Городское соревнование юных исследователей
«Шаг в будущее. Юниор»
Измерительные инструменты:
история и современность
Россия, г. Сургут, ХМАО-Югра
Автор:
МБОУ лицей№1, 6 «Д» класс
Научный руководитель: Павиланис
Наталья Владимировна, учитель
математики МБОУ лицей №1
2016 год
Введение
Сегодня невозможно представить ни один научный эксперимент, ни производственный процесс, ни повседневную жизнь человека без измерений. Для измерения физических величин применяют разные измерительные инструменты. В данной работе рассмотрим измерительные инструменты веса и длины.
Гипотеза: с течением времени измерительные инструменты веса и длины претерпели значительные изменения.
Цель работы: проследить изменения, которые произошли с измерительными инструментами в процессе развития науки на примере измерительных инструментов веса и длины.
Задачи:
1.Изучить понятия веса и длины.
2.Изучить единицы измерения веса и длины.
3.Изучить эволюцию измерительных инструментов веса и длины.
4.Изучить использование измерительных инструментов веса и длины в жизни.
5.Провести опрос среди учащихся шестых класс о знании видов измерительных инструментов.
Вес. Свойства веса
Вес — сила воздействия тела на опору (или подвес или другой вид крепления), препятствующую падению, возникающая в поле сил тяжести.
Вес P тела, покоящегося в инерциальной системе отсчёта 
, совпадает с силой тяжести, действующей на тело, и пропорционален массе 
и ускорению свободного падения 
в данной точке:
Значение веса (при неизменной массе тела) пропорционально ускорению свободного падения, которое зависит от высоты над земной поверхностью (или поверхностью другой планеты, если тело находится вблизи нее, а не Земли, и массы и размеров этой планеты), и, ввиду несферичности Земли, а также ввиду ее вращения, от географических координат точки измерения. Другим фактором, влияющим на ускорение свободного падения и, соответственно, вес тела, являются гравитационные аномалии, обусловленные особенностями строения земной поверхности и недр в окрестностях точки измерения.
При движении системы тело-опора (или подвес) относительно инерциальной системы отсчёта c ускорением 
вес перестаёт совпадать с силой тяжести:
В результате суточного вращения Земли существует широтное уменьшение веса: на экваторе примерно на 0,3 % меньше, чем на полюсах.
Широтное уменьшение веса.
Вес можно измерять с помощью пружинных весов, которые могут служить и для косвенного измерения массы, если их соответствующим образом проградуировать; рычажные весы в такой градуировке не нуждаются, так как в этом случае сравниваются массы, на которые действует одинаковое ускорение свободного падения или сумма ускорений в неинерциальных системах отсчёта. При взвешивании с помощью технических пружинных весов вариациями ускорения свободного падения обычно пренебрегают, так как влияние этих вариаций обычно меньше практически необходимой точности взвешивания.
На вес тела в жидкой или газообразной среде влияет также сила Архимеда, таким образом, вес тела, погружённого в среду, уменьшается на вес вытесненного объёма среды; в случае, если плотность тела меньше плотности среды, вес становится отрицательным (то есть на тело действует выталкивающая сила). Сила Архимеда может оказать влияние и на взвешивание с помощью рычажных весов, если сравниваются тела с различной плотностью.
Состояние отсутствия веса (невесомость) наступает при удалении тела от притягивающего объекта, либо когда тело находится в свободном падении, то есть 
.
В современной науке вес и масса — разные понятия. Строгое различение понятий веса и массы принято в основном в физике, а во многих повседневных ситуациях слово «вес» продолжает использоваться, когда фактически речь идет о «массе». Например, мы говорим, что какой-то объект «весит один килограмм», несмотря на то, что килограмм представляет собой единицу массы. Кроме того, термин «вес» в значении «масса» традиционно используется в цикле наук о человеке — в сочетании «вес тела человека».
Единицы измерения веса
Старинные единицы веса
• Берковец = 10 пудов
• Пуд = 40 фунтов = 16,38 кг
• Фунт (гривна) = 96 золотников = 0,41 кг
• Лот = 3 золотника = 12,797 г
• Золотник = 4,27 г
• Доля = 0,044 г
Современные единицы веса
- Тонна — 106 (1 000 000) граммов, или 1000 килограммов. Центнер — 105 (100 000) граммов, или 100 килограммов. Карат — 0,2 грамма. Стоун — 14 фунтов, или 6,35029318 кг
Измерительные инструменты веса (весы)
Старинные весы
Современные весы
Весы в зависимости от их предназначения подразделяются на весы электронные медицинские, промышленные, бытовые, хозяйственные, торговые и так далее. Все они имеют свой отличительный внешний вид и разное предназначение. В зависимости от рода деятельности, в которых они применяются, весовая мера у них тоже разная. Например, весы, которые используют в медицинских учреждениях, чаще всего достигают 150-ти килограммового предела для взрослого человека и 15-ти килограмм для ребенка. Многие модели снабжены еще и ростомером, что вполне удобно сделано для медицинских целей. А вот те, которые используют в промышленности или торговле, могут исчислять тоннами.
Весовые индикаторы Автомобильные весы
Настольные весы Медицинские весы
Крановые весы Товарные весы напольные
Использование измерительных приборов веса в жизни
В доме практически каждого человека есть весы. Этот прибор помогает нам не только контролировать свой вес, но и следить за его потерей или набором. Использование весов всегда было необходимо. Их создавали не только для контроля массы тела, но и для взвешивания предметов. Благодаря весам, врач наверняка может назначить ту или иную дозу медикамента. Ведь мы все разные и та дозировка, которая помогает нам, может вовсе не помочь другому, а ребенку так вообще оказаться смертельной. Поэтому с изобретение весов всем стало проще жить.
Разумеется, что самыми популярными считаются бытовые весы, которые мы чаще всего приобретаем для собственных нужд. Они очень разнообразны не только в модельном ряде, но и по количеству опций, которые в них заложили. Существуют даже такие модели, которые могут, определять процентное соотношение жира и воды, что важно для спортсменов или худеющих людей.
Длина
Длина — физическая величина, числовая характеристика протяжённости линий. В узком смысле под длиной понимают линейный размер предмета в продольном направлении (обычно это направление наибольшего размера), то есть расстояние между его двумя наиболее удалёнными точками, измеренное горизонтально, в отличие от высоты, которая измеряется в вертикальном направлении, а также ширины или толщины, которые измеряются поперёк объекта (под прямым углом к длине).
Первая настоящая линейка была изготовлена во Франции после французской революции. Ее длина равнялась одному метру, ширина 2,5 см. Метр был равен одной сорокамиллионной части длины парижского меридиана. Длина меридиана была измерена и вычислена с помощью 115 треугольников на прямом участке между Дюнкерком и Барселоной. Первую линейку изготовили из латуни (!). Ее называли «республиканский метр». Для широкого применения изготавливали деревянные линейки. На линейке нанесли деления через один сантиметр, который равнялся одной сотой метра.
В России с 16 века применяли линейки длиной аршин. Линейки делали железные клейменные и деревянные. Аршин был узаконен как официальная мера длины только в 1899 году. Аршин равнялся 70,9 см.
Самый популярный до настоящего времени измерительный инструмент штангенциркуль изобрели в конце XV века. Он был деревянный. Постепенно его совершенствовали и, наконец, в 1831 году Пьер Вернье изобрел нониус (хотя первым предложил измерять доли деления португальский монах Нониус). В 1850 году было организовано промышленное производство штангенциркулей.
Старорусская система
В Древней Руси мерой длины и веса являлся человек. На это указывают названия мер длины: локоть (расстояние от конца вытянутого среднего пальца руки или сжатого кулака до локтевого сгиба), пядь (расстояние между вытянутым большим и указательным пальцами руки), сажень (расстояние от конца пальцев одной руки до конца пальцев другой) и другие.
В частности, аршин был связан с длиной человеческого шага. Однако необходимость унификации систем измерений с британской в связи с развитием международной торговли потребовала введения во времена Петра I, так называемого «казённого аршина». Это была мерная линейка с металлическими наконечниками с государственным клеймом. Казённый аршин равнялся 28 английским дюймам и делился на 16 вершков.
Единицы измерения длины
Старорусские единицы измерения длины
- 1 пядь = 17,78 см 1/4 пяди = 1 вершок (4,445см) 1/16 пяди = 1 нокоть (1,11125см) 1/256 пяди (1/16 ноктя) = 1 линия (0,069453см) 1/4096 пяди (1/16 линии) = 1 волос (0,00434см) 1/65536 пяди (1/16 волоса) = 1 волосок (0,00027см) 1 верста = 6000 пядей (1066,8 метров) 1 столбовая верста = 1517,41632 метра 1 миля = 7 вёрст (7,4676 км) Казённая (мерная, трёхаршинная) сажень. В XVI веке сажень была приравнена к 3 аршинам и стала называться казённой, или трехаршинной (213,36 см) Косая сажень — расстояние от пальцев ноги до конца пальцев руки, вытянутой над головой по диагонали ≈ 248 см Малая сажень — расстояние от поднятой на уровень плеча руки до пола ≈ 142,4 см Маховая сажень — расстояние между вытянутыми пальцами раскинутых (размахнутых) рук. В таких маховых саженях, которые легко отсчитывать, выражена, например, высота колокольни Ивана Великого в Кремле. Эта наиболее древняя мера начиная с XVI в. перешла в разряд неофициальных, бытовых. = 2,5 аршина = 152—177,8 см Морская сажень = 6 английским футам = 182,88 см Народная сажень ≈ 176 см
Современные единицы измерения длины
- Метр = 100 см Дециметр = 10см Сантиметр =10 мм Километр = 1000 м
Измерительные инструменты длины
Старинные инструменты измерения длины
Раньше в старорусские времена люди измеряли длину частями теля: рука, ладонь, локоть.
Современные инструменты измерения длины
Известные приборы для измерения длин, используемые в основном при геодезических, маркшейдерских работах и на спортивных соревнованиях.
Лазерная рулетка в последнее время получила очень широкое распространение. С помощью этого инструмента можно производить сверхточные измерения, не прибегая к помощи напарника. Все работы, связанные с измерениями и построением, производятся быстро, а главное точно.
Для того, чтобы измерить площадь земельного участка специалисты пользуются прибором «Тахометр», который работает на батареях и сразу показывает численное значение площади измеряемого участка.
Линейка Лазерная линейка
Штангенциркуль Микрометр
Логарифмическая линейка
Тахометр для измерения
земельных участков Современные линейки
Использование измерительных инструментов длины в жизни
В доме практически каждого человека есть линейки и рулетки. Этот инструменты помогает нам не только контролировать свой рост, но и помогают в решении вопроса приобретения необходимых материалов для ремонта (обои, ткани). Использование инструментов для измерения длины всегда были необходимы.
Большие расстояния в навигации определяются при помощи средств радионавигационных систем или спутниковых систем. Очень маленькие расстояния измеряются с помощью измерительных микроскопов. Удивительно, что всё это придумал человек.
Опрос среди учащихся шестых классов лицея №1
Работая над темой исследовательской работы, я провела опрос среди учащихся параллели 6-х классов. В опросе приняло участие 120 обучающихся.
Вопрос | Количество учащихся, ответивших на вопрос | |||||
линейка | транспортир | циркуль | штангенциркуль | футшток | весы | |
Какие измерительные приборы вы знаете? | 118 | 120 | 115 | 15 | 2 | 117 |
Какие измерительные инструменты люди применяют с древних времен? | 101 | 0 | 87 | 0 | 0 | 0 |
Какие измерительные инструменты создали наши современники? | 0 | 0 | 0 | 12 | 0 | 0 |
Опрос показал, что 98% учащихся знают такие измерительные инструменты как линейка, транспортир, циркуль и весы. Данный факт говорит о том, что на данном этапе обучения это закономерно. Жаль, что только 1% учащихся, но все же он был, знали о таком измерительном инструменте, как футшток (обычная рейка с нанесенной на нее шкалой в сантиметрах, прикрепляемая вертикально к пирсу или к опоре, погруженной в воду так, что нулевая отметка находится ниже наиболее низкого уровня отлива) и 12% учащихся знают штангенциркуль.
Заключение
Сравнивая измерительные инструменты, можно сделать однозначный вывод о том, что развитие науки совершенно видоизменил измерительные инструменты веса и длины, они стали намного точнее и мобильнее. Стало возможно взвешивать как мелкие, так и огромные предметы. Точность измерений позволяет быстро принять решение при разработке технически сложных задач. Возможность измерения очень мелких предметов позволяет создавать новые препараты в медицине. Весы не просто нужны, они очень необходимы.
Измерительными инструментами мы пользуемся ежедневно. В ходе изучения теоретической части, я ознакомилась с историей развития и применения их от самых простых до самых современных измерительных инструментов. На примере двух величин видно, как развитие науки видоизменило измерительные приборы и дало возможность человеку производить сложнейшие измерения, используя минимальное количество людей и получая максимально точные значения. Выпускаемые современные измерительные средства для линейных измерений широко применяются для измерения площадей участков земли, зданий, строительстве, медицине.
В ходе исследования было выявлено, что есть огромное количество измерительных инструментов, служащие для измерения многих физических, химических величин, макро и микро элементов. В процессе опроса учащихся шестых классов лицея было выявлено, что основная масса обучающихся знакома с основными измерительными инструментами, необходимыми для учебного процесса.
Для себя я сделала вывод, что данную тему можно продолжить изучать в дальнейшем, например, при изучении геометрии, физики. Думаю, что полученные знания пригодятся в моей будущей профессии.
Список литературы
1. https://ru. wikipedia. org/wiki/.
2. Энциклопедический словарь и
3. http://philolog. petrsu. ru/dahl/html/texts. htm - Тексты произведений Владимира Ивановича Даля - выдающегося русского учёного, лингвиста и писателя, составителя «Толкового словаря живого великорусского языка».
4. http://www. runivers. ru/lib/book3178/
