После первичной социализации, пора подумать о прогрессорстве. Однако, прежде чем приступить к внедрению промежуточного патрона и пению песен Высоцкого, нашему герою необходимо решить маленькую метрологическую проблему.
Будучи нашим современником, он всегда работал в системе СИ. Как соотносятся местные единицы измерения с современными ему — не знает.
Вопрос: как получить эталоны основных единиц измерения: метра, килограмма, секунды, с погрешностью не более 1%?
Ограничения: планета Земля, технологический уровень развитой античности (для определенности), размеры и масса любых местных артефактов неизвестны.
Ах да, чуть не забыл. Попаданец-то наш не в своем теле путешествует. Сознание его вселилось в какого-то местного бугая, рост и вес которого остаются загадкой.
Задачка может иметь множество решений, как минимум одно из которых заведомо укладывается в школьную физику.
Комментарии скрываются до понедельника.
Самые интересные подходы обязательно обсудим.
Мое решение.
Отмеряем секунду как 1/86400 солнечных суток. Для этого используем маятник, период колебаний которого составляет 1 секунду при длине в 1 метр. Зная метр определяем килограмм как массу одного кубического дециметра воды.
секунда по суткам,
килограмм по воде?
Начать проще всего с секунды.
Секрет в том, чтобы сымитировать какой-то максимально равномерный процесс с подсчитываемым результатом. Уж какой-зависит насколько талантлив инженер...
Сможет простейший маятник часовой сделать из подручных средств?
Или клепсидру с равномерным напором воды?
Если нет - можно поставить механизм на водяное колесо считащий обороты. Суть в том, чтобы посчитать количественно сколько раз случится определенное равномерное событие за сутки. Сами сутки с небольшой погрешностью можно замерить между двумя восходами/закатами/по положению тени.
Потом это количество полученное разделить на 24х60х60.
Есть секунда.
Имея секунду очень просто получить метр, если вспомнить его первое определение - подбираем нитку такой длины, чтобы полупериод маятника из нее был равен измерянной секунде.
Имея метр получить килограмм еще проще - делим на 10 равных частей, делаем кубическую емкость со стороной в дециметр, заполненняем водой - вес этой воды и равен килограмму.
На счет точности в 1% - все же вряд ли мой способ подходит, т.к. каждое следующее измерение зависит от предыдущего и погрешность будет накапливаться, кроме того все очень зависит от 1 этапа - насколько равномерным будет процесс. Но с какой-то точностью такой результат можно получить :)
А зачем это делать?
Скажем, отойти на триста метров, крикнуть и сказать, что это время теперь секунда, а килограммом будет другая величина, масса которой равна массе воды, помещенной в куб с размером 10см3.
Да, конечно, это чревато, ведь изменятся многие фундаментальные величины, например число Авогадро или скажем гравитационная постоянная.
Но вот число Пи не изменится.
И вообще как не воспользоваться и не создать свою науку, с шахматами и лаборантками))?
А если отвечать серьёзно, то...
Нужно налить ртуть в длинный ровный стеклянный сосуд, главное чтобы диаметр был равномерный. Аккуратно сосуд перевернуть и второй конец опустить в миску с ртутью так, чтобы внутрь не попал воздух. Ртуть металл тяжелый, будет стремиться вниз, создавая сверху сосуда вакуум до тех пор, пока тот не уравновесит её. Такой вот барометр)) Высота от поверхности ртути в миске и до начала вакуума с неплохой точностью можно принять за 760 мм.
Дальше, дело техники. Подобрать кусок палочки так, чтобы помещался в этот промежуток ровно 76 раз. Набрать чистой пресной воды в куб с ребром по 10 таких палочек - вот и килограмм. Да и перегнать воду (для точности) не составит большого труда. Дальше маятник. Отмерить нить длиной 100 таких палочек и время полупериода такого маятника - с большой точностью одна секунда.
Делать измерения нужно на берегу моря, в идеале посреди зоны между отливом и приливом, в ясный солнечный день без облаков.
Re: А если отвечать серьёзно, то...
Re: А если отвечать серьёзно, то...
Скорость звука измеренная в тех же единицах - второе соотношение время-длина (через c).
Сосуд объемом 1 литр наполненный водой - 1 килограмм.
З.Ы.
Для опыта со звуком нужно конечно какой-то механизм измерения времени.
Но раз наш засланец такой талантливый и рукастый - маятниковые часы сварганит.
Метр найти уже проще если есть секунды, можно бросать камни с разных высот и считать время затем по формуле a*t^2/2 найдем путь т.е. высоту, ускорение известно 9.8мс2. Ну и дальше с килограмом все просто, есть метр, и секунда с помощью маятника находим вес.
Или секунду наверное можно найти по солнечным часам в принципе тоже самое известно что тень проходит весь круг за 24 часа соответственно четверть круга за 6.
А вот насчет секунды - разве в ней есть смыл до появления механических хронометров?
Сначала определим секунду. Берем средних представителей взрослого мужского населения, находим среднюю ширину большого пальца (дюйм). Замеряем, конструируем маятник длиной 39,1 таких величин. Едем в Милан ((45 градусов широты) в поздней античности он уже был основан), и получаем секунду (хотя насчет погрешности 1% не уверен).
Метр уже известен - примерно 2,54 дюйма.
Килограмм. Изготавливаем куб со сторонами в 1 дециметр. Берем в Милане местную колодезную воду, очищаем ее подручными средствами. Изготавливаем весы. Берем много мелких железных деталек, плывем к берегам Норвегии. Не сходя с лодки, наливаем из бочки с чистой водой в куб, ставим на весы, на другую чашу - нужное количество деталек. Откладываем их в мешок, и берем за эквивалент.
Через известную секунду можно определить метр: изменить расстояние, которое пролетает падающее тело за известный промежуток времени, расстояние в метрах получается по формуле для равноускоренного движения с ускорением 1 g.
Зная метр, изготовляем прямоугольный сосуд объемом литр, заполняем водой и получаем килограмм.
LJournalist #2496
Но если рассуждать логически, то неизменными у нас остаются сутки, сила тяжести и плотности веществ. Правильно?
Ну, с помощью солнечных и песочных/водяных часов меряем время суток с некой точностью,
Потом с помощью маятника меряем длину
Потом с известной длиной отмеряем литровый кубик воды и взвешиваем
вроде так?
метр и секунда есть.
а кубический дециметр воды - килограмм
погрешность не считал