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LABORATORIO SCIENTIFICO PER BAMBINI
Orologio ascia. Laboratorio di scienze per bambini
Elenco / Laboratorio di scienze per bambini In un saggio racconto popolare russo, un astuto soldato è riuscito a cucinare la zuppa di cavolo ... da un'ascia. Tuttavia, tutto è andato a finire non grazie all'ascia ... Ma il fatto che una vera meridiana possa essere ricavata da un'ascia e che tali orologi fossero usati nel Medioevo è noto per certo. Immagina un grosso ceppo con un taglio orizzontale rotondo, una chiara notte stellata e, naturalmente, un'ascia. In piedi con le spalle alla stella polare, dovevi piantare la lama dell'ascia nel mezzo del ceppo. Quindi dirigere l'ascia verso la stella polare. Spendi sotto l'ascia a rischio: questa è la linea delle ore di mezzogiorno. Esattamente a mezzogiorno ora locale, l'ombra del manico dell'ascia coinciderà con questo rischio. E se usi il moncherino come quadrante, sembra davvero che non sia lontano dall'orologio... Certo, in questi giorni una meridiana non è davvero necessaria. Quasi tutti ne hanno di meccanici e alcune persone ne hanno di elettronici: non è nemmeno necessario avviarli. Eppure ... Immagina la seguente situazione: hai vagato nella foresta e, come se fosse un peccato, nessuno ha un orologio da polso con sé. Il sole splende nel cielo. Se sai come usarlo, puoi non solo determinare l'ora, ma anche orientarti sul terreno. Inoltre, non è interessante sapere come veniva determinato il tempo nei tempi antichi, quando non c'erano affatto orologi da polso o da tasca? Vediamo quali orologi usavano i nostri compatrioti centinaia di anni fa.
Davanti a noi c'è un pezzo di legno triangolare con un filo a piombo, trovato circa cento anni fa nella provincia di Yaroslavl. Al centro del triangolo c'è un grande foro rotondo. Questo è un orologio? Sì, immagina un orologio. Erano usati dai pastori russi almeno tre secoli fa, e anche molto prima. L'orologio ha la forma di un triangolo isoscele con un angolo al vertice di 47°. Questo angolo, ovviamente, non è casuale, 47°:2=23°30'. E questo valore è ben noto a tutti coloro che hanno almeno un po 'di familiarità con l'astronomia. + 23°30' - la massima declinazione del Sole durante l'anno. E la minima è -23°30'. La differenza tra loro darà di nuovo gli stessi 47 °. Sfortunatamente, non abbiamo l'opportunità di fornire tutti i calcoli e le argomentazioni astronomiche che giustificano il design dell'orologio. Quelli di voi che sono interessati lo capiranno da soli usando un libro di testo di astronomia e la parte permanente del calendario astronomico. E presteremo attenzione a qualcos'altro. Abbiamo detto che semplici pastori usavano questi orologi in Rus'. Le persone non sono solo ignoranti, analfabete. E all'improvviso si scopre che il design dell'orologio del pastore si basa su verità scientifiche piuttosto complesse, che ancora oggi non possono essere comprese senza un duro lavoro ponderato. Meravigliosa? Certo, non c'è nessun miracolo qui. I pastori non conoscevano l'astronomia, eppure sono stati in grado di realizzare questo orologio, basato su una pratica secolare, su osservazioni tramandate tra la gente di generazione in generazione. Esempi di tali "cose intelligenti" possono essere trovati in molti musei, e forse li hai anche a casa. Fai attenzione alle cose vecchie. Come gli anziani, hanno molto da dire. Torniamo però al nostro orologio triangolare, o meglio, alla loro immagine (purtroppo fino ad oggi non è sopravvissuta una sola copia "viva" di questo orologio). Sul lato sinistro del triangolo è visibile un piccolo foro passante (punto "ma"), e all'interno del cerchio opposto a questo punto c'è un segno "b" - così dritto ab passa per il centro del cerchio. Non abbiamo ancora detto nulla su come abbiamo scelto il posto per il buco sul triangolo. а. Naturalmente, questo non era irrilevante. La regola per trovare il suo centro era questa: l'angolo tra la linea aob e la base del triangolo è uguale all'angolo tra la posizione di mezzogiorno del Sole e l'orizzonte agli equinozi. Alla base del triangolo sono visibili due file parallele di fori: 9 in basso e 8 in alto. Questa è una specie di scala. Ora vedremo come funziona. Attaccheremo un filo a piombo alla parte superiore del triangolo e proveremo a determinare l'ora con questo orologio. Questo viene fatto nel modo seguente. Puntiamo l'orologio verso il Sole con un buco а- così che sul segno б cadde il raggio di sole. È chiaro che in questo caso il filo a piombo assumerà una certa posizione rispetto ai fori, a seconda dell'ora del giorno. Se il Sole è appena sorto, il filo a piombo passerà molto vicino al bordo. А. Inoltre ... tuttavia, citeremo quanto detto nella vecchia rivista, dove abbiamo trovato un messaggio su questo orologio. "Quando il Sole sorge, durante l'osservazione, sarà necessario alzare costantemente il buco а, insieme al quale cambierà anche la posizione del filo a piombo, che si sposterà gradualmente da sinistra a destra; passando lungo la fila inferiore di punti, in totale nove, indicherà le ore mattutine della giornata: l'ultimo punto a destra indicherà le 11, a mezzogiorno il filo a piombo andrà al bordo Б, e il buco а raggiunge la posizione più alta. Poi, mentre il Sole tramonta, il buco а comincerà a scendere, e il filo a piombo indicherà le ore pomeridiane, passando lungo la fila superiore di punti, ma già da destra a sinistra; il primo punto significherà l'una del pomeriggio, il secondo le 2, ecc., l'ultimo - le 8:XNUMX, e al tramonto il filo a piombo giace di nuovo lungo il bordo А". Bisogna pensare che se decidessimo di utilizzare tali orologi oggi, la scala per loro potrebbe essere resa più comoda e più precisa rispetto al vecchio modello. Come? Probabilmente lo lasceremo a te. Le letture dell'orologio più accurate saranno a giugno, quando il Sole è più alto sopra l'orizzonte. Se a giugno la costolaБ serve come marcatura del mezzogiorno, poi negli altri mesi dovrà essere spostato di un punto della riga inferiore a sinistra (per maggio e luglio), di due punti (per aprile e agosto), ecc.: in questo modo in cui teniamo conto della diminuzione della lunghezza del giorno solare. Ed ecco un'altra versione della stessa meridiana. L'unica differenza è che sono fatti di rame e si trovano un po 'più a sud, nella provincia di Vladimir (questo è successo prima della rivoluzione). A prima vista, questi due "cronometri" non hanno nulla in comune. In effetti, dov'è il triangolo, dov'è il buco rotondo, dov'è la "scala"? Se guardi bene, è tutto lì. Invece di un foro rotondo - una tazza rotonda in cima, con lo stesso piccolo foro per il raggio di sole e un segno per il "coniglietto". Il ruolo della scala è svolto da due arti con lettere. Nella parte superiore della tazza c'è un gancio a piombo. Il resto - molto probabilmente "per bellezza".
Ci sono suggerimenti che entrambi gli orologi potrebbero anche fungere da calendario... Ci è noto l'autore del seguente disegno della meridiana. Come riportato dalla rivista Izvestia della Russian Astronomical Society, sono stati "progettati e costruiti dal sacerdote della 17a brigata di artiglieria, D.P. Mudrolyubov". Eccoli nella foto successiva. Una staffa metallica verticale con un filo sottile teso sopra è installata su una base fissa. Perpendicolare alla staffa al centro, un arco è saldato in 1/3 del cerchio. L'intero sistema può ruotare attorno all'asse verticale e nel piano della staffa. Sull'arco (funge da arto) viene applicata la scala oraria: al centro (il punto di intersezione dell'arco con la parentesi) - divisione di mezzogiorno (12 ore), a sinistra ci sono le ore pre-mezzogiorno ( 11, 10, 9, 8, 7, 6), a destra - pomeriggio ( 13, 14, 15, ecc.). Il prezzo a divisione oraria è di 1/24 di cerchio (15°). Perché così - questa volta dovrebbe esserti chiaro senza particolari divagazioni nell'astronomia.
Ma come si ottiene questo orologio per mostrare l'ora? È interessante notare che prima devi aspettare ... una chiara notte stellata. Il telaio con l'arto dovrebbe essere fissato in una posizione tale che il filo teso sul telaio fosse diretto alla stella polare e il filo a piombo sospeso dal centro del filo puntasse esattamente alla divisione di mezzogiorno. Ora, in una giornata di sole, l'ombra del filo indicherà l'ora del giorno sull'arto e, se il dispositivo è di dimensioni sufficienti, l'accuratezza delle sue letture può essere molto elevata. Unica osservazione: il vero mezzogiorno astronomico corrisponde a 12 ore solo all'equatore. In tutti gli altri casi, dipende dalla latitudine del luogo (anche se non è così, il vero mezzogiorno astronomico dipende da equazioni del tempo.) Ad esempio, alla latitudine di Mosca, il mezzogiorno astronomico corrisponde a circa 12 ore e 30 minuti. Occorre quindi apportare un opportuno emendamento. Non dimenticare anche la maternità e il tempo stagionale. Non è vero che questi orologi sono molto simili a quelli antichi con cui abbiamo iniziato la nostra storia? E non c'è da stupirsi: il nuovo è il vecchio ben dimenticato.
Guarda il disegno. Raffigura una meridiana usata dagli antichi legionari romani. Questo quadrante in pietra è stato trovato nella città della Germania occidentale di Wiesbaden. Lungo il perimetro del cerchio ci sono iscrizioni in greco che denotano i paesi del mondo, e al centro c'è una figura intricata a forma di ascia a doppia faccia dell'antico littore romano (guardia). Gli scienziati non sono ancora del tutto chiari su come il tempo sia stato contato da questi orologi. Probabilmente, l'orologio aveva altre parti. Il tempo non li ha mantenuti... E l'ultimo, forse il più inaspettato di tutta la nostra storia. Lo sapevi che la meridiana (e bussola allo stesso tempo) più semplice e affidabile sei... te stesso? Ora lo dimostreremo. Supponiamo che al mattino tu sia andato nella foresta per le bacche, sei andato molto lontano durante il giorno e ora, quando è sera, non sei sicuro di tornare a casa sulla strada giusta. Siamo sicuri che conosci molti modi per uscire da questa difficoltà. Ma eccone un altro. Ricorda se hai visto la tua ombra quando sei entrato nella foresta al mattino. (Di norma, una persona presta attenzione alla sua ombra, quindi è improbabile che questo dettaglio ti sfugga). Se prima di mezzogiorno la tua ombra di tanto in tanto attirava la tua attenzione, allora, ora tornando a casa, dovresti andare in modo che l'ombra fosse di nuovo davanti: dopotutto, il sole ha avuto il tempo di spostarsi a ovest durante il giorno. E viceversa, se al mattino non hai visto la tua ombra, - nel pomeriggio, se vuoi essere in tempo per la cena, devi allontanarti sempre dalla tua ombra. Naturalmente, un tale orientamento è molto approssimativo, eppure nella maggior parte dei casi aiuta il viaggiatore smarrito.
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