... или страшная тайна, которую физики продолжают скрывать на протяжении многих десятилетий (... шутка).
Недавно вспомнил свой давнишний спор с одним учителем физики. О чём спорили, неважно, главное то, что решил я посмотреть по ссылкам ответ на вопрос о том, почему g=9.8; и к своему удивлению не нашёл ни одного более-менее вменяемого ответа (искал только на русско- и англоязычных сайтах). В связи с этим публикую данный опус.
Самая узнаваемая формула из курса физики 7 кл., в которой присутствует g, F=mg. Посмотрев на неё, обыватель скажет, что g=10 было подобрано для удобства, потом что-то там как всегда перемерили, оказалось 9,81 (приблизительно для нашей широты). Однако, сразу скажу, что это значение физиками не подбиралось, а попадание физ. константы в "десятку" - слишком маловероятное событие, да и константы часто берутся на основе экспериментальных данных с учётом введённых ранее единиц измерения. С другой стороны, очевидно, что g также приблизительно равно пи в квадрате, что тоже не может быть случайностью.
На самом деле g определяется с помощью формулы для периода колебания маятника в поле тяготения Земли.
, L - длина маятника, T - его период.(про число пи и основание натурального логарифма е будет отдельная разоблачительная статья)
Эксперимент показывает, что при L=1 м и g=9.8 период будет составлять 2 с, т. е 1 "качание" маятника составит 1 с.
Напомню про эксперимент с маятником:
(взято отсюда http://sernam.ru/book_phis_t3.php?id=9)
(все ссылки без каких-то предпочтений к тем или иным сайтам, просто по первым строчкам поисковика)
1. Если, сохраняя одну и ту же длину маятника, подвешивать разные грузы, то период колебания получится один и тот же, хотя массы грузов сильно различаются. Период математического маятника не зависит от массы груза.
2. Если при пуске маятника отклонять его на разные не слишком большие углы, то он будет колебаться с одним и тем же периодом, хотя и с разными амплитудами. Пока не слишком велики амплитуды, колебания достаточно близки по своей форме к гармоническому, и период математического маятника не зависит от амплитуды колебаний. Это свойство называется изохронизмом. Считается, что этот факт был установлен в 1655 г. Галилеем.
По порядку, откуда взялись метр и секунда. Метр придумали французские физики (точнее, астрономы Жан Батист Деламбр и Пьер Франсуа Мешен) конца 18 в.
http://www.ria-stk.ru/mi/adetail.php?ID=12505.
Они измерили расстояние от экватора до северного полюса на меридиане Парижа, и приравняли метр к 1/10 000 000 этого расстояния (ныне метр определяется несколько иначе). http://gruzdoff.ru/wiki/Основные_единицы_СИ
Таким образом, метр намертво связан с геометрическими параметрами нашей планеты. Почему была взята 1/4 часть окружности планеты, а не половина, или 1/10? Здесь, скорее всего, было важно удобство пользования полученной в итоге шаблонной величиной - маятником длиной в 1 метр пользоваться намного удобнее и нагляднее, чем в 2 м, или в 0.1 м.
Однако, здесь необходимо сделать некоторое замечание. Старорусская путевая мера - верста - почти равна километру, а именно, 1066,8 м. От этой меры образовывались другие, более мелкие единицы, как сажень, аршин и т.д. Хотя отклонение по современным меркам достаточно велико, всё-таки 6,7%, уже этот факт наводит на мысль, что в древности людям был известен точный размер нашей планеты. Верста имела свои аналогии не только в славянской, но и в других культурах. Например, древнекитайская "ли" равнялась нынешним 500 м (опять же, в разные исторические эпохи варьировалась от 400 до 576 м). Возможно, французские астрономы позаимствовали кое-какие забытые сведения...
А кто придумал секунду? Во всех справочниках написано примерно следующее. Деление суток на 24 часа, а дальнейшее деление часа на 60 минут, минуты - на 60 секунд "исторически сложилось"... и существовало уже в древнем Египте... а также Междуречье... и основывалось на 12-чной системе счисления... которая уже использовалась "строителями пирамид"... и другая подобная, на мой взгляд, ахинея, ибо попыток объяснить, откуда взялась 12-чная система счисления без наличия каких-нибудь природных аналогов, нигде нет. Но всё же секунда существовала с древнейших времён.
А вывод здесь таков. Из формулы для периода маятника следует, что секунда - величина, жёстко и бескомпромиссно привязанная к метру, как к геометрической характеристике нашего шарика - планеты Земля.
Когда-то давным-давно была взята величина L, равная нынешнему метру, был взят коэффициент пропорциональности g, приравненный к 10, и получившийся полупериод качания маятника был положен в основу отсчёта времени. (другой вариант - g был приравнен к pi в квадрате). Этот полупериод сохранился до сих пор в виде секунды. Величина 24*60*60=86400 является единственно возможной для деления суток на равные интервалы, обоснованное с точки зрения физики. Циферблат настенных часов - отражение гравитационно-геометрических пропорций нашей планеты. Часы, минуты и секунды появились, когда человек окинул осмысленным взором целиком всю планету, возможно, всего лишь мысленно.
"Современная" система единиц, появившаяся во времена Великой французской революции, напрямую связана с системой измерения времени, прошедшей к нам из доисторических времён.
Конечно, надо понимать, что 86400 можно разложить и на другие множители, например, 12*120*60. А двенадцатеричная система как раз и явилась следствием разделения суток на 86400 частей.
Таким образом древние "строители пирамид"
- знали, что Земля представляет собой приблизительно шар;
- знали размеры нашей планеты;
- знали те физические законы, что называются у нас 1, 2 з-н Ньютона...
- и, наконец, умели пользоваться маятником )).
Другими словами. Представьте, что у людей появилась возможность добраться до других звёздных систем; и вот вы - путешественник, нашедший пригодную для жизни планету; причём на этой планете придётся остаться надолго. А так как период обращения вокруг оси у неё другой, то пользоваться земными часами неудобно, надо вводить местную систему измерения времени. С современной точки зрения путешественник может следовать такой последовательности действий. Измеряется длина окружности планеты, эта величина делится на целое число так, чтобы получившийся размер можно было "измерить руками", т. е. чтобы он был нагляден и удобен для лабораторных манипуляций. Изготавливается маятник с длиной подвеса равной этому местному "метру". Измеряется число его качаний за оборот планеты вокруг оси, полученное число делится дважды некоторым удобным образом так, чтобы в последнем делении делитель равнялся результату деления - в часе будет столько же минут, сколько в минуте секунд. Полученная местная "секунда" становится единицей измерения времени, местный "метр" может в дальнейшем не использоваться.
Если g был изначально приравнен к 10, а не к 9,8, то для объяснения этого можно использовать один интересный факт - расширение Земли. Существует много гипотез на этот счёт, от довольно шарлатанских, объясняющих это поглощением "эфира", до более-менее адекватных, например, гипотезы гидридного ядра. Существует много экспериментальных данных, опровергающих гипотезу расширения Земли, однако все они появились сравнительно недавно. По наиболее рациональным гипотезам расширения радиус Земли мог увеличиваться без значительного накопления массы. Если кратко, ядро Земли состоит из железа и никеля, а водород входит в состав этого ядра; если температура повышается, то водород начинает выделяться. Этим объясняется вулканическая активность, происхождение угля и нефти и т. п.
Размер Земли мог изменяться незначительно, но, так как гравитационные силы изменяются пропорционально квадрату радиуса, а длина участка поверхности - пропорционально радиусу, ускорение свободного падения вполне могло уменьшиться с 10 до 9,8 м/с^2. Так или иначе, тот момент, когда человек начал измерять время, отодвигается на значительный период времени в далёкое прошлое.
Конечно, всё это домыслы, однако, хотел бы узнать ваше мнение относительно всего этого.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
