учебный проект "История измерительных инструментов"

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение Белоярского района

«Средняя общеобразовательная школа №1 г. Белоярский»

Проект в номинации  Математика, информатика, физика, астрономия

Тема проекта:

«История измерительных инструментов»

Автор проекта:

Бутакова Арина Юрьевна

Класс  5А

Научный руководитель проекта:

Береснева Галина Борисовна

Место работы:

СОШ № 1

Должность

учитель математики

Белоярский

 2016

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Наверное, у каждого найдутся дома линейка и сантиметровая лента. Они нужны для того, чтобы измерять длины. Если мама решит сшить дочке платье или связать свитер, то, конечно, начнет с того, что измерит обхват груди, талии, наметит нужную длину изделия. Все это она будет делать сантиметровой лентой. А когда сын захочет сделать модель планера, то тут уж, конечно, не обойтись без линейки и угольника.

Есть дома и другие измерительные приборы. Это часы, по которым узнают, когда надо идти в школу и когда начнется любимая передача по телевизору. Термометр, на который обязательно каждый бросит взгляд, выходя на улицу. Счетчик электроэнергии, по которому узнают, сколько надо за нее заплатить в конце месяца, и многое другое.

А сколько измеряющих приборов на щитке автомобиля! Тут и спидометр, по которому водитель узнает, с какой скоростью он едет, и приборы, показывающие, сколько бензина в баке, и счетчик пройденных автомобилем километров и т.д. В магазине перед продавцами стоят весы, на которых они отвешивают продукты. Рядом стоят автоматы, которые, если в них опустить нужную монету, выдают определенное количество растительного масла.

Но больше всего измеряющих приборов на заводах. Когда рабочий вытачивает деталь, то все время измеряет ее. Ведь если он снимет лишний металл, дорогая деталь пойдет в брак. А на химических предприятиях стоят приборы, проверяющие температуру и состав веществ, давление газа и т.д. Измеряющими приборами полны и современные самолеты. С их помощью пилот верно ведет машину, правильно взлетает и садится, проверяет, не обледенели ли крылья самолета.

Современное сельское хозяйство тоже невозможно без измерений. Агроном должен знать температуру почвы, количество семян, высеянных на том или ином поле, количество и состав внесенных удобрений. И уж, конечно, он должен знать площадь каждого поля.

Так что – измерения – одно из важнейших дел в современной жизни.  

Сегодня все мы знакомы с такими измерительными приборами как линейка, метр, рулетка, штангенциркуль. А как измеряли расстояние, длину наши предки? Какими «приборами» пользовались? Вот именно об этом я бы хотела узнать в ходе своей работы.  Школьники должны знать и уважать историю своей страны, поэтому необходимо изучать ее. В этом состоит актуальность проекта.

Основная цель моей работы – выяснить историю происхождения измерительных инструментов, какие появились современные инструменты, показать роль измерительных инструментов в жизни человека.

 Задачи: 

Моя задача состоит в том, чтобы рассказать одноклассникам об истории знакомых нам измерительных инструментов.

Глава I. Измерительные приборы в школе 

1.1 Линейка

У каждой вещи есть своя история её появления. Вот, например, линейка, которая лежит в портфеле. Кто её придумал? Сегодня для нас это обычная вещь. Линейка просто незаменима для школьников, студентов, для работников, которым часто нужно делать чертежи, для бухгалтеров, строителей и многих других. Линейки бывают разные по форме, величине, отметкам.

В «Толковом словаре русского языка» С. И. Ожегова и Н. Ю. Шведовой даётся значение этого понятия:

Линейка: -и, [ жен. род ] 1. Прямая черта на бумаге, на какой-нибудь поверхности, помогающая писать прямыми ровными строками. Тетрадь в косую линейку (разлинованная также наискось, сверху вниз). Писать по линейкам. 2. Планка для вычерчивания прямых линий, для измерений. Масштабная линейка. 3. Одна из дорожек внутри военного (или военизированного) лагеря, разделяющих его на прямоугольные участки (спец.). Передняя линия. 4. Строй в шеренгу. Построиться в линейку. 5. Сбор, на котором участники выстроены шеренгами. Торжественная линейка. Прочитать приказ на линейке.

Линейка — простейший измерительный инструмент, представляющий собой узкую пластину, у которой как минимум одна сторона прямая. Обычно линейка имеет нанесённые штрихи (деления), кратные единице измерения длины (сантиметр, миллиметр), которые используются для измерения расстояний. 

Линейки обычно производят из пластика или дерева, из металлов. 

1.1.1 История школьной линейки

Любой студент XVIII столетия позавидовал бы современному школьнику только потому, что в пенале последнего, — надеемся на его прилежность, — лежит линейка. Раньше, сто с лишним лет назад, линейка была непозволительной роскошью для ученика. Доказательством существования линейки ещё в древние времена, стало её нахождение при раскопках на территории древней Помпеи. Она представляла собой тщательно отструганную дощечку, которая помогала архитекторам в планировании сооружений.

Линейка, которой сейчас пользуемся мы, появилась во Франции. Тогда лучшим академикам было поставлено задание: разработать новый улучшенный вид линейки с новой системой мер.

Долгое время, до Великой французской революции, даже внутри Европы линейки были абсолютно разными: «шильца», «правильца», просто «деревянные дощечки» — их люди называли  тогда как угодно.

Первая линейка, которую мы привыкли видеть сегодня - появилась после французской революции. Но вот не задача, необходимо этому прибору задать какое - то значение длины, и взять его нужно не "с неба". Поэтому ученые нашли выход. Переходя на новую систему мер, ученые взяли за основу географический меридиан, что проходит через Париж. Отсюда и взяли сантиметр (одна 40-милионная часть этого самого меридиана). Ну, а с миллиметром уже было проще, как известно - это одна десятая часть сантиметра. Первую современную линейку изготовили из латуни. Её длина составляла 1 метр, а ширина 25 мм. Такую линейку назвали "Республиканский метр". Казалось бы, размер деления вычислили, даже линейку изготовили, а простым людям этот чудо-прибор так сразу в руки не попал. Поначалу линейки использовали только инженеры для построения чертежей и ученые для самых разнообразных измерений. Что интересно - так это то, что эти линейки поначалу изготавливались только из дерева. В конце 19 века линейки начали поступать в школы и ВУЗы, где они несут свою службу на страже ровных линий и точных размеров у школьников и студентов.

«Республиканские» линейки после войны 1812 года уже оказались в России, но прижились только в качестве военных трофеев. Лишь в 1899 году по инициативе Дмитрия Ивановича Менделеева в России начали производство линеек, во многом из-за этого в нашей стране и была внедрена метрическая система мер.

1.1.2 Виды линеек

• Угольник — линейка в форме прямоугольного треугольника, как правило, с

миллиметровой шкалой и с пустотой в форме уменьшенного подобного треугольника внутри.

Наиболее распространены угольники двух видов: с острыми углами по 30 и 60 градусов и равнобедренными с одинаковыми острыми углами по 45 градусов. Угольники используются в черчении для построения некоторых углов без помощи транспортира. При использовании двух угольников можно построить больший набор углов, прикладывая их друг к другу. Например, угол в 75 градусов (30+45), 120 градусов (90+30) и т.д. Также угольник можно использовать для построения параллельных прямых или же горизонтальных либо вертикальных линий, прикладывая его катет к краю листа.

• Офице́рская лине́йка — специальная линейка, инструмент для  

работы офицера, представляющий собой прозрачную пластину, пластмассовый прямоугольник с прорезями (трафаретами, лекалами, транспортиром, нанесёнными делениями для измерения углов, расстояний, нанесения условных знаков на топографических картах и других рабочих документах).

• Навигационная счетная линейка НЛ-

10 предназначена для выполнения необходимых расчетов в полете и на земле при подготовке к полету. Она обладает рядом достоинств. При сравнительно небольших габаритах счетная линейка позволяет довольно просто и с достаточной для практических вычислений точностью решать большинство задач по самолетовождению, бомбометанию, воздушной стрельбе и т. д.   Навигационная

Этот незатейливый инструмент умеет решать ВСЕ задачи, связанные с самолетовождением, бомбометанием, воздушной стрельбой и до кучи решает обычные математические задачи (умножение, деление, взятие степени, нахождение логарифмов и т.п.) плюс умеет перевод величин в разные системы. НЛ-10  необходимых расчетов в при 1.2 Циркуль

Циркуль знаком каждому человеку со школы - на уроках черчения нельзя обойтись без этого инструмента для рисования окружностей и дуг. Кроме того, его используют для измерения расстояний  на картах, его применяют в геометрии и для навигации.

В Большом энциклопедическом словаре (АСТ, 2009) даётся такое понятие циркулю:

 Циркуль – от латинского circulus - круг, чертежный инструмент для вычерчивания тушью и карандашом окружностей, измерения и переноса размеров на чертежи. Состоит из двух шарнирно соединенных стержней, один из которых опорный (с иглой на конце), другой - измерительный (также с иглой) либо чертежный (с грифелем или рейсфедером).

1.2.1 История появления циркуля

Что такое циркуль – знает каждый школьник. Но, кто же изобрел этот инструмент, как появился циркуль? То, что им чертятся окружности – это понятно из латинского слова circulus, от которого и произошло название инструмента. Когда же появился у человечества циркуль? О том, как появился циркуль, кратко повествуют легенды Древней Греции. Каждый из нас знает историю Дедала и его сына Икара. Но немногие слышали о том, что у Дедала был еще и племянник Талос, сын его сестры. Талант изобретательства был у них в крови: племянник оставил после своей гибели два стержня, соединенных между собой и способных вычерчивать идеальную окружность. Это и был первый циркуль.

Талос изобрел гончарный круг, когда ему было всего 12 лет. Ему же принадлежит и создание пилы: на это его сподвиг скелет рыбы. Если бы не гибель Талоса в молодом возрасте, многие  известные нам инструменты или механизмы появились бы гораздо раньше.

Но историки утверждают, что инструменту не менее 3 тысяч лет. Ассирийцы и вавилоняне использовали циркуль и линейку в архитектуре, изображая ровные линии и правильные круги, на храмах, стенах домов, на посуде и кубках. Конкретного источника, повествующего о том, как появился циркуль, история не называет, но без него нельзя было начертить ровного круга ни три тысячи лет назад, ни сейчас.

Археологи во время раскопок находят разные доказательства древнейшему происхождению циркуля. Изучая древний курган во Франции, археологи нашли железный инструмент, которому было не менее 2 тысяч лет. Погребенный под пеплом греческий город Помпея, стал подтверждением древности циркуля: под пеплом много найдено этих инструментов, сделанных из бронзы. Но и на территории России происходили подобные находки: во время раскопок в Новгороде археологи обнаружили циркуль – резец из стали. Для чего же служили новгородцам эти инструменты? В древности на Руси очень любили узоры из правильных кружков, и они наносили их с помощью этого инструмента

О том, как появился циркуль, история происхождения его в этих местах – все это неизвестно. Торговые связи с Византией были установлены еще Вещим Олегом: таким образом, могли появиться на Руси и другие  приспособления. Интересным остается тот факт, что конструкция инструмента практически не изменилась. На протяжении веков использования циркуля, к его основе были добавлены только насадки, которые укрепляли грифель и удлиняли его ноги. Модернизация инструмента позволяет увеличить окружность до 60 см, при изначальном росте циркуля – 12 см.

Тем, кто занимается проектированием, чертежами, очень необходим циркуль: строить дуги, ровные окружности без него трудно.

На древних храмах особенно хорошо видно, что с тех пор, как появился циркуль, оформление зданий, куполов стало идеальным.

1.2.2 Виды циркуля

Нельзя не заметить и то, что появилось много аналогов классическому циркулю. Предназначены они не только для вычерчивания окружностей, но и для других целей.

К примеру, разметочный циркуль: с его помощью переносят линейную разметку.

Или кронциркуль. Он нужен для того, чтобы можно было вычертить такие маленькие окружности, которые в диаметре могут быть 2 мм. Если потребуется чертеж, выполненный в туши, то грифель легко заменяется рейсфедером.

Штангенциркуль – для измерения окружностей разных диаметров.

Чтобы измерить масштаб на карте, потребуется пропорциональный циркуль. Картографы, мореплаватели, навигаторы – все используют этот уникальный инструмент.

Существует и инструмент под названием «Штурманский». 

С тех давних пор, как появился циркуль, он не претерпел кардинальных изменений, но область его применения значительно расширилась. Медицина – это наука, в которой применяются разные виды этого инструмента. Существует толстотный циркуль: он бывает большой и малый. Служат они для измерения тела и головы человека, его поперечных размеров. Циркуль Вебера – это уже инструмент психофизиологов: им измеряется порог кожной чувствительности человека.

1.2.3 Интересные факты из жизни циркуля

На нашем небосводе есть и созвездие, которое называется «Циркуль». Расположено оно в южном полушарии, совсем рядом с созвездием α-Центавра. Оно очень маленькое. Его невозможно наблюдать над территорией России.

Греческая покровительница астрономии – богиня Урания, имеет символическое обозначение в виде глобуса и циркуля. С тех пор, как появился циркуль, он стал символом справедливости. Как и квадрат, окружность означает пределы прямых линий. Сама по себе фигура круга с точкой в центре – это справедливость и источник жизни.

Хорошо известные всем каменщики или масоны, взяли в свою эмблему два важных инженерных инструмента – наугольник и циркуль, совместив их изображения. Символизируют они землю и небо, а в центре – буква «G»: геометр или Верховное существо.

Китайцы применяют изображение циркуля, которое символизирует у них правильное поведение. Китайский император Фо-хи, которого считали бессмертным, использовал в своей атрибутике циркуль, а его сестра – квадрат. А вместе они обозначают «инь» и «янь»: гармонию жизни. С самых древних времен квадрат считался символом физического тела человека, а круг – его духовного состояния. Таким образом, круг, очерченный с помощью циркуля, - это символ совершенства души человека.

1.3 Транспортир

В «Толковом словаре русского языка» С. И. Ожегова и Н. Ю. Шведовой даётся значение этого понятия:

Транспортир [фр. transporteur \\ лат. transportare переносить] -- прибор в виде разделенного на 1800 полукруга для построения и измерения углов

  1.3.1 История создания транспортира.

Когда же появился транспортир? Оказывается, эта угловая мера возникла много тысяч лет тому назад.

С  древнейших  времен  люди  сталкивались  с  необходимостью  измерять. Понятие  градуса  и  появление  первых  инструментов  для  измерения  углов связывают  с  развитием  цивилизации  в  древнем  Вавилоне,  хотя  само  слово градус  имеет  латинское  происхождение (градус–  от  лат.  Gradus–шаг, ступень).  Градус  получится,  если  разделить  окружность  на  360  частей. 
Возникает  вопрос  –  а  почему  древние  вавилоняне  делили  именно  на  360 
частей?  Дело в то, что в Вавилоне была принята шестидесятиричная система 
счисления.  Более  того,  число  60  считалось  священным.  Поэтому  все 
вычисления  были  связаны  с  числом  60 (календарь  вавилонян  включал  360 
дней). 

Кроме градуса, были введены такие единицы измерения, как минута ( часть 
градуса)  и  секунда (  часть  минуты).  Названия  ―минута    и  ―секунда
произошли от partes minutae primae и partes minutae sekundae, что в переводе 
означает  "части  меньшие  первые"  и  "части  меньшие  вторые".  В  истории 
науки  эти  единицы  измерения  сохранились  благодаря  Клавдию  Птолемею, 
жившему во II веке. 

История  не  сохранила  имя  ученого,  который  изобрел  транспортир  – 
возможно  в  древности  этот  инструмент  имел  совсем  другое  название. 

Итальянский физики установили, что древнеегипетский инструмент, который хранится в музее в Турине,  является первым транспортиром в истории — прибором для измерения углов.

Прибор,  который был найден в Египте во время раскопок, представляет собой планку, с диском, закрепленным сверху, который разделен на 16 одинаковых секторов рисунком.

Транспортиры  изготавливаются  из  стали,  пластмассы,  дерева  и  других 
материалов. Точность транспортира прямо пропорциональна его размеру. 

1.3.2 Разновидности транспортиров 
1.  Полукруговые  (180  градусов)  —  наиболее  простые  и  древние 
транспортиры.  
2.  Круглые  (360 градусов). 
3.  Геодезические, которые бывают двух типов:  для построения 
и измерения углов на планах и картах; для нанесения точек 
на  чертежной  основе  по  известным  углам  и  расстояниям.  Цена 
деления угломерной шкалы — 0,5°, прямолинейной — 1 миллиметр. 

Существуют  продвинутые  типы  транспортиров,  которые  необходимы  для  

более точных  построений  и  измерений.  Например,  специальные транспортиры  с  

прозрачной  линейкой  с  угломерным  нониусом,  который вращается вокруг центра. 
 
   

2. Анкетирование.

В ходе работы над проектом  я провела анкетирование своих одноклассников. В анкетировании приняли участие 20 респондентов.

Вопросы анкеты:

1. Какие измерительные инструменты ты знаешь?

Ответы респондентов на этот вопрос разделились на три группы: знают  линейку – 20 человек, транспортир – 16 человек, циркуль – 20 человек.

Можно сделать вывод, что пятиклассники знакомы с измерительными инструментами, которые изучаются в школе.

2. Знаешь ли ты историю какого - либо измерительного инструмента?

Утвердительно на этот вопрос не ответил никто. К сожалению, школьники не знают историю измерительных инструментов.

3. Где в жизни может пригодиться умение работать с измерительными инструментами?
   

Ответы на этот вопрос такие:

В школе - 11 чел.
На работе – 5 чел.
В ходе ремонта квартиры – 2 чел.
Выполнение изделия на уроках технологии – 10 чел.

Можно сделать вывод, что пятиклассники имеют представление о том, где применяются измерительные инструменты.

Анкетирование показало, что необходимо рассказать одноклассникам об истории знакомых нам измерительных инструментов. На уроке математике я показала презентацию и рассказала об истории линейки, транспортира, циркуля.

3. Заключение

Основной целью моей работы было выяснить историю происхождения измерительных инструментов, какие появились современные инструменты, показать роль измерительных инструментов в жизни человека. Была изучена литература, собрана информация из Интернета, проведено анкетирование одноклассников. В ходе работы над проектом я узнала иного нового и поучительного о знакомых мне измерительных инструментах: линейке, транспортире и циркуле. Своими знаниями я поделилась с друзьями.