происхождение единиц измерения

ПРОЕКТ «Я - ИССЛЕДОВАТЕЛЬ»

«ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЕДИНИЦ ИЗМЕРЕНИЯ»

                                                                            Ученика 2 Б класса

                                                                                                 Терентьева Алексея

Введение.

Метр, секунда и килограмм – самые известные единицы измерения. И каждый школьник знает, что расстояние измеряют в метрах, время – в секундах, а массу – в килограммах. Но что мы знаем об истории их появления на свет. Действительно – откуда же взялись эти единицы измерения? И почему именно они? Почему мы не используем старинные единицы измерения  в наше время?

  Эти вопросы заинтересовали меня, это и  послужило в выборе темы исследовательской работы: «Происхождение единиц измерения».

Цель исследования: выявить, какие бывают меры измерений,  изучить какие меры измерений существовали и какими пользуются в настоящее время.

   Цель исследования предполагает следующие задачи: уточнить, как называется наука о мерах измерения, выяснить, как в древности измеряли длину, выявить какими мерами определяли количество продаваемого товара.

Гипотеза исследования: я предполагаю, что существуют разные методы определения расстояния между объектами, а также думаю, что ведение хозяйства и торговля заставили людей придумывать свои меры измерений. Возможно, в давние времена измерения были приблизительными.

Методы исследования: изучить специальную литературу; найти ответы на вопросы с помощью  сети Internet; провести опрос родителей, бабушек и дедушек, учителей;  провести эксперимент: измерить длину  предметов, используя старинные и современные единицы измерения.

1. Что удалось узнать в энциклопедиях, справочниках, книгах?

Что, я знаю о единицах измерения? Современные единицы измерения  знакомы мне с начала обучения в школе – это миллиметр, сантиметр, дециметр, метр, километр, килограмм, грамм. Я пользуюсь ими на уроках и  в повседневной жизни. Старинными единицами измерения длины в повседневной жизни я никогда не пользовался, однако в литературных произведениях,  мне встречались строки с непонятными для меня словами. Из книги Е.В. Саплина «Путешествие в историю» я узнал о старинных мерах.

          « Движется по дороге караван. Купцы везут в город товар. Уже не один день они в пути. Устали, да и товар хочется продать быстрее. Сколько ещё ехать? Видят, движется навстречу им всадник.

-Скажи, далеко ли ещё до города?

-Два дня пути.

Через некоторое время встречают путника.

-Близко ли до города?

-Вёрст 40 будет…

Удивились торговцы, что за расстояние такое.- Лучше спросим у заморского купца, что едет нам навстречу. Но ответ заставил их призадуматься.

-Город-то, да нет рядом. Не больше 30 миль».

Доберутся ли купцы до города?

Почему такие разные определения расстояния? Чтобы не оказаться в таком затруднительном положении, как эти купцы, совершим путешествие в историю мер. Поможет нам в этом наука, которая называется метрология ( от греческих слов «метрон»-мера и «логос»-учение). Она изучает единицы измерения длины, площади, объёма, веса, историю их возникновения, развития и взаимосвязи между собой.

Единицы измерения возникли в глубокой древности. Одной из насущных потребностей человека была необходимость измерять расстояния, площадь, вес, объём.

 При измерении длины человек пользовался тем, что было при нём – своими руками и ногами. Например, у египтян главной мерой длины был локоть, который делился на 7 ладоней, а те в свою очередь на 4 пальца.

  В древней Руси использовались различные меры. Самой маленькой был «вершок», который равнялся 4,5 см. П. П. Ершов в своём произведении «Конёк-горбунок» пишет:

«Да еще рожу конька

Ростом только в три вершка,

На спине с двумя горбами

Да с аршинными ушами.»

«Аршин» – мера длины, равная длине вытянутой руки взрослого человека равна. 71,12 см. «Пядь»-(расстояние между разведёнными большим и указательным пальцами руки) равнялся 19-23 см, «локоть», равный 38-46 см, «сажень»-(размах вытянутых рук человека) равнялся 152 см. «Верста» - старорусская путевая мера. Этим словом, первоначально называли расстояние, пройденное от одного поворота плуга до другого во время пахоты, равнялась она 1066,8м. Земельные участки мерили при помощи шагов - средняя длина человеческого шага = 71 см.

Мне необходимо выяснить с помощью каких мер продавали купцы свои товары. Многие измерения были  приблизительными, например «горсть и охапка» - то, что человек может унести за один раз. Но поскольку товары были разные - и сыпучие, и штучные – стали применять и разные меры. Рыбу купцы продавали «возами», «бочками»; квас - «ведрами»-12 литров, зерно –«кадками». На Руси в ХVI веке специальной грамотой была введена образцовая мера сыпучих тел –«медная осьмина».

При покупке заморских тканей пользовались «аршином», который ровнялся 72 см. Русские ткани измерялись «локтями». Метр которым мы пользуемся сейчас, появился только в ХVIII веке во Франции. Он происходит от греческого слова «метром» - мера.

 В домашней и  школьной библиотеках я выяснил «Что такое мера?» Из разных источников я узнал:

В. И. Даль: «Мера - способ определенья количества по принятой единице; мера вообще прилагается к протяженью и к пространству… Погонная, линейная мера служит для означенья  расстояний или величины линий».

С. А. Кузнецов: «Мера-единица измерения. Метрическая система мер… Метр мера длины.  То, чем измеряют; мерило. Мерою служит метровая  линейка».

 Д. Н. Ушаков: «Мера - единица измерения протяжения».

С помощью изученной литературы,  можно сказать, что мера – это определённая единица измерения.

2. Что я выяснил с помощью родственников, знакомых и друзей.

Я опросил  родственников, знакомых и друзей.   Задавал им вопросы:

а). Знакомы ли вам современные меры длины, веса: миллиметр, сантиметр, дециметр, метр и километр, килограмм, грамм?

б). Знакомы ли вам старинные меры длины и объёма (веса): аршин, верста, пядь, сажень, вершок, кадь, медная осьмина, локоть и др.?

В опросе приняли участие родственники – 5 человек, знакомые – 8 человек, друзья -4 человека. Результаты опроса занесены в таблицу.

Результаты опроса показали, что с современными мерами знакомы все опрошенные – 17 человек.

Со старинными мерами длины оказались знакомы только 8 человек, этот факт убедил меня, что исследования необходимо продолжить.

3. Интересные сведения из сети Internet.

         Компьютер является верным помощником современного исследователя. Я попытался найти сведения по теме исследования через сеть Internet.

Там я узнал, что самыми древними единицами были субъективные единицы. Так, например, моряки измеряли путь трубками, т. е. расстоянием, которое проходит судно за время, пока моряк выкурит трубку. В Испании похожей единицей была сигара, в Японии – лошадиный башмак, т. е. путь, который проходила лошадь, пока не износится привязанная к ее копытам соломенная подошва, заменявшая подкову.

В Сибири в стародавние времена употреблялась мера расстояний – бука. Это расстояние, на котором человек перестает видеть раздельно рога быка.

У многих народов для определения расстояния использовалась единица длины стрела – дальность полета стрелы. Наши выражения “не подпускать на ружейный выстрел”, позднее “на пушечный выстрел” – напоминают о подобных единицах длины.

Древние римляне расстояния измеряли шагами или двойными шагами (шаг левой ногой, шаг правой). Тысяча двойных шагов составляла милю (лат. “милле” – тысяча).

Так же я выяснил, что основная, современная единица измерения длины – метр.  10 декабря 1799 г. (по грегорианскому календарю) во Франции  – из платины был отлит первый прототип эталона метра. Родился метр, а вместе с ним и метрическая система, в которой метр является также единицей измерения площади и объёма, а единица массы привязана к метру, т.к. определение килограмма основано на массе 1 дм3 воды. Всё это делилось и множилось при помощи цифры 10: в одном метре 100 сантиметров, в одном сантиметре 10 миллиметров и т.д. Причём интересно отметить, что десятичная система счисления предположительно связана с количеством пальцев рук у человека.

Во время правления Наполеона метрическая система распространилась по всей Европе. В 1918 г. она была введена в России. В 1889 г. был изготовлен более точный международный эталон метра. Этот эталон тоже изготовлен из сплава платины и иридия и имеет поперечное сечение в виде буквы “X”.

Исторически основной единицей для измерения коротких интервалов времени были сутки (часто говорят “день”), равные периоду обращения Земли вокруг своей оси. В результате деления суток на меньшие интервалы возникли часы, минуты и секунды.

Сутки делили на два равных последовательных интервала (условно “день” и “ночь”). Каждый из них делили на 12 часов. Дальнейшее деление часа восходит к шестидесятеричной системе счисления. Каждый час делили на 60 минут. Каждую минуту – на 60 секунд.

Для измерения более длительных интервалов времени используются единицы измерения “год”, “месяц” и “неделя”, состоящие из целого числа суток. Год приблизительно равен периоду обращения Земли вокруг Солнца (примерно 365 суток), месяц – периоду полной смены фаз Луны (так называемому синодическому месяцу, равному 29,53 суток). Неделя, состоящая из 7 дней, не имеет прямой астрономической основы (хотя она изначально была привязана к округлённой до целого числа дней продолжительности одной из четырёх фаз Луны), однако широко используется как единица времени.

Килограмм определяется как масса международного эталона килограмма, хранящегося в Международном бюро мер и весов и представляющего собой цилиндр диаметром и высотой 39 мм из платиноиридиевого сплава (90% платины, 10% иридия). Первоначально же килограмм определялся как масса одного кубического дециметра воды (литра) чистой воды при температуре 4°C и стандартном атмосферном давлении. Такое определение не вполне приемлемо: нужен очень точный кубический дециметр, совершенно чистая вода и абсолютно правильный термометр.

5. Методы измерения длины, которыми пользуются люди в наше время.

«Можно измерять шагами.

Можно измерять локтями.

И линейкой, и веткой,

Сантиметром и рулеткой».

Самым интересным и доступным способом узнать нужную информацию является метод наблюдения. Я выяснил, чем измеряют длину люди в повседневной жизни:

-  длину отрезка  на уроках с помощью линейки (в школе);

- рост человека с помощью специального ростомера (в поликлинике);

- объём (длину) талии, груди и др. для пошива одежды с помощью метра на тканевой основе (в ателье);

- длину, высоту, ширину при покупке мебели с помощью рулетки (в магазине);

- длину, высоту, ширину стройматериалов во время постройки дома с помощью рулетки;

           - длину, ширину полос обоев, при ремонте в квартире с помощью рулетки;

-длину ткани, при покупке в магазине с помощью метра (деревянной линейки).

     Я выяснил, что измеряют длину, высоту, ширину с помощью привычных для нас измерительных материалов: школьная линейка, метр на тканевой основе, деревянный метр, рулетка. Выяснилось, что основная, современная единица измерения длины – метр. Она была принята во Франции в конце XVIII века. Метр определили как одну десятимиллионную долю участка земного меридиана от Северного полюса до экватора.

Таблица мер длины:   1км=1000м=10000дм=100000см=1000000мм  

1м=10дм=100см=1000мм                    1дм=10см=100мм

1 см=10мм                                      1мм

                 Воспользуюсь измерительными материалами, современными единицами измерений длины и с их помощью проведу эксперимент по измерению старинных мер длины.

6. Установление длины старинных русских мер опытным путем.

   Как уже отмечалось ранее, многие единицы длины, которыми пользовались наши предки, представляют собой измерения различных частей человеческого тела. Посмотрев определенную литературу по теме, я выяснил, что каждая мера длины имеет приблизительное значение.                                                

 Рис.1

Например:

аршин и шаг – величины длиной в 71 см;

локоть – расстояние от локтевого сгиба до конца вытянутого среднего пальца или сжатой в кулак (рис.1) кисти руки, что составляло примерно от 38 см до 46 см  соответственно;

ладонь – 1/6 часть локтя. Ладонь =  от 6 до  8 см;

пядь малая – расстояние между концами расставленных большого и указательного пальцев. малая пядь = 19 см;(рис.1)

пядь великая– расстояние между концами большого пальца и мизинца, большая пядь = 22-23 см;

пядь с кувырком – пядь с прибавкой двух суставов указательного пальца, пядь с кувырком = 27 см; (рис.1)

коршок – равен ширине кулака, происходит от слова корх (кулак), коршок = 9 см;

вершок – длина верхней части указательного пальца, вершок =4,5 см (рис.2);

                                                                     Рис.2

перст – равен ширине указательного и среднего пальцев, перст= 2 см.

Все меры были неточными т. к. у разных людей пальцы, руки, шаги разные. Только в XVIII веке после указа Петра I в России были установлены общие меры длины и введены новые.

Для уточнения собранных нами данных я решил повести эксперимент – установить опытным путем длины старинных русских мер. В эксперименте приняли участие члены семьи, друзья. Мы измеряли коршок, вершок, пядь малую и великую, локоть. Все результаты измерения занесены в таблицу:

Проанализируем полученные результаты:

Измерения вершка показали, что у Алеши, мамы значения меньше 4,5 см, у бабушки равно 4,5 см, у папы и дедушки значения больше принятых 4,5 см.

Измерения пяди великой, у Алеши, мамы, папы, бабушки значения меньше 22 см, у дедушки значение равно принятому.

Результаты измерений локтя у Алеши, мамы и бабушки меньше 38 см, у папы и дедушки равны

Сравнив результаты исследования можно сделать вывод, что значения расходятся. Оказывается, одна и та же единица измерения получилась у  участников эксперимента разной. Я думаю, это различие результатов и привело людей к мысли о применении единой системы единиц измерения.

Заключение.

В ходе моего исследования я сделал следующие выводы:

а)  выяснил, какими мерами пользовались в старинные времена, и что они все  были связаны с частями тела человека;

б) изучил, как называется наука о мерах, какие определения меры даны в энциклопедиях и словарях;

в) определил, когда метрическая система распространилась по всей Европе;

г) выявил, какими измерительными приборами пользуются в настоящее время;

д)  уточнил, какими мерами длины пользуются в настоящее время;

е) провёл эксперимент, который подтвердил неточность старинных мер длины.

            Решив все задачи моего исследования, могу сказать, что моя гипотеза подтвердилась: старинные меры измерений прошли длинную историю и утратили свою значимость по причине своей неточности и были заменены, на единицы измерения принятые во всём мире. С развитием торговли между иностранными государствами потребовалось создание  единых эталонов мер, так как они необходимы для того чтобы вести справедливую торговлю. В разные века предпринимались попытки ввести эталоны. За это время система мер претерпела множество изменений. В 1960 собралась Генеральная конференция по мерам и весам, на которую прибыли представители 32 стран. Была принята Международная система единиц. С 1963 года ею пользуются во всех областях науки, техники и народного хозяйства.

По подсчету академика Б. С. Якоби (сторонника превращения метрической системы в международную), от замены прежней системы мер на метрическую преподавание арифметики в школе выиграло третью часть времени, отводившегося на этот предмет. Соответственно значительно упростились расчеты в промышленности и торговле.

Дмитрий Иванович Менделеев сказал, что «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры».

ПРИЛОЖЕНИЕ.

                                         Измерение «сажени»

                                            Так измеряли «коршок»,

а так «вершок».

                                                              Замеряю папин  «локоть»

                                        и в шутку длину ушей нашей собачки Хейли.

Использованные источники информации:

1. Иллюстрированный толковый словарь русского языка/ В. И. Даль. –        М.: Эксмо, 2007

2. Кузнецов С. А. Большой толковый словарь русского языка. – М.: Норинт, 2000

3.Русская система мер. Википедия — свободная энциклопедия.

4.Саплина Е.В., Саплин Л.И. «Путешествие в историю»,М:ЦГО, «Вентана-Граф», 1995

5. Старинные русские МЕРЫ длины, веса, объёма и площади.  http://mer.kakras.ru/                                                                                              

 6.Усачёв А. А. Считарь. Числа, счёт, сложение. – М.: РООССА, 2011

7. Ушаков Д. Н. Большой толковый словарь современного русского языка. - М.: Альта-Принт, 2007