Номер 12, 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 12, страница 44.

Условие.

• История хронометра.

Решение.

История хронометра — это история решения одной из самых сложных научных и технических задач XVIII века: точного определения долготы на море. Невозможность вычислить долготу приводила к многочисленным кораблекрушениям и сдерживала развитие мореплавания и торговли.

Проблема долготы

Для определения долготы (положения судна к востоку или западу от нулевого меридиана) необходимо было сравнить местное время на корабле со временем в известной точке, например, в порту отправления (например, по Гринвичу). Местное время легко определялось по положению Солнца в зените (полдень). Проблема заключалась в том, чтобы сохранить на борту точное время порта отправления. Обычные маятниковые часы были совершенно непригодны для этого из-за постоянной качки, а также из-за влияния влажности и перепадов температур на их механизм. Погрешность всего в несколько минут в день могла привести к навигационной ошибке в сотни километров.

Джон Гаррисон и его изобретение

В 1714 году британское правительство, осознавая остроту проблемы, учредило «Приз за долготу» (Longitude Prize) в размере до 20 000 фунтов стерлингов (огромная сумма по тем временам) тому, кто найдет надежный способ определения долготы в море. На этот вызов откликнулся часовщик-самоучка из Йоркшира Джон Гаррисон (John Harrison).

На протяжении нескольких десятилетий он создал серию революционных для своего времени приборов:

• H1 (1735): Первый морской хронометр Гаррисона был крупным (весом 34 кг) латунным устройством. Вместо маятника, подверженного влиянию качки, он использовал два связанных пружинных балансира, колебания которых взаимно компенсировали друг друга. Он также применил ряд новшеств для снижения трения и компенсации температурных изменений.

• H2 и H3: В следующих моделях Гаррисон продолжал совершенствовать конструкцию, делая ее более компактной и надежной. Он изобрел биметаллическую пластину для температурной компенсации (принцип, который используется до сих пор) и роликовые подшипники для минимизации трения.

• H4 (1759): Вершиной его работы стал хронометр H4, который по форме напоминал большие карманные часы диаметром 13 см. Этот прибор включал в себя все его предыдущие наработки в более совершенном и компактном виде. В 1761-1762 годах H4 прошел испытания во время плавания из Англии на Ямайку. За 81 день пути его погрешность составила всего 5,1 секунды, что позволило определить долготу с невероятной для того времени точностью. Это было триумфальным решением проблемы долготы.

Несмотря на успех, Гаррисону пришлось долго бороться с бюрократией и недоверием со стороны Совета по долготе. Лишь после вмешательства короля Георга III он получил заслуженное признание и вознаграждение.

Дальнейшее развитие и массовое производство

Хотя хронометры Гаррисона были гениальны, они были слишком сложны и дороги для массового производства. Работа по упрощению и удешевлению конструкции была продолжена другими часовщиками, такими как Пьер Ле Руа во Франции и Томас Эрншоу в Англии. Именно конструкция Эрншоу, с его пружинным спусковым механизмом и усовершенствованным компенсационным балансом, оказалась настолько удачной, что стала промышленным стандартом для морских хронометров на следующие 150 лет.

Закат эпохи механических хронометров

XIX и первая половина XX века стали золотым веком морского хронометра. Он был обязательным инструментом на каждом судне и играл ключевую роль в навигации, картографии, военных действиях и мировой торговле. Однако с появлением радиосигналов точного времени, а затем кварцевых и атомных часов, механический хронометр начал уступать свои позиции. Окончательный переход к новым технологиям произошел с развитием систем спутниковой навигации (GPS), которые сделали традиционные методы навигации устаревшими.

Сегодня термин «хронометр» в основном используется в часовой индустрии для обозначения высокоточных наручных часов, прошедших сертификацию независимого института, такого как швейцарский COSC (Contrôle Officiel Suisse des Chronomètres), что является знаком высокого качества и точности механизма.

Ответ: История хронометра — это история решения проблемы определения долготы в море, ключевой фигурой в которой стал английский часовщик Джон Гаррисон. В XVIII веке он создал серию высокоточных морских часов (H1-H4), которые позволили мореплавателям точно определять свое местоположение. Впоследствии его изобретения были усовершенствованы и упрощены для массового производства, что произвело революцию в навигации и способствовало развитию мировой торговли и географических открытий. Механический хронометр оставался главным навигационным прибором до середины XX века, когда его сменили более современные технологии, такие как радио- и спутниковая навигация.