η μέτρηση του χρόνου (φ.ε)

η μέτρηση του χρόνου και η ακρίβεια (φ.ε)

Μετρήσεις Χρόνου Η Ακρίβεια

α. Παρατηρώ, Πληροφορούμαι, Ενδιαφέρομαι

Συζήτησε με τους συμμαθητές σου, με τη βοήθεια του/της καθηγητή/τριάς σου, τι

εννοούμε όταν ζητάμε τη μέτρηση χρόνου. Μήπως ζητάμε τη χρονική διάρκεια

που μεσολαβεί μεταξύ δύο γεγονότων ή μεταξύ της αρχής και του τέλους ενός

γεγονότος; Πληροφορήσου και γράψε μερικούς τρόπους με τους οποίους

μπορούμε να μετρήσουμε το χρόνο.Ποιες συσκευές μέτρησης του χρόνου ονομάζουμε

«αναλογικές» και ποιες «ψηφιακές»;

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

   

 

β. Συζητώ, Αναρωτιέμαι, Υποθέτω

Συζήτησε με τους συμμαθητές σου και γράψε τις υποθέσεις σου για την

απαιτούμενη ακρίβεια στη μέτρηση του χρόνου:

– μεταξύ δύο επισκέψεών σου στον οφθαλμίατρο: …………………………………………………

– σε αγώνα δρόμου 100 μέτρων: ……………………………………………………………………………

– μιας διδακτικής «ώρας»: …………………………………………………………………………………………

– δημιουργίας ενός γεωλογικού πετρώματος: …………………………………………………………

Με ποιον τρόπο πρέπει να γίνονται οι μετρήσεις μικρών χρόνων για να έχουμε τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια; Γράψε τις υποθέσεις σου.

Η ακρίβεια των μετρήσεων εξαρτάται από το όργανο με το οποίο μετράμε (αν λειτουργεί σωστά και τι ακρίβεια προσφέρει) και τον τρόπο με τον οποίο μετράμε. Πάντως πρέπει να παίρνουμε πολλές μετρήσεις και να βρίσκουμε τη μέση τιμή. 

γ. Ενεργώ, Πειραματίζομαι

Έλεγξε τις υποθέσεις σου με το παρακάτω πείραμα 1

Υλικά / Όργανα:

λεπτό σχοινί, μικρό αντικείμενο (πχ. μπάλα από πλαστελίνη, βαρίδι με γάντζο,…), αναλογικά ρολόγια, ψηφιακά ρολόγια ή χρονόμετρα.

Χωρίζεστε σε 10 ομάδες. Οι πέντε πρώτες ομάδες θα χρησιμοποιήσετε σχετικά ελαφριά αντικείμενα και οι άλλες πέντε πιο βαριά αντικείμενα.

Κάθε ομάδα θα κάνει 4 μετρήσεις.

Στην 1η και 2η μέτρηση θα χρησιμοποιήσετε όλοι νήμα μήκους 25cm περίπου. Όλοι την 1η φορά θα χρησιμοποιήσετε αναλογικό ρολόι και τη 2η φορά ψηφιακό.

Στην 3η και τέταρτη μέτρηση θα επαναλάβετε με νήμα μήκους 1m.

Ξεκινήστε λοιπόν.

Δέστε στο ένα άκρο του σχοινιού ένα μικρό αντικείμενο και κρεμάστε το δένοντας το άλλο άκρο του σε ένα ψηλό σημείο, προσέχοντας να μην ακουμπάει πουθενά και να μπορεί να ταλαντώνεται. Αφήστε το να ηρεμήσει σε κατακόρυφη θέση.

Ο ένας θα απομακρύνει λίγοόχι πολύ- το αντικείμενο από τη θέση ηρεμίας του και μόλις το αφήσει, ένας άλλος της ομάδας θα μετρήσει με το ρολόι το χρόνο 10 αιωρήσεων. Προσέξτε να συγχρονιστείτε.

Γράψτε το χρόνο που μετρήσατε, καθώς και το χρόνο που μέτρησαν οι άλλες ομάδες, χωρίς όμως να έχετε δει ο ένας το χρόνο του άλλου.

Όλες οι ομάδες καταγράφουν στον πίνακα τις 4 μετρήσεις τους.

Ομάδες

Νήμα 25cm

Νήμα 1m

Αναλογικό ρολόι

Ψηφιακό

ρολόι

Αναλογικό ρολόι

Ψηφιακό

ρολόι

Χρόνοι μέτρησης αιωρήσεων (sec)

Ελαφρύ

αντικείμενο

1

2

3

4

5

Βαρύ αντικείμενο

6

7

8

9

10

Άθροισμα χρόνων των 10 αιωρήσεων (sec)

μέση τιμή

χρόνου με ακρίβεια εκατοστού (sec)

Τι λέτε;

Ο χρόνος των αιωρήσεων που καταγράψατε εξαρτάται από τη μάζα του αντικειμένου που κρεμάτε στο σχοινί; Αν ναι, πως; Όχι.Οι ομάδες που χρησιμοποίησαν βαριά αντικείμενα βρήκαν τις ίδιες περίπου τιμές με τις ομάδες που χρησιμοποίησαν ελαφριά αντικείμενα.

Ο χρόνος των αιωρήσεων που καταγράψατε εξαρτάται από το μήκος του σχοινιού; Αν ναι, πως; Ναι. Οι αιωρήσεις είναι πιο αργές όταν το σχοινί του εκκρεμούς είναι μακρύ. Τετραπλασιάζοντας το μήκος (από 25cm σε 1m ) η χρονική διάρκεια των αιωρήσεων διπλασιάζεται (από 0,5s γίνεται 1s).

Ποιες μετρήσεις είναι πιο ακριβείς; Αυτές που έγιναν με το αναλογικό ή με το ψηφιακό ρολόι; Πού νομίζετε ότι οφείλονται αυτές οι διαφορές;

Μεγαλύτερη ακρίβεια προσφέρει το ψηφιακό ρολόι (ακρίβεια εκατοστών δευτερολέπτου,δηλαδή 2 δεκαδικών ψηφίων), ενώ το αναλογικό ρολόι έχει ακρίβεια δευτερολέπτου.

Συγκρίνετε τις μετρήσεις που καταγράψατε όλες οι ομάδες. Γιατί νομίζετε ότι υπάρχουν αυτές οι διαφορές μεταξύ των ομάδων; Παρόλο που οι ομάδες χρησιμοποιήσαμε τα ίδια όργανα – θεωρούμε ότι τα χρονόμετρα που χρησιμοποιήσαμε λειτουργούν σωστά – υπάρχουν διαφορές που οφείλονται στον τρόπο που μετράει ο καθένας δηλαδή με τι προσοχή μετράμε και πόσο έγκαιρα αντιδράμε.

Αθροίστε τις τιμές όλων των ομάδων ώστε να συμπληρώστε την προτελευταία γραμμή του πίνακα. Μετά διαιρέστε αυτά τα αθροίσματα με το πλήθος των τιμών δηλαδή το πλήθος των ομάδων(10) και συμπληρώστε την τελευταία γραμμή.

Παρατήρηση: η μέση τιμή εξομαλύνει τις διαφορές στις τιμές και προσεγγίζει την ¨πραγματική τιμή¨.

Προσοχή! Το πείραμα που κάνατε σας βοηθάει να ορίσετε το 1sec!

Γράψτε λοιπόν τι είναι το δευτερόλεπτο: είναι ο χρόνος μιας αιώρησης ενός εκκρεμούς με μήκος 1m , ή ο χρόνος μιας ταλάντωσης ενός εκκρεμούς με μήκος 25cm.

# Πρόφερε (χωρίς να βιάζεσαι και χωρίς παύσεις) τη λέξη «ελέφαντας» πολλές φορές.

Η προφορά της λέξης αυτής διαρκεί περίπου όσο ένα δευτερόλεπτο. Αν μετρήσεις τις

φορές που την πρόφερες, θα βρεις το χρόνο που έχει περάσει σε δευτερόλεπτα.

Δ. Συμπεραίνω, Καταγράφω

Γράψε τα συμπεράσματά σου από τις παρατηρήσεις, τις μετρήσεις και τους

υπολογισμούς σου, επιβεβαιώνοντας ή διαψεύδοντας τις υποθέσεις σου:

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………

ε. Εφαρμόζω, Εξηγώ, Γενικεύω

Συγκέντρωσε εικόνες και πληροφορίες για τη μέτρηση του χρόνου με άλλους τρόπους και όργανα (σπό το παρελθόν και το παρόν).

Η μέτρηση του χρόνου  γίνεται  παρατηρώντας  κάτι που κινείται ή που αλλάζει γενικότερα. Π.χ. τον ήλιο που αλλάζει θέση,τις φάσεις της Σελήνης, το εκκρεμές που αλλάζει θέση, το δείκτη του ρολογιού, τους αριθμούς που αλλάζουν στην οθόνη, τα φύλλα που ανοιγοκλείνουν, τα ζώα που μεγαλώνουν, κ.α. 

Για τη μέτρηση του χρόνου έχουν χρησιμοποιηθεί ή χρησιμοποιούνται κατασκευές όπως, οι πέτρες του Στόουνχεντζ,  οι Αιγυπτιακοί  οβελίσκοι,τα ηλιακά ρολόγια, τα ρολόγια νερού και άμμου (κλεψύδρες), τα ρολόγια κεριού και λαδιού, τα μηχανικά ρολόγια με γρανάζια-εκκρεμή-ελατήρια,  τα ηλεκτρονικά ρολόγια  quartz-καισίου-θορίου.

Το ακριβέστερο όργανο μέτρησης του χρόνου στην εποχή μας είναι το «ατομικό ρολόι». Αναζήτησε πληροφορίες για τη λειτουργία του. Ποια είναι η ακρίβεια μέτρησης του χρόνου που επιτυγχάνουμε με αυτό;

Πρωτοκατασκευάστηκε το 1960. Μετράει τα άλματα που κάνουν τα ηλεκτρόνια του ατόμου του καισίου, όταν διεγείρονται από μικροκύματα. Έχει ακρίβεια 19 δεκαδικών ψηφίων.

 

# Μεταξύ μας υπάρχει και ακριβέστερο κατά 100 φορές, δηλαδή με ακρίβεια 21 δεκαδικών ψηφίων. Το πυρηνικό ρολόι. Αυτό μετράει τα άλματα που κάνουν τα νετρόνια του ατόμου του θορίου, όταν διεγείρονται από laser.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Η κλεψύδρα νερού:

Ένας σημαντικός χρόνος περιορισμένης διάρκειας για τους πολίτες της αρχαίας Αθήνας ήταν ο χρόνος που αγόρευαν οι ομιλητές στην Εκκλησία του Δήμου ή στα Δικαστήρια. Αυτός ο χρόνος ήταν αυστηρά προσδιορισμένος και τον μετρούσαν με υδραυλικά χρονόμετρα, τις «κλεψύδρες».

Μια από αυτές, που αποτελείται από δύο αγγεία, φαίνεται στην εικόνα και φέρει το όνομα της Αντιοχίδος φυλής. Η ένδειξη ΧΧ σημαίνει ότι η χωρητικότητα του κάθε αγγείου ήταν 2 χόες (περίπου 6,4 λίτρα), με διάρκεια ροής 6 λεπτά.

Μόλις ο ομιλητής άρχιζε την αγόρευσή του, αφαιρούσαν το

πώμα και το νερό χυνόταν από το πάνω στο κάτω αγγείο, μέχρι να αδειάσει.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Το δευτερόλεπτο (s) είναι η θεμελιώδης μονάδα μέτρησης του χρόνου. Ποιες είναι οι αντιστοιχίσεις των παρακάτω μονάδων μέτρησης χρόνου;

πικοδευτερόλεπτο (ps) = 10-12 s (τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου)

νανοδευτερόλεπτo (ns) = 10-9 s (δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου)

μικροδευτερόλεπτo (μs) = 10-6 s (εκατομμυριοστό του δευτερολέπτου)

χιλιοστό του δευτερολέπτου (ms) = 10-3 s 

λεπτό (min) = 60 s

ώρα (h) = 60 min = 3.600 s

ημέρα (d) = 24 h

έτος (y) =365 d

τέρμινο: αόριστης διάρκειας «μονάδα» χρόνου, η οποία χρησιμοποιείται ειρωνικά,

όταν δεν προσδιορίζεται με ακρίβεια ο χρόνος (πχ. σε τρία τέρμινα, που μπορεί να

σημαίνει σε μερικούς μήνες, μερικά έτη ή ποτέ …)

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Μερικά καθοριστικά στοιχεία για την κλίμακα του χρόνου και τη μέτρησή του:

Πριν πόσα έτη δημιουργήθηκε το σύμπαν; 14 δις

Πριν πόσα έτη δημιουργήθηκε η Γη* ; 4,5 δις

Πριν πόσα έτη δημιουργήθηκε ζωή στη Γη; 3,5 δις

* Πως βρήκανε την ηλικία της Γης;

Το ουράνιο που υπάρχει στο εσωτερικό της Γης – στα πετρώματα – είναι ραδιενεργό στοιχείο και διασπάται σε σε ένα ελαφρύτερο στοιχείο, τον μόλυβδο. Μετράνε το ποσοστό αυτών των 2 στοιχείων με ένα όργανο που λέγεται φασματογράφος μάζας και έτσι έχουν προσδιορίσει την ηλικία όχι μόνο των αρχαιότερων πετρωμάτων αλλά και των μετεωριτών που μας έχουν  επισκεφθεί. Η μέθοδος αυτή λέγεται ραδιοχρονολόγηση.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Συνειδητοποίηση και μέτρηση του χρόνου έχουμε μόνο όταν παρακολουθούμε κάτι που

κινείται ή κάτι που αλλάζει. Συνειδητοποιούμε και μετράμε το χρόνο, για παράδειγμα, με τις κινήσεις των δεικτών ενός ρολογιού ή τις αλλαγές στους αριθμούς της οθόνης του, τη θέση του ήλιου που αλλάζει στον ουρανό ή την εξέλιξη των φυτών και των ζώων.

Έχει διαπιστωθεί με πειράματα ότι σπηλαιολόγοι που έμειναν απομονωμένοι μέσα σε βαθιά σπήλαια, χωρίς ρολόγια, έχασαν την αίσθηση του χρόνου. Στην αρχή προσπαθούσαν να τον μετρήσουν με τους χτύπους της καρδιάς τους. Σύντομα δεν μπορούσαν να υπολογίσουν πόσος χρόνος είχε «περάσει» από τη στιγμή που απομονώθηκαν.

+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Η μεγαλύτερη ταχύτητα που έχει μετρηθεί στο σύμπαν είναι η ταχύτητα του φωτός:

300.000 km/s.

Η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι 340 m/s.

Διαπιστώνεις ότι η ταχύτητα του φωτός είναι πολύπολύ μεγαλύτερη . Όμως, δεν

είναι άπειρη.

H Σελήνη απέχει από τη Γη 380.000 km

Σε πόσο χρόνο υπολογίζεις ότι φθάνει στη Γη το φως φθάνει από τη Σελήνη;

380.000 : 300.000 = 1,3 s  

Αν γίνει μια έκρηξη στη Σελήνη σε πόσο χρόνο θα τη δούμε και πότε θα την ακούσουμε;(πρόσεξε πολύ τι θα απαντήσεις!) 

Δεν θα την ακούσουμε γιατί ο ήχος δεν διαδίδεται στο κενό ( έδωσα την ταχύτητα του ήχου στον αέρα και όχι στο κενό)

Πάντως το φως του Ήλιου το βλέπουμε μετά από 8,3 min περίπου.

Όποιος είναι θαρραλέος ας το βρει;

Η ΝΑΣΑ επιβεβαίωσε ότι ο ποιο κοντινός κατοικήσιμος πλανήτης – ο Κέπλερ 22 Β – βρίσκεται περίπου 600 έτη φωτός μακριά μας. Το έτος φωτός (ly) θυμίζω ότι είναι μονάδα μήκους και όχι χρόνου, και είναι ίσο με 9,5 τρισεκατομμύρια km.

Άρα ο πλανήτης αυτός είναι 600 x 9,5x1012 km = 6 x 1015km μακριά μας. Ακόμα και να μπορούσαμε να ταξιδέψουμε με τη μεγαλύτερη ταχύτητα, τη ταχύτητα του φωτός που είδαμε πριν ότι είναι 300.000 km/s, θα κάναμε  600 έτη να φτάσουμε στον πλανήτη αυτόν. Ελπίζω να μην έφαγα κάποιο μηδενικό!

Advertisements
This entry was posted in φυσική A γυμν.. Bookmark the permalink.

2 Responses to η μέτρηση του χρόνου (φ.ε)

  1. Ο/Η Lol λέει:

    😂😂😂

    Μου αρέσει!

  2. Ο/Η Άγνωστος Χ λέει:

    Γιατί να μην βάζατε πρώτα την θεωρία και μετά τις ασκήσεις με υπενθυμίσεις σε αυτήν για να διαβάζεις πρώτα και μετά να κάνεις τις ασκήσεις;

    Μου αρέσει!

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s