Номер 11, страница 44, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 1. Физика и мир, в котором мы живём. Параграф 10. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 11, страница 44.

Условие.

• Инструменты для измерения времени. От древности до наших дней.

Решение.

Эволюция инструментов для измерения времени отражает технологический и научный прогресс человечества, от простейших устройств, основанных на наблюдении за природой, до сложнейших квантовых приборов.

Инструменты древности

Первыми приборами для измерения времени были те, что использовали циклические природные явления. Самыми известными из них являются:

• Солнечные часы. Это один из древнейших инструментов, известный с 3500 г. до н.э. Принцип их действия основан на движении тени, отбрасываемой стержнем (гномоном), по циферблату. Их главный недостаток – зависимость от солнечного света, что делало их бесполезными ночью или в пасмурную погоду.
• Водяные часы (клепсидра). Изобретенные в Древнем Египте и Вавилоне, они представляли собой сосуд, из которого с постоянной скоростью вытекала вода. Уровень воды в сосуде или в принимающей емкости указывал на прошедшее время. В отличие от солнечных, водяные часы могли работать круглосуточно и в любом месте.
• Песочные часы. Появились значительно позже, в Средние века. Они измеряют определенные, заранее заданные промежутки времени, пока песок пересыпается из одного стеклянного резервуара в другой через узкое горлышко. Их использовали на кораблях, в церквях и в быту.
• Огненные часы. В этих приборах время измерялось по скорости сгорания горючего материала. Это могли быть свечи с нанесенными на них делениями или масляные лампы с прозрачной колбой, по которой можно было судить об убывании масла.

Ответ: В древности для измерения времени использовались солнечные, водяные, песочные и огненные часы, работа которых была основана на наблюдении за равномерно протекающими природными процессами, такими как движение тени, течение воды или сгорание вещества.

Эпоха механических часов

Революция в измерении времени произошла с изобретением механических часов, которые не зависели от внешних явлений и могли работать непрерывно.

• Первые механические часы. Появились в Европе в конце XIII – начале XIV века. Это были громоздкие башенные часы с гиревым двигателем и шпиндельным спусковым механизмом, который регулировался билянцем (фолио). Их точность была низкой, погрешность могла достигать часа в сутки.
• Маятниковые часы. В 1656 году голландский ученый Христиан Гюйгенс применил в часах маятник, период колебаний которого практически постоянен. Это изобретение позволило увеличить точность часов в сотни раз, и они стали основным инструментом для измерения времени на следующие 300 лет.
• Пружинные часы и хронометры. Замена тяжелых гирь на заводную пружину в XV веке позволила создать портативные часы – сначала настольные, а затем и карманные. Важнейшей задачей стало создание точных часов для навигации. В XVIII веке английский часовщик Джон Гаррисон создал морской хронометр, который сохранял точность в условиях качки и перепадов температур, что решило многовековую проблему определения долготы в море.

Ответ: Начиная со Средневековья, развитие получили механические часы. Их эволюция от неточных башенных механизмов до высокоточных маятниковых часов и портативных морских хронометров стала двигателем научного прогресса и Великих географических открытий.

Современные инструменты для измерения времени

В XX веке на смену механике пришли электронные и квантовые технологии, обеспечившие недостижимую ранее точность.

• Кварцевые часы. Принцип их работы основан на пьезоэлектрическом эффекте. Электрическая схема заставляет кристалл кварца вибрировать с очень стабильной и высокой частотой (обычно 32 768 раз в секунду). Микросхема подсчитывает эти колебания и преобразует их в сигналы для отображения секунд, минут и часов. Появившись в середине XX века, кварцевые часы благодаря своей точности, надежности и дешевизне вытеснили механические в большинстве сфер.
• Атомные часы. Это самые точные измерительные приборы, созданные человеком. Они являются эталоном времени. Их работа основана на измерении частоты электромагнитного излучения, испускаемого атомами при переходе электронов между энергетическими уровнями. Эта частота является фундаментальной константой. Секунда в Международной системе единиц (СИ) официально определена как 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя уровнями основного состояния атома цезия-133. Атомные часы необходимы для работы систем глобального позиционирования (GPS), синхронизации мирового времени, сотовой связи и проведения фундаментальных научных исследований.

Ответ: Современный этап измерения времени характеризуется использованием электронных технологий. Кварцевые часы стали массовым и точным бытовым прибором, а атомные часы служат эталоном времени, обеспечивая высочайшую точность для глобальных навигационных и коммуникационных систем.