История часов

Замечательный пример из истории применения физических открытий — история часов.

В 1583 году девятнадцатилетний студент Галилео Галилей, наблюдая за колебаниями люстры в соборе, заметил, что промежуток времени, в течение которого происходит одно колебание, почти не зависит от размаха колебаний. Для измерения времени юный Галилей использовал свой пульс, потому что точных часов тогда ещё не было. Так Галилей сделал своё первое открытие. Впоследствии он стал великим учёным (его имя мы не раз встретим на страницах этого учебника).

Это открытие Галилея использовал в 17-м веке голландский физик Христиан Гюйгенс (о его открытиях узнаем в старших классах, когда будем изучать световые явления). Гюйгенс сконструировал первые маятниковые часы: в них время измеряется числом колебаний груза, подвешенного на стержне. Маятниковые часы были намного точнее своих предшественников — песочных, водяных и солнечных часов: они отставали или спешили всего на 1—2 минуты в сутки. И сегодня в некоторых домах ещё можно увидеть маятниковые часы (рис. 2.4, а): они мерно тикают, превращая секунды будущего в секунды прошлого.

Однако маятниковые часы довольно громоздкие: их можно поставить на пол или повесить на стену, но нельзя положить в карман или носить на руке. В 17-м веке английский физик Роберт Гук, изучая свойства пружин, открыл закон, названный впоследствии его именем (мы вскоре познакомимся с этим законом). Одно из следствий закона Гука похоже на открытие юного Галилея: оказывается, промежуток времени, в течение которого пружина совершает одно колебание, также почти не зависит от размаха колебаний.

Рис. 2.4

Рис. 2.4. Первыми точными часами были маятниковые часы, но они были довольно громоздкими (а). Намного более удобны пружинные часы — их можно носить на руке (б). Самыми распространёнными сегодня являются кварцевые часы (в)

Это позволило сконструировать пружинные часы (18-й век). Мастера-часовщики научились делать их такими маленькими, что эти часы можно было носить в кармане или на руке (рис. 2.4, б). Точность хода пружинных часов примерно такая же, как маятниковых, но пружинные часы надо заводить каждый день, и к тому же они иногда начинают сильно спешить или отставать, а то и вовсе останавливаются. Сколько людей опоздали на поезд или на свидание только из-за того, что их часы отстали или их забыли в этот день завести!

В 20-м веке, изучив электрические свойства кварца (распространённого минерала), учёные и инженеры создали кварцевые часы — намного более надёжные и точные, чем пружинные. Кварцевые часы не надо заводить: они работают от батарейки, которой хватает на несколько месяцев и даже лет, а погрешность их хода составляет не более нескольких минут за год. В наши дни именно кварцевые часы стали наиболее распространёнными (рис. 2.4, в).

А самыми точными сегодня являются атомные часы, действие которых основано на колебаниях атомов.