Проектная работа «Способы измерение времени»
Муниципальное образовательное бюджетное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа № 90»
Творческий проект по физике
«Способы измерения времени»
Проектант: Ученица 9 «А» класса
Руководитель проекта: Фролова Н.М
2. Основная часть .
2.1 Понятие «время» . 4
2.2 История происхождения часов и их виды . 4-5
2.3 Единицы измерения времени …. 6
3. Практическая часть …. 7-8
6. Список используемой литературы . 10
Ответить на вопрос «что такое время» нелегко. В самом общем виде можно сказать, что время – это непрерывная череда сменяющих друг друга явлений. Пространство можно оградить, но время остановить невозможно. Главное свойство времени состоит в том, что оно длится, течет непрестанно. Оно безостановочно. И с этой проблемой времени человек сталкивается ежедневно, срывая листок календаря или глядя на часы. Т. е. время – это особая величина. Время идет само, независимо от того, хотим мы этого или не хотим. Значит, проблема определения времени была актуальна и остаётся актуальной для человечества на протяжении существования бытия.
Цель работы: Исследование и изучение информации о понятии «время» и его измерениях.
1. Прочитать и проанализировать естественнонаучную литературу, которая описывает понятие «время» и его измерения;
2. Познакомиться с видами часов;
3.Узнать способы измерения времени;
Объект исследования – часы
Методы исследования – изучение литературы, интернет источников, знакомство с предметом исследования, его историей и свойствами.
Гипотеза: Время- это особая величина, обладающая такими свойствами, как неповторимость, длительность, необратимость.
2.1 Понятие «время».
Время — форма протекания физических и психических процессов, условие возможности изменения. Одно из основных понятий философии и физики, мера длительности существования всех объектов.
В философии — это необратимое течение (протекающее лишь в одном направлении — из прошлого, через настоящее в будущее)
Например, для Платона время -это божественная вечность, разделённая небесными телами на дни, месяцы, годы. Аристотель называл время «числом движения». Лейбниц писал, что «время есть абстракция всех отношений последовательности». А Эйнштейн говорил о времени как о физической реальности, меняющей свой бег вследствие движения тел.
2.2. История происхождения часов.
За свою многовековую историю часы неоднократно меняли не только свою форму и вид, но и сам принцип работы. Само слово «часы» появилось в средневековье – в 14 веке, что в переводе с латинского означало «звонок».
Но задолго до того, как состоялось изобретение часов механических, ещё в античные времена люди научились ориентироваться по перемещению на небе светил. Хотя данный способ не позволял установить точного времени. Можно было лишь выяснить по положению Солнца на небосклоне примерно утренние, дневные и вечерние часы, а по положению Луны можно было судить примерно о времени ночи. Затем появились самые первые часы – солнечные, первые сведения о которых появились ещё примерно 3,5 тысячи лет до нашей эры. Их принцип работы был простейший: в углу размеченного сектора ставился прутик, а тень от него падала на отметки на этом секторе, указывающие, который сейчас час – это первые часы, сделанные своими руками человеком. Две тысячи лет спустя (примерно в 1400 году до н.э.) древние египтяне изобрели водяные часы, которые назывались «клепсирда». Они состояли из двух сосудов, наполненных водой, но установленных на разных уровнях. Сосуды соединялись трубой, по которой вода из верхнего сосуда медленно перетекала в нижний. На стенках сосудов были метки, по которым можно было определить время, когда уровень воды их достигал. Но кто изобрел часы данного типа, история умалчивает. Особенно популярны водяные часы были в древней Греции, где и были усовершенствованы. Позже люди изобрели огненные часы. Огненными часами пользовались около 3000 лет тому назад в Китае, во времена первого императора этой страны по имени Фо-хи. Распространены огневые часы были в Японии и Персии. Определенные сорта дерева истирали в порошок, смешивали с благовониями. Из полученной смеси готовили палочки, на которые наносили отметки, по которым отмеряли промежутки времени. Такие палочки могли гореть довольно долго. Иногда к отметкам на палочке подвешивали на нитях металлические шарики, которые со звоном падали в вазу, как только нить перегорала.
Около 2000 лет назад был изобретен еще один вид часов – песочные часы. Создание песочных часов датируется приблизительно около III века до нашей эры во времена ученого Архимеда. Местом их изобретения долгое время считалась Древняя Греция, однако некоторые археологические находки позволяют предполагать, что первые песочные часы были созданы жителями Ближнего Востока.
Первые механические часы были придуманы где-то около 1350 года. Первые часы появлялись в средневековых монастырях, чтобы сзывать монахов на службы. И вот уже более шестисот лет они исправно отсчитывают время. К середине XVI века в большинстве городов Европы появились общедоступные часы на городских ратушах, башнях и соборах.
С открытием электричества берет свое начало история электрических часов, изобретенных в середине XIX века. Создание и дальнейшее развитие электрических часов положило конец неудобству по синхронизации времени в разных частях света.
В 1955 году история развития часов совершила крутой поворот. Британец Луи Эссен заявил о создании первых атомных часов на цезии-133. Они обладали небывалой точностью. Погрешность составляла одну секунду на миллион лет. Устройство стали считать цезиевым эталоном частоты. Всемирным стандартом времени стал эталон атомных часов.
Часы становятся предметом роскоши. Некоторые часы украшались золотом, драгоценными камнями, эмалью, жемчугами и представляли собой скорее произведения искусства, нежели механизм для измерения времени.
На протяжении многих столетий менялись внешний вид часов, усовершенствовались технологии времяисчисления, полностью изменились материалы для их изготовления, однако предназначение часов осталось все тем же. Люди используют часы для отсчета периода времени.
Единицы измерения времени
Аттосекунда (одна миллиардная миллиардной доли секунды)
Самые быстротекущие процессы, которые способны захронометрировать ученые, измеряют в аттосекундах.
Фемтосекунда (одна миллионная миллиардной доли секунды)
Атом в молекуле совершает одно колебание за время от 10 до 100 фемтосекунд. Даже самая быстротекущая химическая реакция протекает за период, исчисляемый несколькими сотнями фемтосекунд. Взаимодействие света с пигментами сетчатой оболочки глаза, а именно этот процесс и позволяет нам видеть окружающее, длится около 200 фемтосекунд.
Пикосекунда (одна тысячная миллиардной доли секунды)
Самые быстродействующие транзисторы функционируют во временных рамках измеряемых в пикосекундах. Время существования кварков, редких субатомных частиц, получаемых в мощных ускорителях, составляет всего одну пикосекунду. Средняя продолжительность гидрогенной связи между молекулами воды при комнатной температуре равняется трем пикосекундам.
Наносекунда (миллиардная доля секунды)
Эта единица времени обычно встречается в области телекоммуникаций, импульсных лазеров и некоторых разделах электроники.
Микросекунда (миллионная доля секунды)
Миллисекунда (тысячная доля секунды)
Глазом моргнуть. Именно это мы успеем сделать за указанный промежуток. Человеческому уху требуется как раз такое время, чтобы отличить эхо от первоначального звука. За десятую долю секунды колибри успевает семь раз взмахнуть своими крылышками.
«Изготовление водяных часов в домашних условиях»
2) Бутылка 0,5 с водой
3) Дрель со сверлом
4) Две трубочки для коктейля
6) Двухсторонний скотч
Берём двухсторонний скотч и наклеиваем его на крышку бутылки.
Отрезаем ненужные уголки
Далее проделываем в склеенных между собой крышках две дырочки дрелью.
Берём коктейльные трубочки и просовываем их в отверстия, с одной и с другой стороны оставляя небольшой конец трубочки.
После чего закручиваем бутылки к готовым крышкам.
Добавляем в воду краситель.
Вот, что у нас получилось.
Наши водяные часы готовы!
А теперь берём секундомер и засекаем время перетекания воды из одной бутылки в другую.
Время есть не что иное, как исскуственно — придуманная человеком мера измерения расстояния между двумя событиями. Сначала человек для удобства придумал время и часы, а потом, намного позже, попытался найти эталон измерения времени.
При работе над данной темой я узнала много нового о времени и его измерении.
Уверенно дать определение времени на данном этапе развития человечества еще нельзя. Ученые естествознания и философии дают разные определения времени.
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.
В настоящий момент для определения текущего времени суток изобретён такой прибор как часы. Существует множество видов часов, которые можно классифицировать и по механизму действия, и по размерам. История развития цивилизации повлияла не только на точность измерения времени часами, но и на их портативность. Потребность измерять время возникло у людей уже в глубокой древности, и определенные методы счета времени, и первые календари возникли много тысяч лет назад.
Источник
Какие способы отсчета времени нам известны физика
Основным признаком времени является изменчивость окружающей нас действительности. Время как раз и является мерой происходящих изменений. Потому нам легче понять принцип измерения времени как величины, характеризующей какие-то объекты природы и процессы с ними происходящие. Легче, чем воспринимать время как реальный объект окружающего мира, со своими признаками и свойствами.
Но что же показывают нам часы? Что значит 4:00 часа на часах? Что значит 2017 год на календаре? Вообще-то 4:00 часа на часах – это промежуток времени от полуночи до данного момента. 2017 год – это промежуток времени от … до нашего времени. Но от чего?
Историки нам преподносят за начало отсчёта (ноль на оси времени) рождение Иисуса Христа. Было ли это реальное событие или событие вымышленное? Это не важно. Не вызывает сомнений одно – эта точка на временной оси связана с зарождением христианства на земле. Вот от неё-то и берёт начало летоисчисление. А даты событий до этого времени указывают при обратном отсчёте с указанием «до нашей эры». Например: 2000-е годы до н. э. – в Египте и Китае время суток определялось по тени от палочки. 1970-е годы – появление часов с жидкокристаллическим экраном (табло).
Или возьмём другой пример: годы жизни учёных античного периода и современной эпохи. Например, Архимед Сиракузский и Галилео Галилей. Обратим внимание на следующее. Если указан период «до нашего времени», то сначала указывается большее число, а затем – меньшее. Так и должно быть: дата рождения будет отстоять от ноля влево дальше, чем время окончания жизни учёного. При исчислении «в нашем времени» будет всё наоборот: дата рождения будет ближе к началу отсчёта, поэтому и число сначала указывается меньшее.
Время является мерой происходящих вокруг нас изменений. У времени отсутствует одно из самых важных материальных свойств – повторяемость. И, тем не менее, измерение времени основано на наблюдении периодических процессов. Основной принцип измерений: сравнить измеряемую величину с однородной величиной, принятой за единицу. Значит, чтобы измерить время (промежуток времени) нам надо сравнить с каким-то определённым промежутком времени. Это может быть: год, месяц, неделя, сутки, часы, минуты, секунда.
Уже в глубокой древности в основу измерения промежутков времени легли астрономические явления, обусловленные периодическим движением небесных тел, прежде всего Земли и Луны.
Год – это время оборота Земли относительно Солнца.
Месяц – это время оборота Луны вокруг Земли. Но в календаре месяц также соотносят с нахождением Земли в одном из 12 зодиакальных созвездий, которые Земля проходит, огибая Солнце в течение года. Поэтому протяженность календарного месяца непостоянна: 31, 30 и 28 суток.
Суточное вращение Земли относительно звезд определяет звездное время. На практике пользуются солнечным временем, определяемым вращением Земли вокруг своей оси. Вот Земля своей «половиной с глазами наблюдателя» (нашими глазами) сначала «отвернулась» от Солнца – и у нас ночь. Затем она «повернулась» к Солнцу – и у нас день. И снова «отвернулась». Один полный оборот – сутки.
Принято считать, что сутки – это промежуток времени от полуночи до полуночи.
1 год = 365,2425 средних солнечных суток.
1 сутки = 24 часа = 1440 мин = 86 400 с.
1 час – 1/24 часть суток, то есть сутки делят на 24 часа = 60 мин = 3600 с.
1 минута – 1/60 часа, то есть час делят на 60 частей = 60 с.
1 секунда = 1/31556925,9747 года.
Все измерения проводятся с определённой точностью. И у часов есть погрешность измерения. Замечали, наверное, что иногда показания наших часов начинают отличаться от показаний других часов. Особенно это касается настенных электронных часов. Часы смартфонов и компьютеров могут синхронизироваться с эталонным временем при выходе в интернет. А вот настенные или наручные часы мы сверяем с сигналами точного времени по радио или телевизору. Или по своему компьютеру. Погрешность измерения времени обусловлена тем, что периодические природные явления, лежащие в основе измерения времени, не всегда укладываются в данный период целочисленно. И со временем из всех этих малых приближений накапливаются существенные погрешности, и появляется необходимость добавить один день в году (високосный год) и даже подкорректировать календарь. По григорианскому календарю Новый год сместили на 13 дней (в России с 1918 года), и поэтому у нас сохранилось понятие «старый Новый год».
Позже в основу отсчёта времени был заложен принцип механических колебаний. Ещё Галилей в 1581 году заметил, что период колебаний маятника остаётся постоянным, даже если амплитуда колебаний со временем несколько уменьшается. Но ему не удалось изобрести механизм, поддерживающий колебания в часах. Не успел, наверное. Это сделал позже, в 1657 г., нидерландский ученый Христиан Гюйгенс , которому удалось сконструировать первые действующие маятниковые часы.
Полностью независимая от астрономических наблюдений равномерная система счета времени основана на измерении частоты излучения некоторых атомов в кристаллах твёрдых тел (атомное время).
1 секунда = 9 192 631 772 периодов колебаний атома цезия-133, соответствующих переходам атома изотопа между двумя основными уровнями.
Техническими средствами для измерения времени являются часы, секундомеры и хронометры.
Источник
