Номер 3, страница 33 - гдз по физике 7 класс учебник Башарулы, Тезекеев

3. Уходя в школу, зафиксируйте с помощью вешки (камня) во дворе своего дома тень от ствола дерева или столба. Возвращаясь из школы, снова отметьте место нахождения этой тени. Почему тень столба поворачивается? За какой период времени тень совершает полный круг? Можно ли, используя это явление, построить солнечные часы? Обсудите этот проект с учителем и родителями. В чем достоинства и недостатки таких часов?

Почему тень столба поворачивается?

Тень — это область пространства, в которую не попадает прямой свет от источника. В данном случае источником света является Солнце, а тень отбрасывает столб. Положение тени на земле противоположно положению Солнца на небе. Наша планета, Земля, совершает постоянное вращение вокруг своей оси. Из-за этого вращения нам, как наблюдателям с Земли, кажется, что Солнце движется по небу с востока на запад в течение дня. Следовательно, по мере видимого движения Солнца, меняется и направление, в котором падает тень. Утром Солнце находится на востоке, и тень от столба длинная, направленная на запад. В полдень, когда Солнце в самой высокой точке, тень самая короткая. Вечером, когда Солнце смещается к западу, тень снова становится длинной и указывает на восток. Таким образом, поворот тени — это прямое следствие суточного вращения Земли.

Ответ: Тень столба поворачивается из-за суточного вращения Земли, которое приводит к видимому движению Солнца по небу.

За какой период времени тень совершает полный круг?

Движение тени в точности следует за видимым движением Солнца. Земля совершает один полный оборот вокруг своей оси за период, называемый солнечными сутками, который в среднем составляет 24 часа. За это время Солнце, с точки зрения земного наблюдателя, совершает полный круг по небесной сфере и возвращается в исходное положение. Соответственно, и тень, отбрасываемая неподвижным предметом, совершит полный оборот ($360^\circ$) вокруг его основания за тот же период времени.

Ответ: Тень совершает полный круг за период, равный одним суткам, то есть примерно за 24 часа.

Можно ли, используя это явление, построить солнечные часы?

Да, конечно. Именно на этом явлении — равномерном и предсказуемом движении тени в течение дня — и основан принцип действия солнечных часов. Солнечные часы являются одним из древнейших изобретений человечества для измерения времени. Они состоят из гномона (стержня или пластины, отбрасывающей тень) и циферблата (плоскости с нанесенными часовыми делениями). Наблюдая за положением тени от гномона на циферблате, можно определять время. Эксперимент, описанный в задаче, по сути является первым шагом к созданию простейших солнечных часов.

Ответ: Да, используя явление движения тени от неподвижного предмета, можно и нужно строить солнечные часы, так как это и есть основной принцип их работы.

В чем достоинства и недостатки таких часов?

Достоинства:

- Простота и надежность: в конструкции отсутствуют сложные механизмы, которые могут выйти из строя.

- Автономность: для работы не нужен никакой источник энергии (батарейки, электричество) или подзавод, кроме солнечного света.

- Долговечность: если часы сделаны из прочных материалов (например, из камня или металла), они могут служить веками.

- Экологичность и бесшумность: они не производят отходов и не издают никаких звуков.

Недостатки:

- Зависимость от условий: они абсолютно бесполезны ночью, в пасмурную или дождливую погоду.

- Неточность: они показывают местное солнечное время, которое может отличаться от официального времени, принятого в часовом поясе. Кроме того, их показания немного изменяются в течение года из-за эллиптической орбиты Земли и наклона ее оси (это расхождение называется уравнением времени).

- Требуют калибровки: для правильной работы солнечные часы должны быть изготовлены и установлены с учетом географической широты местности.

- Низкая точность считывания: по большинству конструкций сложно определить время с точностью до минуты.

Ответ: Ключевые достоинства солнечных часов — их простота, автономность и долговечность. Основные недостатки — зависимость от ясной погоды и времени суток, а также невысокая точность по сравнению с современными часами.