Изобретение часов

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО  «УГТУ-УПИ имени первого президента России Б.Н.Ельцина»

Институт  образовательных информационных технологий

Факультет дистанционного образования

Кафедра ________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат

По______________________________________________

на  тему:_______________________________________________________ 

 
 
 

Преподаватель___________________________

Студент гр.№_______  ____________________

                                                  Номер зачетной книжки_________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Екатеринбург 

2008

      Оглавление 
 
 
 

Введение                                                                                                            3 

 Изобретение  часов                                                                             __           4 

Солнечные часы_________________________________________________5 

 Водяные часы__________________________________________________8 

 Огневые часы__________________________________________________12 

 Песочные часы_________________________________________________13 

 Механические  часы_____________________________________________15 

 Заключение ___________________________________________________23 

Список использованных источников и литературы                                     24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     История науки и техники -  это самостоятельная, институционально оформленная отрасль  исторической науки, дисциплинарное становление  которой происходит и в настоящее  время. Она носит междисциплинарный  характер, является комплексной наукой, одновременно гуманитарной, естественной и  технической; это  динамично изменяющаяся наука, постоянно пополняющаяся новыми знаниями, концепциями и фактами; является своеобразным отражением междисциплинарного взаимодействия и общения специалистов разных отраслей знаний. История науки и техники вызывает огромный интерес, т.к. предметом изучения является развитие технического прогресса с древнейших времен до наших дней. Мы можем проследить закономерности совершенствования орудий труда, технологических процессов тех или иных народов, населяющих нашу планету. Также знакомимся с биографиями известных деятелей науки.

В настоящем  реферате мы попытаемся  показать развитие человеческой мысли через историю  великого изобретения - часов. Пытливый человеческий разум изобрел для измерения времени целый ряд инструментов, например, лунные, водяные, свечные часы, которые использовались вплоть до XVIII века, затем песочные часы и от XVI до XVIII века масляные часы. Однако из-за своей зависимости от внешних условий и их колебаний, равно как и из-за технического несовершенства эти средства измерения времени не нашли всеобщего применения 
 
 
 
 
 
 
 

Изобретение часов 

      Путь, пройденный человечеством с глубокой древности до наших дней, можно  представить различным образом - можно описать его как вереницу великих событий, как серию биографий великих людей, можно отразить этот путь через историю философии, литературы или искусства, через историю войн и еще многими другими способами.

      По  крайней мере 4000 лет назад уже повсюду существовали часы различной степени сложности. Первыми попытались их сделать египтяне, которые изобрели  звездные часовые карты, и можно было определить ночное время, наблюдая за подъемом звезд. Что касается дневного времени, то поздние египтяне изобрели теневые часы. Тень от поперечной балки постепенно пересекала ряд меток от восхода и до заката солнца. Набор инструкций для изготовления таких часов был найден в могиле фараона Сети I, который правил примерно в 1300 году до н.э. Такие простые теневые часы были предшественниками солнечных.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Солнечные часы 

      Особо благоприятные климатические условия  для измерения времени с помощью  солнечных часов имел Египет. Известия о самых древних из древнеегипетских солнечных часов относится к эпохе правления Тутмоса III - первой половине XV в. до н.э. Одним из видов солнечных часов были ступенчатые часы в виде обелиска с двумя наклонными поверхностями, ориентированными по оси на восток - запад и разделенными на ступени. При восходе Солнца тень падала на край верхней ступеньки одной из этих поверхностей - восточной, затем постепенно опускалась, пока к полудню полностью не исчезала. Затем, после полудня, тень снова появлялась в нижней части западной поверхности, откуда она все поднималась до тех пор, пока при заходе Солнца не касалась грани верхней ступеньки.

      На  описанных солнечных часах время  измерялось длиной, а не направлением отбрасываемой тени. Однако египтяне имели солнечные часы и со шкалой для определения направления  отбрасываемой тени.

      Известный римский архитектор и зодчий Маркус Витрувий, работавший во времена правлений Цезаря и Августа, описывает в своем сочинении "Архитектура" не менее 13 видов солнечных часов. К ним относятся и не совсем обычные для северных областей Европы горизонтальные полые полусферические часы - так называемые гемисферы. Внутренняя поверхность полушария представляла небесную полусферу с линией экватора, двумя линиями солнцестояния и с двенадцатичасовой шкалой времени. Изобретение таких часов приписывают известному античному астроному Аристарху, жившему в 320 - 250 гг. до н.э., который изготовил также солнечные часы с полукруглыми шкалами, разделенными на пять частей (часов) неодинаковой длины. Острый конец гномона, служивший первоначально египтянам для четкого ограничения тени на шкале, греки позднее заменили небольшим круглым отверстием, так называемым солнечным оком, бросавшим на шкалу небольшую световую точку. Кроме указанных выше горизонтальных часов, греки имели еще и более совершенные вертикальные солнечные часы, так называемые гемоциклы, которые они располагали на общественных зданиях.

      Все древние солнечные часы были основаны на простом принципе гномона, у которого длина и направление отбрасываемой  тени зависели не только от положения  Солнца в данный момент на небосводе, но и от времени года. При римском способе деления дня и ночи на 12 часов весной и летом удлиняли дневные часы, а осенью и зимой их укорачивали. Античные солнечные часы вследствие своего несовершенства указывали такое время, главной чертой которого было то, что под влиянием изменяющегося наклона Солнца изменялась в течение года длина дневных и ночных часов.

      Более поздние античные и многие средневековые  солнечные часы имели криволинейные  шкалы, устраняющие этот недостаток. Такими часами с более сложными и более точными шкалами времени, вычисленными для квартальных или месячных интервалов, пользовались примерно до XV века.

      Новую эпоху в развитии солнечных часов  открыло важное изобретение, датирующееся 1431 годом. Принцип его заключался в установке теневой стрелки в направлении земной оси. Этим простым нововведением было достигнуто то, что тень стрелки, называемой полуосью, после этого нововведения равномерно вращалась вокруг полуоси, поворачиваясь каждый час на 15^o. Это дало возможность ввести равномерное время, которым можно было пользоваться в течение всего года, причем отрезки, соответствующие часам, были одинаковой длины независимо от изменяющейся высоты Солнца.

      Следующим этапом в развитии солнечных часов  стали  солнечные часы с компасом. К первым создателем солнечных часов с корректирующим компасом относится астроном и математик Региомонтан.

      Экваториальные  солнечные часы с циферблатом, параллельным плоскости земного экватора, и  гномоном, перпендикулярным ей, были, по существу, простейшими часами с равномерной шкалой времени. Создатели таких часов обычно исходили из того, что ими будут пользоваться в различных географических широтах. Иногда такие часы имели стрелку с зубчатой передачей и малый циферблат со стрелкой для отсчета минутных интервалов с точностью от 1 до 3 минут. Были и экваториальные часы, устроенные так, что их циферблат указывал непосредственно среднее солнечное время, а  не местное солнечное время, как у обычных экваториальных часов.

      Разновидности солнечных часов были весьма многообразны. Интересны кольцевые солнечные часы - один из вариантов дорожных солнечных часов, - которые очень часто одновременно служили и в качестве декоративной подвески. Главной частью таких часов было латунное кольцо диаметром несколько сантиметров с другим передвижным кольцом, снабженным отверстием для солнечного луча. 

       На внешней  поверхности главного кольца  обычно гравировали начальные  буквы наименований месяцев, а  против них, на внутренней поверхности,  находилась часовая шкала. Перед  измерением надо было повернуть меньшее, обычно железное, колечко так, чтобы отверстие для луча лежало у наименования соответствующего месяца. При измерении времени держали часы в положении, позволяющим солнечному лучу проходить через отверстие в шкале.  
 

Правильное  положение этих часов при измерении времени было таким, когда солнечный луч, проходящий через отверстие, попадал на центральную линию экваториального круга.

 

Водяные часы 

      Около 1500 года до н.э. египетский придворный Аменемхет, судя по надписи на его  могиле, изобрел водяные часы. Время позволяло определить падение уровня воды в сосуде. Такие часы были особенно полезны жрецам,  которым нужно было знать ночное время, чтобы вовремя отправлять религиозные ритуалы и жертвоприношения в храме.

      Самые древние из дошедших до нас водяных часов относятся ко времени правления Аменхотепа III (начало XIV в. до н.э.), они были найдены в 1905 г. на развалинах храма Амона - Ра в Карнаке. 

      

 

Внешний вид египетских часов  из Карнаки. Прибор каждый вечер заполнялся водой, чтобы определить ночное время. Вода постепенно вытекала через тростниковую втулку на дне. Ход времени определялся опусканием воды за отметки "часа". Так ночь делили на 12 частей независимо от времени года, "время" на часах варьировалось по длине в течение года. Таким образом, 12 линий "часовых" отметок слегка различаются по высоте. 

      Простая форма первых водяных часов постепенно обогащалась новыми элементами. То, что эти часы не зависели от света  Солнца, сделало из водяных часов  прибор, пригодный для непрерывного измерения времени и днем, и ночью. Отсюда вытекали и различные стремления к изобретению остроумных гидравлико-пневматических механизмов для звуковой сигнализации о времени, для освещения часов ночью и т. д.

      Водяные часы стали обычным средством  определения времени в древнем мире, после того как появились в VI в. до н.э. в Китае. В Афинах, где были найдены остатки "городских часов",  построенных в 350 г. до н.э., они были  установлены для общего пользования. Ход часов контролировался поплавком, который опускался, когда вода  через проточное отверстие в дне просачивалась наружу. Поплавок, по-видимому, соединялся с валом, который, опускаясь, передвигал стрелку. Степень износа ступенек, ведущих в колодец, позволяет предположить, что резервуар для воды должен был наполняться каждый день.

      В греческом мире также занимались разработкой водяных часов. Такие  часы были  изготовлены александрийским  изобретателем Ктесибием около 270 г. до н.э. В часах, приводимых водяным  колесом, Ктесибий осуществил идею передачи сил и движения зубчатым механизмом. Зубчатая передача соединяла ведущий механизм со шкалой времени, расположенной на цилиндрической поверхности поворотной колонны и разделенной вертикальными прямыми на четыре основных поля. Система из 24 наклонных линий образовывала часовую шкалу для измерения планетных часов. Колонна со шкалой, приводимая водяным колесом, вращаясь вокруг своей оси, совершала один оборот в год. Поэтому и камеры водяного колеса в нижней части часов заполнялись водой медленно, причем вода подавалась в небольшом количестве по особому трубопроводу. Статуэтка со стрелкой двигалась с помощью специального поплавкового механизма, управляемого другой статуэткой, находящейся на другой стороне часов. Слезы - водяные капли, - капающие из глаз статуэтки, накапливались в сборники-подставки, откуда через трубопровод текли в поплавковую камеру стрелочного механизма. Кроме того, эти часы имели еще специальное устройство, которое через определенные интервалы выбрасывало на чашку мелкие камешки (это было звуковой сигнализацией ночных часов). Вторые часы Ктесибия усовершенствованы. Они отличаются от первых тем, что их стрелка в верхней части с циферблатом управлялась поплавком, подвешенным на цепи, навернутой вокруг вала стрелочного указателя. Лунный календарь с зодиаком в нижней части часов тоже приводился в движение водяным колесом, камеры которого были закреплены непосредственно на задней стороне зодиаковой плиты.