Ян (ahiin) wrote,
Ян
ahiin

Categories:

Международная система единиц для попаданца. Часть 2.

Разобрав в предыдущей части вариант построения единиц СИ на основе астрономических наблюдений и математического маятника, теперь вкратце пройдемся по иным подходам, предложенным читателями.

29999_600

Но сначала краткое пояснение, зачем это попаданцу вообще нужно (коли уж такие вопросы возникали). Разумеется, законы физики не зависят от системы единиц. Максимум, что в них меняется — это коэффициенты пропорциональности. Однако инженерная деятельность, а именно она составит основу прогрессорства, зависит от системы единиц существенно. Всевозможные коэффициенты теплопроводности, модули Юнга, теплоемкости и так далее и тому подобное имеют смысл только в определенной системе, той, для которой они найдены. Если попаданец решит опираться на местную систему единиц или изобретет новую, то вместо обращения по мере необходимости к своей бездонной памяти, он будет вынужден проводить соответствующие измерения, нередко весьма трудоемкие, а, возможно, и неосуществимые на данном, либо перспективном технологическим уровне.

Вернемся, однако, к задаче. Дабы подсократить получающуюся портянку, волевым решением отбросим все предложенные маятниковые системы, присовокупив их к математическому маятнику.


1. Барометрические наблюдения.
Идея заключается в том, что высота ртути в барометре составляет 760 мм (при нормальных условиях). В оригинальном варианте метод не сработает совершенно точно, потому что даже в ясную погоду давление может скакать вверх-вниз миллиметров по 20 самое малое. Методику можно улучшить, делая замеры многократно на протяжении длительного времени. Однако даже среднее давление, даже над уровнем моря, может в пределах нашей планеты отклоняться от стандартной атмосферы вплоть до 10 мм ртутного столба. Что увы, увы, означает погрешность 1,3%. А ведь мы еще секунду и килограмм не построили.

2. Сброс тел с высоты.
Основной проблемой этого метода (равно как и следующего за ним) является техническая невозможность в рамках античной культуры высокоточных измерений времени. Завышая точность, можно, тем не менее, смело утверждать, что абсолютная погрешность измерения времени будет не менее четверти секунды. Дабы уложиться в 1%, замеряемый промежуток времени должен быть не мене 50 с (дистанция проходимая телом в свободном падении, пропорциональна квадрату времени). Потребную высоту можете себе представить. И заметьте, здесь еще не учитывается, что при столь продолжительном падении вступит в действие сила сопротивления воздуха, значительно уменьшая, с одной стороны, потребную высоту (хотя она все равно будет много больше километра), а с другой — очень усложняя расчеты.
Помнится, на первом курсе университета была у меня лабораторная работа во физике: определение ускорения свободного падения по времени падения стального шарика. Получить что-то точнее 5% было вовсе непросто, хотя в моем распоряжении был и электромагнитный спуск, и электрический прерыватель, и электронный секундомер.

3. Использование скорости звука.
Та же проблема, что и в предыдущем случае, хотя и менее выраженная. Зависимость дистанции от времени здесь линейная, что дает нам возможность ограничиться 25 секундным промежутком. 25*340 = 8500 м. Изрядное расстояние. Очевидным ходом здесь является использование пороха. Подрыв заряда позволяет засечь время между видимой вспышкой и приходом звуковой волны. Однако для проведения эксперимента нам потребуются оптический теодолит, что уже несколько на грани античных технологий. Неудивительно, что с погрешностью менее 1% скорость звука была впервые измерена в середине 18 века (точнее в 1738, полученная значение скорости 332 м/с, измерения проводила Французская академия наук). Вполне ожидаемо мне могут возразить: а как же трубка Кундта? С ней, разумеется, все в порядке. Но получение звуковых колебаний с достаточно точно известной частотой, весьма-а не простая задачка. Ситуация осложняется также тем, что скорость звука существенно зависит от температуры воздуха, так что попаданцу придется озаботиться еще и градуировкой достаточно точного термометра (хотя это и подъемная задача, конечно). Погрешность, привносимая температурной зависимостью скорости звука от температуры составляет 0.15% на градус Цельсия (в диапазоне комнатных температур). Достаточно ошибиться всего на тройку градусов, чтобы вылезти за границу погрешности 0.33% по одной лишь температуре (напомню, нам ведь потом еще килограмм на основе метра находить). Таким образом, использование скорости звука для получения эталона метра на основе античных технологий находится на границе вселенной правдоподобия.

4. Использование семян рожкового дерева.
Обходной маневр, предложен dok_zlo и romasworld. Данное растение получило известность благодаря высокому постоянству массы своих семян. Собственно, именно отсюда происходит внесистемная единица карат, равная 200 миллиграмм. К сожалению, данные по вариативности массы семян рожкового дерева с полпинка не гуглятся. Однако мы можем сделать кое-какие прикидки. Чтобы удовлетворить требованию 1% относительной погрешности, погрешность не должна превышать 2 миллиграмма. Сурово. Исторические единицы, аналогичные карату, у разных народов гуляют от 195 мг до 223 мг, что дает (косвенное) подтверждение того, что вариативность массы семян превышает заветные 2 мг. Тем не менее, буду благодарен специалистам, за более точную информацию.

На этом все, вроде бы никого не забыл.


Tags: opus, история, математика, физика, этнография
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 15 comments