Μετρήσεις Χρόνου - Η ακρίβεια

Transcript

1 Μετρήσεις Χρόνου - Η ακρίβεια Τι εννοούμε όταν ζητάμε τη μέτρηση χρόνου; Συνήθως ζητάμε τη χρονική διάρκεια που μεσολαβεί μεταξύ δύο γεγονότων ή μεταξύ της αρχής και του τέλους ενός γεγονότος. Δεν μετράμε τον απόλυτο χρόνο, αλλά το σχετικό χρόνο που έχει ''περάσει'' από την αρχή έως το τέλος της μέτρησης.

2 Όσον αφορά στην ακρίβεια μέτρησης, τα συνήθη αναλογικά ρολόγια μετρούν το χρόνο με ακρίβεια δευτερολέπτου, ενώ τα περισσότερα ψηφιακά ρολόγια μετρούν το χρόνο με ακρίβεια εκατοστού του δευτερολέπτου. Ψηφιακό Ρολόι Στην 1η εικόνα απεικονίζεται ένα ψηφιακό ρολόι. Το συγκεκριμένο ρολόι μετράει την ακρίβεια του χρόνου (χρονικής στιγμής) σε ώρες, λεπτά, δευτερόλεπτα και δέκατα του δευτερολέπτου

3 Ηλιακό Ρολόι Στην 2η εικόνα απεικονίζεται ένα ηλιακό ρολόι. Το ηλιακό ρολόι δεν προσδιορίζει με ακρίβεια τη χρονική στιγμή. Μειονέκτημα είναι το ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο από την ανατολή μέχρι τη δύση του ηλίου και με την προϋπόθεση ότι υπάρχει ηλιοφάνεια.

4 Αναλογικό Ρολόι Στην 3η εικόνα απεικονίζεται ένα αναλογικό ρολόι. Με το συγκεκριμένο αναλογικό ρολόι μπορούμε να μετρήσουμε το χρόνο με ακρίβεια ωρών, λεπτών και δευτερολέπτων.

5 Η μέτρηση του χρόνου και γενικά του χρονικού διαστήματος που διαρκεί ένα φαινόμενο επηρεάζεται από δύο κυρίως παράγοντες. 1 ος παράγοντας είναι η ακρίβεια χρόνου που μπορεί να δώσει το όργανο μέτρησης. Τα ψηφιακά χρονόμετρα δίνουν σαφώς πιο μεγάλη ακρίβεια μέτρησης από τα αναλογικά ρολόγια. 2 ος παράγοντας είναι το άτομο που πραγματοποιεί τη μέτρηση. Ο ακριβής χρόνος έχει άμεση σχέση με το χρόνο αντίδρασης του ατόμου που κάνει τη μέτρηση. Δηλαδή από το πόσο γρήγορα αντιλαμβάνεται την έναρξη και τη λήξη του χρονικού διαστήματος ώστε να ενεργοποιήσει αμέσως το χρονόμετρο.

6 Το δευτερόλεπτο (s) είναι η θεμελιώδης μονάδα μέτρησης του χρόνου. Ποιες είναι οι αντιστοιχίσεις των παρακάτω μονάδων μέτρησης χρόνου; Ηλικία σύμπαντος : 13, y Ηλικία ζωής στη Γή : 3, y 1 έτος 1y =365d 1d= 24h 1h=60min 1min=60 sec 1 μικροδευτερόλεπτο 1 μs=1/10 3 sec 1 νανοδευτερόλεπτο 1 ns=1/10 9 sec ώρα: 1h = 60 min = 3600 sec ημέρα: 1d = 24 h = 1440 min = sec έτος: 1y =365d= 8760h= min=3, sec 1 τέταρτο ¼ h=15 min =900 sec 1 διάλλειμα 5 min= 300 sec

7 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 γρανάζιαεκκρεμή- ελατήρια τα ηλεκτρονικά ρολόγια

8 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 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.

9 Το ακριβέστερο όργανο μέτρησης του χρόνου στην εποχή μας είναι το ατομικό ρολόι: Πρωτοκατασκευάστηκε το Η ακρίβεια του είναι 0, δευτερόλεπτα. Η αρχή της λειτουργίας του βασίζεται στην ''ταλάντωση'' ατόμων καισίου όταν σε αυτά προσπίπτει ακτινοβολία μικροκυμάτων (μετρά το χρόνο που κάνουν τα ηλεκτρόνια των ατόμων καισίου για να αλλάξουν επίπεδα ενέργειας όταν προσπίπτει σε αυτά ακτινοβολία μικροκυμάτων). Σε αυτή τη διαδικασία βασίζεται κι ο ορισμός του δευτερολέπου.

10 Συμπέρασμα Με ψηφιακό χρονόμετρο ακριβείας πετυχαίνουμε ακριβέστερη μέτρηση. Οι διαφορετικές τιμές οφείλονται στη διαφορετική ακρίβεια κάθε οργάνου ή/και στον τρόπο μέτρησης κάθε πειραματιστή. Όσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια του οργάνου που μετράει το χρόνο, τόσο μεγαλύτερη είναι και η ακρίβεια της μέτρησης. Επίσης, ο υπολογισμός της μέση τιμής των μετρήσεων εξομαλύνει τις διαφορές. Η μέση τιμή πολλών μετρήσεων που έχουν γίνει με τη μεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια πλησιάζει περισσότερο στη ζητούμενη "πραγματική" τιμή του χρόνου.