VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Человеческий фактор исключен
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Людям с незапамятных времён всегда нужно было что-то измерять. Как же ещё построить себе жилище по размерам и понять, поместится ли там вся семья? Или какого размера должна быть заслонка, чтобы закрыть печь? А как понять, далеко ты живёшь от своего друга или вы совсем близко?
Именно для этого люди и научились делать замеры длины, ширины, высоты, измерять расстояния.
Но какими же инструментами люди могут измерять разного рода поверхности? Нам известны линейка и рулетка.
Мы решили определить, насколько точно человек может измерять своими мерами те или иные объекты и собрать и запрограммировать подвижного робота LEGO MIND-STORMS Educacation EV3, способного определить размеры окружающих предметов.
Это и стало целью нашего проекта.
В ходе исследования мы наметили следующие задачи.
Задачи проекта:
Изучить способы измерения длин в Древней Руси.
Описать ситуации, в которых такие измерения возможны, а когда невыгодны.
Собрать и запрограммировать робота, для измерения размеров различных объектов.
Сравнить результаты измерения длины старинными мерами и роботом.
Методы исследования: анализ, синтез, сравнение.
Гипотеза. Мы предполагаем, что использование робота-измерителя облегчит определять размеры окружающих предметов.
Практическая значимость: созданный нами робот может быть отличным помощником людям в измерении больших и малодоступных объектов.
Теоретическая значимость: определение места и роли роботов в жизни людей.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
Видов измерительных инструментов довольно много, однако люди ещё до их
изобретения умели и считать, и измерять что-либо. Как же они это делали?
Да очень просто! Человек сам был всему мерой!
Первые представления о числе появились у людей в глубокой древности. Они возникли из необходимости подсчёта количества людей, животных, плодов, различных изделий и других предметов.
На ранних ступенях развития общества люди почти не умели считать. Они отличали друг от друга два и три предмета вместе. Например, о численности группы из двух предметов они говорили: «Столько же, сколько глаз у человека», а о 20 предметах — «Столько же, сколько пальцев у человека». Потом считали на пальцах. Когда пальцы на одной руке кончались, переходили на другую, а если на двух руках не хватало, переходили на ноги. По этому, если говорили, что у него «две руки и одна нога кур», это означало, что у него 15 кур, а если у кого-то было 20 коз, это называлось «весь человек», то есть две руки и две ноги.
Что же касается мер длины, то в Древней Руси люди пользовались тремя основными: «пядь», «локоть», «сажень». Выражение «семи пядей во лбу» используют в разговоре об очень умном человеке, имея в виду, что его ум настолько велик, что лоб разросся до семи пядей.
В Древней Руси о богатырях говорили: «У него косая сажень в плечах».
А сколько это в сантиметрах? Можно ли измерить длину предмета древнерусскими мерами длины?
«Мерной единицей» в древнерусской СИ выступал взрослый здоровый мужчина. Из-за этого единицы были очень условны – нередко каждый купец или княжеский чиновник имел свою мерку (факт отражен в поговорке «мерить на свой аршин»). Хотя названия единиц использовались одинаковые, часто в разных местностях под ними подразумевали разные реальные величины. Большие расстояния и вовсе измерялись очень условно; чаще единицей служил один дневной переход (пеший или конный).
ИСТОРИЯ МЕР ДЛИНЫ
1. Вершок. Наименование происходит от слова «верх» (пальца). Вершок упоминается в «Торговой книге», документе XVI века, как 1/16 аршина.
Существовали доли вершка: «полвершки» и «четверть вершки».
2. Пядь. Пядей было несколько: малая пядь — расстояние между раз-
двинутыми большим и указательным пальцами, соответствует 19 см; большая часть кирпичей XII века имеет ширину в пядь, то есть 19 см;
большая (или великая) пядь — расстояние между большим пальцем и мизинцем — около 22–23 см;
пядь с кувырком — пядь с добавлением двух суставов указательного пальца – около 27–31 см.
3. Локоть — расстояние от локтевого сустава до концов вытянутых
пальцев, соответствует двум большим пядям. Исконно древнерусская мера длины, известная уже в 11 веке. Эту меру длины чаще всего использовали для измерения ткани. В крупной оптовой торговле - полотно, сукно и прочее, поступали в виде больших отрезов "поставов", длина которых в разное время и в разных местах колебалась от 30 до 60 локтей (в местах торговли эти меры имели конкретное, вполне определенное значение). В разных местностях и в разное время мог составлять от 36 до 48 см.
4. Аршин. Эта мера заимствована с Востока. Считается, что её наименование происходит от наименования турецкой меры длины «аршин» (приблизительно 70,9 см) или от персидского слова «арши» — длина; на аршин обычно наносили деления в вершках. За основу мерки бралась полная длина одной руки (от кончика среднего пальца до плечевого сустава). Стандарт появился только в XVII веке, хотя мерка использовалась и ранее. Иногда считается, что аршин был меркой длины шага. Но для одного получается много, а для двух (на Руси обычно считали так) – мало.
5. Сажень. Одна из наиболее распространенных на Руси мер длины. Наименование «сажень» происходит от глагола «сягать» («досягать», «досягаемый»). Их насчитывается не менее 10 видов. "Маховая сажень" - расстояние между концами пальцев широко расставленных рук взрослого мужчины. " Косая сажен " - самая длинная: расстояние от носка левой ноги до конца среднего пальца поднятой вверх правой руки. Используется в словосочетании: "у него косая сажень в плечах " (в значении - богатырь, великан)
Соответственно, разнится и длина: от 1,42 м (3 локтя, простая) до 2, 48 м (косая). За основу измерения брался рост мужчины с поднятыми руками или размах рук.
6. Верста. Для определения больших расстояний в Древней Руси существовала верста, или поприще. Верста была самой крупной единицей длины. Она складывалась из саженей. Учитывая, что сажень у каждого была своя, то в версте было от 500 до 750 саженей. Сейчас принято, что 1 верста = 1140 метров.
Тут уже понятно, что результат измерения длины зависел от роста человека.
Как вы думаешь, купцу при продаже ткани было выгодно иметь большой рост или маленький?
Все эти термины: пядь, локоть, сажень, верста, поприще встречаются уже в XI–XII веках. Меры длины, как и другие меры, не отличались устойчивостью, а также изменялись и во времени.
Почему сейчас мы не используем старорусские меры измерений? Дело в том, что мы вступили во всемирный процесс унификации мер и весов, перейдя на систему международную систему мер и весов. Своеобразная подготовка к приведению русских мер и весов к международным для целей торговли и развития флота произошла ещё при Петра I, когда отечественная система мер и весов была частично унифицирована с английской, затем при Николае I, указом «О системе российских мер и весов» от 11 октября 1835 года подобная унификация была закреплена. В последствие, страна перешла на международную систему СИ: процесс начался с Октябрьской Революции 1917 года, и уже к 21 июля 1925 года новая метрическая система мер и весов была официально принята. До этой даты существовал специальный декрет Временного правительства от 30 апреля 1917 года, но реализовать его в практической плоскости так и не удалось до 25-го года.
Чуть дольше просуществовала дореволюционная система аптекарских весов. Её заменили метрической системой только 1 января 1927 года.
Стоит отметить, что Российская Академия Наук и до начала XX века призывала к переходу на новую систему. Так, 20 мая 1875 года в числе семнадцати стран Российская Империя одной из первых подписала так называемую Метрическую конвенцию. Следующим шагом был закон, вводивший метрическую систему в правовое поле страны. Разработкой соответствующего закона, который был принят 4 июня, занимался известный русский ученый Дмитрий Иванович Менделеев.
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ
Мы решили собрать универсальный измерительный инструмент, с помощью которого можно определить размеры окружающих предметов. И не только предметов, а даже живого существа, например длину четвероного друга, если он конечно, будет не против.
Для работы мы использовали базовый набор LEGO MIND-STORMS Educacation EV3.
Робот состоит из микрокомпьютера, большого серого мотора, колеса для измерения и скрепляющих элементов.
Программа состоит из внешнего цикла, внутри которого находится второй цикл.
При измерении «компьютер» или робот считывает количество оборотов колеса, которые потом передаются для вычисления по формуле: длина окружности умноженное на количество оборотов колеса. Длина окружности колеса вычисляется как произведение диаметра колеса на 3,14. [три целых, четырнадцать сотых]
Результат вычисления выводятся на экран. Это все происходит внутри второго цикла.
Что бы сбросить значение на роботе, необходимо выйти из второго цикла, нажатием центральной кнопки на роботе и обнулить количество оборотов колеса.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
А теперь проверим, насколько точно человек может измерить своими мерами те или иные объекты. Для примера сравним результаты измерения длины стола старинными мерами и роботом.
Сначала линейкой измеряем свои собственные меры: вершок, малую пядь, великую пядь и пядь с кувырком.
Запишем их значения в сантиметрах.
Посчитаем, сколько наших вершков, великих и малых пядей с кувырком составляет длина нашего стола.
Переведем результаты измерений в сантиметры с помощью формулы
|
Пядь |
Линейка |
Робот-измеритель |
|
|
Длина стола |
5 |
100 см |
100 см |
|
Ширина стола |
3 |
60 см |
60 см |
Длина стола равна наш вершок умноженный на количество вершков в длине стола.
Переведем в сантиметры длину стола и по другим нашим мерам.
А теперь настало время проверить точность измерений с помощью нашего робота-измерителя.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В наши дни роботы применяются в самых различных сферах деятельности человека: робототехнические системы используются военными и правоохранительными органами, задействованы для медицинских исследований, освоения космоса, помогают по дому и даже для развлечений.
В результате исследования мы сделали вывод. Что изготовление робота очень интересный, увлекательный и познавательный процесс. Над созданием роботов трудятся настоящие ученые и инженеры, но и каждый школьники также может создать своего робота.
Нужно отметить. Что поставленные цели и задачи в ходе работы полностью реализованы, был создан робот-измеритель. Наша гипотеза, о том что использование такого робота облегчит измерение предметов – подтвердилась.
В дальнейшем планируем усовершенствование конструкции: эстетическое оформление платформы, более точное измерение размеров.
За роботами – будущее!
ИСТОЧНИКИ:
1. Краткая история России [Электронный ресурс]
URL:https://istoriyakratko.ru/pravlenie-ryurikovichey/vnutrennyaya-politika/mery-dliny-v-drevnej-rusi.html/ (Дата обращения:06.12.19.)
2. МicroАrticles.ru [Электронный ресурс]
URL:http://www.microarticles.ru/article/vozniknovenija-chisel.html./ (Дата обращения: 08.01.20.)
ПРИЛОЖЕНИЕ
Вершок
Пядь
Локоть
Сажень
Практическая часть
За роботами – будущее!