Come funziona una clessidra. Clessidra. Cronologia dell'orologio. Clessidra "Ruota del tempo"

Le clessidre sono uno dei più antichi tipi di dispositivi inventati dalle persone per misurare il tempo.

Nonostante lo sviluppo attivo dell'orologeria e l'emergere di meccanismi più avanzati, le clessidre sono ancora utilizzate oggi.

Inizio

La storia dell'emergere della clessidra manca di fatti specifici e confermati in modo affidabile, tuttavia, sulla base delle fonti sopravvissute, si può presumere che il principio di costruzione di un tale dispositivo fosse noto in Asia anche prima della nascita di Cristo. Nonostante il fatto che l'orologio a bottiglia sia stato menzionato da Archimede, e in Antica Roma furono fatti i primi tentativi di inventare il vetro, ai tempi dell'Antichità nessuno poteva (o forse non voleva provare) a fare una clessidra.

Medioevo

La successiva pietra miliare nella storia della clessidra fu il Medioevo. A quel tempo, gli artigiani che lavoravano al miglioramento degli orologi a pendolo ad acqua e solari iniziarono anche a progettare bottiglie. Grazie al loro basso costo e alla loro facilità d'uso, hanno immediatamente guadagnato un'incredibile popolarità.

Uno dei primi modelli di clessidra europei è stato realizzato a Parigi. La registrazione di ciò era datata 1339, e il testo del messaggio conteneva istruzioni sulla preparazione della sabbia fine (per questo veniva setacciata la polvere di marmo nero, precedentemente bollita nel vino ed essiccata al sole). La qualità della sabbia era uno dei fattori fondamentali da cui dipendeva la precisione dell'orologio: oltre al marmo, sabbia grigiastra di zinco e polvere di piombo, sabbia setacciata rossastra a grana fine e sabbie bianche chiare di gusci d'uovo macinati arrostiti erano abituati. La granularità e la scorrevolezza della sabbia devono essere necessariamente uniformi.

Molto spesso, la sabbia era coperta dall'aspettativa che l'orologio avrebbe funzionato per trenta minuti o un'ora, ma c'erano anche modelli che funzionavano per tre e persino dodici ore.

Per la produzione di elementi del corpo di sabbia, mensola del camino e orologi da parete con percussione, è stato utilizzato lo sviluppo della tecnologia di produzione del vetro trasparente. Per gli orologi da bottiglia, è stato convertito in boccette sferiche.

Per la massima precisione, il vetro doveva essere liscio, senza difetti. Nel punto in cui il collo della nave si restringeva, veniva posizionato un diaframma metallico orizzontale, la cui apertura serviva a regolare la quantità e la velocità di versamento dei granelli di sabbia. All'incrocio, la struttura era legata con un filo spesso e fissata con resina. Sfortunatamente, gli artigiani medievali non riuscirono mai a realizzare una clessidra che non fosse inferiore per precisione a quella solare: con l'uso prolungato, i granelli di sabbia si schiacciavano gradualmente e il foro nel diaframma si allargava, accelerando così il passaggio della sabbia.

nuovo tempo

Con l'avvento degli orologi per interni, così come degli orologi da donna e da uomo con movimento meccanico, la clessidra ha dovuto essere migliorata in modo che potesse competere con dispositivi di misurazione del tempo più precisi. Per fare ciò, nelle città di Augusta e Norimberga, iniziò la produzione di clessidre, il cui design consisteva in quattro sistemi di fiasche in un caso. Allo stesso tempo, il matematico De la Hire ha creato una clessidra in grado di misurare intervalli di secondi. I tentativi di sostituire la sabbia con il mercurio furono fatti dall'astronomo Tycho Brahe. Tuttavia, le ultime due innovazioni non erano così significative come l'invenzione di Stefan Farfleur del meccanismo a molla, che prevedeva l'inclinazione automatica dell'orologio.

XX secolo e modernità

Nonostante il fatto che la clessidra non sia la più precisa e abbia alcuni inconvenienti, non hanno cessato di essere utilizzate nel XX secolo. Una clessidra con un meccanismo di ribaltamento automatico è stata utilizzata in aula, così come nelle centrali telefoniche (per controllare il tempo di brevi conversazioni telefoniche).

Sul stadio attuale le clessidre antiche possono fungere da elemento decorativo e i modelli tempestati di diamanti sono particolarmente apprezzati dai collezionisti. E, infine, l'orologio elettronico a forma di bottiglia, sul cui schermo non vengono versati granelli di sabbia, ma pixel, ci ricorda la storia dello sviluppo degli orologi.

01.10.2017

Una clessidra è un meccanismo speciale creato dall'uomo per ottenere informazioni su uno dei fenomeni più misteriosi del pianeta: il tempo. Cercando di spiegare il principio di funzionamento del meccanismo, è assolutamente impossibile non toccare il processo stesso per il quale è stato creato. E quindi è importante capire le specificità del tempo per ottenere la risposta corretta alla domanda sul perché una clessidra sia davvero necessaria.

Il tempo e il suo ruolo nella vita umana

La scienza moderna spiega cos'è il tempo in tre diversi fenomeni fisici:
1. Fisica classica e meccanica quantistica.
2. Teoria della relatività.
3. Asse del tempo.
Nella fisica classica, il tempo è immutabile e assoluto. Se acquisti una clessidra, allora, idealmente, misurerà secondi e minuti un numero infinito di volte alla stessa velocità. Una teoria simile si osserva nella meccanica quantistica. Ma a differenza della fisica, qui c'è un asse temporale.

Secondo Einstein e la sua teoria della relatività, la velocità del tempo può cambiare. Sebbene le equazioni che dimostrano questa regola siano simili nella simmetria a T alla meccanica quantistica.

L'asse del tempo è già un elemento di alcune categorie di meccanica. Secondo loro, nessuna delle teorie esistenti in fisica o meccanica determina questo vettore. Gli scienziati moderni stanno cercando di risolvere il "problema dell'asse del tempo" fino ad ora.

Storia della clessidra

Già nell'antichità si notava il periodico cambio delle stagioni. Molto probabilmente, in quei momenti, si è deciso di creare tempo per noi stessi, un valore che conta gli eventi passati. E ai fini di un modo costante e veloce per scoprire il periodo rimanente fino a un certo giorno, viene creato il primo orologio.

Per la prima volta i modelli di sabbia, secondo cronache storiche, sono stati creati nel Grecia antica. Appartenevano all'allora divinità Crono, che era raffigurata con loro su ogni statua o quadro. In realtà si trattava di due vasi con rientranze uguali. Tra di loro è stato installato un foglio di metallo o legno. Spesso venivano sostituiti con mica o vetro. Tuttavia, a causa dell'attrito costante, il materiale è stato consumato e l'orologio ha mantenuto l'ora sbagliata.

Altre fonti indicano che la prima clessidra fu creata in Asia prima dell'avvento della cronologia. Alcune informazioni riguardano anche Archimede, che presumibilmente possedeva un orologio a bottiglia.

In Europa, la data di inizio per l'uso di questo cronometro è la fine del Medioevo. Nel 1339 in Francia fu creata la sabbia più fine, estratta da scaglie di marmo, battuta nel vino ed essiccata ai raggi del sole.

Da allora, il prodotto è stato gradualmente migliorato fino a diventare quello che possiamo vedere ora.

Applicazione pratica della clessidra

È possibile utilizzare la clessidra in 3 minuti mondo moderno. Sebbene la maggior parte di essi sia stata sostituita da cronometri digitali, alcuni specialisti strettamente specializzati continuano ancora a utilizzarli.

Una clessidra per 5 minuti può essere trovata in istituzioni mediche, laboratori, istituzioni educative. Qui svolgono il ruolo, nella maggior parte dei casi, di reperti ancora in uso. In medicina, spesso registrano piccoli periodi di tempo necessari per assistere un paziente o una procedura rigorosamente regolamentata.

1 minuto può essere decisivo per un fisico o un chimico abituato a fare esperimenti di vario genere. È a questo scopo che viene utilizzata una clessidra, contando questo intervallo minimo.

Gli insegnanti usano spesso una clessidra di 15 minuti. Tali prodotti sono particolarmente apprezzati non nelle semplici scuole locali, ma nelle università d'élite che lavorano secondo vecchi metodi collaudati. Una clessidra di questo formato è considerata la soluzione di temporizzazione più adatta per condurre, ad esempio, un test.

Sfortunatamente, a causa dell'avvento dell'elettronica, orologi, cronometri e timer sono onnipresenti. Sono integrati in accessori da polso, telefoni cellulari, computer. Pertanto, il tempo della clessidra, come meccanismo serio, è passato da tempo alla storia. Oggi anche un forno a microonde può contare 10 minuti. E, una volta un dispositivo serio, diventa un giocattolo e un souvenir insolito per migliaia di persone in tutto il mondo.

Gli affari sono tempo e il divertimento è un'ora

I prodotti moderni e disponibili in commercio possono essere un regalo meraviglioso. Per i bambini, sono il primo passo per padroneggiare le semplici leggi della fisica. Pertanto, i genitori tendono a instillare presto nel loro bambino in crescita un desiderio per la scienza. Nel normale divertimento con la necessità di contare il tempo, puoi tranquillamente usare una clessidra.

I bei modelli in legno sono usati anche come giocattoli dagli adulti. Vengono spesso regalati a dipendenti, amici intimi e persino parenti. Si tratta di clessidre straordinariamente belle, abilmente realizzate che vengono installate sui desktop degli uffici.

Abbastanza spesso, tali cronografi con sabbia sono installati come elemento decorativo, creando uno stile interno speciale.

E solo poche persone le conservano come parte di una storia secolare, come memoria di Evento importante o solo un gingillo divertente.

Principio operativo

Una clessidra, anche di moderna manifattura, raramente può essere considerata uno strumento di riferimento in grado di contare con precisione il tempo. E c'è una spiegazione molto scientifica per questo.

La clessidra da tavolo è composta da due fiasche, un tubicino tra di loro e una cornice. All'interno c'è la sabbia, che nei souvenir si tinge di un colore insolito. Sotto l'influenza della gravità, cade dal pallone superiore in quello inferiore lungo il tubo o il collo stretto. Nella parte inferiore è presente una certa quantità d'aria, che viene spostata dal materiale sfuso.

Ci sono molte carenze nella clessidra. Questo è sia un piccolo intervallo del tempo contato, sia un'imprecisione delle letture. Tra i vantaggi spicca il costo minimo del prodotto, che almeno contava i secondi. Anche una persona povera potrebbe permettersi un simile prodotto in metallo. Un posto speciale nella storia della clessidra è riservato alla spedizione. Con il loro aiuto, i marinai hanno imparato a conoscere il cambio dell'orologio e la velocità di movimento attraverso l'acqua. Naturalmente erano considerati un dispositivo non sostituibile dai medici, fino all'inizio del XX secolo.

Già nell'antichità, molto prima dell'inizio della nostra era, le persone sapevano già cos'era il tempo e potevano determinarlo dalle stelle, dal sole, dai fiori e dal comportamento degli animali.

I primi orologi, che a nostro avviso sono una sorta di "svolta" nel tempo, lo sono meridiana. Un tale orologio era un'asta (bastone) conficcata nel terreno, attorno alla quale erano posizionati i numeri. Il bastone proiettava un'ombra dal sole che si muoveva nel cielo sui numeri, grazie al quale è stato possibile scoprire l'ora corrente. Per molto tempo furono migliorati (fino al XV secolo), ma presentavano notevoli inconvenienti. Lo svantaggio di tali orologi è che non è sempre possibile vedere il sole nel cielo (a causa delle nuvole, ad esempio), il che significa che l'orologio smetterà di funzionare per un po'. Inoltre, l'ora poteva essere determinata solo di giorno: di notte l'orologio non funzionava.

Quindi le persone cercavano un'alternativa. La meridiana è stata sostituita acqua (clessidra). Erano una nave vuota all'interno, che aveva un foro sul fondo. Dalla quantità di acqua che ne defluisce uniformemente, è possibile determinare il tempo. Il luogo di nascita di tali orologi è il Medio Oriente. Le clessidre arabe avevano un'elevata funzionalità ed erano un'opera d'arte. Hanno risolto il problema meridiana e sono stati usati dalle persone per molto tempo.

Aspetto esteriore ore di fuoco gli studiosi risalgono al XIII secolo. Secondo il principio di azione, erano simili alla clessidra, al posto di una nave con acqua veniva usata solo una lunga candela. Quando la candela si è esaurita, i segni applicati su di essa dopo una certa distanza sono scomparsi. Nel tempo, ai marchi sono state aggiunte barre di metallo. Quando il segno si è bruciato, è caduto sullo stesso piatto di metallo e si è sentito un suono. Questo metodo era una specie di sveglia.

Clessidra

Il passo successivo è stato clessidra. Erano costituiti da due fiasche di vetro collegate da un collo sottile. La sabbia veniva versata da un pallone all'altro, che divenne il principio della loro azione. Gli orologi sono diventati non solo un misuratore del tempo, ma anche un ornamento delle case di nobili, funzionari e boiardi. Svantaggi della clessidra:

• L'orologio potrebbe funzionare solo per una piccola quantità di tempo. Di solito, non superava alcune ore.
• Per il lavoro normale e permanente, l'orologio doveva essere capovolto dopo un breve periodo di tempo in modo che la sabbia ricominciasse a scorrere.
• Anche l'alto costo di tali orologi si è fatto sentire. Gli orologi erano fatti di vetro, cosa che nell'antichità era una curiosità. Inoltre, erano spesso decorati con metalli e pietre costosi.

La clessidra completa l'era degli orologi "semplici" e lascia il posto agli orologi meccanici e poi elettronici, che sono tutta una scienza.

La clessidra è una delle più antiche invenzioni dell'uomo., ma la data esatta, purtroppo, non è nota. Tuttavia, secondo i dati sopravvissuti, possiamo concludere che il principio utilizzato nella clessidra era noto in Asia molto prima dell'avvento della nostra cronologia. Nonostante il fatto che i meccanismi dell'orologio si stiano sviluppando attivamente nel nostro tempo, le clessidre sono ancora utilizzate attivamente.

Clessidra nel medioevo

Fu il Medioevo a fare i grandi salti nello sviluppo della storia della clessidra.. Uno dei più antichi riferimenti agli orologi risale al XIV secolo e contiene consigli sulla preparazione di sabbia fine e speciale per l'uso nelle clessidre.

La clessidra è apparsa in Europa piuttosto tardi, ma nonostante ciò, sono rapidamente entrati nella vita quotidiana di quasi tutte le persone, questo è stato facilitato da prezzo basso, facilità d'uso, affidabilità e, soprattutto, la capacità di misurare il tempo indipendentemente dall'ora del giorno, questo le distingueva favorevolmente dalle meridiane.

Gli orologi più comuni presentavano uno svantaggio significativo: si tratta di un intervallo relativamente piccolo, un'ora o mezz'ora. Una rarità era un orologio che poteva misurare 3 ore e parecchie sono stati progettati per relativamente grande tempo lavoro a clessidra. Si trattava di strutture enormi e ingombranti che potevano contare intervalli di 12 ore.

Produzione a clessidra

La cosa più importante per la precisione della clessidra era la qualità della sabbia., deve essere setacciato attraverso numerosi setacci, accuratamente asciugato e ricotto. Le boccette di vetro per la fabbricazione di orologi erano già prodotte secondo una tecnologia ben nota. Nel punto in cui si univano i flaconi veniva inserito un piatto che avrebbe dovuto regolare la velocità di colata. Per fissare due fiasche, il punto della loro giunzione era avvolto strettamente con filo e inoltre ricoperto di resina.

Per la precisione, contavano anche la forma dei flaconi e la qualità della loro superficie. Con un'operazione molto lunga della clessidra, la loro precisione è peggiorata. Ciò era dovuto al fatto che l'interno del pallone veniva gradualmente graffiato dalla sabbia e anche il fatto che la sabbia veniva frantumata in frazioni più piccole giocava un ruolo importante.

Clessidra - foto

Ti presentiamo una foto di varie forme di clessidre.

Significato a clessidra

La clessidra è un simbolo che ci ricorda la moderazione., quel tempo è fugace, e non è necessario che il tempo assegnato sia ridotto da eccessi. Due vasi rappresentano la ciclicità, il cambiamento della vita e della morte, il caos e l'ordine.

Certo, allontanarsi dalla classica forma a clessidra è tutt'altro che possibile, perché due flaconi interconnessi e un telaio sono la base di tali orologi. Ma puoi cambiare la forma stessa dei flaconi e la cornice che li sostiene a tuo piacimento. Ad esempio, un regalo eccellente nei circoli aziendali è una clessidra le cui boccette sono il logo dell'azienda. C'è anche la possibilità di sperimentare con i materiali: vetri colorati, pietre di varie razze, legno, metalli (forse anche preziosi) possono rendere una clessidra unica nel suo genere.

La clessidra più grande del mondo è alta 11,9 metri., e il loro ciclo è di 1 anno, questo è il miglior dispositivo per misurare il tempo. Questo orologio nel luglio 2008 poteva essere visto a Mosca, sulla Piazza Rossa. L'orologio più piccolo, alto solo 2,5 cm, è stato creato in Germania, ad Amburgo, la sabbia dal pallone superiore di questo orologio fuoriesce in soli 5 secondi.

Anche se le clessidre sono imperfette e non le più accurate, sono state utilizzate anche dopo l'invenzione degli orologi meccanici, nel XX secolo sono state utilizzate nelle centrali telefoniche e nelle aule di tribunale.

Attualmente, la clessidra svolge un ruolo più decorativo., come elementi di interior design. Questa antica invenzione viene utilizzata anche durante alcune procedure mediche.

"... E per l'eternità la clessidra rimarrà come un giocattolo per bambini."
In un lontano passato, l'antica clessidra, che nell'antica Grecia fungeva da simbolo del dio Crono, giudice supremo e custode del tempo, era composta da due fiasche di vetro collegate tra loro tramite un diaframma di metallo, vetro, mica o legno. Con l'uso prolungato della clessidra, questi diaframmi venivano spesso cancellati, aumentando di diametro. La sabbia scorreva più velocemente e il "corso" del tempo si interrompeva.

Dal 1750, i soffiatori di vetro hanno imparato a realizzare un'unica fiaschetta di vetro per clessidre. La fiaschetta passò senza intoppi in un collo stretto e si espanse di nuovo. Cominciarono a riempirlo di sabbia attraverso un piccolo foro sul fondo, che fu poi ricoperto di cera. Dal 1800, i maestri hanno imparato a sigillare il buco nella fiaschetta.

La sabbia è sempre stata il riempitivo principale per le clessidre. La precisione della clessidra dipende dalle condizioni della sabbia, dalla forma del pallone e dalla qualità della sua superficie. La sabbia deve essere asciutta, omogenea, i granelli di sabbia rotondi devono avere preferibilmente la stessa dimensione ed elevata resistenza all'abrasione. Nel Medioevo si usavano anche polvere di marmo, zinco o piombo, oltre a gusci d'uovo macinati. Dal 13° secolo sono note varie ricette per fare la “sabbia” per gli orologi. È stato setacciato, lavato, bollito e ricotto. Oggi, al posto della sabbia, si usano minuscole palline di vetro.

La clessidra era un tempo lo strumento principale e abbastanza preciso per misurare il tempo. Dal XV secolo sono stati utilizzati anche sulle navi per la navigazione. In occasione viaggio nel mondo Magellan ha installato 18 clessidre su ciascuna delle sue navi. I marinai appositamente incaricati girarono la clessidra.

Come funziona la classica clessidra?
Nella parte superiore del pallone, la sabbia precipita e cade sotto l'azione della gravità. All'inizio del movimento, il flusso crescente dei granelli di sabbia in caduta è contrastato dal flusso inverso di aria spostata dal fondo del pallone, che si precipita verso l'alto, cercando di passare tra i singoli granelli di sabbia.
La velocità del getto di sabbia è determinata dalla velocità dei granelli di sabbia che cadono quando si verifica un equilibrio tra la forza di gravità che agisce sui granelli di sabbia e la forza di resistenza dell'aria che si verifica quando i granelli di sabbia cadono.
Il flusso costante di sabbia che cade porta gradualmente ad un aumento della pressione dell'aria sul fondo del pallone. Quando il flusso di granelli di sabbia è quasi asciutto, si può notare come il flusso d'aria, fuoriuscendo dal basso verso l'alto, raccoglie gli ultimi granelli di sabbia nella parte superiore del pallone e li solleva di alcuni millimetri prima che cadano definitivamente fuori uso.

Perché puoi misurare il tempo con una clessidra?
La sabbia è un materiale complesso che a volte si comporta come un solido ea volte come un liquido. Sembra che in una clessidra un flusso uniforme di sabbia sia simile al flusso di un liquido, ma c'è una differenza essenziale. Se fosse un liquido, la sua quantità che scorre attraverso il foro dell'orologio dipenderebbe dall'altezza della colonna di liquido sopra il foro. E la quantità di sabbia che passa attraverso il foro nella clessidra per unità di tempo non dipende dall'altezza della sabbia sopra il foro. Ecco perché la sabbia può essere utilizzata per misurare il tempo in una clessidra.

La velocità costante del flusso della sabbia è dovuta alla ridistribuzione delle forze che si originano nello spessore della sabbia, che si manifestano nei punti di contatto dei granelli di sabbia. In grandi volumi di sabbia, a causa di questi punti di contatto, si formano "reti" di granelli di sabbia, in cui compaiono "ponti" a cupola.

Questi ponti creano pressione sulle pareti di vetro del pallone. Gli strati sottostanti di sabbia sono in una certa misura liberati dalla pressione degli strati superiori. Di conseguenza, la pressione media della sabbia sul foro, anche con livelli di sabbia variabili, rimane pressoché costante. Ciò si traduce in una velocità costante del getto di sabbia nella clessidra.

Come puoi "gestire" il tempo?

Appendiamo la clessidra su un filo elastico (elastico) e la facciamo oscillare su e giù.Il flusso completo di tutta la sabbia nell'orologio dall'alto verso il basso richiederà più tempo che in condizioni normali, cioè. se fossero, ad esempio, in piedi su un tavolo.

Il diametro del foro che collega le metà del pallone viene solitamente ridotto al minimo per aumentare il tempo di colata della sabbia con una minore quantità di sabbia nell'orologio, ad es. aumentare il tempo della clessidra.
Il flusso di materia granulare (sabbia) è diverso dal flusso di un liquido. La sabbia scorre dall'inizio alla fine attraverso il foro alla stessa velocità. Questa proprietà si basa sulla presenza di volte (ponti) all'interno della sabbia. In una clessidra, questo può anche causare la chiusura del foro e impedire alla sabbia di scorrere verso il basso. Quando l'orologio si muove con accelerazione verso l'alto o verso il basso (ad esempio, durante l'oscillazione), tali ponti sovrapposti si disgregano.

In quale altro modo puoi "influenzare" il tempo?

Ad esempio, afferra il fondo della fiaschetta con i palmi delle mani. Dopo qualche tempo, "il tempo si fermerà", il flusso di granelli di sabbia si fermerà. Quella che qui sembra essere un'imposizione mistica delle mani può essere spiegata in modo abbastanza logico. Quando il fondo del pallone viene riscaldato, l'aria al suo interno si riscalda, si espande e tende a salire fino alla sommità del pallone, quindi il flusso uniforme dei granelli di sabbia nella clessidra può essere disturbato o addirittura interrotto completamente.

Fenomeni interessanti possono essere osservati in alcune clessidre insolite!

Per la sabbia asciutta, l'angolo di riposo di un mucchio di sabbia formato sul fondo del pallone è di circa 30-35 gradi. Questo valore dipende anche dalla forma dei grani. I granelli di sabbia angolari creano pendii più ripidi, mentre i granelli arrotondati creano pendii più dolci.
Se riempi una clessidra di sabbia con granelli di sabbia diametro diverso, quindi quando si sarà formato un getto di sabbia, i granelli di sabbia inizieranno a distribuirsi in modo molto interessante, sia nella parte superiore del pallone che in quella inferiore.

Nella parte inferiore si forma prima un piccolo cono, la sabbia che scorre dall'alto forma valanghe di sabbia che scivolano lungo il pendio del cono di sabbia. In questo caso, i granelli di sabbia sono ordinati per dimensione: quelli grandi si accumulano principalmente ai piedi del cono e, sulle pendici del cono, la sabbia si trova in strati separati dei granelli di sabbia più piccoli e dei granelli di sabbia più grandi.
Questa "banda" si spiega in due modi: i granelli di sabbia più piccoli possono penetrare tra quelli grandi e formare uno strato, mentre quelli più grandi possono rotolare più facilmente lungo il pendio, creando così anche il proprio strato.
Questi processi sono costantemente ripetuti.
E qualcosa di simile accade nella parte superiore del pallone, solo qui, quando la sabbia si muove, si forma un imbuto conico.

Questo modello a clessidra è simile alla clessidra normale, ma presenta due differenze. In primo luogo, la sabbia si trova tra due lastre piatte e, in secondo luogo, l'orologio sarà riempito di sabbia contenente granelli di sabbia di diverse dimensioni. Da qui la comparsa degli effetti "a strisce" sopra descritti.
Sull'esempio di un "giocattolo" così scientifico, le persone serie studiano problemi seri derivanti, ad esempio, durante lo stoccaggio di materiali sfusi.

Insieme a quelli classici, ci sono anche design a clessidra moderni, il cui lavoro sarebbe interessante da considerare. Tali orologi sono anche chiamati "orologi paradossi".

Non crederai ai tuoi occhi, in questo orologio la "sabbia" scorre dal basso verso l'alto, tuttavia le leggi della natura rimangono in vigore!

Bottiglia di vetro piena di liquido alta densità e palline con una densità molto inferiore alla densità del liquido. In un liquido più denso, le palline con una densità inferiore salgono, come previsto, verso l'alto. Questo è il principio base dell'orologio paradosso, in base al quale la "sabbia" sale dal basso verso l'alto. E tutto si ripete in un modo nuovo ad ogni giro dell'orologio.

Clessidre insolite possono avere minuscole palline di plastica o palline di vetro piene d'aria come "sabbia". Anche le palline vuote trasparenti, parzialmente riempite con acqua colorata, sembrano molto belle.

Nella posizione verticale dell'orologio si verifica un flusso di palline relativamente denso e poco uniforme verso l'alto. Le palline devono penetrare verso l'alto attraverso un foro stretto e, a causa della viscosità del liquido, lo trascinano parzialmente insieme a loro, mentre il liquido tende anche verso il basso.

Fondamentalmente, la velocità di discesa e di salita di una palla in un liquido dipende dalla differenza di densità delle palline e del liquido, dal diametro delle palline e dalla forza del liquido, e la forza del liquido è altamente dipendente dalla temperatura.

Se avvii l'orologio paradosso e lasci salire almeno alcune palline, quindi metti l'orologio su un lato, puoi vedere chiaramente le singole palline che si alzano lentamente.

In questo caso, puoi anche avere il tempo di determinare la velocità di salita delle singole palline.
Se rimetti l'orologio in verticale in modo che le palline inizino a salire in un flusso verso la parte superiore del pallone, quindi nella parte inferiore del pallone, quasi completamente piena di palline, puoi vedere chiaramente il "buco" che si sposta verso il basso . Questo fenomeno può essere paragonato al movimento di un "buco" in un semiconduttore.

Clessidra "smemorata" o "cattiva".

Una normale clessidra viene calata in un cilindro pieno d'acqua. Il diametro esterno della clessidra è di alcuni millimetri inferiore al diametro interno del cilindro. A riposo, l'orologio, come un galleggiante, è in cima al cilindro e tutta la sabbia è in fondo al pallone.
Se ora il cilindro è capovolto, all'inizio la clessidra rimane sul fondo del cilindro, sebbene la sabbia abbia già iniziato il suo movimento. E solo quando quasi metà della sabbia è defluita, la clessidra sale in cima al cilindro. E già nella parte superiore del cilindro, il resto della sabbia nell'orologio viene versato nella parte inferiore del pallone.

La clessidra "smemorata" inizierà a galleggiare solo qualche tempo dopo che il cilindro è stato capovolto.

Perché la clessidra non si alza subito dopo aver capovolto il cilindro?
La clessidra all'interno del cilindro ha densità media meno dell'acqua. Quindi l'orologio sale. Se capovolgi l'orologio, all'inizio quasi tutta la sabbia sarà nella metà superiore del pallone, il baricentro dell'orologio sarà, rispettivamente, sopra la metà dell'orologio.

Se l'orologio non fosse in un cilindro stretto, ma in acqua libera, girerebbe immediatamente a causa della coppia risultante. In un cilindro stretto, vengono spinti contro la parete interna del cilindro. Qui si verifica l'aderenza (attrito statico), che impedisce all'orologio di alzarsi rapidamente.

Solo quando quasi metà della sabbia sarà fuoriuscita, il baricentro dell'orologio scenderà al di sotto del centro. L'attrito statico contro la parete del cilindro e la coppia scompariranno, ora l'orologio può galleggiare sulla parte superiore del cilindro.

"Clessidra galleggiante"

Il prossimo esempio di una clessidra insolita è una variante chiamata "Clessidra galleggiante". Qui, una clessidra cilindrica è in un cilindro pieno d'acqua.

Il diametro esterno della clessidra è solo leggermente inferiore al diametro interno del cilindro. A causa della viscosità del liquido, la clessidra aumenterà e cadrà molto lentamente in un tale cilindro.
Secondo il suo principio di funzionamento, una clessidra situata in un cilindro stretto è simile a un dispositivo per misurare la viscosità di un liquido.

Il tempo durante il quale la sabbia viene versata attraverso il collo in un altro recipiente varia solitamente da pochi secondi a diverse ore. In precedenza, per aumentare l'intervallo di tempo misurato, in un caso venivano compilati anche set di clessidre.

Clessidra "Ruota del tempo"

Ai nostri tempi hanno imparato a fare una clessidra con una "fabbrica" ​​per tutto l'anno Nella capitale dell'Ungheria, Budapest, ogni anno l'ultimo giorno di dicembre, la gigantesca clessidra "Ruota del tempo", alta diversi metri , fa un mezzo giro per iniziare un nuovo ciclo annuale di lavoro.

Il capovolgimento della clessidra avviene sempre in una direzione, alla vecchia maniera: con l'ausilio di cavi e un semplice meccanismo.

Ed ecco il focus!

Sapevi che puoi mettere l'uovo sul tavolo con l'estremità appuntita verso il basso?
All'interno di un tale uovo viene realizzata una clessidra asimmetrica. Quando tutta la sabbia è nella parte della fiaschetta che è simmetrica rispetto all'uovo, allora può essere posizionata sul tavolo all'estremità acuminata e starà in piedi

Dopo un po', quando la sabbia inizia a cadere, il baricentro dell'uovo si sposterà e l'uovo cadrà. La seconda volta non sarà possibile metterlo sull'estremità affilata fino a quando tutta la sabbia nell'orologio non sarà tornata nella sua posizione originale.

Ai nostri giorni, la clessidra ha acquisito molte varianti di esecuzione ed è già entrata nella categoria dei souvenir e dei giocattoli scientifici.

Invece di sabbia e aria in una clessidra, ad esempio, si possono usare palline e un liquido o due liquidi che differiscono notevolmente per densità.
O forse sarai in grado di inventare la tua versione della "clessidra"?