Science & Education

Μέτρηση του χρόνου

Όταν αναφερόμαστε στη μέτρηση του χρόνου, αναφερόμαστε στην ουσία στην μέτρηση της χρονικής διάρκειας ενός γεγονότος ή το χρόνου μεταξύ δύο συγκεκριμένων χρονικών στιγμών.

Μονάδα μέτρησης του χρόνου στο S.I. είναι το δευτερόλεπτο (s). Στην καθημερινή ζωή όμως χρησιμοποιούμε κι άλλες μονάδες μέτρησης του χρόνου όπως το λεπτό, η ώρα, η μέρα, η μήνας, ο χρόνος κτλ.

Τα όργανα με τα οποία μπορούμε να μετρήσουμε το χρόνο είναι το ρολόι, το χρονόμετρο, ηλιακό ρολόι, κλεψύδρα κ.α.

Ανάλογα με το όργανο που χρησιμοποιούμε για να μετρήσουμε το χρόνο, η μέτρησή μας έχει και την αντίστοιχη ακρίβεια. Έτσι μπορούμε να μετρήσουμε το χρόνο με ακρίβεια ώρας, λεπτού, δευτερολέπτου, εκατοστού του δευτερολέπτου κτλ.

Μέτρηση της περιόδου ενός εκκρεμούς (Πείραμα)

Εκκρεμές

Το εκκρεμές είναι μια διάταξη που αποτελείται από ένα κατακόρυφο νήμα (σχοινί) το οποίο είναι στερεωμένο στο ένα του άκρο ενώ στο άλλο στο άκρο του είναι αναρτημένο ένα σώμα. Αν απομακρύνουμε το εκκρεμές από την θέση στην οποία ισορροπεί, τότε θα εκτελέσει μια περιοδική κίνηση (μπρος – πίσω).

Ο χρόνος που χρειάζεται το εκκρεμές για να κάνει μία πλήρη τέτοια κίνηση (δηλαδή από το Α στο Β και μετά πάλι πίσω στο Α), ονομάζεται περίοδος του εκκρεμούς.

Η περίοδος του εκκρεμούς δεν εξαρτάται από την μάζα του σώματος αλλά ούτε από το πόσο θα απομακρύνουμε το εκκρεμές από την αρχική του θέση (για μικρές απομακρύνσεις).

Σκοπός του πειράματος είναι να μετρήσουμε την περίοδο του εκκρεμούς με όσο γίνεται καλύτερη ακρίβεια χρησιμοποιώντας ρολόι χειρός (ακρίβειας ενός δευτερολέπτου) και χρονόμετρο (ακρίβειας εκατοστού του δευτερολέπτου).

Επειδή ο χρόνος της μίας περιόδου είναι σχετικά μικρός, θα μετρήσουμε το χρόνο που χρειάζεται το εκκρεμές να κάνει 10 πλήρεις κινήσεις (10 περιόδους). Όταν βρούμε το χρόνο για τις 10 περιόδους, τότε διαιρώντας με το 10 θα μπορέσουμε να υπολογίσουμε το χρόνο της μίας περιόδου.

Διαδικασία μέτρησης περιόδου

1. Θα μετρήσουμε το χρόνο που χρειάζεται το εκκρεμές να κάνει 10 πλήρεις κινήσεις χρησιμοποιώντας την μέθοδο της μέσης τιμής και με τα δύο όργανα μέτρησης (ρολόι και χρονόμετρο). Από τη διαδικασία αυτή προέκυψαν οι παρακάτω πίνακες:

2.  Παρατηρούμε ότι οι μετρήσεις που έγιναν με το ρολόι είναι σχεδόν όλες ίδιες, ενώ αυτές που έγιναν με το χρονόμετρο έχουν διαφορές μεταξύ τους. Αυτό οφείλεται στην διαφορετική ακρίβεια που έχουν τα δύο όργανα μέτρησης μεταξύ τους.

3. Υπολογίζουμε τη μέση τιμή για το χρόνο των 10 περιόδων, κάνοντας στρογγυλοποίηση στο τέλος ως προς την ακρίβεια του οργάνου.

Για το ρολόι:

Για το χρονόμετρο:

4. Η μέση τιμή που υπολογίσαμε παραπάνω είναι όμως για 10 ταλαντώσεις. Έτσι για να βρούμε την περίοδο (χρόνος μίας ταλάντωσης) θα πρέπει να διαιρέσουμε τους παραπάνω χρόνους με το δέκα (10). Έτσι προκύπτει:

Για το ρολόι:

Για το χρονόμετρο:

5. Παρατηρούμε ότι καταφέραμε να μετρήσουμε την περίοδο του εκκρεμούς με καλύτερη ακρίβεια απ’ ότι μετρούσε το κάθε όργανο. Δηλαδή με το ρολόι μετρήσαμε χρόνο με ακρίβεια δεκάτου του δευτερολέπτου, ενώ με το χρονόμετρο μετρήσαμε με ακρίβεια χιλιοστού του δευτερολέπτου. Αυτό μπορέσαμε να το κάνουμε γιατί μετρήσαμε το χρόνο για δέκα (10) κι όχι για μία ταλάντωση.

Αυτή η εργασία έχει άδεια χρήσης Creative Commons -Αναφορά Δημιουργού – Μη Εμπορική Χρήση – Παρόμοια Διανομή4.0.

Το άρθρο δημοσιεύτηκε Πέμπτη 30 Οκτωβρίου 2014 στις 18:11 στην κατηγορία Φυσική Α' Γυμνασίου. Μπορείς να παρακολουθείς τα σχόλια χρησιμοποιώντας το RSS 2.0 feed. Τα σχόλια και τα pings δεν επιτρέπονται.