Smėlio laikrodžių gamyba. Smėlio laikrodis. Moksliniai žaislai Kodėl smėlio laikrodis yra nepatogus

01.10.2017

Smėlio laikrodis yra specialus mechanizmas, kurį sukūrė žmogus, norėdamas gauti informaciją apie vieną paslaptingiausių planetos reiškinių – laiką. Bandant paaiškinti mechanizmo veikimo principą, visiškai neįmanoma neliesti paties proceso, kuriam jis buvo sukurtas. Todėl norint gauti teisingą atsakymą į klausimą, kodėl smėlio laikrodis yra reikalingas, svarbu suprasti pačią laiko specifiką.

Laikas ir jo vaidmuo žmogaus gyvenime

Šiuolaikinis mokslas aiškina, kas yra laikas trijuose skirtinguose fiziniuose reiškiniuose:
1. Klasikinė fizika ir kvantinė mechanika.
2. Reliatyvumo teorija.
3. Laiko ašis.
Klasikinėje fizikoje laikas yra pastovus ir absoliutus. Jei perkate smėlio laikrodį, idealiu atveju jis tuo pačiu greičiu matuos sekundes ir minutes be galo daug kartų. Panaši teorija pastebima ir kvantinėje mechanikoje. Tačiau skirtingai nei fizikoje, čia yra laiko ašis.

Pagal Einšteiną ir jo reliatyvumo teoriją, laiko greitis gali keistis. Nors šią taisyklę įrodančios lygtys T-simetrija yra panašios į kvantinę mechaniką.

Laiko ašis jau yra kai kurių mechanikos kategorijų elementas. Anot jų, nė viena iš egzistuojančių fizikos ar mechanikos teorijų neapibrėžia šio vektoriaus. Šiuolaikiniai mokslininkai vis dar bando išspręsti „laiko ašies problemą“.

Smėlio laikrodžio istorija

Net senovėje buvo pastebėta periodiška metų laikų kaita. Greičiausiai tomis akimirkomis buvo nuspręsta skirti laiko sau – kiekį, kuris skaičiuoja nugyventus įvykius. O siekiant pastovaus ir greito būdo sužinoti likusį laikotarpį iki tam tikros dienos, sukuriamas pirmasis laikrodis.

Pasak istorinių kronikų, smėlio modeliai pirmą kartą buvo sukurti Senovės Graikijoje. Jie priklausė tuometinei dievybei Kronui, kuri buvo vaizduojama su jais kiekvienoje statuloje ar paveiksle. Tiesą sakant, tai buvo du indai su vienodomis įdubomis. Tarp jų buvo sumontuotas metalo arba medžio lakštas. Jie dažnai buvo pakeisti žėručiu arba stiklu. Tačiau dėl nuolatinės trinties medžiaga susidėvėjo ir laikrodis laikė netinkamą laiką.

Kiti šaltiniai nurodo, kad pirmieji smėlio laikrodžiai buvo sukurti Azijoje prieš chronologijos atsiradimą. Tam tikra informacija taip pat susijusi su Archimedu, kuris tariamai turėjo butelių laikrodį.

Europoje šio chronometro naudojimo pradžios data yra viduramžių pabaiga. 1339 m. Prancūzijoje buvo sukurtas geriausias smėlis, kuris buvo išgaunamas iš marmuro drožlių, supiltas į vyną ir išdžiovintas saulės spinduliais.

Nuo tada produktas buvo palaipsniui tobulinamas, kol tapo tuo, ką matome dabar.

Praktinis smėlio laikrodžio pritaikymas

3 minučių smėlio laikrodis gali būti naudojamas ir šiuolaikiniame pasaulyje. Nors daugumą jų pakeitė skaitmeniniai chronometrai, kai kurie labai specializuoti specialistai vis dar juos naudoja.

5 minučių smėlio laikrodį galima rasti gydymo įstaigose, laboratorijose, mokymo įstaigose. Čia jie daugeliu atvejų atlieka vis dar naudojamų eksponatų vaidmenį. Medicinoje jie dažnai fiksuoja nedidelius laiko tarpus, kurie būtini norint suteikti pagalbą pacientui arba griežtai reglamentuota procedūra.

1 minutė gali būti lemiama fizikui ar chemikui, įpratusiam atlikti įvairius eksperimentus. Tam tikslui naudojamas smėlio laikrodis, skaičiuojant šį minimalų intervalą.

15 minučių smėlio laikrodį dažnai naudoja mokytojai. Tokie gaminiai ypač populiarūs ne paprastose vietinėse mokyklose, o elitiniuose universitetuose, kurie dirba pagal senus patikrintus metodus. Tokio formato smėlio laikrodis laikomas tinkamiausiu laiko nustatymo sprendimu, pavyzdžiui, bet kokiam testui atlikti.

Deja, dėl elektronikos atsiradimo visur yra laikrodžiai, chronometrai ir laikmačiai. Jie yra įmontuoti į riešo priedus, mobiliuosius telefonus ir kompiuterius. Todėl smėlio laikrodžio, kaip rimto mechanizmo, laikas jau seniai perėjo į istoriją. Šiandien net mikrobangų krosnelė gali skaičiuoti 10 minučių. O kažkada buvęs rimtas prietaisas tūkstančiams žmonių visame pasaulyje tampa žaislu ir neįprastu suvenyru.

Laikas verslui, laikas pramogoms

Šiuolaikiniai, parduodami produktai gali tapti nuostabiomis dovanomis. Vaikams jie tampa pirmuoju žingsniu įsisavinant paprastus fizikos dėsnius. Todėl tėvai stengiasi anksti įskiepyti savo augančiam vaikui aistrą mokslui. Įprastuose žaidimuose, kur reikia skaičiuoti laiką, galite saugiai naudoti smėlio laikrodį.

Gražius medinius modelius suaugusieji naudoja ir kaip žaislus. Jie dažnai dovanojami darbuotojams, artimiems draugams ir net giminaičiams. Tai nepaprastai gražus, meistriškai sukurtas smėlio laikrodis, kuris dedamas ant biurų stalų.

Dažnai tokie chronografai su smėliu montuojami kaip dekoratyvinis elementas, sukuriantis ypatingą interjero stilių.

Ir tik nedaugelis juos saugo kaip šimtametės istorijos dalį, kaip svarbaus įvykio prisiminimą ar tiesiog linksmą niekutį.

Veikimo principas

Smėlio laikrodis, net ir šiuolaikinės gamybos, retai gali būti laikomas standartiniu instrumentu, galinčiu tiksliai išlaikyti laiką. Ir tam yra visiškai mokslinis paaiškinimas.

Stalinis smėlio laikrodis susideda iš dviejų kolbų, mažo vamzdelio tarp jų ir rėmelio. Viduje yra smėlio, kuris suvenyriniuose gaminiuose nuspalvintas neįprasta spalva. Veikiamas gravitacijos, jis per vamzdelį arba siaurą kaklelį nukrenta iš viršutinės kolbos į apatinę. Apatinėje dalyje yra tam tikras oro kiekis, kurį išstumia biri medžiaga.

Smėlio laikrodis turi daug trūkumų. Tai ir trumpas skaičiuojamas laikas, ir rodmenų netikslumas. Tarp privalumų išsiskiria minimali produkto kaina, kuri bent jau skaičiuojama sekundėmis. Net vargšas žmogus galėtų sau leisti tokį metalo gaminį. Ypatinga vieta smėlio laikrodžio istorijoje skirta laivybai. Jų pagalba buriuotojai sužinojo apie pamainų pokyčius ir judėjimo greitį vandeniu. Natūralu, kad iki XX amžiaus pradžios gydytojai juos laikė nepakeičiamu prietaisu.

Šiandien smėlio laikrodžiai gaminami gražių dovanų dizaino...

„Laikas yra pinigai“, – sako populiari išmintis. Šiandien kiekvienas suaugęs žmogus turi aksesuarų, kurie leidžia visada žinoti, koks laikas ir kiek laiko prireikė tam ar kitam renginiui.

Smėlio laikrodis – istorija

Tačiau senovėje šią funkciją atlikdavo smėlio laikrodis. Jų veikimo principas yra gana paprastas. Tai du vienodo dydžio stikliniai indai, kurie sujungiami vienas su kitu nedideliu perėjimu. Laivai gali būti skirtingo tūrio. Viskas priklauso nuo to, kiek laiko jie skirti. Iš vieno indo į kitą teka smėlio grūdeliai, kurie skaičiuoja prabėgusį laiką.

Smėlio laikrodis pasirodė gerokai prieš mūsų erą, tikriausiai Azijoje. Net Archimedas savo darbuose mini panašų laikrodžio modelį. Vakarų Europoje smėlio laikrodis atsirado XIV amžiaus viduryje. Reikalas tas, kad žmonės ilgą laiką negalėjo rasti reikiamo permatomo konteinerio, kad per jį būtų aiškiai matomas smėlis. Senovės Romoje stiklas tuo metu turėjo didžiulį kiekį priemaišų, dėl kurių jis buvo labai drumstas.

Smėlis smėlio laikrodžiui

Smėlis tokiomis valandomis buvo ruošiamas ypatingu būdu. Tam juodasis marmuras buvo sumalamas į miltelius, po to sijojamas, virinamas vyne ir ilgą laiką džiovinamas saulėje. Tik po visų šių manipuliacijų buvo pasiekta reikiama smėlio spalva ir jo „trupumas“. tikrai, smėlio laikrodis labai greitai įsiliejo į žmonių gyvenimą. Juk su jų pagalba buvo galima matuoti laiką net tamsiu ar debesuotu oru, kol saulės laikrodis neveikė. Tačiau smėlio laikrodis turėjo ir trūkumą – jo pagalba buvo galima išmatuoti palyginti nedaug laiko: nuo 30 minučių iki valandos. Žinoma, buvo ir 3 valandų darbo laikrodžiai. Taip pat buvo išskirtinių modelių, skirtų 12 valandų.

Žmonės galėjo pagaminti kitus originalius smėlio laikrodžio modelius. Smėlį jie pylė keliais etapais. Taigi buvo galima suskaičiuoti 15 minučių, 30, 45 ir valandą.

Kolbos, kaip minėta anksčiau, buvo pagamintos iš stiklo. Jie buvo sujungti vienas su kitu specialia metaline diafragma su skylutėmis. Ji reguliavo smėlio padavimo greitį. O pačioje pabaigoje sujungimas buvo gerai surištas siūlu, o viršus gausiai suteptas derva.

Naudotas trijų rūšių smėlis. Pirmasis buvo gautas pakartotinai sijojus smėlį, anksčiau degintą orkaitėje ir gerai išdžiovintą. Tokie laikrodžiai turėjo rausvą atspalvį. Antros rūšies smėlis buvo gautas iš kiaušinių lukštų, labai susmulkintas ir vėl sijotas. Šie laikrodžiai buvo balto atspalvio. Tačiau pilkas užpildas buvo pagamintas iš metalų - cinko ir švino - dulkių dalelių. Švino užpildas buvo laikomas geriausiu. Jo grūdėtumas buvo lygus, o tai davė tiksliausius laiko matavimo rezultatus.
Žinoma, kuo ilgiau jie buvo naudojami smėlio laikrodis, tuo mažiau jie davė tikslumo. Reikalas tas, kad smėlis braižo indo sieneles, todėl praleidžiama daugiau laiko per jį praplaukiant. Kad ir kaip stengėsi išradėjai, smėlio laikrodis negalėjo konkuruoti su saulės laikrodžiu.

Smėlio laikrodis – dovana

Tačiau, pavyzdžiui, smėlio laikrodis tapo nepamainomas jūreiviams. Galų gale, tai buvo pats tiksliausias instrumentas iš visų, kuriuos jie galėjo naudoti buriuodami. Juk saulės laikrodis rodė laiką tik toje vietovėje, kurioje jie šiuo metu buvo, ir net tada – tik giedru oru. tapo tikru išsigelbėjimu keliaujant jūra.

Šiuolaikiniame pasaulyje smėlio laikrodis naudotas kaip dovana, suvenyras. Jie nebeteikia jokios ypatingos naudingos vertės. Tačiau išradimo grožis ir neįprasta išvaizda vis tiek traukia akį. Pats suvokimas, kaip laikas aiškiai bėga, verčia susimąstyti ir apmąstyti gyvenimą.

Iki šiol p smėlio laikrodis Jie pagaminti iš gražių dovanų dizaino, stilizuoti taip, kad būtų panašūs į įvairius baldus. Toks suvenyras padeda susikaupti, nusiteikti teigiamai nuotaikai, taip pat nusiraminti po nervų suirimo. Stebėdamas smėlio grūdelius nebegalvoji apie savo problemas ir išgyvenimus. Laikrodis puikiai padeda medituoti, įsitraukti į save ir susimąstyti apie gyvenimo prasmę. Šis, atrodytų, paprasčiausias išradimas padeda žmogui suprasti gyvenimo prasmę ir tai, kad didžiausias jo turtas yra laikas, kuris jam duotas. Ir reikia tuo naudotis protingai, vertinti savo gyvenimą ir nešvaistyti jo smulkmenoms!

Taigi, kas jie yra, kada jie buvo išrasti, kiek laiko jie matuoja laiką ir kur jie naudojami mūsų laikais? Į visus šiuos klausimus pabandysiu atsakyti šiame straipsnyje. Ir taip pirmiausia.

Smėlio laikrodis Tai išradimas, leidžiantis skaičiuoti laiką. Jį sudaro dvi viena su kita sujungtos kolbos. Jų viduje yra smėlio, kuris, pildamas iš vienos kolbos į kitą, skaičiuoja tam tikrą laikotarpį, kuris priklauso nuo paties laikrodžio dydžio.

Smėlio laikrodžiai pradėti naudoti maždaug XIV amžiuje. Tai liudija 1339 m. žinutė, kuri buvo rasta Paryžiuje. Jame yra instrukcijos, kaip paruošti smėlį laikrodžiams.

Smėlis Tokių laikrodžių tikslumas priklausė nuo kelių veiksnių. Vienas iš jų – smėlis. Jis buvo pagamintas iš sijotų juodojo marmuro miltelių, tada virinamas vyne ir džiovinamas saulėje. Taip pat iš deginto smulkiagrūdžio smėlio, kuris buvo pasėtas per smulkius sietus ir išdžiovintas. Šis smėlis turėjo rausvą atspalvį. Kitas smėlis buvo pagamintas kruopščiai šlifuojant kiaušinių lukštus, taip suteikiant jam šviesiai baltą spalvą. Smėlio iš cinko ir švino dulkių naudojimas skyrėsi tuo, kad jis mažiau trindavo vidines kolbos sieneles, toks smėlis turėjo pilką atspalvį.

Kolbos laikrodžiai buvo pagaminti iš stiklo, tuo metu žmonės jau buvo išmokę su jais dirbti. Dvi kolbos buvo sujungtos viena su kita sriegiu ir užpildytos derva, kad sujungimas būtų kietesnis ir į vidų nepatektų drėgmė, kuri pablogintų laikrodžio tikslumą. Vėliau pradėtos gaminti kietos kolbos.

Orumas smėlio laikrodžiai buvo laikomi paprastais naudoti, patikimais ir nebrangiais. Todėl jie buvo prieinami daugeliui to meto žmonių. Jie buvo plačiai naudojami laivyboje greičiui ir laikrodžio trukmei matuoti, taip pat medicinoje.

TrūkumaiŽinoma, buvo ir tokių. Vienas iš pagrindinių yra trumpas laiko tarpas, kurį jie galėjo suskaičiuoti (dažniausiai 30 minučių arba 1 valanda). Norint suskaičiuoti daugiau laiko, reikėjo pagaminti tikrai didelį laikrodį. Be to, laikui bėgant smėlio dalelės mažėjo, o kolbos iš vidaus susidėvėjo, o tai blogai paveikė tikslumą.

Kai kurie išradėjai bandė pailginti laiko tarpą automatiškai apversdami laikrodį ir sudėję kelias kolbas į vieną laikrodį. Pirmoji kolba buvo ištuštinta per 15 minučių, antra – per 30 minučių, trečia – per 45 minutes, ketvirta – per 1 valandą. Viršuje jie turėjo ciferblatą su rodykle; kai buvo pilamas smėlis iš paskutinės kolbos, jie apsivertė ir rodyklė pajudėjo valanda į priekį.

Šiuo metu jie daugiausia naudojami interjero dekoravimui ir kaip suvenyrai. Taip pat kai kuriais atvejais teismo posėdžių metu ir medicinoje, medicininių procedūrų metu.

Paminklas, skirtas šiam išradimui, stovi Budapešte (Vengrija). Jie yra 8 metrų aukščio, o smėlis į jų apatinę dalį pilnai supilamas per 1 metus. Japonija taip pat turi didelius laikrodžius. jie saugomi Nimo miesto smėlio muziejuje.

Tai turbūt ir viskas. Jei turite ką nors pridėti ar su kuo nors nesutinkate, rašykite komentaruose.

Smėlio laikrodis mediniame dėkle.

Smėlio laikrodis- paprasčiausias laiko intervalų skaičiavimo prietaisas, susidedantis iš dviejų permatomų indų, sujungtų siauru kaklu, iš kurių vienas iš dalies užpildytas smėliu. Laikas, per kurį smėlis per kaklą išpilamas į kitą indą, gali svyruoti nuo kelių sekundžių iki kelių valandų.

Istorija ir modernumas

Vienas pirmųjų tokio laikrodžio paminėjimų – Paryžiuje aptiktas pranešimas, kuriame pateikiamos instrukcijos, kaip paruošti smulkų smėlį iš juodo marmuro miltelių, virto vyne ir džiovinti saulėje. Taip pat naudotas Bizantijos imperijoje X a

Šiuo metu smėlio laikrodžiai naudojami kai kuriose medicininėse procedūrose, fotografijoje, taip pat kaip suvenyrai.

„Windows“ operacinėse sistemose smėlio laikrodžio simbolis, į kurį nukreipiamas pelės žymeklis, naudojamas nurodant, kad sistema užimta.

⌛ yra smėlio laikrodžio simbolis Unikode (HOURGLASS, kodas U+231B).

Privalumai

Dizaino paprastumas.

Trūkumai

Smėlio laikrodžio trūkumas yra trumpas laiko intervalas, kurį galima išmatuoti juo. Europoje paplitę laikrodžiai dažniausiai buvo skirti veikti pusvalandį ar valandą. Buvo laikrodžių, kurie dirbo 3 valandas, labai retai – 12 valandų. Norint padidinti matavimo intervalą, vienu atveju (atveju) buvo sudaryti smėlio laikrodžių rinkiniai.

Smėlio laikrodžio tikslumas priklauso nuo vienodo smėlio grūdelių dydžio ir takumo, kolbos formos ir jo paviršiaus kokybės. Kolbos buvo užpildytos atkaitintu smulkiagrūdžiu smėliu, sijojamos per smulkų sietelį ir kruopščiai išdžiovinamos. Kaip pradinės medžiagos taip pat buvo naudojami sumalti kiaušinių lukštai, cinko ir švino dulkės. Ilgai naudojant smėlio laikrodžio tikslumas prastėja, nes smėlis pažeidžia vidinį lemputės paviršių, didėja diafragmos tarp lempučių skylės skersmuo ir smėlio grūdeliai sutraiškomi į smulkesnius.

Smėlio laikrodžiai yra vienas iš seniausių žmonių išrastų prietaisų laikui matuoti.

Nepaisant aktyvios laikrodžių gamybos plėtros ir pažangesnių mechanizmų atsiradimo, smėlio laikrodžiai vis dar naudojami ir šiandien.

Pradėti

Smėlio laikrodžio atsiradimo istorija pasigenda konkretumo ir patikimai patvirtintų faktų, tačiau remiantis išlikusiais šaltiniais galima daryti prielaidą, kad tokio prietaiso konstravimo principas Azijoje buvo žinomas dar prieš Kristaus gimimą. Nepaisant to, kad butelių laikrodžius paminėjo Archimedas, o pirmieji bandymai išrasti stiklą buvo padaryti dar Senovės Romoje, Antikos laikais smėlio laikrodžio pagaminti niekas nesugebėjo (o gal ir nenorėjo pabandyti).

Viduramžiai

Kitas smėlio laikrodžio istorijos etapas buvo viduramžiai. Tuo metu amatininkai, kurie tobulino vandens ir saulės senelio laikrodžius, ėmėsi ir butelių dizaino. Dėl mažos kainos ir naudojimo paprastumo jie iš karto įgijo neįtikėtiną populiarumą.

Vienas pirmųjų Europos smėlio laikrodžio modelių buvo pagamintas Paryžiuje. Įrašas apie tai datuojamas 1339 m., o laiško tekste buvo nurodymai dėl smulkaus smėlio paruošimo (tam buvo sijoti juodojo marmuro milteliai, anksčiau virti vyne ir džiovinti saulėje). Smėlio kokybė buvo vienas iš esminių faktorių, nuo kurių priklausė laikrodžio tikslumas: be marmuro buvo naudojamas pilkšvas cinko ir švino dulkių smėlis, rausvas smulkiagrūdis išsijotas smėlis ir šviesus baltas smėlis iš keptų maltų kiaušinių lukštų. . Smėlio grūdelių dydis ir takumas turėjo būti vienodi.

Dažniausiai smėlis buvo pilamas tikintis, kad laikrodis dirbs trisdešimt minučių ar valandą, tačiau buvo ir tokių modelių, kurie dirbo tris ir net dvylika valandų.

Permatomo stiklo gamybos technologijos plėtra buvo panaudota smėlio laikrodžių, židinio atbrailų ir skambančių sieninių laikrodžių korpuso elementams gaminti. Butelių laikrodžiams jis buvo paverstas sferinėmis kolbomis.

Maksimaliam tikslumui stiklas turėjo būti lygus, be defektų. Vietoje, kur susiaurėjo indo kaklelis, buvo uždėta horizontali metalinė diafragma, kurios anga buvo skirta reguliuoti smėlio grūdelių pylimo kiekį ir greitį. Sankryžoje konstrukcija buvo perrišta storu siūlu ir pritvirtinta derva. Deja, viduramžių meistrai niekada nesugebėjo pagaminti smėlio laikrodžio, kuris būtų toks tikslus kaip saulės stiklas: ilgai naudojant, smėlio grūdeliai pamažu sutraiškydavo, o diafragmos skylė išsiplėtė, taip paspartindama smėlio pratekėjimą.

Naujas laikas

Atsiradus interjero laikrodžiams, taip pat moteriškiems ir vyriškiems mechaniniams laikrodžiams, smėlio laikrodį teko patobulinti, kad jis galėtų konkuruoti su tikslesniais laiko matavimo prietaisais. Tuo tikslu Augsburgo ir Niurnbergo miestuose pradėti gaminti smėlio laikrodžiai, kurių konstrukciją sudarė keturios kolbų sistemos viename korpuse. Tuo pačiu metu matematikas De la Hire sukūrė smėlio laikrodį, galintį matuoti sekundės intervalus. Bandymus smėlį pakeisti gyvsidabriu bandė astronomas Tycho Brahe. Tačiau paskutinės dvi naujovės nebuvo tokios reikšmingos, kaip Stephane'o Farflerio išradimas spyruoklinis mechanizmas, kuris užtikrino automatinį laikrodžio pakrypimą.

XX amžiuje ir šiais laikais

Nors smėlio laikrodžiai nėra patys tiksliausi ir turi tam tikrų trūkumų, jie buvo naudojami ir XX a. Teismo salėje, taip pat telefonų stotyse (trumpų pokalbių telefonu laikui kontroliuoti) buvo naudojami smėlio laikrodžiai su automatiniu pakreipimo mechanizmu.

Šiuo metu senoviniai smėlio laikrodžiai gali pasitarnauti kaip dekoratyvinis elementas, o deimantais inkrustuoti modeliai ypač populiarūs tarp kolekcininkų. Ir galiausiai, laikrodžių kūrimo istoriją primena buteliuko formos elektroninis laikrodis, kurio ekrane mėtosi ne smėlio grūdeliai, o pikseliai.