1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Фізика
  3. Вимірювання проміжків часу

Вимірювання проміжків часу

При виборі одиниці проміжку часу можна виходити з тривалості якого-небудь повторюваного процесу. З давніх часів за одиницю проміжку часу брали добу – тривалість одного повного повороту Землі навколо своєї осі щодо Сонця. Так як протягом року тривалість такого повороту дещо змінюється (майже на 1 хвилину), то за одиницю приймається середнє значення цієї величини за рік. Добу діляться на години, хвилини і секунди. Секунда є 1/86 400 частину доби.

Ретельні вимірювання показали, однак, що в обертанні Землі є нерегулярні зміни. Тому в системі СІ за одиницю часу вибраний рік – час одного оберту Землі по своїй орбіті навколо Сонця. Так як тривалість року також дещо змінюється (на півсекунди за сто років), то виходять з певного року, а саме 1900. За секунду, згідно СІ, прийнята
1/31 558 925,9747 частина цього року.

Для пристрою годин – приладів для вимірювання проміжків часу – можна користуватися найрізноманітнішими повторюваними процесами.

У давнину користувалися водяними годинами, в яких час визначалося за кількістю води, перетекшего з однієї судини в іншій (мал. 16). Щоб відтворювати один і той же проміжок часу, користувалися пісочним годинником, в яких певна кількість піску висипалося через вузьку трубочку (рис. 17). Точність подібних годин невелика.

Набагато точніше повторюються різні коливальні процеси, наприклад коливання маятника – вантажу, підвішеного на нитці або на стрижні (маятник настінного годинника). Якщо розмахи маятника не надто великі, то період його коливань (час гойдання «туди і назад») практично не залежить від розмаху, а визначається тільки його довжиною. Незалежність періоду хитань маятника від розмаху встановив італійський фізик і астроном Галілео Галілей (1564-1642), а потім використав голландський фізик і математик Християн Гюйгенс (1629-1695), який створив в 1657 перший маятниковий годинник. У маятникових годинах рахунок коливань ведеться за допомогою системи коліс: після кожного коливання стрілки годинника повертаються на певний кут, так що положення стрілок дозволяє відраховувати минулий проміжок часу.

Згодом були винайдені кишеньковий годинник. У кишенькових годинниках хитний маятник замінений коліщатком, яке утримується спіральної пружинкою (так званий балансир) і коливається навколо осі біля положення рівноваги з постійним періодом, визначеним властивостями балансира і спіральної пружини. Особливо зручні секундоміри – годинник, пускаємо в хід і зупиняється натисненням кнопки. У них є довга стрілка, яка здійснює один оберт за хвилину, що дозволяє відраховувати по циферблату десяті частки секунди.

Після винаходу годин з маятником, а потім з балансиром всі інші типи механічних годинників вийшли з ужитку, як менш точні. Втім, пісочний годинник застосовуються ще й тепер, наприклад в медичній практиці для таких лікувальних процедур (ванни і т. П.), Де завжди потрібно відраховувати тільки один певний проміжок часу. Свого роду годинами є і описані в § 6 крапельниця і стробоскоп.

Сучасна техніка домагається виняткової точності вимірювань проміжків часу, використовуючи коливання кварцових кристалів («кварцові годинники») або коливання молекул («молекулярні годинник»). Кварцові і молекулярні годинник дозволяють вимірювати проміжки часу з точністю до мільйонних, мільярдних і трильйонних доль секунди.

ПОДІЛИТИСЯ: