Научно-исследовательский проект "Часы"

Научно-исследовательский проект

"Часы"

Часы являются обязательным атрибутом каждого дома, они важны для человека. Благодаря им, человек может планировать свой день, вовремя успевать на различные мероприятия. Если бы не было часов, люди были бы дезориентированы во времени.

Итак, тема моей исследовательской работы «Все минуты и часы подсчитают нам часы»

Поставив перед собой цель: узнать историю возникновения и принцип работы первых приборов измерения времени, узнать историю возникновения и принцип работы первых приборов измерения времени, научиться по ним измерять время и определить точность их работы в сравнении с современными.

Я выдвинул гипотезу: Совершенных методов измерения времени не существует, однако современные приборы измерения времени более точные, чем в прошлом.

Чтобы это выяснить я поставил пред собой следующие задачи:

Выяснить, как в древности люди ориентировались во времени.

Исследовать методы измерения времени до механических часов.

Узнать, какие виды часов существовали от времён древнего человека, выяснить их преимущества и недостатки.

Изготовить некоторые приборы для измерения времени самостоятельно.

Познакомить с собранной информацией одноклассников.

Провести анкетирование одноклассников.

Я всегда задавался вопросом: а как люди раньше жили без часов? Из журнала «Детская энциклопедия» я узнал, что часы были и раньше, но в те давние времена они были живые! Когда древний человек стал приручать животных, у него появился помощник в ориентировке во времени - петух. Человек заметил, что петух по утрам и вечерам поет примерно в одно и то же время. Да не один раз, а целых три: первый - в предрассветную рань, второй – до зари и третий – когда уже рассвело. А еще живыми часами весной и летом были растения, которые распускаются по утрам и «ложатся спать» в определенное время.

Анкетирование одноклассников

Интересно, а как появились первые часы? Я решил узнать мнение моих одноклассников и составил анкету.

Как люди раньше определяли время?

Какие часы самые первые?

Когда появился первый будильник?

Можно ли самому сделать часы?

Из анкеты я выяснил: 12 человек из 22 ответили, что люди определяли время по солнцу и солнечным часам, 10 человек – по песочным часам, самые первые часы – солнечные, так ответили 15 человек, песочные часы – 5 человек и 2 не смогли ответить. На вопрос можно ли сделать часы ответили положительно 5 моих одноклассников. Ни один из моих одноклассников не знал, когда появился первый будильник.

Способы измерения времени в древности. Первые часы.

Оказывается, в древности существовало много способов измерения времени. Впервые люди стали определять время по солнцу. Когда солнце находилось в самой высокой точке небосклона, значит, в это время был полдень, то есть середина дня.

Когда солнце находилось ближе к горизонту, значит, это было либо утро, либо вечер.

Самые первые часы на земле – солнечные. Человек обратил внимание на тень, что падала на землю от дерева. Присмотрелся и заметил, что тень не стоит на месте. Она движется вслед за солнцем. Кончился день, солнце сделало по небу круг, и тень тоже пробежала. Наблюдал человек за этим чудом и вот что придумал: вбил в землю столбик, а вокруг столба начертил круг и поделил круг на 12 частей, каждая часть - 1 час.

Впервые, солнечные часы стали использоваться около 5,5 тысяч лет назад и использовались для подсчета времени более 1000 лет.

Экспериментальная часть

Эксперимент №1

Цель: Научиться определять время по солнечным часам.

Летом я делал солнечные часы. На песке начертил круг, разбил его на 12 частей, в середину вбил палку. По тени от палки пытался определить время. Сначала не получилось, но я пошел на хитрость: взял будильник, и на деление, где находилась тень от палки, написал цифру 11, так на часах было ровно 11 часов.

Затем обозначил все цифры в нарисованном кругу по часовой стрелке. Получился циферблат. Стрелкой часов стала тень от палки. Мне хотелось узнать совпадает ли время современных механических часов и солнечных. Я стал наблюдать: результаты занес в таблицу.

Вывод:

По солнечным часам можно определять точно только часы, но не минуты.

Получилось определить время, но не с первого раза, нужно к этому привыкнуть

Определять время можно было только днем.

В ненастную погоду время не определялось, так как не было видно тени.

Люди стали придумывать другие часы. И придумали огненные или огневые часы. Огненные часы в виде свечей с нанесенными на ней делениями придумал первый император Китая Фо - Хи примерно 3, 5 тысячи лет назад, чтобы с их помощью измерять дневное и ночное время.

Из древесной муки лепили, как из теста, длинные спирали и палочки. На них делали отметки, указывающие время. Огненные часы измеряли время по количеству масла сгоревшего в лампе, или воска в свече. Единицей измерения времени стала свеча. Воск от горящего фитилька таял, а вместе с ним таяли полоски. Сколько полос исчезло, столько прошло часов, потому что каждую свечу делили на 12 частей. Отсюда и выражение время «сгорает». В Европе первые огневые часы появились в начале 13 века. Эти очень простые часы в виде длинной тонкой свечи были длиной около метра с нанесенной шкалой. В часовне короля Карла V день и ночь горела большая свеча, разделенная черными полосками, и специально приставленные слуги должны были, время от времени, сообщать королю, до которой метки догорела свеча. Делали ее как раз такой длины, чтобы она сгорала в двадцать четыре часа.

Эксперимент №2.

Цель: Определить точность измерения времени по огненным часам в сравнении с современными.

Взял 4 одинаковые свечки. Сделал на них шкалу, т.е отмерил на первой и второй свечки одинаковые отрезки. Зажег первую свечку, по часам засек время горения 1 отрезка, время горения 2 отрезка, 3, 4 и тд. Результаты записал в таблицу.

Вывод:

Время горения равных отрезков разное. (от 25 до 35 мин.) и зависит от состояния окружающей среды – доступа свежего воздуха, ветра, толщины фитиля и других факторов.

В сравнении с современными часами точность определения времени по огненным часам была низкая. Разность во времени составила 10 мин. за 4 часа 8 мин. За одну минуту – около 3 секунд.

Преимущество огненных часов: показывали время днем и ночью, в любую погоду, ночью еще освещали помещение.

В период изобретения огненных часов появился первый будильник. В определенное место в свечу втыкали булавку, к которой привязывали шарики. Свечу ставили в фарфоровую или железную чашку. Когда огонь добирался до булавки, предмет падал в чашку и будил человека.

Эксперимент №3.

Цель: Сделать своими руками огненный будильник и сравнить точность его работы с точность современного будильника.

Из другой свечки со шкалой (из предыдущего опыта) делаю огненный будильник. Допустим, нам надо встать через 2 часа. Определив из предыдущего эксперимента, что один отрезок горит 30 мин. 2 часа это 4 деления. Беру булавку, привязываю к ней небольшой железный грузик - ключ. Втыкаю булавку с ключом в деление на отметке с цифрой 4. Ставлю свечку в железную миску и зажигаю. Свеча догорела до этого деления, груз упал в железную миску и получился звон через 1час 41 мин. (замерил по современному будильнику.) Результаты измерения записал в таблицу.

Вывод:

Современный будильник прозвенел ровно через 2 часа, а груз от огненного будильника упал и дал сигнал через 1 час. 41 сек

По сравнению с современным будильником огненный будильник отстал на 19 минут. Огненный будильник измерял время неточно в сравнении с современным.

Время шло. 3 000 тысячи лет назад изобрели водяные часы. В этих часах время действительно текло и капало. Много сотен лет водяные часы служили людям, а вот название они получили обидное: «клепсидры» - в переводе с греческого: «воровка воды».

По капелькам влага перетекала из одного сосуда в другой, и по тому, сколько воды вытекло, определяли, сколько времени «утекло». Древние египтяне делали это с помощью конического сосуда, на стенках которого были нанесены отметки, соответствующие часам. Вода вытекала из сосуда с определённой скоростью, и по мере снижения её уровня время можно было узнавать по нарезкам на стенках. К этим часам специально ставили человека, который следил, чтобы не заканчивалась вода в сосуде.

Эксперимент №4.

Цель: сделать модель водяных часов и определить точность их работы в сравнении с современными.

Для этого мне понадобилось 2 пластиковые бутылки, 2 DVD - диска, клей, 2 трубочки.

Склеил две пробки от бутылок, приклеил дно бутылок к dvd дискам. Сделал 2 отверстия в склеенных пробках, диаметр отверстия зависит от диаметра трубочек. Вставил трубочки в отверстия, один конец трубочки должен быть длинным, а второй конец этой трубочки едва выглядывать. Вторую трубочку вставил так же, но с другой стороны пробки. Приклеил трубочки к пробкам, набрал в одну из бутылок воду, плотно закрутить пробку. Затем сверху закрутил вторую бутылку.

Получились водяные часы – клепсидра. Вырезал из бумаги полоску, равную высоте воды в сосуде. Разделил ее на 4 равных отрезка, приклеил полоску на бутылки.

С помощью секундомера определил, за какое время вода протекает од одного деления к другому. Сделал 3 измерения. Вычислил среднее значение. Результаты записал в таблицу.

Вывод:

Равные отрезки вода проходит за разное время от 64 сек. до 75 сек. Это зависти от изменения давления воды в сосуде.

В сравнении с современными часами водяные часы измеряли время неточно. Разность во времени составила - 9 сек., за 4 минуты 40 сек. За одну минуту - около 2 сек.

Они показывали время днем и ночью, в любую погоду, но нужно постоянно доливать воду в опустевший сосуд.

Их использовали в быту, во всех учреждениях и суде. Чтобы решить спорный вопрос, судья наливал в чашу воду и предлагал произнести речь в свою защиту. Фраза "ваше время истекло" означает конец речи. Она существует в нашей речи до сих пор.

На смену водяным часам пришли песочные часы. Песочные часы имеют тот же принцип работы, что и клепсидра. Две стеклянные колбы соединялись узким горлышком, так что песок проходит от верхней колбы к нижней.

Стеклянные ёмкости были заключены в обрамляющий каркас

легко переворачивать песочные часы, для того чтобы начать новый отсчёт времени. Такой песок приготавливался из порошка мрамора. Его кипятили в вине и сушили на солнце. В Европу песочные часы пришли в конце 17 века.

Эксперимент № 5.

Цель: сделать модель песочных часов и сравнить

их точность с современными.

Для изготовления песочных часов мне потребовалось 2 пластиковые бутылки, песок обыкновенный, старые диски. Соединил 2 крышечки от бутылок, сделал в них отверстие, бутылки приклеил к дискам, чтобы удобно стояли. Насыпал в одну бутылочку просеянного через сито песка, завернул крышу и к другой крышке присоединил вторую бутылку. Вырезал из бумаги полоску, равную высоте песка в бутылке. Разделил полоску на 3 равных отрезка, приклеил на бутылку с песком.

По часам засекаем время, когда песок опустится от деления 1 до 2, время записать в таблицу, затем от деления 2 до деления 3 и т.д .

Вывод:

Равные отрезки песок проходит за разное время от 28 до 41 сек . Это зависит от размера песчаных крупинок, от отверстия в сосудах, от давления песка и т.д

В сравнении с современными песочные часы, измеряли время неточно. Разность во времени составила 13 сек. за 1 мин 37 сек. За одну минуту – около 9 сек.

Практика применения таких часов продолжается до сегодняшнего дня – их используют в медицине.

Заключение

Выполняя исследовательскую работу, я совершил путешествие в прошлое и узнал: люди могли определять время с древних времен историю появления первых приборов измерения времени

их преимущества и недостатки, сделал модели огненных, водяных и песочных часов научился измерять время по этим часам и выяснил, что они показывали неточное время в сравнении с современными часами.

Моя гипотеза подтвердилась: Совершенных методов измерения времени не существует, однако современные приборы измерения времени более точные, чем в прошлом.

Время шло. Часы стали постоянно совершенствоваться и появлялись все новые и более точные приборы для определения времени. Но будет моя следующая исследовательская работа.