - тысячелетие
5 учащихся – час. 1 год
1 человек – 1 секунда
8 учащихся затрудняются ответить
Ответы на вопрос 4.
Все 22 учащихся ответили - Да
Ответы на вопрос 5.
15 учащихся ответило – да
7 учащихся ответило – нет
Вывод: В ходе опроса было выявлено то, что люди которые затруднялись ответить или сделали это не полностью, потому что люди редко задаются таким вопросом «Что такое время?» и «Как его измеряют и чем?»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Время как физический объект, материальный – на стенке висеть не может, как и находиться на руке. Висящие на стенке часы или календарь – это не более чем условная система координат, придуманная для себя людьми.
История развития человечества повлияло на формирование единиц измерения времени, хотя основные из них взяты у самой природы. Многие народы, в процессе своего развития, совершенствовали единицы измерения времени, но основные остались такими же, как и много лет назад.
Для определения текущего времени суток люди изобрели такой прибор как часы. Существует множество их разновидностей, которые можно классифицировать как по механизму действия, по дизайну, а так же по размеру. С каждым годом часы становятся все более точными. И каждый год в продажу поступают все новые часы.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Книга Я.И. Шура «Сколько стоит минута».М.:1999.
Книга Бронникова С.В. «История часов. Эволюция от солнечных до водородных».М.:2005.
Детская энциклопедия «Занимательная физика».М.:2019
Детская энциклопедия «Ученые изобретатели».М.:2020.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Фото 1.
Фото 2
Фото 3.
Фото 4.
Фото 5. Фото 6. Фото 7 .Фото 8.
Фото 9.
Фото 10.
Фото11.
Фото 12.
Фото 13.
Фото 14
Фото 15
Фото 16
Фото 17
Фото 18
Фото 19
Фото 20
Фото 21
Ф ото 22
Фото 23