Измерване на времето с пясъчен часовник ... Светът и ние
Като част от специалната тематична седмица „Време“, организирана от C @ fé des Sciences, избрах да ви разкажа за един много практичен инструмент за измерване на потока от време. Той е известен отдавна, прост, умен и обикновено е част от панорамата на всеки добър готвач: пясъчният часовник .
Носталгична последователност, инициирана от Sweet Random Science! Спомням си, като дете прекарвах часове, докато гледах как кърлежи тънката струйка пясък, течен като течност, но чиито малки твърди зърна се трупаха едно по едно, за да образуват хубава купчина в отделението. !
Учудих се на спектакъла и се чудех как е могъл да бъде направен такъв инструмент (изглеждаше запечатан без ни най-малък знак за отваряне). Разбира се, имаше и въпросът за броя на песъчинките, които трябва да паднат точно в изминалото добро време. Чудех се и защо изглежда никога не е имало някакво задръстване на стъкленото тесно място между двете крушки.
Както и да е, все още не го знаех, но те наистина бяха истории за гранулиран поток, в зависимост от физическите характеристики на зърното и вида на инцидента при шофиране (тесното място).
Прародителят на пясъчния часовник
Идеята за измерване на времето с поток не е нова. Отново брилянтните древни цивилизации бяха разработили много гениален механизъм за измерване на продължителността. Разбира се; мислим за известните слънчеви часовници, но очевидно през нощта тези инструменти представляват проблем: без слънцето няма начин да се оцени течението на времето.
Накратко, египтяните използваха фруктоконичен съд, пълен с вода с малка дупка в основата му: клепсидрата.
Клепсидра открита в Карнак
Fathy Photography, музей в Кайро - Връзка
Това е потокът на количество вода, който определя изминалото време. Издълбаната форма компенсира факта, че с напредването на потока, с намаляването на височината на водата, намалява и налягането (в зависимост от теглото на водата). Накратко, без фрустроконична форма, докато водата тече, тя тече все по-бавно ... Не много практично! С факелна форма, когато нивото намалява, секцията намалява, така че ние успяваме да забавим спада на налягането и следователно спада на скоростта на потока.
Други характеристики обаче също са проблематични и правят измерването съвсем произволно (температурата на водата например променя нейната плътност и следователно скоростта на потока). Между зимата и лятото клепсидрата не предоставя същата индикация за времето. Египтяните бяха решили това ограничение, като установиха различни градуировки в зависимост от месеца на годината ... Но все още не е много надежден, особено за моряците, които искаха да вземат такъв инструмент, за да оценят изминалото време и особено да изчислят изминатото разстояние.
Пясъчен часовник
За да запазим идеята за потока, без неудобството от вариациите в обема на течността, дължащи се на температура и налягане, трябваше да намерим друг течен елемент или поне да се счита за такъв. Гранулираният поток реагира перфектно на тези две ограничения, при условие че се намерят несвързани зърна, като сух пясък: пясъчно зърно поради своята „твърда“ природа няма да бъде чувствително към температурни колебания (поне те са много незначителни ). В общността всички тези малки зърна образуват набор от зърна, които, подложени на достатъчно силни напрежения, се държат като плътна течаща течност, в която частиците са подложени на сблъсъци и триене.