Образовательное занятие «Это было в старину! Как измеряли на Руси» — МКОУ СОШ №10 х.Перевальный

 

В повседневной жизни мы сталкиваемся с математическими величинами ежедневно. Мы, не задумываясь, производим различные вычисления. С современными единицами измерения длины мы знакомы. Они удобны и понятны.

Интересно, а как измеряли длину на Руси в старые времена? Почему мы не используем старинные единицы измерения длины в наше время?Ведь в школьных учебниках, литературных произведениях, в обыденной жизни часто встречаются слова, обозначающие единицы измерения Древней Руси. Я часто не знаю значения этих слов, поэтому не всегда правильно понимаю смысл прочитанного.

Что такое мера? Я нашла в толковом словаре С.И. Ожегова:

1. Единица измерения. Квадратные меры. Меры длины. Меры веса.

2. Граница, предел проявления чего–нибудь. Знать меру. Чувство меры. Без меры (очень). Сверх меры (слишком). В меру (как раз). В какой мере (насколько).

3. Средство для осуществления чего–нибудь, мероприятие. Меры предосторожности. Решительные меры. Принять нужные меры.

4. Старая русская единица ёмкости сыпучих тел, а также сосуд для измерения их. Мера овса.

Оказывается, с древности, мерой длины и веса всегда был человек: на сколько он протянет руку, сколько сможет поднять на плечи и т.д.

Старинные меры длины.

Дадим целостное представление о основных мерах длины старины.

Величина версты неоднократно менялась в зависимости от

числа сажен, входивших в неё (от 500 до 750), и величины сажени. Были вёрсты: путевая — ею измеряли расстояния(пути) — и межевая — ею меряли земельные участки.

Ответы на вопросы:

1. Что означает поговорка «За семь верст киселя хлебать»? (Ехать, идти далеко без особой надобности)

2. Что означает выражение «Мерить версты»? (Ходить на большое расстояние)

3. Про кого говорят «Коломенская верста»? Так называют человека очень высокого роста, верзилу

Интересный факт:

В подмосковном селе Коломенском находилась летняя резиденция царя Алексея Михайловича.

Дорога туда была оживленной, широкой и считалась главной в государстве. А уж когда поставили огромные верстовые столбы, каких в России еще не бывало, слава этой дороги возросла еще более.

Смекалистый народ не преминул воспользоваться новинкой и окрестил долговязого человека коломенской верстой. Так до сих пор и величают…

1. Сажень.

Сажень первоначально означало расстояние от конца пальцев одной руки до конца пальцев другой.Косая сажень — расстояние от подошвы левой ноги до конца большого пальца вытянутой вверх правой руки. Маховая сажень — расстояние между кончиками пальцев раскинутых рук.

Само слово «сажень» происходит от глагола «сягать» (доставать до чего-либо, хватать, достигать).

В Древней Руси применялась не одна, а множество разных саженей:

— простая сажень 152, 76 см;

— мерная (маховая) сажень 176,4 см;

— великая косая сажень 249, 46 см;

— косая сажень 216 см;

— сажень без чети 197,21 см.

О человеке — богатыре, великане говорят «В плечах косая сажень».

1. Аршин.

1 аршин = 1/3 сажени = 4 четверти = 16 вершков = 28 дюймов = 0,7112 м;

Аршин упоминается в литературных источниках с середины XVI века. Происхождение наименования «Аршин» точно не установлено. Обычно его производят от наименования турецкой меры длины «аршин» (27,9 дюйма = 70,9 см), или от персидского «арши» — мера длины. На аршин обычно наносили деления в вершках.

Ответы на вопросы:

1. Кто такой Аршинник ? ( мелочной торговец (тканями)).

2. Что это Аршинничать? (заниматься торговлею).

3. Что означает выражение «Мерить на свой аршин» ? (Судить о ком-либо, чем-либо со своей личной точки зрения оценивать на свой вкус).

4. Что означает выражение «Мерить общим аршином» ?(Рассматривать кого-либо, что-либо как обычное явление).

5. Про кого говорят «Как аршин проглотил» ?(Так говорят о человеке, который держится неестественно прямо, «по струнке»).

4. Шаг

Шаг — средняя длина человеческого шага, 71 см. Сохранились сведения об использовании шага для определения расстояния между городами  в Древней Греции, Древнем Риме, Египте, Персии..

Что мерили шагами?

Шагами отмерялось расстояние, на которое должны были сходиться противники во время дуэли.

Так, с расстояния в 10 шагов на Черной речке под Петербургом 27 января 1837 г. на дуэли Дантес стрелял в А.С. Пушкина и ранил его смертельно.

5.Пядь

Пядь – расстояние между концами вытянутых большого и указательного пальцев.

1 пядь = 18 — 19 см

Известна также «большая пядь» — расстояние между кончиком большого и среднего пальцев. Кроме того, использовался так называемый «пядень с кувырком» («пядь с кутыркой») — пядь с прибавкой двух или трёх суставов указательного пальца.

Пядь в качестве народной меры употреблялась очень долго, ею измеряли, например, иконы или толщину снежного покрова ещё в XVII веке.

Ответы на вопросы:

1. Что означает «Семь пядей во лбу» (признак рослости, совершеннолетия).

2. Что означает «Ни пяди» (ни отдать, ни взять, ни уступить даже самой малой части).

6. Локоть

Локоть – расстояние от локтевого сгиба до конца вытянутого среднего пальца

1 локоть = 46 — 47 см

Это интересно:

Хорошо известна официальная новгородская мера — иванский локоть. Фрагмент натуральной меры был найден в Великом Новгороде во время археологических работ в 1955 году. Это был стержень из можжевельника с круглым сечением и ровно обрезанными концами. Характерно, что его поверхность была заполирована до блеска в результате долгого употребления.

7. Вершок

Вершо́к — длина основной фаланги указательного пальца.

1 вершок = 1⁄48 сажени = 1⁄16 аршина = 1⁄4 пяди = 1,75 дюйма = 4,445 см= 44,45 мм = 1 U

Интересные факты:

В компьютерной технике, есть размеры, которые проще измерять вершками, нежели дюймами.

3,5 дюйма = 2 вершка, 5,25 дюйма = 3 вершка.

Юнит — это современная единица ширины и высоты корпусов электронного оборудования, в точности равен русскому вершку. Для наглядного сравнения: стандартные размеры дискет: 3,5 и 5,25 дюйма — равны 2 и 3 (U) юнитам соответственно.

О каком человеке можно сказать «От горшка два вершка»?

Два вершка – это около девяти сантиметров: 4,45 ∙ 2 = 8,9 см. Людей такого роста не бывает. В чем же разгадка? Дело в том, что при указании роста человека раньше счет велся после двух аршин, то есть после 142,24 сантиметров. Значит, от горшка два вершка – это чуть больше полутора метров: 142,24 + 8,9 = 151,14 (см) .

Какой рост у Герасима из «Му-Му» И.С. Тургенева (…дворник Герасим, мужчина двенадцати вершков роста…)?

Если перевести 12 вершков в метры, то мы получим примерно полметра. В данном случае речь идёт именно о двенадцати вершках сверх двух аршин — то есть примерно 196 см.

8. Линия

Эта мера использовалась для измерения диаметра горловины в стеклянной части лампы.

Этой единицей обозначают и калибр, т.е. диаметр канала в стволе огнестрельного оружия.

Откуда пришло название «трехлинейная винтовка»? Наибольший диаметр пули, снаряда выражается в линиях или в миллиметрах. Отсюда название для винтовки калибра 7,62 мм (2,54 х 3=7,62).

Старинные меры длины в произведениях русских поэтов и писателей.

Рассмотрение истории развития русских мер длины показало, что несмотря на то, что была создана единая универсальная метрическая система, старые меры также остались в русской классической литературе, фольклоре – пословицах и поговорках, образной речи – сравнениях и фразеологизмах и др. На уроках литературы нами было отмечено, что в произведениях русских поэтов и писателей есть упоминания о старинных русских мерах длины.

Например:

«Глушь и снег…. На встречу мне

Только версты полосаты

Попадаются одне…», А.С.Пушкин, «Зимняя дорога»;

«Да игрушечку-конька

Ростом только в три вершка,

На спине с двумя горбами

Да с аршинными ушами», П. П.Ершов ,«Конек горбунок»;

«Из числа всей её челяди самым замечательным лицом был дворник Герасим, мужчина двенадцати вершков роста, сложенный богатырём…».

И. С. Тургенев, «Муму», и др.

Старинные меры длины упоминаются в разговоре: можно услышать о веревке «толщиной в палец» или дыре «шириной в ладонь». Представление о величине каждого из названных предметов строится на основе словесного описания, которое приобретает особое значение, так как упомянутые «живые мерки» есть у каждого человека.

Мы часто даем толкование некоторым пословицам и поговоркам, которые использовались в старину.

Роста (ростом) в косую сажень.

Плечи — косая сажень (в плечах косая сажень).

Поутру с сажень, в полдень — пядень, а к вечеру через поле хватает (тень).

Пять верст до небес и все лесом.

Эка верста выросла (как Коломенская верста).

За семь верст киселя хлебать.

Ты от дела на недельку, а оно от тебя на саженьку.

Видеть на сажень сквозь землю.

Загадка разгадка да семь верст правды.

Каждый купец на свой аршин мерит.

Прямой, будто аршин проглотил.

Семи пядей во лбу.

Сам с ноготок, а борода с локоток.

От горшка два вершка, а уже указчик.

Полено к полену — сажень.

Таким образом, современное общество не только по-прежнему встречаемся со старыми мерами длины в обыденной жизни, но и продолжает использовать их: на словах – в непринужденной беседе или по прямому назначению. 

Опираясь на слова великого русского ученого Дмитрия Ивановича Менделеева, который сказал, что «Наука начинается с тех пор, как начинают измерять. Точная наука немыслима без меры» можно смело сказать, что пользоваться данными мерами длины было весьма и весьма неудобно, т.к. они были неточны в измерениях и сугубо личными для каждого из нас, даже, несмотря на то, что эти измерения «были всегда при человеке».

С развитием торговых отношений между иностранными государствами потребовалось создание эталонов. В разные века предпринимались попытки ввести эталоны. За это время система мер претерпела множество изменений.

В 1960 собралась Генеральная конференция по мерам и весам, на которую прибыли представители 32 стран. Была принята Международная система единиц. С1963 года ею пользуются во всех областях науки, техники и народного хозяйства.

Приложение1

Справочный материал для занятий по математики, истории, и других дисциплин

 

что и как измеряли на Руси

Здравствуйте, дорогие ребята! И вам, уважаемые родители, большой привет!

Всем вам из математики известны меры длины. В наш век больших технологий мы без труда вычисляем метры и километры, пользуемся линейкой и меряем расстояния. Заведённые не только в России, но и по всему миру единые единицы измерения позволяют нам говорить на одном математическом языке.

А знаете ли вы, чем измерялась длина у наших предков, ведь никаких расчерченных линеек тогда не было! Кому-нибудь говорят о чём-то такие слова, дошедшие до нас издалека, как сажень, пядь или вершок? Сколько это верста или аршин? Старинные меры длины – вот чем мы сегодня займёмся.

План урока:

• 1 Чем меряли на Руси?
  • 1.1 Локоть
  • 1.2 Пядь
  • 1.3 Сажень
  • 1.4 Верста
  • 1.5 Шаг
  • 1.6 Аршин
  • 1.7 Вершок
  • 1.8 Линия

В стародревние времена на Руси для измерения длины использовали человека, вернее, его части тела – руки, ладони, ступни. Вот некоторые самые древнейшие методы измерения, которыми пользовались тысячи лет назад.

Локоть

Его, начиная с 11 века, отмеряли по руке от кончика среднего пальца до локтевого сустава, и по разным дошедшим до нас источникам показатель составлял около 45-47 сантиметров. В используемый у древних людей локоть входило шесть ладоней, а в ладонь – четыре пальца.

«Но ведь люди-то разные!» — скажете вы, и будете правы. Пришлось придумать единый образец в виде условной палочки, чтобы пользоваться не индивидуальным, а «общим» локтем. Такая мера длины широко применялась купцами-торговцами, чтобы отмерять сукно и полотно.

Это интересно! Про не очень умных людей говорят: «Нос с локоть, а ума с ноготь».   И вправду, так бывает, человек суёт свой длинный нос, куда не надо.

Пядь

Вы сможете представить, сколько это, если вытянете в стороны большой и указательный пальцы. Померяйте между ними расстояние, оно должно получиться 17,78-19 сантиметров.

Большая пядь получится между большим и средним пальцем (22-23 сантиметра), а также пядь «с кутыркой» — с добавкой, когда присчитывается плюсом ещё два сустава указательного пальца (27-30 сантиметров).

Это интересно! Раньше пядями меряли иконы, в быту это была мерка для толщины снега. Про очень умных говорят: «Семи пядей во лбу», как бы считая, что большой лоб пропорционален большому уму. Поговорка эта буквально восприниматься не должна, иначе только представьте, что лоб умника должен быть высотой 1,26 метра!

Сажень

Это была одна из самых используемых мерок длины на Руси. Происходит она от глагола «сягать», то есть насколько можно дотянуться рукой. Сначала это было расстояние между двумя вытянутыми на ширине плеч руками от большого пальца одной до большого пальца другой (152 сантиметра).

Потом появилась великая косая сажень, измеряемая по диагонали от развёрнутой в сторону левой ноги до пальцев поднятой вверх правой руки (248 сантиметров). Мерка между широко расставленными вразмах мужскими руками, исчисленная по кончикам пальцев, именовалась маховой саженью (176 сантиметров).

Это интересно! В строительстве и при межевании земельных участков применяли саженные верёвки. Если про вас скажут «Косая сажень в плечах», то вам есть, чем гордиться, ведь эта поговорка характеризует широкоплечего богатыря.

Верста

Применяемая на Руси мера, которой отчитывали путь. Раньше её звали «поприще». Обозначало первоначально она расстояние от поворота пахотного плуга до следующего поворота. Что примечательно, в разное время в версту вкладывали разную длину, так как была путевая верста, измеряющая расстояние, и межевая, измеряющая землю.

Так, в 15 веке в версте было 750 саженей, в 1649 году при царе Алексее Михайловиче межевая величина включала 1000 саженей, а при Петре I сохранилась лишь путевая, которая охватывала только 500 (1070 метров), окончательно вытеснив межевую мерку.

Это интересно! Верстой именовали не только расстояние, так называли ещё высокие столбы, стоящие вдоль дорог. Знаете ли вы, почему высоких людей иногда называют «верстой коломенской»? Вдоль главной дороги из Москвы в село Коломенское, где располагался летний дом царя Алексея Михайловича, поставили огромные столбы, которых её не было нигде в России. Так и прилипло выражение к тем, у кого небывало высокий рост.

Шаг

Зачастую расстояние меряли шагами, средняя длина которого 71 сантиметр. Во время дуэлей это было самым распространённым мерилом.

Это интересно! На расстоянии 10 шагов Дантес стрелял в Александра Пушкина в 1837 году в Санкт-Петербурге.

Аршин

Мера длины появилась под необходимостью торговать с Востоком, и пришла они вместе с иностранными купцами. В переводе на сантиметры это 71,12, и ранее аршин был привязан к длине человеческой руки.

Чтобы никто никого при торговле не обманывал, в Москве была изготовлена деревянная линейка, с которой сделали копии и распространили по всей России. Концы казённого аршина были окованы железом и отмечены государственной печатью, чтобы мерку нельзя было укоротить. Аршин вытеснил из системы мерок такие длины, как локоть и пядь.

Это интересно! Как вы думаете, что означает пословица «Как аршин проглотил»? Так говорят о том, кто неестественно прямо ходит, словно «по струнке», как будто у него внутри деревянная линейка.

Вершок

Эта мера длины появляется вместе с аршином в 17 веке и составляет длину главной фаланги указательного пальца руки, приблизительно 4,45 сантиметра. Обычно вершком измеряли человеческий рост или высоту животных.

Это интересно! Как вы думаете, правильно ли говорят «От горшка два вершка, а уже указчик»? Давайте посчитаем: два вершка – это всеголишь около 9 сантиметров (4,45*2). Разве бывают такие люди? Ошибка?! Абсолютно нет. Дело в том, что раньше рост человека меряли, начиная с двух аршинов, так как чуть больше 142 сантиметров было обязательным для взрослого человека. Вот к этой базе и прибавляли потом вершки. Так что от горшка в два вершка – это 151 сантиметр!

Линия

Малюсенькая длина, равная ширине пшеничного зёрнышка, составляет 2,54 миллиметра.

Раньше она применялась, чтобы померять горлышко у стеклянной лампы. Была она и единицей измерения калибра огнестрельного оружия.

Это интересно! Знаете ли вы, почему винтовка названа трёхлинейной? Думаю, догадались правильно:  калибр этого оружия составляет три величины мерки под названием «линия» — 3*2,54мм.

К XIII веку существовало около 400 всяких мерок у разных стран, что осложняло торговлю между ними. В 1835 году Россия соотнесла свои мерки с английскими, после чего к нам пришли дюймы и футы, вытеснив сажени и аршины. В 1918 году за основу единицы длины был положен метр.

Вот такие были раньше мерки. Теперь, встретив где-нибудь в литературном произведении слова «верста», «аршин» и «сажень», вы без труда сможете объяснить, что это, как меряется и сколько составляет. Ну а за научный проект по данной теме, вы без труда получите пятерку и удивите друзей-одноклассников новой информацией.

Успехов в учебе!

Евгения Климкович.

Прямое измерение массы нейтрино обеспечивает новую субэлектронвольтную чувствительность

Ядерная физика

13 июня 2022 г.

Интерьер основного спектрометра эксперимента TRItium Neutrino (KATRIN) в Карлсруэ. Электроны бета-распада с достаточной энергией пролетают через этот вакуумный сосуд диаметром 10 метров и длиной 23 метра и обнаруживаются системой, созданной учеными США.

Изображение предоставлено Маркусом Брейгом, Технологический институт Карлсруэ

Наука

Нейтрино — самые распространенные во Вселенной частицы, имеющие массу, но эта масса настолько мала, что ученые не смогли ее измерить. Чтобы получить это измерение, международное научное сотрудничество разработало и построило эксперимент TRItium Neutrino (KATRIN) в Карлсруэ в Германии. KATRIN использует тритий, изотоп водорода, для экспериментов с массой нейтрино. Тритий распадается на ядро ​​гелия, электрон и антинейтрино электронного типа. Ученые могут определить массу нейтрино, измерив кинетическую энергию электронов, высвобождаемых при распаде трития. Недавно эксперимент KATRIN опубликовал свои последние результаты по измерению массы нейтрино. Эксперимент установил самый строгий верхний предел массы нейтрино в лабораторных измерениях.

Столкновение

Ученые не знают реальной массы нейтрино, но это значение влияет на эволюцию Вселенной. Этот новый верхний предел массы нейтрино из этого прямого измерения не зависит ни от каких допущений моделей эволюции Вселенной. Будущие улучшения в этом измерении будут ограничивать эти модели. Это позволит ученым лучше понять нашу вселенную. Результатом также является первый раз, когда лабораторное независимое от модели измерение имеет физическую чувствительность, которая достигла ключевого порогового предела массы нейтрино, называемого «субэлектронвольт».

Сводка

Эксперимент KATRIN недавно опубликовал последний результат измерения массы нейтрино. Эксперимент установил верхний предел 0,8 эВ/с ² , или 1,4×10 ^-33 грамма. Это самый строгий лабораторный предел массы нейтрино по измерениям бета-распада трития. Этот предел указывает на удивительно легкую массу нейтрино, и будущие улучшения с большим количеством данных позволят ученым лучше понять эволюцию нашей Вселенной. Этот результат впервые достиг чувствительности ниже 1 эВ/с ²  («субэлектронвольт»). При анализе энергетического спектра бета-электронов для определения массы нейтрино исследователи использовали передовой статистический метод, называемый байесовским анализом, который требовал значительных вычислительных ресурсов, предоставляемых высокопроизводительным компьютером Cori в Национальном энергетическом исследовательском центре. Центр (NERSC). Исследователи сообщили о результатах этого анализа вместе с результатами, полученными другими сотрудниками эксперимента, демонстрируя последовательные результаты.

В дополнение к анализу наборов данных о массе нейтрино ученые США спроектировали и построили систему кремниевых детекторов, предоставили систему сбора данных, проверили целостность полученных данных, провели анализ строительных материалов для снижения радиоактивного фона и измерили энергетические состояния. до которого молекулы трития распадаются независимо.

Контактное лицо:

Алан Пун
Отдел ядерных исследований, Национальная лаборатория Лоуренса в Беркли
AWPoon@lbl.gov

Финансирование

Эта работа была поддержана Министерством энергетики, Европейским исследовательским советом, Ассоциацией Гельмгольца, Федеральным министерством образования и исследований Германии, Альянсом Гельмгольца по физике астрофизики и Группой молодых исследователей Гельмгольца, Немецким исследовательским фондом. , Общество Макса Планка Германии, Министерство образования Чешской Республики и Министерство науки и высшего образования Российской Федерации.

Публикации

Aker, M., et al. (Коллаборация KATRIN), Прямое измерение массы нейтрино с субэлектронвольтной чувствительностью, Nature Physics 18 2, 160–166 (2022). [DOI: 10.1038/s41567-021-01463-1]

Связанные ссылки

Исследователи лаборатории Беркли, вычислительные мощности играют ключевую роль в измерении массы нейтрино, преодолевающем барьер, история Центра новостей лаборатории Беркли

Ресурсы NERSC помогают достичь вехи в исследованиях нейтрино, Новости NERSC

Масса нейтрино меньше, чем было известно ранее, Новости факультета физики Университета Карнеги-Меллона

Новый верхний предел массы нейтрино, Новости Массачусетского технологического института

Исследователи физики из Университета Северной Каролины вносят свой вклад в измерение массы нейтрино, преодолевающее барьеры, Университет Северной Каролины, Чапел-Хилл Новости физики

Новый верхний предел массы нейтрино, Блог новостей Вашингтонского университета

Разница между весом и массой и почему это имеет значение разница между «массой» и «весом».

Getty Images

В чем разница между весом и массой? Многие люди используют эти термины как синонимы, но это работает только потому, что все мы, кроме немногих, живем на Земле. Если мы начнем поселяться в космических колониях, на Луне или на других планетах, нам придется быть более точными, когда мы говорим о том, сколько вещей находится в наших вещах. Итак, вот краткая разбивка веса по массе:

Масса: Если бы вы могли подсчитать количество протонов, нейтронов и электронов в объекте (чего вы, вероятно, не можете), это было бы мерой массы. Масса — это, по сути, «сколько вещества» находится в объекте. Да, я знаю, что это лишь частичное определение, но пока этого достаточно. Общепринятыми единицами массы являются килограмм и грамм. Если вы настаиваете на использовании глупых имперских единиц, единицей измерения массы будет слизняк (правда).

Вес: Существует гравитационное взаимодействие между объектами, имеющими массу. Если рассматривать объект, взаимодействующий с Землей, эта сила называется весом. Единицей веса является Ньютон (такой же, как и для любой другой силы). Ладно, дурацкий фунт — это тоже единица веса.

Большинство людей на поверхности Земли могут говорить либо «вес», либо «масса», потому что они пропорциональны друг другу. Если известна масса чего-либо (m), то вес (W) можно найти как:

Rhett Allain

В этом выражении г — местное гравитационное поле. Ключевое слово здесь «местный». Этот расчет гравитационной силы работает только на поверхности Земли. Он не работает (по крайней мере, не очень хорошо) на высоте 100 километров над поверхностью Земли и не работает на Марсе. Только на поверхности Земли коэффициент пропорциональности равен 90,8 ньютона на килограмм. Поскольку большинство людей живут на поверхности Земли, никто не жалуется на то, что термины «вес» и «масса» означают одно и то же.

Измерение массы с помощью гравитационных весов

Итак, вы хотите найти массу стопки стикеров? Просто поставьте его на весы и запишите показания на дисплее. Как это.

Ретт Аллен

Самые популярные

Выглядит просто, правда? Это просто дает вам массу. Но подождите — эти весы на самом деле дают вам вес, а затем производят расчеты, чтобы получить массу (при условии, что вы находитесь на Земле). Если вы перенесете эту шкалу на Марс, она не даст вам правильной массы, потому что там другое гравитационное поле.

На самом деле, эти весы очень похожи на обычные пружинные весы. Он измеряет приложенную к нему силу, а затем преобразует в массу.

Ретт Аллен

Но подождите! Иногда это даже не придает вам веса. Что делать, если весы ускоряются ВВЕРХ? В этом случае результирующая сила, действующая на массу, должна быть отличной от нуля. Он должен иметь чистую восходящую силу. Поскольку гравитационная сила не меняется (пока вы не измените Землю — пожалуйста, не делайте этого), пружинные весы должны тянуть сильнее. Вы можете увидеть это в замедленной съемке.

Ретт Аллен

Самые популярные

Нечто подобное произошло бы, если бы вы стояли на весах в лифте. Когда лифт ускоряется, весы будут показывать более высокое значение, но ваша масса останется прежней.

Измерение массы с помощью инерционных весов

Существует еще один способ измерения массы — метод, не зависящий от гравитационного поля. Это означает, что вы можете использовать этот баланс на Земле, или Марсе, или даже в глубоком космосе, где нет гравитации (да, гравитация есть на низкой околоземной орбите).

Позвольте познакомить вас с инерционными весами. Похоже на это.

Rhett Allain

Эта конкретная модель имеет лоток, соединенный с двумя металлическими лентами. При смещении в сторону металлические полосы создают восстанавливающую силу, которая приводит к колебаниям — точно так же, как груз на пружине. Но что произойдет, если вы добавите к балансу БОЛЬШУЮ массу? В этом случае устройство колеблется с более низкой частотой. Да, существует связь между временем, которое требуется для совершения одного колебания (периодом колебания), и массой на подносе. Чем больше массы вы добавляете, тем больше времени требуется для колебаний.

Но как это можно использовать для фактического измерения массы вместо того, чтобы просто наблюдать, как что-то двигается туда-сюда для развлечения (хотя наблюдать за этим весело). Первым шагом является сбор некоторых данных. Мне нужно посмотреть, как изменится период колебаний, когда я добавлю больше массы. Я могу получить период, поставив звуковой детектор движения (я использую этот) сбоку от весов. Затем это уловит колебательное движение, чтобы я мог измерить период. Я честно удивлен, насколько хорошо это работает. Вот как выглядят данные.

Rhett Allain

Самые популярные

Нетрудно получить время для одного колебания по таким данным. Теперь мне просто нужно измерить период колебаний для разных масс. Если хотите, вы можете просто построить график зависимости периода от массы, но я уже знаю, что это не будет линейной функцией (потому что это простой гармонический осциллятор). Вместо этого квадрат периода должен быть пропорционален массе согласно этой модели:

Rhett Allain

В этом выражении «T» представляет собой период колебаний, а «k» — эффективную жесткость пружины (жесткость пружины). Если я построю квадрат периода в зависимости от массы, это должна быть прямая линия. Более того, наклон этой линии должен быть связан с этой эффективной жесткостью пружины — на тот случай, если я захочу ее найти.

Теперь о фактических данных. Вот мой график квадрата масс периода. Примечание. Масса указана в граммах — не знаю, почему я не использовал килограммы.

Линия наилучшего соответствия дает наклон 7525,9 г/с ² и точку пересечения -836,11 грамм. Наклон говорит мне, как должна меняться масса при изменении периода (я знаю, что это может показаться обратным, но на то есть причина). Перехват сообщает мне эффективную массу колеблющегося лотка (который удерживает массу, которую я добавляю).

Предположим, я хочу измерить неизвестную массу. Я просто прикрепляю его к инерционным балансам и качаю. Измерив период, я могу найти значение неизвестной массы с помощью этого уравнения.

Самые популярные

Ретт Аллен

Бум. Вот и все. Вы получаете массу без гравитационной силы. Конечно, это уравнение работает только для ЭТОГО баланса инерции. Если у вас есть такой, вам нужно сначала откалибровать его с некоторыми известными массами (точно так же, как я сделал здесь).

О, может вам понравится это видео. На нем показан реальный астронавт, измеряющий свой вес на Международной космической станции с помощью инерционных весов. Это реально.

---

Еще больше замечательных историй WIRED

• Бионические конечности «научатся» открывать пиво
• Следующее великое (цифровое) вымирание
• Встречайте YouTube-короля бесполезных машин
• У вредоносного ПО появился новый способ спрятаться на вашем Mac
• Ползучие мертвецы: как муравьи превращаются в зомби
• Ищете еще? Подпишитесь на наш ежедневный информационный бюллетень и никогда не пропустите наши самые свежие и лучшие истории

Ретт Аллен — адъюнкт-профессор физики в Университете Юго-Восточной Луизианы.