Изготовление приборов для определения времени без часов

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

 «Средняя общеобразовательная школа №2»

Изготовление приборов для определения времени без часов

Работу выполнила:

 Кроликова Анна,

ученица 3а класса

МАОУ «СОШ №2»

Руководитель:

Утяшева С. А.,

учитель начальных классов

МАОУ «СОШ №2»

Соликамск, 2013г.

Содержание

Введение ……………………………………………………………………….3

Глава 1.  Время как  физическая величина …………………………………..5

1.1. Что такое время? ………………………………….……………….……..5

1.2. Исчисление времени в старину ..………………………………………..6

1.3. Приборы для измерения времени………………………………………..7

Глава 2. Определение времени по «природным часам» ……………………

2.1. Объекты природы по которым можно определить время без часов .…

2.2. Самодельные приборы, позволяющие определять время без часов…

Заключение ……………………………………………………………………..17

Список литературы………………………………………………………………18

Приложения……………………………………………………………………..

Брошюра «О времени и  часах  в литературном  творчестве»

Введение

Еще в древности один философ сказал: "Я прекрасно знаю, что такое время, пока не задумываюсь об этом. Но стоит мне задуматься, и я не могу ответить".

 С тех пор как были сказаны эти слова, прошло много лет, но до сих пор далеко не все тайны времени разгаданы. И, тем не менее, потребность знать время существовала всегда.

Наблюдая за сменой дня и ночи, за движением солнца и луны, человек стал делить годы на месяцы, месяцы – на недели, недели – на дни, а дни на более мелкие отрезки времени – часы. Каких только механизмов не придумывали люди, чтобы управлять ходом времени, от простейших часов до точнейших приборов.

В наше время редко можно встретить человека, даже школьника, у которого не было бы часов. Часы на городских зданиях, на улицах, вокзалах, в метро, на руках, в телефонах, в компьютере, на экране телевизора. Они повсюду.  По часам мы просыпаемся, уходим в школу,  на работу,  ложимся спать. Представить современную жизнь без часов просто невозможно. А ведь наши далёкие предки обходились без современных часов. И в наше время бывают ситуации,  когда человек может оказаться без часов, а время определить необходимо.

Проблемы исследования: 1) знает ли современный школьник как можно определить время, не имея часов?; 2) возможно ли изготовить приборы для определения времени из подручных средств?

Цели исследования: изучение понятия «время» и возможности его определения с помощью самостоятельно изготовленных приборов.

Объект исследования: время как физическая величина.

Предмет исследования: объекты природы и приборы для определения времени.

Гипотеза: практически точно определить время возможно с помощью самостоятельно изготовленных приборов.

Задачи исследования:

1. на основании литературного анализа изучить физическое понятие «время»;
2. на основании литературного анализа выделить и описать объекты природы, по которым можно определить время без часов;
3. самостоятельно изготовить приборы, позволяющие определять время без часов;
4. создать брошюру, включающую в себя загадки, поговорки, афоризмы о времени и часах.

Методы исследования: 

1. теоретический (анализ литературы);
2. метод эксперимента.

Практическая значимость: материал работы может быть использован на уроках окружающего мира, математике, классных часах, ОБЖ

Глава 1  Время как физическая величина

1.1.  Что такое время?

Что такое время? Странный вопрос. Ведь это каждый знает. Все только и говорят о нем. "Катастрофически не хватает времени", - жалуются одни. "Как медленно течет время", - говорят другие, когда приходится чего-то или кого-то ждать.

Что такое время? Во все времена на этот вопрос отвечали по-разному. 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. 

Опираясь на толковый словарь русского языка С.И. Ожегова, понятие «время» можно охарактеризовать так.

1. В философии: одна из основных объективных форм (наряду с пространством) существования бесконечно развивающейся материи - последовательная смена ее явлений и состояний.

2. Продолжительность, длительность чего-нибудь, измеряемая секундами, минутами, часами.

3. Промежуток той или иной длительности, в который совершается что-нибудь, последовательная смена часов, дней, лет.

4. Определенный момент, в который происходит что-нибудь.

5. Период, эпоха.

6. Пора дня, года.

7. Подходящий, удобный срок, благоприятный момент.

8. Период или момент, не занятый чем-нибудь, свободный от чего-нибудь. То же, что досуг.

9. В грамматике: форма глагола, относящая действие или состояние к прошедшему, настоящему или будущему. Настоящее, прошедшее, будущее время.

10. В естествознании различают эфемеридное, звездное, солнечное, всемирное, местное, поясное, декретное время.

Вывод: чёткого определение понятия «время» не существует.

1.2.  Исчисление времени в старину

      Времени как физической величине несказанно повезло. Человек еще не понял до конца, что это такое, да что там - даже еще и не собирался понять - а измерениями Времени занимался уже вовсю. 
         Мерили кто чем, единого стандарта поначалу не было. В древние века небольшие промежутки времени измеряли в ударах сердца, в мгновениях ока (моргании), а крупные - в полусутках (от заката до рассвета, от рассвета до заката), в сутках, лунных циклах, годах, человеческих жизнях. Чаще всего пользовались не целочисленными промежутками времени, а договариваясь о времени встречи, оперировали конкретными событиями ("Придешь, когда солнце коснется вершин деревьев", "Должен вернуться до тех пор, пока горит костер", "Будем менять пещеру, когда растает снег")... 

         В Древней Руси, также как и в других более-менее развитых (для тех веков) странах, появились и более конкретные способы фиксации конкретных моментов времени. В том числе и специфические, нигде больше не встречающиеся. Кто, например, еще кроме русских мог мерить время... лаптями?! И как же наши предки узнавали по лаптям, который час? 
         Парень, назначая свидание девушке, мог сказать: "Встретимся сегодня в 10 карачках за нашим гумном на 14-м лапте". А та могла ответить: "Больше пол-лаптя не жди, а коли к 15-му лаптю не приду, значит, матушка из хаты не пустила"... 

         Фразы эти, выглядящие сейчас как глубоко законспирированная секретная тарабарщина, на самом деле были понятны даже полуграмотным; иначе и нельзя - они и использовались людьми как максимально приспособленные для повсеместного использования. Что касается "карачки" - это всего-навсего полный шаг, равный сажени; 10 карачек=10 саженей=1000 соток=21,3 метра. Так что измерять расстояние умели в совершенстве... А с "временными лаптями" дело было не намного сложнее: становишься спиной к солнцу и примечаешь длину своей тени, а потом измеряешь расстояние до точки, на который падала тень от головы (так же, как сейчас измеряют ступнями - пяткой к носку, пяткой к носку). Сколько лаптей уложилось в длину твоей тени - столько и есть времени. Конечно, рост и тень у миниатюрной девушки меньше, чем у парня, но и лапоточек у нее был размером поменее будет. Пропорция и у взрослых, и у детей одна и та же. Так что лапотные часы работали вполне удовлетворительно, но... только при наличии солнышка или же в отдельные ночи при полнолунии. В пасмурную погоду, видимо, приходилось рассчитывать на интуицию. И примерно оценивать промежутки времени... в понятных всем лаптях. 
         Потом, когда появились солнечные часы, а особенно когда распространение получили механические карманные хронометры, о лаптевых часах, так же как и о других народных средствах измерения времени, стали потихоньку забывать.

        Сейчас детей еще в детсадовском возрасте с самого начала приучают к тому, что в сутках 24 часа, а в часе - 60 минут (согласитесь, неудобно при нашей десятиричной системе исчисления). И народные способы измерения потихоньку забылись. 

         А вот древние способы - неистребимы. Когда ломаются часы, то вполне цивилизованные люди не сговариваясь вновь прибегают к прежним дикарским методам исчисления времени: "Выходим из дому как чаю попьем", "Открой окно, когда солнце пойдет на спад"... Часто, разумеется, даже без наручных часов по-привычке пользуются аналоговым исчислением: "Зайдем на полчасика", "Перезвони через пару минут"... 
         Но когда люди вновь возвращаются к природе, то о минутно-часовом исчислении вспоминают еще реже даже при наличии исправных часов: "Встретимся на рыбалке, когда смеркаться начнет", "Отправляемся на рассвете и идем примерно до полудня", "На огород поедем после подсыхания земли"... Но наши далекие-далекие предки пользовались практически теми же определениями. Что называется, найдите хоть одно отличие!

 Попади современные люди на необитаемый остров, и уже дети первых поселенцев будут иметь весьма смутные представления о существовавших когда-то минутах и секундах. Миф о часах будет забыт даже раньше, чем легенды о "сказочных" самолетах и подводных лодках... 

1.3. Приборы для измерения времени

Мы не можем взять время в руки, пощупать, попробовать на вкус. Зато вполне в состоянии его измерить при помощи часов.

Часы – прибор для определения текущего времени суток и измерения продолжительности временных интервалов, в единицах, меньших чем одни сутки.

Первые часы намного старше человека.  Правда, они отмечают, только день или ночь. Зато они безотказны уже 4,5 миллиарда лет. Конечно, это солнце.

Вторые часы намного моложе, но зато со звуком! Более 4000 лет назад в Индии был одомашнен дикий банкивский петух, и звонкое кукареканье начало будить людей. А потом человек начал делать часы сам.

 1 Часы солнечные.  Это одни из самых древних часов. Человек заметил, что тень от дерева или воткнутой в землю палки передвигается в течение дня. Осталось только нарисовать, какому часу соответствует какое положение тени – и солнечные часы готовы.  Но  у них было много недостатков – они работали только на улице, только в солнечную погоду.  Всё равно это были хорошие часы.

2 Часы водяные.  Они были даже лучше солнечных – могли работать и ночью и днём, и в пасмурную, и в солнечную погоду. Самые древние водяные часы сделали 4000 лет назад в Египте. Принцип их работы простой: вода капает из одного сосуда в другой с определённой скоростью, и уровень воды определяет время.

3 Часы песочные.  Это почти тоже самое что и водяные часы, только из одного сосуда в другой бежит не вода а песок. Их можно было брать с собой в плаванье что и делали до XIX века. Они до сих пор живы. Сейчас в основном их используют в больницах.

4 Часы огненные. Это было замечательное изобретение XX  века – свечка с отметинами. Сгорая, свеча уменьшалась, и по тому, сколько ёщё свечи осталось, можно было узнать, который час.

Такие часы были дешевы и удобны, но не точны.

5 Часы механические.  Самое трудное было заставить двигаться стрелки, указывающие часы и минуты. Вначале гиря вращала вал со стрелками, потом двигателем стала пружина. Пружина была гениальным изобретением , потому что её можно делать маленькой.

А значит, часы стали уменьшаться в размерах.  В начале XVI века века Петер Генлейн начал делать «нюрнбергские яйца»  - часы которые можно было носить в  кармане или на шейной цепочке, это воспринималось как чудо. стрелка у механических часов сначала была одна, минутная стрелка появилась около 1700 года, а секундная ещё примерно через пол века.

6  Часы электрические.  Их изобрёл А. Бейн в 40-х годах XIX века.

7   Часы  электронные. Они появились около 1960 года сразу в нескольких странах.

 8  Часы атомные. Это самые точные часы, за 10 миллионов лет они могут отстать или убежать вперёд на 1 секунду! Но для домашнего использования они не годятся.

 9  Первые часы Московского Кремля. В 1404 году в Кремле за церковью благовещения были установлены часы, которые не имели стрелок и циферблата.  «Механический человек» отбивал время в колокол. Их сделал монах Новоафонского монастыря Лазарь Сербин.

10  Первые наручные часы. До этого часы носили в кармане или на шее, а с 1918 года швейцарский часовщик Жан  Шатну начал делать небольшие часы с двумя ушками за которые крепился ремешок.

11 Самые сложные часы.  Во-первых, их сделал  парижский часовщик Альберт Биллете в 1873 году. Они показывают время  37городов  мира. Во вторых, год по разным календарям: по-нашему григорианскому, по юлианскому, который отсчитывает время, по католическому, по иудейскому и по магометанскому. В- третьих, церковные праздники. В-четвёртых, часы показывают движение земли  и других планет вокруг солнца.

Глава 2. Определение времени по «природным часам»

2.1. Как определить время без часов

Определить время можно по солнцу, луне, звездам и их движению.

Если на небе не видно ни солнца, ни луны, ни звезд, определение времени становится трудным делом.

 В этом случае помогут растения и птицы, которые имеют обыкновение начинать свою активную жизнедеятельность в определенные часы.

Определение времени по солнцу

Солнце в:

• 06:00 — на востоке;
• 09:00 — на юго-западе;
• 12:00 — на юге, самая короткая тень;
• 15:00 — на юго-западе;
• 18:00 — на западе.
• 24:00 — на севере (не везде солнце «по ночам» не видно). В приполярных районах в полночь оно занимает самое низкое положение над горизонтом.

В экваториальных районах все наоборот. Определить запад или восток на закате или рассвете очень просто. Но вот в полдень оно может быть как на севере, так и на юге.

Определение времени по солнцу и компасу

Солнце перемещается по небу со скоростью 15°/час. Для того чтобы определить время по компасу измеряем, азимут на солнце, допустим, он равен 90°. Потом 90° надо разделить на 15°/час, получим 6 часов.

Для России необходимо учитывать декретное время, т.е. прибавить 2 часа, и получим 8 часов. Или, например, азимут на солнце составляет 180°, значит, время будет составлять 12 часов + 2 часа (декретное время) = 14 часов.

Определение времени по луне и компасу

Допустим, луна прибывает. Направим север на лимбе компаса на луну (буквой «С» на луну), отсчитываем градусы от северного конца магнитной стрелки до этого направления. Получаем азимут луны (например, 270°) затем делим его на 15° (270° / 15° = 18) и прибавляем 1 (18 + 1 = 19).

Определяем, что видимая часть луны составляет 5 долей его диаметра из расчета, что полный диск 12 долей. Затем прибавляем их (19 + 5 = 24) — это и есть интересующее нас время. Если сумма больше 24, то необходимо вычесть из нее 24.

В полнолуние следует поступать точно также. Например, азимут = 90°. Далее 90° / 15° = 6, 6 + 1 = 7; 7 + 12 = 19 — т.е. сейчас 19 часов.

Если луна убывает, надо делать все тоже самое, но отсчет в долях видимого диска луны необходимо вычитать.

Определение времени по звездам

Определение времени по созвездию Большая Медведица

Каждая звезда и любая точка небосвода описывает полный круг за 23 часа 56 минут.

Звездные сутки являются основной единицей времени, и их продолжительность остается все время постоянной.

Для определения времени, надо представить себе циферблат, где его центром является Полярная звезда, а 12 часов находится четко над ней.

Направление «стрелки часов» задается путем мысленного проведения прямой от центра циферблата к краю «ковша» созвездия Большая медведица. Например, край «ковша» созвездия Большая медведица находится внизу (под Полярной звездой) — это соответствует 6 часам.

Так как все звезды обращаются на небосклоне не ровно 24 часа, а на 4 минуты быстрее, то показания звездных часов каждый месяц уменьшаются на 1 час.

Следовательно, стрелка циферблата звездных часов показывает в полночь:

Допустим, что путешественник решил узнать, когда наступит полночь 7 ноября. Из таблицы видно, что 7 ноября находится между 22 октября и 22 ноября, и в этот день стрелка звездных часов должна показывать 4 часа 30 минут.

Другой способ определения времени по созвездию Большая Медведица

Допустим, что «стрелка» звездных часов показывает 6 часов 30 минут (6,5 часа). Найдем порядковый номер месяца с начала года с десятыми долями, прошедшими от начала данного месяца (каждые 3 дня считает за 1/10 долю месяца), например, 12 сентября равно 9,4, т.е. сентябрь 9 месяц в году, 12 число равно 0,4 (каждые 3 дня равны 0,1).

Полученное число складываем с показаниями звёздных часов и умножает на 2: (6,5 + 9,4 ) · 2 = 31. Это число нужно вычесть из некоторого постоянного для «небесной стрелки» (созвездие Большая Медведица имеет 55,3), т.е. 55,3 − 31 = 23,5 или 23 часа 30 минут.

Если бы после вычитания получилось число больше 24, то нужно вычесть из него 24.

Можно взять и другую «небесную стрелку», например, созвездие Малой Медведицы (самую яркую звезду) — ее постоянное число 59,1.

Определение времени по кульминации Полярной звезды

Кульминации Полярной звезды бывают в разное время года в разные часы:

• 15 января и 5 июля — 7 и 19 часов;
• 15 февраля и 15 августа — 21 час;
• 15 марта и 15 сентября — 23 часа;
• 15 апреля и 15 октября — 1 час;
• 15 мая и 15 ноября — 3 часа;
• 15 июня и 15 декабря — 5 и 17 часов.

Определение времени по растениям и птицам

Для ориентировочной оценки времени в ясные летние дни можно использовать цветы. Ниже приводится таблица с указанием времени, в которое раскрываются и закрываются некоторые наиболее часто встречающиеся в средней полосе России цветы.

Следует заметить, что приведенная ниже таблица справедлива только для хорошей, устойчивой погоды. Т.е. во время или перед ненастной погодой цветы могут и не распуститься, но это вовсе не говорит о том, что солнце в этот день не взойдет.

Приблизительно определить время в летние утренние часы можно также по пробуждению птиц и их первым песням:

2.2.  Изготовление приборов, позволяющих определять время без часов

1. – изготовление первого «прибора для определения времени» из свечи.

Ход работы

Для опыта я взяла две свечи и несколько бусинок.

 Одну свечу я зажгла и каждые 30 минут я  отмеряла, сколько сантиметров сгорело от свечи, и делала отметки бусинкой на второй целой свечке (столько же сантиметров).

В результате я получила восковые часы с интервалом времени 30 минут.

2 - изготовление второго «прибора для определения времени» - песочных часов.

       Для изготовления песочных часов мне понадобилось:

• Две маленькие бутылочки с закручивающимися крышками.
• Клейкая лента.
• Сверло (3 мм).
• Соль мелкая «Экстра».

Ход работы

Приклеила  две крышки друг к другу. Проделала в них отверстие сверлом.

Насыпала соль в одну из бутылок.

Прикрутила крышки к бутылкам.

В зависимости  от количества песка я отмерила 5 минут песочного времени.

Заключение

     Современному человеку сложно представить свою жизнь без возможности в нужный момент узнать время. А ведь для того, чтобы эта возможность появилась, на протяжении многих веков не одному человеку пришлось применять свои знания и вносить свой вклад в  то, что сейчас для нас так обычно и незаменимо. Создаются и будут создаваться все новые и новые часы, лучше и точнее прежних, для самых разных целей и задач.

        Целью нашей работы было изучение понятия «время» и возможности его определения с помощью самостоятельно изготовленных приборов.

        Мы предположили, что практически точно определить время возможно с помощью самостоятельно изготовленных приборов.

        В процессе эксперимента мы проверили и доказали гипотезу. Два изготовленных нами прибора действительно позволяют примерно правильно определить время.

        Также была поставлена  задача –  создать брошюру, включающую в себя загадки, поговорки, афоризмы о времени и часах. Эту задача тоже выполнена (приложение 1).

Летом я  попробую  изготовить солнечные часы.

      Для опыта я выберу освещённую солнцем площадку. Возьму 12 камешков. Начерчу круг, в центр поставлю колышек, который будет отбрасывать тень на окружность. Первый камешек я положу в 8 утра, второй - в 9 утра , третий в 10 и так буду вести наблюдение до 20 часов вечера, пока солнце не станет садиться за горизонт. У меня получатся солнечные часы.

Список литературы

1. Дэвид Уэста, Стив Паркер. Открытия, которые изменили мир.
2. Аннабел Крейг, Клифф Росни. Науки энциклопедия.
3. Детская энциклопедия. Что такое? Кто такой? Том 3.
4. Детский журнал «Сибирячок», №1, 2007г.
5. Аксенова Мария  Время, его измерение и хранение. Астрономия: энциклопедия.- с. 302-306.
6. Солнечные часы. Энциклопедический словарь юного астронома. Сост. Н.П. Ерпылев. - М.: Педагогика, 1980.- с. 248-250.
7. Часы.- Большая Советская энциклопедия. /гл. ред. Б.А. Введенский. Т. 47. 2-е изд. – М.: Большая Советская энциклопедия, 1957.- с.70-71.
8. Кружок «Умелые руки». – СПб.: Кристалл; Валерии СПб, 1997. – 224с., ил.
9. Лаврова С. Загадки и тайны обычных вещей. – Москва: Белый город, 2006
10. Хацкевич Ю.Г. Пословицы и поговорки. – Минск: 2002г.

11. Пословицы и поговорки о времени [Электронный ресурс]. – Режим доступа:http://detyam.com.ua/chem-zanyat-rebenka/poslovicy-i-pogovorki/523-poslovicy-i-pogovorki-o-vremeni.html
12. Высказывания, афоризмы про время [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://flaminguru.narod.ru/af165.html