Prva nauka o vremenu je astronomija. Rezultati promatranja u drevnim opservatorijama korišteni su za poljoprivredu i vjerske obrede. Međutim, razvojem zanata postalo je potrebno mjeriti kratke vremenske periode. Tako je čovječanstvo došlo do izuma sata. Proces je bio dug, ispunjen teškim radom najboljih umova.
Istorija satova seže mnogo vekova unazad, to je najstariji izum čovečanstva. Od štapa zabodenog u zemlju do ultra-preciznog hronometra - putovanje stotina generacija. Ako rangiramo dostignuća ljudske civilizacije, onda će u nominaciji "veliki izumi" sat biti na drugom mjestu nakon točka.
Bilo je vrijeme kada je ljudima bio dovoljan kalendar. Ali pojavili su se zanati, postojala je potreba da se fiksira trajanje tehnoloških procesa. Za to su bili potrebni sati, čija je svrha mjerenje vremenskih intervala kraćih od jednog dana. Za to je čovjek stoljećima koristio različite fizičke procese. Konstrukcije koje ih implementiraju također su bile odgovarajuće.
Historija satova je podijeljena na dva dijelaveliki period. Prvi je dug nekoliko milenijuma, drugi je manji od jednog.
1. Istorija sata, nazvana najjednostavnijim. Ova kategorija uključuje solarne uređaje, uređaje za vodu, vatru i pijesak. Period se završava proučavanjem mehaničkih satova perioda klatna. To su bila srednjovjekovna zvona.
2. Nova istorija satova, počevši od pronalaska klatna i vaga, što je označilo početak razvoja klasične oscilatorne hronometrije. Ovaj period još nije završen.
Sunčani sat
Najdrevniji koji su došli do nas. Dakle, istorija sunčanog sata otvara paradu velikih izuma u oblasti hronometrije. Uprkos njihovoj prividnoj jednostavnosti, odlikovali su se širokim spektrom dizajna.
Sunčani sat je baziran na prividnom kretanju Sunca tokom dana. Odbrojavanje se zasniva na sjeni koju baca os. Njihova upotreba je moguća samo po sunčanom danu. Stari Egipat je za to imao povoljne klimatske uslove. Najveću rasprostranjenost na obalama Nila dobio je sunčani sat, koji je imao oblik obeliska. Postavljene su na ulazu u hramove. Gnomon u obliku vertikalnog obeliska i skale označene na tlu - ovako je izgledao drevni sunčani sat. Fotografija ispod prikazuje jednu od njih. Jedan od egipatskih obeliska prevezenih u Evropu preživio je do danas. Gnomon visok 34 metra trenutno stoji na jednom od trgova u Rimu.
Obični sunčani sat imao je značajan nedostatak. Znali su za njega, ali su ga dugo trpjeli. U različitim godišnjim dobima, odnosno ljeti i zimi, trajanje sata nije bilo isto. Ali u periodu kada je dominirao agrarni sistem i zanatski odnosi, nije bilo potrebe za preciznim mjerenjem vremena. Stoga je sunčani sat uspješno postojao sve do kasnog srednjeg vijeka.
Gnomon je zamijenjen progresivnijim dizajnom. Poboljšani sunčani satovi, kod kojih je ovaj nedostatak otklonjen, imali su zakrivljene vage. Pored ovog poboljšanja, korištene su različite verzije. Dakle, u Evropi su zidni i prozorski sunčani satovi bili uobičajeni.
Daljnje poboljšanje dogodilo se 1431. godine. Ona se sastojala u orijentaciji strelice u senci paralelno sa Zemljinom osom. Takva strelica se zvala poluos. Sada se senka, rotirajući oko polu-ose, kretala jednoliko, okrećući se za 15° na sat. Takav dizajn omogućio je proizvodnju sunčanog sata koji je bio dovoljno precizan za svoje vrijeme. Fotografija prikazuje jedan od ovih uređaja sačuvanih u Kini.
Za pravilnu instalaciju, počeli su opskrbljivati strukturu kompasom. Postalo je moguće koristiti sat svuda. Bilo je moguće napraviti čak i prijenosne modele. Od 1445. godine počinje da se gradi sunčani sat u obliku šuplje hemisfere, opremljen strelicom, čija je senka padala na unutrašnju površinu.
Traži alternative
Uprkos činjenici da su sunčani satovi bili praktični i precizni, imali su ozbiljne objektivne nedostatke. Bili su potpuno ovisni o vremenskim prilikama, a njihovo funkcioniranje bilo je ograničeno dijelomdan između izlaska i zalaska sunca. U potrazi za alternativom, naučnici su tražili druge načine mjerenja vremenskih intervala. Zahtevalo se da se ne povezuju sa posmatranjem kretanja zvezda i planeta.
Pretraga je dovela do stvaranja vještačkih standarda vremena. Na primjer, to je bio interval potreban da bi neka određena količina tvari mogla teći ili sagorjeti.
Najjednostavniji satovi kreirani na ovoj osnovi prešli su dug put u razvoju i poboljšanju dizajna, otvarajući tako put stvaranju ne samo mehaničkih satova, već i uređaja za automatizaciju.
Clepsydra
Ime "clepsydra" ostalo je iza vodenog sata, tako da postoji zabluda da je prvi put izmišljen u Grčkoj. U stvarnosti nije bilo tako. Najstarija, vrlo primitivna klepsidra pronađena je u Amonovom hramu u Fibi i čuva se u muzeju u Kairu.
Prilikom kreiranja vodenog sata potrebno je osigurati ravnomjerno smanjenje nivoa vode u posudi kada ona teče kroz donji kalibrirani otvor. To je postignuto tako što je posuda dobila oblik stošca, koji se sužava bliže dnu. Tek u srednjem vijeku dobijena je pravilnost koja opisuje brzinu istjecanja tekućine u zavisnosti od njenog nivoa i oblika posude. Prije toga empirijski je odabran oblik posude za vodeni sat. Na primjer, egipatska klepsidra, o kojoj je gore raspravljano, dala je ujednačeno smanjenje nivoa. Čak i sa nekom greškom.
Budući da clepsydra nije ovisila o dobu dana i vremenu, ispunjavala je zahtjeve kontinuiranogmjerenja vremena. Osim toga, potreba za daljnjim unapređenjem uređaja, dodavanjem raznih funkcija, dala je prostor dizajnerima da razviju svoju maštu. Tako su klepsidre arapskog porijekla bile umjetnička djela u kombinaciji s visokom funkcionalnošću. Opremljeni su dodatnim hidrauličnim i pneumatskim mehanizmima: zvučnim tajmerom, sistemom noćnog osvjetljenja.
U istoriji nije sačuvano mnogo imena kreatora vodenog sata. Proizvedeni su ne samo u Evropi, već iu Kini i Indiji. Dobili smo informacije o grčkom mehaničaru po imenu Ktesibije iz Aleksandrije, koji je živio 150 godina prije nove ere. U klepsidri, Ktesibije je koristio zupčanike, čiji je teorijski razvoj izvršio Aristotel.
Vatrogasni sat
Ova grupa se pojavila početkom 13. veka. Prvi satovi za paljenje bili su tanke svijeće visoke do 1 metar sa oznakama na njima. Ponekad su pojedini odjeli bili opremljeni metalnim iglama, koje su, padajući na metalno postolje kada je vosak sagorio oko njih, ispuštale izrazit zvuk. Takvi uređaji su poslužili kao prototip budilnika.
Sa pojavom prozirnog stakla, vatreni satovi se pretvaraju u lampe za ikone. Na zidu je nanesena vaga prema kojoj je, kako je ulje pregorelo, određivano vrijeme.
Najrasprostranjeniji takvi uređaji su u Kini. Uz kandila, u ovoj zemlji bio je uobičajen još jedan tip vatrogasnog sata - satovi od fitilja. Ti možeš rećida je to slepa grana.
pješčani sat
Kada su rođeni, ne zna se tačno. Jedino što se sa sigurnošću može reći je da se nisu mogli pojaviti prije izuma stakla.
Pješčani sat su dvije prozirne staklene tikvice. Kroz spojni grlić se sadržaj iz gornje tikvice preliva u donju. A u naše vrijeme još uvijek možete sresti pješčani sat. Na fotografiji je jedan od modela, stiliziran pod starinu.
Srednjovjekovni majstori u proizvodnji instrumenata ukrasili su pješčani sat izuzetnim dekorom. Korištene su ne samo za mjerenje vremenskih perioda, već i kao dekoracija interijera. U kućama mnogih plemića i uglednika mogli su se vidjeti luksuzni pješčani satovi. Fotografija prikazuje jedan od ovih modela.
Peščani sat je u Evropu došao prilično kasno - na kraju srednjeg veka, ali je njihova distribucija bila brza. Zbog svoje jednostavnosti, mogućnosti korištenja u bilo koje vrijeme, brzo su postali veoma popularni.
Jedan od nedostataka pješčanog sata je prilično kratko vrijeme koje se mjeri bez okretanja. Kasete sastavljene od njih nisu zaživjele. Distribuciju ovakvih modela usporila je njihova niska preciznost, kao i trošenje tokom dugotrajnog rada. Desilo se na sledeći način. Kalibrirana rupa u dijafragmi između tikvica bila je istrošena, povećavajući promjer, čestice pijeska su, naprotiv, zgnječene, smanjujući veličinu. Brzina protoka se povećalavrijeme se smanjivalo.
Mehanički satovi: preduslovi za nastanak
Potreba za preciznijim mjerenjem vremenskih perioda sa razvojem proizvodnje i društvenih odnosa stalno raste. Najbolji umovi su radili na rješavanju ovog problema.
Pronalazak mehaničkog sata je prekretnica koji se dogodio u srednjem vijeku, jer je to najsloženiji uređaj stvoren tih godina. Zauzvrat, ovo je poslužilo kao podsticaj daljem razvoju nauke i tehnologije.
Izum satova i njihovo unapređenje zahtevali su napredniju, precizniju i tehnološku opremu visokih performansi, nove metode proračuna i dizajna. Ovo je bio početak nove ere.
Stvaranje mehaničkih satova postalo je moguće pronalaskom vretena. Ovaj uređaj je pretvarao translacijsko kretanje utega koji visi na užetu u oscilatorno kretanje naprijed-nazad satnog točka. Ovdje se jasno vidi kontinuitet – uostalom, složeni modeli klepsidre su već imali brojčanik, zupčanik i bitku. Sve što je bilo potrebno je promijeniti pogonsku snagu: zamijeniti mlaz vode teškom težinom kojom je bilo lakše rukovati i dodati spust i regulator brzine.
Mehanizmi za toranjske satove su kreirani na ovoj osnovi. Zvončići na vreteno su u upotrebi od oko 1340. godine i postali su ponos mnogih gradova i katedrala.
Uspon klasične oscilatorne hronometrije
Istorija satova sačuvala je za potomstvo imena naučnika i pronalazača koji suomogućilo njihovo stvaranje. Teorijska osnova bila je otkriće Galilea Galileia, koji je izrazio zakone koji opisuju oscilacije klatna. On je i autor ideje o mehaničkim satom sa klatnom.
Galilejevu ideju realizovao je 1658. talentovani Holanđanin Christian Huygens. On je i autor izuma balansnog regulatora, koji je omogućio izradu džepnog, a potom i ručnog sata. Godine 1674. Huygens je razvio poboljšani regulator pričvršćivanjem spiralne opruge u obliku kose na zamašnjak.
Još jedan značajan izum pripada nirnberškom uraru po imenu Peter Henlein. Izumio je glavnu oprugu, a 1500. godine napravio je džepni sat zasnovan na njoj.
Uporedo s tim, došlo je do promjena u izgledu. U početku je bila dovoljna jedna strelica. Ali kako su satovi postali vrlo precizni, zahtijevali su odgovarajuću indikaciju. Godine 1680. dodana je minutna kazaljka, a brojčanik je poprimio oblik koji nam je poznat. U osamnaestom veku počeli su da ugrađuju polovnu ruku. Prva strana, a kasnije je postala centralna.
U sedamnaestom veku, kreacija satova je prebačena u kategoriju umetnosti. Izuzetno ukrašena kućišta, emajlirani brojčanici, koji su do tada bili prekriveni staklom - sve je to pretvorilo pokrete u luksuzni predmet.
Rad na poboljšanju i usložnjavanju instrumenata nastavljen je bez prekida. Povećana preciznost trčanja. Početkom osamnaestog veka kamenje rubin i safir počelo je da se koristi kao oslonac za balans i zupčanike. To je omogućilo smanjenje trenja,poboljšati preciznost i povećati rezervu snage. Pojavile su se zanimljive komplikacije - vječni kalendar, automatsko namotavanje, indikator rezerve snage.
Poticaj za razvoj satova sa klatnom bio je pronalazak engleskog časovničara Clementa. Oko 1676. razvio je sidreni otvor. Ovaj uređaj je bio pogodan za satove sa klatnom, koji su imali malu amplitudu oscilacija.
Quartz
Dalje usavršavanje instrumenata za mjerenje vremena bilo je poput lavine. Razvoj elektronike i radiotehnike otvorio je put za pojavu kvarcnih satova. Njihov rad se zasniva na piezoelektričnom efektu. Otkriven je 1880. godine, ali kvarcni sat je napravljen tek 1937. godine. Novostvoreni kvarcni modeli razlikovali su se od klasičnih mehaničkih po neverovatnoj preciznosti. Počela je era elektronskih satova. Šta ih čini posebnim?
Kvarc satovi imaju mehanizam koji se sastoji od elektronske jedinice i takozvanog koračnog motora. Kako radi? Motor, primajući signal od elektronske jedinice, pomiče strelice. Umjesto uobičajenog brojčanika u kvarcnom satu, može se koristiti digitalni zaslon. Zovemo ih elektronski. Na zapadu - kvarc sa digitalnom indikacijom. To ne mijenja suštinu.
Zapravo, kvarcni sat je mini-kompjuter. Dodatne funkcije se dodaju vrlo jednostavno: štoperica, indikator mjesečeve faze, kalendar, budilnik. Istovremeno, cijena satova, za razliku od mehanike, ne raste toliko. Ovo ih čini pristupačnijim.
Kvarc satovi su vrlo precizni. Njihova greška je ±15 sekundi/mjesečno. Dovoljno je korigovati očitanja instrumenta dva puta godišnje.
Zidni satovi
Digitalna indikacija i kompaktnost su karakteristike ove vrste mehanizama. Elektronski satovi se široko koriste kao integrisani satovi. Mogu se videti na komandnoj tabli automobila, na mobilnom telefonu, u mikrotalasnoj pećnici i TV-u.
Kao element enterijera, često možete pronaći popularniju klasičnu verziju, odnosno sa indikacijom strelice.
Elektronski zidni sat organski se uklopio u enterijer u stilu hi-tech, modernog, tehno. Privlače prvenstveno svojom funkcionalnošću.
Prema tipu displeja, elektronski satovi su sa tečnim kristalima i LED. Potonji su funkcionalniji jer imaju pozadinsko osvjetljenje.
Prema vrsti izvora napajanja, elektronski satovi (zidni i desktop) se dijele na mrežne, napajane na 220V i baterije. Uređaji drugog tipa su praktičniji, jer im nije potrebna utičnica u blizini.
Zidni sat s kukavicom
Nemački majstori izrađuju ih od početka osamnaestog veka. Tradicionalno su se zidni satovi sa kukavicom izrađivali od drveta. Bogato ukrašene rezbarijama, rađene u obliku kućice za ptice, bile su ukras bogatih vila.
U jednom trenutku, jeftini modeli bili su popularni u SSSR-u i na post-sovjetskom prostoru. Dugi niz godina tvornica proizvodi zidni sat s kukavicom marke Mayaku ruskom gradu Serdobsku. Tegovi u obliku jelovih šišara, kuća ukrašena nekompliciranim rezbarijama, papirnatim krznom zvučnog mehanizma - tako su ih pamtili predstavnici starije generacije.
Klasični zidni sat s kukavicom je rijetkost ovih dana. To je zbog visoke cijene kvalitetnih modela. Ako ne uzmete u obzir kvarcne zanate azijskih majstora od plastike, fantastične kukavice kukaju samo u domovima pravih poznavalaca egzotičnih satova. Precizan, složen mehanizam, kožni mehovi, izuzetna rezbarija na tijelu - sve to zahtijeva veliku količinu visokostručnog ručnog rada. Samo najugledniji proizvođači mogu proizvoditi takve modele.
Budilnik
Ovo su najčešći "šetači" u unutrašnjosti.
Alarm je prva dodatna funkcija koja je implementirana u sat. Patentirao 1847. Francuz Antoine Redier.
U klasičnom mehaničkom desktop budilniku, zvuk se proizvodi čekićem po metalnim pločama. Elektronski modeli su melodičniji.
Po izvršenju, budilniki se dijele na male i velike, desktop i putne.
Stoni budilniki su napravljeni sa odvojenim motorima za sat i signal. Počinju odvojeno.
Sa pojavom kvarcnih satova, popularnost mehaničkih budilnika je opala. Postoji nekoliko razloga za to. Stoni sat-budilnik sa kvarcnim mehanizmom ispred sebe ima niz klasičnih mehaničkih uređajaprednosti: precizniji su, ne zahtijevaju svakodnevno namotavanje, lako se uklapaju u dizajn prostorije. Osim toga, lagani su, ne plaše se toliko udaraca i padova.
Ručni mehanički budilniki se obično nazivaju "signal". Nekoliko kompanija proizvodi takve modele. Dakle, kolekcionari poznaju model koji se zove "predsjednički cvrčak"
"Cricket" (prema engleskom kriket) - pod ovim imenom je švajcarska kompanija Vulcain proizvodila satove sa funkcijom alarma. Poznati su po tome što su bili u vlasništvu američkih predsjednika: Dwighta Eisenhowera, Harryja Trumana, Richarda Nixona i Lyndona Johnsona.
Historija satova za djecu
Vrijeme je složena filozofska kategorija i ujedno fizička veličina koju treba izmjeriti. Čovek živi u vremenu. Već od vrtića program obrazovanja i vaspitanja predviđa razvoj vještina vremenske orijentacije kod djece.
Možete naučiti dijete da koristi sat čim savlada račun. Rasporedi će pomoći u tome. Kartonski sat možete kombinovati sa svakodnevnom rutinom tako što ćete sve to staviti za veću jasnoću na komad papira za crtanje. Možete organizovati časove sa elementima igre, koristeći za ovo zagonetke sa slikama.
Historija satova za djecu od 6-7 godina se izučava u tematskim časovima. Materijal mora biti predstavljen na način da izazove interesovanje za temu. Djeca se u pristupačnom obliku upoznaju sa istorijom satova, njihovim tipovima u prošlosti i sadašnjosti. Zatim se stečeno znanje konsoliduje. Da biste to učinili, demonstrirajte princip rada najjednostavnijeg sata -solarne, vode i vatre. Ove aktivnosti pobuđuju interes djece za istraživanje, razvijaju kreativnu maštu i radoznalost. Oni gaje poštovanje prema vremenu.
U školi, u razredima 5-7, proučava se istorija pronalaska satova. Zasniva se na znanju koje je dijete steklo na časovima astronomije, historije, geografije, fizike. Na taj način se stečeno gradivo objedinjuje. Satovi, njihov pronalazak i usavršavanje smatraju se dijelom historije materijalne kulture, čija su dostignuća usmjerena na zadovoljavanje potreba društva. Tema lekcije može se formulisati na sljedeći način: “Izumi koji su promijenili historiju čovječanstva.”
U srednjoj školi preporučljivo je nastaviti proučavanje satova kao dodataka u smislu mode i estetike enterijera. Važno je upoznati djecu sa bontonom satova, razgovarati o osnovnim principima odabira satova za unutrašnjost. Jedan od časova se može posvetiti upravljanju vremenom.
Istorija pronalaska satova jasno pokazuje kontinuitet generacija, njeno proučavanje je efikasno sredstvo za oblikovanje pogleda na svet mlade osobe.
