Реферат: Історія розвитку системи одиниць величин

За один оберт космічного корабля довкола Землі вони пролітають через день і ніч, спостерігаючи схід Сонця і його захід. Кожен оберт триває близько 90 хвилин. Ось і полічи, скільки днів і ночей може побачити космонавт за добу.

Але так буває тільки в космічному польоті. А на великій частині Землі дні і ночі постійно чергуються. І все живе – рослини і тварини, птахи і комахи – зв’язане з оцим безкінечним процесом.

Доба – це час, протягом якого Земля обертається навколо своєї осі. Час, протягом якого проходить день і ніч. Починається вона опівночі в нуль годин.

Доба – важлива одиниця часу. І величину доби треба знати дуже точно. Визначають її астрономи, спостерігаючи за рухом Сонця і зір. Ясна річ, рухаються не зорі, а обертається Земля, але помічаємо ми її обертання вдень по Сонцю, а вночі – по зорях. Вони сходять над східною стороною горизонту, піднімаються на небі дедалі вище, потім поступово спускаються і ховаються за горизонт. Астрономи спостерігають у телескопи за зорями і Сонцем і відмічають час, коли вони проходять найвищу точку свого шляху.

Якщо відмічати дві ночі підряд момент, коли цю точку проходить зоря, то вийде точний час одного оберту Землі навколо своєї осі – зоряна доба. А якщо відмічати два дні підряд момент, коли через верхню точку проходить Сонце – полудень, то знову ж таки одержимо точну величину доби, проте на цей раз не зоряної, а сонячної.

Чому ж вона по-різному називається? То тому, що обидві доби – різні. Сонячна дорівнює 24 годин, а зоряна на 4 хвилини коротша.

А за якими ж добами ми живемо – за сонячними чи зоряними? Ясна річ, за сонячними. Все наше життя пов’язане зі зміною дня і ночі. Вдень ми працюємо або вчимося, увечері відпочиваємо, а вночі спимо. Якби ми почали жити за зоряними добами, то все полетіло б шкереберть.

Щодня треба було б уставати на 4 хвилини раніше. Через місяць – уже на 2 години раніше, а через 3 місяці – на 6 годин. І заняття в школі, які 1 вересня починалися вранці о 8 годині, 1 грудня починалися б о 2 годині ночі, коли всі звикли спати. Щоб такої плутанини не трапилося, ми живемо за сонячним часом. Зоряний потрібний астрономам, космонавтам, морякам – тим, кому необхідне спостереження за небесними світилами.

Довгі роки доба була основною одиницею часу. Але потім виявили, що Земля обертається навколо своєї осі, не дуже рівномірно і тривалість діб міняється – вони то довші, то коротші. Зміни ці дуже маленькі – тисячні частки секунди, однак сучасні наука і техніка не можуть допустити навіть таких неточностей.

Тому, нині основна одиниця часу не доба, яку відлічує Земля, а секунда, котру відлічує точніший – атомний годинник. Хід цього годинника перевіряють за зорями раз на рік.

Ера – слово, що має, як і багато інших слів, кілька значень. Так називають деякі періоди часу. Є ери геологічні, є ери науково-технічні, є ери історичні.

Однак ера – не лише період часу. Інше значення слова – подія, яка служить початком відліку часу, відліку років. Справжні ери ті, від яких ведуть лік років календарі.

У календарі, прийнятому в нашій країні і в більшості інших країн світу, роки відлічують від події дня народження Ісуса Христа, якого вважають засновником християнської релігії. Цю подію тепер називають „наша ера”, скорочено „н.е.”.

Нині 2002 рік: з нашої ери минуло близько двох тисяч років. Проте нам відома історія народів значно давніших часів: Стародавній Єгипет, наприклад, існував сім тисяч років тому.

Як же лічать роки тих часів? Дуже просто. Так само, як ти, кажучи: „Коли я ще не вчився в школі...”, ніби ділиш своє життя на дві частини – до вступу в школу і після нього, так уся історія людства поділена на дві частини – те що було до нашої ери, і те, що відбулося після.

Коли лічать роки до нашої ери, то все виходить навпаки. І не зразу зметикуєш, що було раніше, а що пізніше.

Місяць – не дуже визначена міра часу, від двадцяти восьми до тридцяти одного. Щоразу доводиться пригадувати, скільки ж саме. Здавалося б, не така вже й зручна міра. Тим часом існує вона з давніх–давен і, мабуть, існуватиме завжди. Бо місяці не вигадані кимось, а відлічуються Місяцем, недарма і небесне світило, і міра часу в українські мові мають одну і ту ж назву.

Як же Місяць їх лічить? Єдиними способом – рухаючись навколо Землі. Роки відлічує Земля, обертаючись навколо Сонця, а місяці – Місяць, обертаючись навколо Землі.

Рух Місяця проявляється у змінах його зовнішнього вигляду.

Усі знають, що з кожним днем, вірші не з кожною ніччю Місяць з вузенького серпика перетворюється на півколо, потім на ціле коло, а згодом починає зменшуватися. Зміни вигляду Місяця називається місячними фазами.

Місячні фази змінюють одна одну за 29 діб 12 годин 44 хвилини 3 секунди. Ця величина і є місяцем. Місячним Місяцем.

Місяць, як і рік, складається з дробового, а не цілого числа діб. Тому місяці календаря складаються з різної кількості днів.

Те, що місяць не узгоджується з дробами – не основне лихо. Гірше, що він не узгоджується з роком.

Адже 12 місячних місяців – це всього 354 дні, на 11 днів менше, ніж рік, а 13 місяців – уже 383 дні, на 18 днів більше.

Розв’язували цю трудну задачу протягом багатьох віків. Змінювали і величину місяців, і їх кількість. До того часу в деяких країнах місяці не такі, як у нас, а в Ефіопії їх не 12, а 13. По-різному можна вкладати місяці в рік.

В нашому календарі величина місяців не відповідає місячному – від цього довелося відмовитися, нічого не поробиш. Зате вони узгоджені з роком – 12 місяців містять у собі рівно 365 днів (або, у високосний рік, 366).

Такий розподіл року на місяці існує дві тисячі років. Він прийшов до нас з юліанським календарем із Стародавнього Риму. Звідти прийшли і російські імена місяців: „Январь”, „Февраль”, „Март”, „Апрель”...

Рік – це час, за який людина стає на рік старшою; час, відведений на навчання в кожному класі; за рік Земля обернеться навколо Сонця і прийде знову в ту саму точку, звідки вийшла рік тому; за рік змінюють один одного чотири пори року.

А що таке пори року? Спочатку здається, що легшого запитання не буває. Пори роки – це весна, літо, осінь і зима. Саме вони становлять рік, а яка його тривалість? Запитання здується зайвим.

Рік – це рік, час обертання землі навколо Сонця. Міра часу, взята з природи. Однак з природи взята й інша міра – доба, час обертанні Землі навколо своєї осі. Яка ж довгота року в добах?

Вона добре відома. Рік складається приблизно з 365 ¼ діб. З добового, а не цілого їх числа.

Проте рік, життя людей складається з днів і ночей, з цілих діб. Як же узгодити між собою доби і рік?

Це не дуже легке завдання.

Рік нашого календаря – сонячний. Він починається завжди в один і той же день і час – в 0 годин 1 січня. Як і в будь-який інший день року, північ 31 грудня – це водночас і 0 годин 1 січня.

Проте рік – це не точно 365 діб. Земля на своєму шляху навколо Сонця проходить до тієї токи орбіти, звідки вона вийшла й січня рік тому, не опівночі 31 грудня, а пізніше. Пізніше на 5 годин 48 хвилин 46 секунд, тобто майже на 6 годин. Тому по-справжньому, на відміну від усіх інших днів року, між північчю 31 грудня і 0 годин 1 січня мав би бути досить тривалий проміжок часу – майже 6 годин.

Але так не буває. Замість того, щоб до кожного року додавати 6 годин – чверть доби, додають цілу добу до кожного четвертого року. Три роки простих – вони складаються з 365 днів, а четвертий, з 366 днів, - високосний.

Календар з таким чергуванням простих і високосних років існує понад дві тисячі років – з 1 січня 45 року до н.е. його ввів у Стародавньому Римі знаменитий полководець Юлій Цезар. Тому календар називається юліанським.

Тиждень – це сім днів, які йдуть один за одним, кожен з своєю назвою. Дуже важлива міра часу. По тижнях складено шкільний розклад. Кожного тижня буває неділя – день, який минає непомітно і швидко.

Ну, а що означають, скажімо, слова „неділя”, „середа”?

Неділя – день відпочинку. А виникло це слово від виразу „не роблять ніякого діла”, тобто відпочивають. Саме таке його значення в українській мові.

Назви наступних п’яти днів тижня вказують на те, скільки днів минуло після вихідного. Понеділок – одразу після неділі, вівторок – другий (вторий) день, серед – середина, четвер – четвертий, п’ятниця – п’ятий.

Колись стародавні римляни надали кожному дню тижня назву одного з небесних світил. Неділя у них називалась днем Сонця, понеділок – днем Місяця. Далі йшли дні Марса, Меркурія, Юпітера, Венери, Сатурна. Ці староримські назви збереглися у сучасних німецьких, англійських і французьких мовах.

Хвилина – невеликий проміжок часу. Коли мова заходить про якусь легку роботу, зневажливо кажуть: „хвилинне діло”.

Лікарі і пілоти, пожежники і сапери зовсім по-іншому ставляться до хвилини. Незмірно вискоблю може стати її ціна. Хвилина зволікання або розгубленості коштувати дуже дорого.

Хвилини біжать одна за одною, не зупиняючись. Вони складаються в години, дні і роки. Жодну з них не можна на догнати, ні повернути назад. Тому кожну хвилину треба цінувати і берегти.

З 60 однакових хвилин складається година. Так для всіх людей, крім моряків. Вірніше, крім морських радистів. Від 15-ї до 18-ї і від 45-ї до 48-ї хвилини кожної години радіостанції всіх кораблів, що знаходяться в морі, хоча б у якій точці земної кулі вони перебували, перестають вести передачі. настають хвилини мовчання. В ці хвилини радисти всіх кораблів, не знімаючи навушників, напружено вслухаються в ефір. Вони чекають, чи не пролунає де-небудь тривожне: „ті-ті-ті таа-таа-таа ті-ті-ті” – SOS – „спасіть наші душі”. Сигнал біди, однаковий на всіх мовах світу. Багато моряків зобов’язані своїм життям трьом хвилинам мовчання.

Одиниці температури

Градус – латинське слово. В перекладі на українську мову воно означає „крок”, „ступінь”. Вимірюють градусами різні величини – кути і кола, температуру, густину нафти, міцність спирту. Звісно, градус кола – це зовсім не те, що градус температури повітря або міцності спирту. Спільне в них тільки одне – позначення. В кожному разі, коли біля числа праворуч угорі стоїть маленьке коло, знай, що йдеться про якийсь член родини градусів.

Найпростіший градус – кутовий. Це 1/90 частина прямого кута. Більше сказати про нього нічого.

З температурою річ складніша. Показує її термометр. Чим вона вища, тим вище піднімається стовпчик рідини в термометрі, тим більше градусів показує прилад. А скільки – можна довідатись з поділок, біля яких стоять числа.

Шкала термометра схожа на звичайну лінійку – і тут і там нанесені рівні поділки. Проте є й дуже важлива відмінність. На всіх лінійках, довгих і коротких, поділки однакові, кожна дорівнює 1 міліметру. А як на термометрах? Зовсім по-іншому.

Кімнатний термометр, завдовжки майже такий, як той, яким міряють температуру людям. А скільки градусів уміщується на тому й другому? На кімнатному майже 50 градусів, від -5 до +430, а на медичному тільки 8 градусів, від 34,50 до 420. Довжина кожного кроку градуса на кімнатному термометрі близько міліметра, а на медичному понад сантиметр, у 10 разів довша! А градуси? Зануримо обидва термометри у теплу воду.

Яку вони покажуть температуру? Однакову. Чому? Та тому, що градуси на них ті ж самі.

Адже градус пов’язаний не з довжиною поділки, а з температурою. Коли тане лід, температура 00, коли кипить вода, вона 1000. від танення льоду до кипіння води стовпчик рідини в трубочці термометра проходить 100 однакових кроків – градусів. Яка довжина кожного кроку залежить від товщини трубочки – чим вища товщина, тим коротший градус.

На відміну від наших, які називаються градусами Цельсія, градуси в Америці називаються градусами Фаренгейта – за іменами вчених XVIII століття Андерсена Цельсія і Габріеля Фаренгейта, які їх придумали. 00Ф – це температура снігу з сіллю. 1000Ф – температура людини (літера „Ф” позначає градуси Фаренгейта).

Кожен градус Фаренгейта майже в 2 рази менший нашого. Тому лід в Англії і в Америці тане при 320Ф, а вода кипить при 2120Ф. Нам це здається дивним.

Однак англійці звикли до своїх градусів. Проте річ не тільки у звичці.

Габріель Фаренгейт вибрав нуль для своїх градусів не випадково, а після довгих роздумів.

Він вважав, що його 00 – найнижча температура, яка може бути на світі. Хоча це всього-на-всього – 180С (літера „С” позначає градуси Цельсія)Ю, для нього, жителя Англії і Голландії, країн з помірним морським кліматом, це здавалося неймовірним холодом. Звідки йому було знати, що в далекій Якутії – 500С звична температура взимку, що там бувають морози і близько – 700С.

Габрієль Фаренгейт, звісно, не міг знати про Антарктиду, відкриту через 75 років після його смерті. Про крижану Антарктиду, де цілу зиму держиться – 700, а буває в – 900.

Фаренгейт цього не знав, і його градуси не дуже зручні. Наш 00 значно кращий.

Чому?

Та тому, що він дуже тісно пов’язаний з живою природою.

При температурі, нижчій 00, замерзають ріки, землю встеляє сніг, засинають рослини, риби, жаби і змії – настає зима.

При температурі вищій 00, сніг починає танути, і все живе знову прокидається починається весна.

Тому в більшості країн світу прийняті градуси Цельсія. У нашій країні ними почали користуватися лише після 1917 року.

Колись лічили за Реометром. І вода в нас кипіла при 800 Р. Щоправда, лід, як і нині, танув при 00 Р.

Одиниці швидкості

Вузол – одиниця швидкості. Але не всякої. Швидкість пішохода чи велосипеда, поїзда чи літака вимірюється кількістю кілометрів, що їх вони долають за годину. Швидкість супутника чи космічного корабля – кількістю кілометрів, які вони пролітають за секунду. Вузлами вимірюється швидкість морських суден. 1 вузол – 1 морська миля за годину.

Чому ж міра швидкості так називається? Що ж зв’язується у вузол – море, корабель, чи щось інше? Виявляється, що немає нічого незвичайного. Вузол зв’язується на вірьовці, щоправда, особливий – тонкий і міцний. Називається вона „лаглінь”.

Колись швидкість судна визначали за допомогою лагліня, на якому через рівні проміжки зав’язували вузли. Його намотували на котушку, а до кінця прив’язували спеціальний поплавець – лаг.

Кинутий з корми на борт, лаг гойдався на хвилях, судно відпливало від нього, а лаглінь розмотувався. Матрос, який тримав лаглінь, лічив при цьому, скільки вузлів пройде через його руку за півхвилини. Час він визначав за допомогою за піскового годинника.

Що ж виходило за такого вимірювання? Півхвилини – це 1/120 години. Проміжки між вузлами на лагліні дорівнювали 1/120 милі. Ось і виходило, що скільки вузлів лагліня пройде за 1/120 години, стільки миль робить судно за цілу годину. А це є швидкість у вузлах.

Одиниці об’єму

Літр – міра об’єму. Він, як і гектар, кілограм, тісно пов’язаний з метром.

Як він пов’язаний з метром? Дуже просто: беремо 1/10 частину метра – дециметр; робимо квадрат зі стороною в 1 дециметр; потім з 6 таких квадратів робимо кубик. Вийшов кубічний дециметр, який називається „літром”.

Фрагмент уроку на введення поняття „літр”

- Дорогі діти: Сьогодні в місті Математика відкривається нова крамниця. Щоб ми не заплутались, ознайомимося із маршрутом (запис на дошці): 1-а зупинка – „Краснопис”, 2-а зупинка – „Усний рахунок”, 3-я зупинка – „Крамниця”.

- Як ви гадаєте, яким видом транспорту ми можемо скористатися? В цьому нам допоможе приклад. Співвіднесіть приклад з правильною відповіддю на малюнках:

7 - 5 =