Величайшее изобретение человечества-часы

Городские  научные чтения «Шаг в науку»

Секция «Открытия и изобретения»

Исследовательская работа

по теме

«величайшее изобретение человечества-часы»

Смирнова Владислава

ученика 3-го В класса

Муниципальной бюджетной

общеобразовательного учреждения

средней общеобразовательной

 школы № 15 г.Тулы

Научный руководитель:

Широкова Татьяна Викторовна                                                                                                  

2012

Оглавление

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

Глава I Теоретическая часть……………………………………………………………..4

1.1  Как люди раньше узнавали время до изобретение часов………………………….4

1.2  Песочные часы………………………………………………………………………..5

1.3 Интересные факты о песочных часах………………………………………………..6

1.4 Другое значение «песочных часов» .......…………………………………. ………...6

Глава I I Практическая часть…………………………………………………………….7

          1.1 Опрос «Песочные часы»………...................................................................................7

    1.2 Изготовление песочных часов в домашних условиях ...............................................7

Заключение ………………………………………………………………………………….9

Список литературы ……………………………………………………………………….10

Введение

Величайшее изобретение человечества. Что это?. ЧТОЭТО

1. История их изобретения насчитывает тысячи лет. Вряд ли кто-то возьмет на себя смелость назвать имя изобретателя. В древности их назвали клепсидрами.
2. Почти у каждого из вас есть эта замечательная вещь.
3. Этой вещи свойственны эпитеты :

Солнечные, водяные, песочные, механические, электронные, водонепроницаемые, атомные, наручные, мужские, женские.

4. Весь день усами шевелят

И время узнавать велят.

            Для того чтоб не опоздать на урок или на работу мы заводим будильник. Договариваясь о

   какой либо встречи уточняем во сколько.  К восьми - в школу, в 10 – спать, в 17.00- на карате. И

   еще масса событий, которые должны быть сделаны в определенный час.

    А что такое «время» и как его определяли люди до появления часов? Именно эти вопросы я поставил перед собой, приступая к своей исследовательской работе.

       Свою работу я назвал «величайшее изобретение человечества-часы».

Цели:

-Узнать, что такое время и исследовать, как люди узнавали время до изобретения часов

-Разработать алгоритм изобретение песочных часов в домашних условиях.

Задачи:

1. провести опрос среди учащихся 3 классов на тему «БЫТЬ или НЕ БЫТЬ песочным часам в школе?» с целью выяснения отношения школьников к этому виду приборов для измерения времени
2. собрать дополнительный теоретический материал по теме «Часы», «Песочные часы»
3. изготовить несколько модель песочных часов
4. определить область и степень эффективности применения этих часов на уроках
5. создать электронную презентацию по нашему проекту

1. продемонстрировать другим учащимся, что мир часов может быть очень увлекательным, и что в школе есть место песочным часам
2. дать свои рекомендации учителям по применению песочных часов на уроках

Глава I Теоретическая часть

1.1  Как люди раньше узнавали время до изобретение часов

Рассмотрим для начала разновидности часов.

У времени есть два понятия – текущее время и относительное.

Если представить нашу жизнь в виде прямой линии, то текущее время будет выглядеть как точка на этой прямой и обозначает какое-то событие – день, час, минута. А относительное время – это отрезок на этой прямой имеющий начало и конец, к примеру, время урока - 35 минут.

Человеку всегда было необходимо измерять время. Еще в древнем Египте люди поделили ночь на 12 частей и определяли их по тому, как на небе появлялись определенные звезды. Но такой способ работал только ночью, а днем определяли время по солнцу, а вернее по тени, которую отбрасывали предметы. Так появились солнечные часы.

  1.Время по таким часам определили двумя способами:

  по длине отбрасываемой тени – самыми популярными были ступенчатые часы (каждая ступень –  

  один час). Они имели вид обелиска с двумя наклонными поверхностями, разделенными на 6 сту

  пеней каждая. При восходе солнца тень падала на край верхней ступени с восточной стороны и  

  начинала постепенно опускаться, к полудню тень исчезала и, появляясь с другой стороны, начина

  ла подниматься. С последним лучом солнца тень касалась верхней ступени и исчезала.

   2. по положению тени в определенный момент. В землю вбивался кол, а на поверхности дела

  лось подобие циферблата. Кол отбрасывал тень и указывал время. Позднее вместо колышка ста

  ли использовать вертикальный обелиск – гномон, циферблат делали из мрамора, дерева, стекла,

  металла. Такие часы располагались на стенах храмов, на колоннах.

А еще существовали цветочные часы. Некоторые растения имеют свойства открывать, закрывать цветки в строго определённое и разное время. Еще в Древней Греции и Риме на отдельном участке специально высаживали строго определённые растения, и по ним определяли смену часов. Считать часы по цветам трудно а минуты – невозможно.

К примеру, ноготки (календула) – ужасные сони. Они просыпаются только в 9 утра, а ко сну отходят рано: в 15-16 часов. А одуванчик – «жаворонок»: его жёлтые шапочки радуются солнцу уже с 5-6 часов. Правда, засыпает он ещё раньше ноготков: в 14-15 часов. «Точными» цветами обладает обыкновенная картошка: по ней можно заметить 6-7 часов утра и 14-15 часов.

После солнечных часов так же в Египте появились часы, по которым определяли интервал пройденного времени с помощью воды.

Водяные часы имели форму чаши с небольшим отверстием в дне, через которое вытекала вода. На стенках чаши имелись деления, расстояние между которыми составляло один час. Обычно часы заполнялись на восходе солнца, а когда они опустошались, специальный глашатай провозглашал об этом.

По водяным часам можно было буквально наблюдать за тем, как течет время. От водяных часов пошли выражения: «время течет, как вода», «как быстро течет время», «сколько воды утекло с тех пор».

С помощью таких часов можно было отмерить время, но нельзя было узнать который час.

Дальше в Древнем Китае появились огневые часы. По таким часам интервал времени определили длительностью горения прута, свели или масла.

Свечные часы представляли собой свечу длиной около метра с нанесенными по ее длине делениями. Время определялось продолжительностью сгорания воска между делениями.

Главной составной частью фитильных часов был фитиль в виде длинной металлической палочки покрытой смесью дегтя с деревянными опилками. Фитиль сворачивали в спираль. На спираль подвешивались металлические шарики на расстоянии 1 часа, и конец спирали поджигали. Жар тлеющих опилок постепенно пережигал нити, на которых висели шарики. Звон падающего в металлическую подставку шарика, служил звуковой сигнализацией времени.

Огневые часы не отличались большой точностью. Они использовались в качестве ночных часов, а также источником света.

Следующим шагом стало изобретение песочных часов. Они очень быстро стали популярными потому, что с их помощью время можно было измерять в любое время суток. К тому же они отличались сравнительно простым устройством, надежностью и имели низкую цену. Первоначально часы рассчитывались на работу в течение получаса или часа. Затем появились часы, рассчитанные на действие в течение 3 и даже 12 часов.

В конце 6 века появились первые механические (колёсные). Придуманная китайскими мастерами система шестерёнок используется до сих пор. Первые такие часы работали с помощью груза. На гладкий вал, выполненный из дерева, была намотана верёвка с каменным грузом на конце. Под действием груза веревка раскручивалась и вращала вал, на который было насажено большое зубчатое колесо, за счет этого работал механизм. 

У таких часов была только часовая стрелка, секундная и минутная стрелки появились гораздо позже. В первых колёсных часах не было специального механизма заводки. Поэтому подготовка часов к работе требовала очень больших усилий.

Спустя 9 веков на смену веревки с гирями пришла пружина. Такая конструкция позволила изготавливать часовой механизм маленького размера.

В 1510 г. Были изобретены маленькие круглые часы. Эти железные часы имели сложное устройство со множеством колесиков, но при этом их можно было поместить в кошелёк или в карман. Они быстро стали популярными у придворных модников разных стран Запада: подвешиваемые на золотой цепочке и инкрустируемые драгоценными камнями, они стали изысканными украшениями.

В середине XX века появились электронные часы, стрелочные и цифровые, точность которых почти в 10 раз больше, а их погрешность составляла примерно 1 мин. в месяц.

В 1929 г. были созданы кварцевые часы, а в конце 1960-х гг. началось массовое производство кварцевых электронных часов. В этих часах роль регулятора хода выполняет кварцевая пластинка, вырезанная из цельного кристалла кварца. У кварцевых часов есть свой недостаток. Кварцевая пластинка со временем стареет, и это ведёт к неуклонному замедлению хода часов.

1.2 Песочные часы

В нашем исследовании мы более подробно остановимся на песочных часах .

     Дата возникновения первых песочных часов неизвестна. Однако принцип песочных часов был  

  известен в Азии значительно раньше начала нашего летоисчисления.

 Западноевропейские страны стали иметь дело с песочными часами лишь в конце средневековья.  

      Перед вами песочные часы Эразма Роттердамского:
       Несмотря на то что песочные часы появились в Европе поздно, они быстро распространились.  

Этому способствовали их простота, надежность, низкая цена и не в последнюю очередь возмож

ность измерять с их помощью время в любой момент дня и ночи. Недостатком был короткий ин

тервал времени, который можно было измерить, не переворачивая эти часы. Обычно песочные

часы рассчитывались на работу в течение получаса или часа. Реже встречались песочные часы,

рассчитанные на непрерывное измерение времени в течение 3 ч, и лишь в совершенно редких

случаях строили огромные песочные часы, рассчитанные на 12 ч хода.

Точность песочных часов зависела от технологии изготовления самого песка, также от формы

колб, от гладкости их внутренних стенок.
  Развитие производства стекла позволило выпускать колбы с гладкими внутренними стенками, что

дало возможность песку максимально равномерно перетекать из верхней части в нижнюю.
  Приготовление  песка  для часов считалось  в  старину  делом, требующим особого умения. Его

 изготавливали из обожженного мелкозернистого песка или из жареных перетертых яичных

скорлупок, или из цинковой и свинцовой пыли.
 В 1339 году в Париже обнаружено описание песочных часов с порошком из черного мрамора. Го-

ворили, что  самый лучший  песок получается из мраморных опилок, если их  прокипятить де-

вять раз  с  вином, снимая каждый раз  пену, и после этого высушить на солнце.

Песочные часы никогда не достигали точности солнечных часов, поскольку зерна песка посте-

пенно дробились на более тонкие, а отверстие в середине постепенно истиралось и увеличива-

   лось. Песочные часы благодаря своей форме и простоте работы сохранили некоторое значение

   вплоть до последнего времени, например, ими пользовались телефонные станции для учета вре -

  мени коротких телефонных разговоров, в залах судебных заседаний и для некоторых нужд в до-

  машнем хозяйстве.

Большое значение песочные часы имели на кораблях: в пасмурную погоду, когда по небесным

светилам нельзя было определить время, его узнавали по песочным часам. На российских судах

их называли «склянками». Каждые полчаса, при переворачивании «склянки», били в колокол.  

Отсюда, собственно, и пошло выражение — «бить склянки». Юнги отмеряли получасовые отрез-

ки времени и били в колокол

Раньше люди носили песочные часы даже на ноге, пристегнув их к ноге ниже колена. Лучший

песок для таких часов был из толченого мрамора.
  На протяжении сотен лет песочные часы не раз пытались усовершенствовать. Так, астроном Тихо

Браге заменил песок ртутью. Стефан Фарфлер и Гроллье де Сервье изготовили пружинные меха-

низмы для переворачивания часов. Но все эти новшества не прижились. А вот простейшими пе-

сочными часами люди пользуются и по сей день.
 И до недавних пор песочные часы использовались медиками для подсчета пульса пациента.Они

 выполнялись в виде компактного прибор-ручки и были рассчитаны на длительность до 30 секунд.

1.1 Интересные факты  о песочных часах

     А вот ещё одни "курьезные" песочные часы. Стеклянный баллон заполняется жидкостью боль-

   шой плотности и веществом из мелких частиц с плотностью значительно меньшей, чем жидкость.

     Эти часы работают в "обратную" сторону (снизу вверх). Частички, как более легкие, скаплива-

   ются в жидкости в верхней части сосуда. После переворачивания частицы стремятся вверх, про-

  сачиваясь через узкий перешеек, и через некоторое время      вновь собираются в верхней части.

                                                 Самые большие песочные часы

    Для цикла опорожнения песочных часов их размер не всегда является определяющим.

    Однако если этот цикл составляет несколько дней, то размер часов должен быть действительно  

  большим.
  Два таких гиганта существуют — «Колесо времени» (англ. Timewheel) в Будапеште (столица  

    Венгрии) и в музее песка японского города Нима'. Имея высоту в 8 и 6 метров и цикл опорожнения в 1 год, они являются величайшими в мире устройствами для измерения времени.

    Ещё один гигант с июля 2008 года стоит на Красной площади в Москве. При высоте 11,90 м и весе в 40 тонн это, наверное, величайшие в мире песочные часы.

   Оба стекла часов были настолько велики, что в них смог разместиться BMW почти 5-метровой

   длины.

    Самые маленькие в мире песочные часы имеют высоту всего в 2,4 см. Они были изготовлены в 1992 году в Гамбурге и пропускают весь песок из верхней камеры в нижнюю менее чем за 5 секунд.

1.2 Другое значение «песочных часов»

У этого термина существуют и другое значение

Латные перчатки появились к середине XIV века, а за характерную форму носили прозвище «песочные часы». Так как представляли собой раструб в форме песочных часов, к которому крепились пальцы с защитой из мелких чешуек.

                                                                    Глава II Практическая часть

1.1 Опрос «Песочные часы»

Среди учащихся 3классов мы провели опрос по выяснению мнения ребят о возможности применения песочных часов в школе. Для опроса нами была выбрана форма письменного опроса – предлагалось ответить на три вопроса

1) Знаете ли вы, что такое песочные часы?

2)  Нужны ли в школе песочные часы?

3)  Предложите вариант применения песочных часов в школе.

 После обработки результатов опроса, были сделаны следующие выводы:

1) С понятием «Песочные часы» знакомы 51 учащийся, 2 учащихся  –не знают, что такое «песочные часы»

2) 43 учащихся считают, что применение песочных часов необходимо в школе, 10 – песочные часы в школе не нужны.

3) Учащиеся предложили различные варианты применения песочных часов:

1. - Засекать время на контрольных работах, диктантах, самостоятельных работах;
2. - Использовать  для проверки техники чтения ;
3. - Использовать на физкультминутках;
4. -  Засекать время урока;
5. - Для проведения экспериментов на уроке;
6. - Использовать песочные часы, если нет других часов.

 Исходя из данного опроса, можно сделать вывод, что песочные часы в школе необходимы и

область их применения разнообразна. Поэтому встает вопрос об изобретения песочных часов  

в домашних условиях.

Мы предлагаем следующий вариант изобретения песочных час

1.2 Изготовление песочных часов в домашних условиях

    Творческое название работы - “Песочные часы своими руками”.

    Проблемный вопрос: как сделать песочные часы в домашних условиях?

    Задание:

1. составить алгоритм изготовления песочных часов
2. приготовить все необходимые материалы
3. сделать песочные часы

      Выполнение заданий 

Заключение

    Итак,  рассмотрев историю появления и развития часов, можно сказать, что часы были вечным

спутником человека с древности до наших дней.

  Люди не всегда осмысляют роль астрономических часов, минут в своей жизни, иногда они могут

 погубить человека, а иногда и спасти ему жизнь. Например, службы скорой помощи, МЧС доро-

жит каждой минутой.

Таким образом, мы исследовали, что такое время и выяснили, что люди использовали  различные

 способы, чтобы  узнавать время. Это солнечные часы, цветочные часы, водяные часы,  огненные

 часы, песочные.

   Более подробно мы решили остановиться на истории песочных часов, исходя их того, что с их

 помощью время можно было измерять в любое время суток и к тому же они отличались сравни-

тельно простым устройством, надежностью .

5. Провели опрос среди учащихся 3-х классов и выяснили положительное отношения школьников к этому виду приборов для измерения времени.
6. Изготовили модель песочных часов в домашних условиях.
7. Разработали рекомендации учителям по применению песочных часов на уроках.

Значит, поставленные  цели и  задачи реализованы успешно.

Список литературы

1. А.А.Вигасин  История Древнего мира.
2. Газета «Математика 1 сентября», №4 1998 г.
3. http://www.watche.ru/kak-eto-bilo/istoriya-chasov 
4. http://vremyach.ru:8111/article/stories/ 
5. http://www.nazdar.ru/interesno/ 
6. http://gimn6.ru/hpages/134/pesok.html
7. Песочные часы–Википедия (http://ru.wikipedia.org/wiki/%CF%E5%F1%EE%F7%ED%FB%E5_%F7%E0%F1%FB#.D0.9B.D0.B8.D1.82.D0.B5.D1.80.D0.B0.D1.82.D1.83.D1.80.D0.B0)
8. Песочные часы (http://class-fizika.narod.ru/tshpesok.htm)