Kā darbojas smilšu pulkstenis. Smilšu pulkstenis. Pulksteņu vēsture. Smilšu pulkstenis "Laika ritenis"

Smilšu pulksteņi ir viens no vecākajiem ierīču veidiem, ko cilvēki izgudroja laika mērīšanai.

Neskatoties uz aktīvo pulksteņu ražošanas attīstību un modernāku mehānismu rašanos, smilšu pulksteņi joprojām tiek izmantoti mūsdienās.

Sākt

Smilšu pulksteņa rašanās vēsturē trūkst specifikas un ticami apstiprinātu faktu, tomēr, balstoties uz saglabājušajiem avotiem, var pieņemt, ka šādas ierīces konstruēšanas princips Āzijā bija zināms jau pirms Kristus dzimšanas. Neskatoties uz to, ka pudeles pulksteni pieminēja Arhimēds, un in Senā Roma tika veikti pirmie stikla izgudrošanas mēģinājumi, Senatnes laikos neviens nevarēja (vai varbūt negribēja mēģināt) izgatavot smilšu pulksteni.

Viduslaiki

Nākamais pavērsiens smilšu pulksteņa vēsturē bija viduslaiki. Tajā laikā amatnieki, kas strādāja pie ūdens un saules vectēva pulksteņu uzlabošanas, pievērsās arī pudeļu dizainam. Zemo izmaksu un lietošanas vienkāršības dēļ tie uzreiz ieguva neticamu popularitāti.

Viens no pirmajiem Eiropas smilšu pulksteņa modeļiem tika izgatavots Parīzē. Ieraksts par to bija datēts ar 1339. gadu, un ziņojuma tekstā bija norādījumi par smalku smilšu sagatavošanu (šim nolūkam tika izsijāts melnā marmora pulveris, kas iepriekš vārīts vīnā un žāvēts saulē). Smilšu kvalitāte bija viens no fundamentālajiem faktoriem, no kura bija atkarīga pulksteņa precizitāte: bez marmora, pelēcīgas smiltis, kas izgatavotas no cinka un svina putekļiem, sarkanīgas smalkgraudainas sijātas smiltis un gaiši baltas smiltis, kas izgatavotas no grauzdētām olu čaumalām. tika izmantoti. Smilšu granularitātei un plūstamībai noteikti jābūt vienādai.

Visbiežāk smiltis tika klātas ar cerībām, ka pulkstenis darbosies trīsdesmit minūtes vai stundu, taču bija arī modeļi, kas strādāja trīs un pat divpadsmit stundas.

Smilšu, kamīna un sienas pulksteņu korpusa elementu izgatavošanai ar streiku tika izmantota caurspīdīga stikla ražošanas tehnoloģijas izstrāde. Pudeļu pulksteņiem tas tika pārveidots par sfēriskām kolbām.

Maksimālai precizitātei stiklam bija jābūt gludam, bez defektiem. Vietā, kur sašaurinājās trauka kakls, tika novietota horizontāla metāla diafragma, kuras atvere kalpoja, lai regulētu smilšu graudu liešanas daudzumu un ātrumu. Savienojumā konstrukcija tika sasieta ar biezu pavedienu un nostiprināta ar sveķiem. Diemžēl viduslaiku amatniekiem nekad neizdevās izgatavot smilšu pulksteni, kura precizitāte nebūtu zemāka par saules pulksteni: ilgstoši lietojot, smilšu graudi pakāpeniski sadrupinājās un diafragmas caurums paplašinājās, tādējādi paātrinot smilšu pārvietošanos.

jauns laiks

Parādoties interjera pulksteņiem, kā arī sieviešu un vīriešu pulksteņiem ar mehānisku kustību, smilšu pulkstenis bija jāuzlabo, lai tie spētu konkurēt ar precīzākām laika mērīšanas ierīcēm. Lai to izdarītu, Augsburgas un Nirnbergas pilsētās sākās smilšu pulksteņu ražošana, kuru dizains sastāvēja no četrām kolbu sistēmām vienā korpusā. Tajā pašā laikā matemātiķis De la Hire izveidoja smilšu pulksteni, kas spēj izmērīt sekunžu intervālus. Mēģinājumus smiltis aizstāt ar dzīvsudrabu veica astronoms Tiho Brahe. Tomēr pēdējie divi jauninājumi nebija tik nozīmīgi kā Stefana Farflera izgudrojums par atsperu mehānismu, kas nodrošināja pulksteņa automātisku noliekšanu.

XX gadsimts un mūsdienīgums

Neskatoties uz to, ka smilšu pulkstenis nav visprecīzākais un tam ir daži trūkumi, tos nepārstāja lietot divdesmitajā gadsimtā. Tiesas zālē, kā arī telefona centrālēs (īso telefonsarunu laika kontrolei) tika izmantots smilšu pulkstenis ar automātisku dzeramnaudas padeves mehānismu.

Uz pašreizējais posms antīkie smilšu pulksteņi var kalpot kā dekoratīvs elements, un kolekcionāru vidū īpaši populāri ir modeļi ar dimantiem. Un, visbeidzot, pulksteņu attīstības vēsturi atgādina pudeles formas elektroniskais pulkstenis, uz kura ekrāna tiek bērti nevis smilšu graudi, bet pikseļi.

01.10.2017

Smilšu pulkstenis ir īpašs mehānisms, ko radījis cilvēks, lai iegūtu informāciju par vienu no noslēpumainākajām parādībām uz planētas – laiku. Mēģinot izskaidrot mehānisma darbības principu, ir absolūti neiespējami nepieskarties procesam, kuram tas tika izveidots. Un tāpēc ir svarīgi izprast pašu laika specifiku, lai iegūtu pareizu atbildi uz jautājumu, kāpēc smilšu pulkstenis patiešām ir vajadzīgs.

Laiks un tā loma cilvēka dzīvē

Mūsdienu zinātne izskaidro, kas ir laiks trīs dažādās fizikālās parādībās:
1. Klasiskā fizika un kvantu mehānika.
2. Relativitātes teorija.
3. Laika ass.
Klasiskajā fizikā laiks ir nemainīgs un absolūts. Ja jūs pērkat smilšu pulksteni, tad ideālā gadījumā tas mērīs sekundes un minūtes bezgalīgi daudz reižu ar tādu pašu ātrumu. Līdzīga teorija ir novērojama kvantu mehānikā. Bet atšķirībā no fizikas šeit ir laika ass.

Saskaņā ar Einšteinu un viņa relativitātes teoriju, laika ātrums var mainīties. Lai gan vienādojumi, kas pierāda šo noteikumu, T-simetrijā ir līdzīgi kvantu mehānikai.

Laika ass jau ir dažu mehānikas kategoriju elements. Pēc viņu domām, neviena no esošajām teorijām fizikā vai mehānikā nenosaka šo vektoru. Mūsdienu zinātnieki līdz šim cenšas atrisināt "laika ass problēmu".

Smilšu pulksteņa vēsture

Pat senatnē tika novērota periodiska gadalaiku maiņa. Visticamāk, tajos brīžos tika nolemts radīt laiku sev – vērtību, kas skaita pagātnes notikumus. Un, lai pastāvīgi un ātri noskaidrotu atlikušo periodu līdz noteiktai dienai, tiek izveidots pirmais pulkstenis.

Pirmo reizi smilšu modeļi, saskaņā ar vēstures hronikas, tika izveidotas Senā Grieķija. Viņi piederēja toreizējai dievībai Kronosai, kas kopā ar viņiem tika attēlota uz katras statujas vai attēla. Patiesībā tie bija divi kuģi ar vienādiem padziļinājumiem. Starp tiem tika uzstādīta metāla vai koka loksne. Bieži tie tika aizstāti ar vizlu vai stiklu. Tomēr pastāvīgās berzes dēļ materiāls bija nolietojies, un pulkstenis rādīja nepareizu laiku.

Citi avoti norāda, ka pirmais smilšu pulkstenis tika izveidots Āzijā pirms hronoloģijas parādīšanās. Daļa informācijas skar arī Arhimēdu, kuram esot bijis pudeles pulkstenis.

Eiropā šī hronometra lietošanas sākuma datums ir viduslaiku beigas. 1339. gadā Francijā tika izveidotas vissmalkākās smiltis, kuras tika iegūtas no marmora skaidām, sakultas vīnā un žāvētas zem Saules stariem.

Kopš tā laika produkts ir pakāpeniski uzlabots, līdz tas kļuva par tādu, kādu mēs to varam redzēt tagad.

Smilšu pulksteņa praktisks pielietojums

Smilšu pulksteni var izmantot 3 minūšu laikā mūsdienu pasaule. Lai gan lielākā daļa no tiem ir aizstāti ar digitālajiem hronometriem, daži šauri specializēti speciālisti joprojām turpina tos izmantot.

Smilšu pulksteni uz 5 minūtēm var atrast medicīnas iestādēs, laboratorijās, izglītības iestādēm. Šeit viņi vairumā gadījumu spēlē eksponātu lomu, kas joprojām tiek izmantoti. Medicīnā viņi bieži reģistrē nelielus laika periodus, kas nepieciešami, lai palīdzētu pacientam vai stingri reglamentēta procedūra.

1 minūte var būt izšķiroša fiziķim vai ķīmiķim, kurš ir pieradis veikt dažādus eksperimentus. Šim nolūkam tiek izmantots smilšu pulkstenis, skaitot šo minimālo intervālu.

Skolotāji bieži izmanto 15 minūšu smilšu pulksteni. Šādi produkti ir īpaši populāri nevis vienkāršās vietējās skolās, bet gan elitārās universitātēs, kas strādā pēc vecām pārbaudītām metodēm. Šāda formāta smilšu pulkstenis tiek uzskatīts par vispiemērotāko laika noteikšanas risinājumu, piemēram, testa veikšanai.

Diemžēl elektronikas parādīšanās dēļ pulksteņi, hronometri un taimeri ir visuresoši. Tie ir iebūvēti plaukstas piederumos, mobilajos tālruņos, datoros. Tāpēc smilšu pulksteņa laiks kā nopietns mehānisms jau sen ir iegājis vēsturē. Mūsdienās pat mikroviļņu krāsns spēj skaitīt 10 minūtes. Un, ja reiz bijusi nopietna ierīce, tā kļūst par rotaļlietu un neparastu suvenīru tūkstošiem cilvēku visā pasaulē.

Bizness ir laiks, un jautrība ir stunda

Mūsdienīgi, komerciāli pieejami produkti var būt brīnišķīga dāvana. Bērniem tie ir pirmais solis vienkāršo fizikas likumu apguvē. Tāpēc vecāki jau agri augošajam bērnam ieaudzina tieksmi pēc zinātnes. Parastā izklaidē ar nepieciešamību skaitīt laiku varat droši izmantot smilšu pulksteni.

Koka skaistus modeļus kā rotaļlietas izmanto arī pieaugušie. Tos bieži dāvina darbiniekiem, tuviem draugiem un pat radiem. Tie ir neparasti skaisti, prasmīgi izgatavoti smilšu pulksteņi, kas tiek uzstādīti uz galddatoriem birojos.

Diezgan bieži šādi hronogrāfi ar smiltīm tiek uzstādīti kā dekoratīvs elements, radot īpašu interjera stilu.

Un tikai daži cilvēki tos glabā kā daļu no gadsimtiem senas vēstures, kā atmiņu par to svarīgs notikums vai vienkārši smieklīgs nieciņš.

Darbības princips

Smilšu pulksteni, pat modernu ražošanu, reti var uzskatīt par atskaites instrumentu, kas spēj precīzi skaitīt laiku. Un tam ir ļoti zinātnisks izskaidrojums.

Galda smilšu pulkstenis sastāv no divām kolbām, nelielas caurules starp tām un rāmja. Iekšpusē ir smiltis, kas suvenīros ir ietonētas ar neparastu krāsu. Smaguma spēka ietekmē tas nokrīt no augšējās kolbas apakšējā gar cauruli vai šauru kaklu. Apakšējā daļā ir noteikts gaisa daudzums, ko izspiež beztaras materiāls.

Smilšu pulkstenī ir daudz trūkumu. Tas ir gan neliels skaitītā laika intervāls, gan rādījumu neprecizitāte. Starp priekšrocībām izceļas produkta minimālās izmaksas, kas vismaz skaitījās sekundes. Pat nabags varēja atļauties šādu izstrādājumu metālā. Īpaša vieta smilšu pulksteņa vēsturē atvēlēta kuģniecībai. Ar viņu palīdzību jūrnieki uzzināja par pulksteņa maiņu un kustības ātrumu pa ūdeni. Protams, ārsti tos uzskatīja par nenomaināmu ierīci līdz pat divdesmitā gadsimta sākumam.

Pat senos laikos, ilgi pirms mūsu ēras sākuma, cilvēki jau zināja, kas ir laiks, un varēja to noteikt pēc zvaigznēm, saules, ziediem un dzīvnieku uzvedības.

Pirmie pulksteņi, kas mūsuprāt ir sava veida "izrāviens" laikā, ir saules pulkstenis. Šāds pulkstenis bija zemē iedurts stienis (nūjiņa), ap kuru tika likti cipari. Nūja uz skaitļiem meta ēnu no saules, kas virzījās pa debesīm, kā rezultātā bija iespējams uzzināt pašreizējo laiku. Ilgu laiku tie tika uzlaboti (līdz 15. gadsimtam), taču tiem bija būtiski trūkumi. Šādu pulksteņu mīnuss ir tāds, ka ne vienmēr debesīs ir iespējams redzēt sauli (piemēram, mākoņu dēļ), kas nozīmē, ka pulkstenis kādu laiku pārtrauks darboties. Tāpat laiku varēja noteikt tikai dienā – naktī pulkstenis nestrādāja.

Tāpēc cilvēki meklēja alternatīvu. Saules pulkstenis ir nomainīts ūdens (klepsydra). Tie bija iekšā dobs trauks, kura apakšā bija caurums. Pēc ūdens daudzuma, kas vienmērīgi izplūst no tā, varēja noteikt laiku. Šādu pulksteņu dzimtene ir Tuvie Austrumi. Arābu klepsidrām bija augsta funkcionalitāte un tās bija mākslas darbs. Viņi atrisināja problēmu saules pulkstenis un cilvēki tos izmantojuši jau ilgu laiku.

Izskats ugunīgas stundas zinātnieki datēti ar 13. gs. Pēc darbības principa tie bija līdzīgi klepsydrai, tikai trauka ar ūdeni vietā tika izmantota gara svece. Svecei izdegot, pēc noteikta attāluma tai uzliktās zīmes pazuda. Laika gaitā zīmēm tika pievienoti metāla stieņi. Kad zīme izdega, tā uzkrita uz tā paša metāla šķīvja, un atskanēja skaņa. Šī metode bija sava veida modinātājs.

Smilšu pulkstenis

Nākamais solis bija smilšu pulkstenis. Tie tika izgatavoti no divām stikla kolbām, kas savienotas ar plānu kaklu. Smiltis tika bērtas no vienas kolbas uz otru, kas kļuva par viņu darbības principu. Pulksteņi ir kļuvuši ne tikai par laika mērīšanas ierīci, bet arī par muižnieku, ierēdņu un bojāru māju rotu. Smilšu pulksteņa trūkumi:

• Pulkstenis varēja darboties tikai nelielu laiku. Parasti tas nepārsniedza dažas stundas.
• Normālam un pastāvīgam darbam pulkstenis pēc neilga laika bija jāapgriež, lai smiltis atkal sāktu liet.
• Par sevi lika manīt arī šādu pulksteņu augstās izmaksas. Pulksteņi tika izgatavoti no stikla, kas senos laikos bija kuriozs. Turklāt tie bieži tika dekorēti ar dārgiem metāliem un akmeņiem.

Smilšu pulkstenis pabeidz "vienkāršo" pulksteņu laikmetu un dod vietu mehāniskajiem, bet pēc tam elektroniskajiem pulksteņiem, kas ir vesela zinātne.

Smilšu pulkstenis ir viens no senākajiem cilvēces izgudrojumiem., bet precīzs datums, diemžēl, nav zināms. Taču pēc saglabājušajiem datiem varam secināt, ka smilšu pulksteņa princips Āzijā bija zināms jau ilgi pirms mūsu hronoloģijas parādīšanās. Neskatoties uz to, ka mūsu laikā pulksteņu mehānismi aktīvi attīstās, smilšu pulksteņi joprojām tiek aktīvi izmantoti.

Smilšu pulkstenis viduslaikos

Tieši viduslaiki veica lielus lēcienus smilšu pulksteņa vēstures attīstībā.. Viena no senākajām atsaucēm uz pulksteņiem ir datēta ar 14. gadsimtu, un tajā ir ietverti padomi par īpašu, smalku smilšu sagatavošanu izmantošanai smilšu pulksteņos.

Eiropā smilšu pulkstenis parādījās diezgan vēlu, taču, neskatoties uz to, tie ātri ienāca gandrīz katra cilvēka ikdienā, to veicināja zemu cenu, lietošanas vienkāršība, uzticamība un, pats galvenais, iespēja izmērīt laiku neatkarīgi no diennakts laika, tas labvēlīgi atšķīra tos no saules pulksteņiem.

Visbiežāk sastopamajiem pulksteņiem bija viens būtisks trūkums - tas ir salīdzinoši neliels intervāls, stunda vai pusstunda. Retums bija pulkstenis, kas varēja mērīt 3 stundas, un diezgan daudz bija paredzēti salīdzinoši liels laiks smilšu pulksteņa darbs. Tās bija milzīgas, apjomīgas konstrukcijas, kas varēja skaitīt 12 stundu intervālus.

Smilšu pulksteņu izgatavošana

Vissvarīgākais smilšu pulksteņa precizitātei bija smilšu kvalitāte., tas jāizsijā caur daudziem sietiem, rūpīgi jāizžāvē un jāatkvēlina. Stikla kolbas pulksteņu izgatavošanai jau tika ražotas pēc labi zināmas tehnoloģijas. Kolbu savienošanas vietā tika ievietota plāksne, kurai bija jāregulē liešanas ātrums. Lai piestiprinātu divas kolbas, to savienojuma vieta tika cieši ietīta ar diegu un papildus pārklāta ar sveķiem.

Precizitātei svarīga bija arī kolbu forma un to virsmas kvalitāte. Ļoti ilgi darbojoties smilšu pulksteņam, to precizitāte pasliktinājās. Tas bija saistīts ar faktu, ka kolbas iekšpusi pamazām skrāpēja smiltis, un lielu lomu spēlēja arī tas, ka smiltis tika sasmalcinātas mazākās frakcijās.

Smilšu pulkstenis - foto

Mēs piedāvājam jums dažādu smilšu pulksteņu formu fotoattēlu.

Smilšu pulksteņa nozīme

Smilšu pulkstenis ir simbols, kas atgādina par mērenību., ka laiks ir īslaicīgs, un nav nepieciešams, lai atvēlētais laiks tiktu samazināts ar pārmērībām. Divi trauki simbolizē cikliskumu, dzīves un nāves maiņu, haosu un kārtību.

Protams, Atkāpties no klasiskās smilšu pulksteņa formas ir tālu no iespējas, jo divas savstarpēji savienotas kolbas un rāmis ir šādu pulksteņu pamatā. Bet jūs varat mainīt kolbu formu un rāmi, kas tos atbalsta, uz to, kas jums patīk. Piemēram, lieliska dāvana biznesa aprindās ir smilšu pulkstenis, kura kolbās ir uzņēmuma logotips. Ir arī iespēja eksperimentēt ar materiāliem: krāsains stikls, dažādu šķirņu akmeņi, koks, metāli (varbūt pat dārgakmeņi) var padarīt smilšu pulksteni unikālu savā veidā.

Pasaulē lielākais smilšu pulkstenis ir 11,9 metrus augsts., un to cikls ir 1 gads, šī ir labākā ierīce laika mērīšanai. Šo pulksteni 2008. gada jūlijā varēja redzēt Maskavā, Sarkanajā laukumā. Mazākais pulkstenis, tikai 2,5 cm augsts, radīts Vācijā, Hamburgā, smiltis no šī pulksteņa augšējās kolbas izbirst vien 5 sekundēs.

Lai arī smilšu pulksteņi ir kļūdaini un ne tie precīzākie, tos izmantoja arī pēc mehānisko pulksteņu izgudrošanas, 20. gadsimtā tos izmantoja telefona centrālēs un tiesu zālēs.

Pašlaik smilšu pulkstenis spēlē vairāk dekoratīvu lomu., kā interjera dizaina elementi. Šo seno izgudrojumu izmanto arī dažu medicīnisku procedūru laikā.

"... Un mūžībā smilšu pulkstenis paliks kā bērna rotaļlieta."
Tālā pagātnē senais smilšu pulkstenis, kas senajā Grieķijā kalpoja kā dieva Kronosa, galvenā tiesneša un laika turētāja, simbols, tika izgatavots no divām stikla kolbām, kuras bija savienotas viena ar otru caur metāla diafragmu. stikls, vizla vai koks. Ilgstoši izmantojot smilšu pulksteni, šīs diafragmas bieži tika izdzēstas, palielinoties diametram. Smiltis lija ātrāk, un laika "gaita" tika lauzta.

Kopš 1750. gada stikla pūtēji ir iemācījušies izgatavot vienu stikla kolbu smilšu pulksteņiem. Kolba gludi iekļuva šaurā kaklā un atkal paplašinājās. Viņi sāka to piepildīt ar smiltīm caur nelielu caurumu apakšā, kas pēc tam tika pārklāts ar vasku. Kopš 1800. gada meistari ir iemācījušies aiztaisīt caurumu kolbā.

Smiltis vienmēr ir bijusi galvenā smilšu pulksteņu pildviela. Smilšu pulksteņa precizitāte ir atkarīga no smilšu stāvokļa, kolbas formas un tās virsmas kvalitātes. Smiltīm jābūt sausām, viendabīgām, apaļiem smilšu graudiem vēlams būt vienāda izmēra un augsta nodilumizturība. Viduslaikos izmantoja arī marmora, cinka vai svina putekļus, kā arī samaltas olu čaumalas. Kopš 13. gadsimta ir zināmas dažādas receptes pulksteņu “smilšu” pagatavošanai. To izsijāja, mazgā, vārīja un atlaidināja. Mūsdienās smilšu vietā izmanto sīkas stikla lodītes.

Smilšu pulkstenis kādreiz bija galvenais, diezgan precīzs laika mērīšanas instruments. Kopš 15. gadsimta tos izmanto arī uz kuģiem kuģošanai. Laikā pasaules ceļojumi Magelāns uz katra sava kuģa uzstādīja 18 smilšu pulksteņus. Speciāli norīkoti jūrnieki apgrieza smilšu pulksteni.

Kā darbojas klasiskais smilšu pulkstenis?
Kolbas augšpusē smiltis plūst lejup un gravitācijas ietekmē nokrīt. Kustības sākumā pieaugošajai krītošo smilšu graudu plūsmai pretojas no kolbas dibena izspiestā pretēja gaisa plūsma, kas steidzas uz augšu, cenšoties iziet starp atsevišķiem smilšu graudiņiem.
Smilšu strūklas ātrumu nosaka krītošo smilšu graudu ātrums, kad iestājas līdzsvars starp gravitācijas spēku, kas iedarbojas uz smilšu graudiem, un gaisa pretestības spēku, kas rodas, smilšu graudiem krītot.
Vienmērīga krītošu smilšu plūsma pakāpeniski palielina gaisa spiedienu kolbas apakšā. Kad smilšu graudu strūkla ir gandrīz izžuvusi, var redzēt, kā gaisa straume, izplūstot no apakšas uz augšu, savāc pēdējos smilšu graudiņus kolbas augšējā daļā un paceļ tos dažus milimetrus, pirms tie beidzot nokrīt. uz leju.

Kāpēc laiku var izmērīt ar smilšu pulksteni?
Smiltis ir sarežģīts materiāls, kas dažreiz uzvedas kā cieta viela, bet dažreiz kā šķidrums. Šķiet, ka smilšu pulksteņā vienmērīga smilšu straume ir līdzīga šķidruma plūsmai, taču ir būtiska atšķirība. Ja tas būtu šķidrums, tad tā daudzums, kas plūst cauri pulksteņa caurumam, būtu atkarīgs no šķidruma kolonnas augstuma virs cauruma. Un smilšu daudzums, kas iziet cauri smilšu pulksteņa caurumam laika vienībā, nav atkarīgs no smilšu augstuma virs bedres. Tāpēc smilšu pulksteņā laiku var izmērīt ar smiltīm.

Smilšu plūsmas nemainīgais ātrums ir saistīts ar spēku pārdali, kas rodas smilšu biezumā, kas parādās smilšu graudu saskares vietās. Lielos smilšu apjomos šo saskares punktu dēļ veidojas smilšu graudu "tīkliņi", kuros parādās kupolveida "tilti".

Šie tiltiņi rada spiedienu uz kolbas stikla sienām. Zemāk esošie smilšu slāņi zināmā mērā tiek atbrīvoti no augšējo slāņu spiediena. Rezultātā vidējais smilšu spiediens virs cauruma, pat ja smilšu līmenis mainās, paliek gandrīz nemainīgs. Tas rada nemainīgu smilšu strūklas ātrumu smilšu pulksteņā.

Kā jūs varat "pārvaldīt" laiku?

Uzkarinām smilšu pulksteni uz elastīga diega (elastīgā lente) un liekam tam svārstīties uz augšu un uz leju.Pilnīga visu smilšu plūsma pulkstenī no augšas uz leju prasīs ilgāku laiku nekā pulkstenī normāli apstākļi, t.i. ja viņi, piemēram, stāvētu uz galda.

Kolbas pusītes savienojošās atveres diametrs parasti tiek veidots pēc iespējas mazāks, lai palielinātu smilšu liešanas laiku ar mazāku smilšu daudzumu pulkstenī, t.i. palielināt smilšu pulksteņa laiku.
Granulētu vielu (smilšu) plūsma atšķiras no šķidruma plūsmas. Smiltis plūst cauri caurumam no sākuma līdz beigām ar tādu pašu ātrumu. Šī īpašība ir balstīta uz velvju (tiltu) rašanos smilšu iekšpusē. Smilšu pulkstenī tas var pat izraisīt cauruma aizvēršanos un apturēt smilšu tecēšanu uz leju. Kad pulkstenis pārvietojas ar paātrinājumu uz augšu vai uz leju (piemēram, šūpojoties), šādi pārklājošie tilti sabrūk.

Kā vēl var "ietekmēt" laiku?

Piemēram, satveriet kolbas dibenu ar plaukstām. Pēc kāda laika "laiks apstāsies", smilšu graudu plūsma apstāsies. To, kas šeit šķiet mistiska roku uzlikšana, var izskaidrot diezgan loģiski. Sildot kolbas dibenu, tajā esošais gaiss uzsilst, izplešas un mēdz pacelties līdz kolbas augšai, un tad vienmērīgā smilšu graudu plūsma smilšu pulksteņā var tikt traucēta vai pat pilnībā apturēta.

Dažos neparastos smilšu pulksteņos var novērot interesantas parādības!

Sausām smiltīm kolbas apakšā izveidotās smilšu kaudzes atslodzes leņķis ir aptuveni 30-35 grādi. Šī vērtība ir atkarīga arī no graudu formas. Stūraini smilšu graudi veido stāvākas nogāzes, savukārt noapaļoti graudi veido maigākas nogāzes.
Ja smilšu pulksteni piepilda ar smiltīm ar smilšu graudiņiem atšķirīgs diametrs, tad, izveidojoties smilšu strūklai, smilšu graudi sāks izplatīties ļoti interesanti gan kolbas augšējā daļā, gan apakšējā daļā.

Apakšā vispirms veidojas neliels konuss, no augšas plūstošās smiltis veido smilšu lavīnas, kas slīd lejup pa smilšu konusa nogāzi. Šajā gadījumā smilšu graudi tiek šķiroti pēc izmēra: lielie uzkrājas galvenokārt konusa pakājē, un konusa nogāzēs smiltis atrodas atsevišķos mazāko smilšu graudu un lielāko smilšu graudu slāņos.
Šī "joslošanās" ir izskaidrojama divējādi: mazākie smilšu graudiņi var iekļūt starp lielajiem un veidot slāni, savukārt lielākie var vieglāk ripot pa nogāzi, un tādējādi tie arī veido savu slāni.
Šie procesi tiek pastāvīgi atkārtoti.
Un kaut kas līdzīgs notiek kolbas augšējā daļā, tikai šeit, smiltīm kustoties, veidojas koniska piltuve.

Šis smilšu pulksteņa modelis ir līdzīgs parastajam smilšu pulksteņam, taču tam ir divas atšķirības. Pirmkārt, smiltis atrodas starp divām plakanām plāksnēm, un, otrkārt, pulkstenis tiks piepildīts ar smiltīm, kas satur dažāda izmēra smilšu graudus. Līdz ar to parādās iepriekš aprakstītie "svītraino" efekti.
Uz šādas zinātniskas "rotaļlietas" piemēra mācās nopietni cilvēki nopietnas problēmas kas rodas, piemēram, uzglabājot beztaras materiālus.

Līdzās klasiskajiem ir arī mūsdienīgi smilšu pulksteņu dizaini, kuru darbu būtu interesanti apsvērt. Šādus pulksteņus pat sauc par "paradoksālajiem pulksteņiem".

Neticēsiet savām acīm, šajā pulkstenī "smiltis" plūst no apakšas uz augšu, tomēr dabas likumi paliek spēkā!

Stikla pudele piepildīta ar šķidrumu liels blīvums un mazas bumbiņas, kuru blīvums ir daudz mazāks par šķidruma blīvumu. Blīvākā šķidrumā bumbiņas ar mazāku blīvumu paceļas, kā paredzēts, uz augšu. Tas ir paradoksālā pulksteņa pamatprincips, uz kura pamata "smiltis" ceļas no apakšas uz augšu. Un viss atkārtojas jaunā veidā ar katru pulksteņa pagriezienu.

Neparastajos smilšu pulksteņos var būt sīkas plastmasas lodītes vai ar gaisu pildītas stikla bumbiņas kā "smiltis". Ļoti jauki izskatās arī dobas caurspīdīgas bumbiņas, kas daļēji piepildītas ar tonētu ūdeni.

Pulksteņa vertikālā stāvoklī notiek samērā blīva un ne pārāk vienmērīga lodīšu plūsma uz augšu. Bumbiņām ir jāieduras uz augšu caur šauru caurumu, un šķidruma viskozitātes dēļ tās daļēji izvelk to līdzi, kamēr šķidrums arī tiecas uz leju.

Būtībā bumbiņas nolaišanās un pacelšanās ātrums šķidrumā ir atkarīgs no lodīšu un šķidruma blīvuma atšķirības, no lodīšu diametra un no šķidruma stipruma, un šķidruma stiprums ir ļoti liels. atkarībā no temperatūras.

Ja iedarbināt paradoksālo pulksteni un ļaujat pacelties vismaz dažām bumbiņām un pēc tam noliekat pulksteni uz sāniem, tad jūs varat skaidri redzēt, kā atsevišķas bumbiņas lēnām ceļas uz augšu.

Šajā gadījumā jums pat var būt laiks, lai noteiktu atsevišķu bumbiņu pieauguma ātrumu.
Ja atkal novietojat pulksteni vertikāli tā, lai bumbiņas straumē sāktu celties uz kolbas augšējo daļu, tad kolbas apakšējā daļā, kas ir gandrīz pilnībā piepildīta ar bumbiņām, jūs varat skaidri redzēt "caurumu", kas virzās uz leju. . Šo parādību var salīdzināt ar “cauruma” kustību pusvadītājā.

"Aizmāršīgs" vai "nerātns" smilšu pulkstenis.

Parasts smilšu pulkstenis tiek nolaists ar ūdeni piepildītā cilindrā. Smilšu pulksteņa ārējais diametrs ir par dažiem milimetriem mazāks par cilindra iekšējo diametru. Miera stāvoklī pulkstenis, tāpat kā pludiņš, atrodas cilindra augšpusē, un visas smiltis atrodas kolbas apakšā.
Ja tagad cilindrs ir apgriezts otrādi, tad sākumā smilšu pulkstenis paliek cilindra apakšā, lai gan smiltis jau ir sākušas savu kustību. Un tikai tad, kad iztecējusi gandrīz puse smilšu, smilšu pulkstenis paceļas līdz cilindra augšai. Un jau cilindra augšpusē pārējās smiltis pulkstenī ielej kolbas apakšējā daļā.

"Aizmāršīgais" smilšu pulkstenis sāks peldēt tikai kādu laiku pēc cilindra apgriešanas.

Kāpēc smilšu pulkstenis nepaceļas uzreiz pēc cilindra apgriešanas?
Smilšu pulkstenim cilindra iekšpusē ir vidējais blīvums mazāk nekā ūdens. Tātad pulkstenis iet uz augšu. Ja pulksteni apgriež otrādi, tad sākumā gandrīz visas smiltis atradīsies kolbas augšējā pusē, pulksteņa smaguma centrs būs attiecīgi virs pulksteņa vidus.

Ja pulkstenis atrastos nevis šaurā cilindrā, bet gan brīvā ūdenī, tad no radītā griezes momenta tas uzreiz apgrieztos. Šaurā cilindrā tie tiek piespiesti pret cilindra iekšējo sienu. Šeit notiek pielipšana (statiskā berze), kas neļauj pulkstenim ātri pacelties.

Tikai tad, kad gandrīz puse smilšu būs izplūdusi, pulksteņa smaguma centrs nokritīsies zem vidus. Statiskā berze pret cilindra sienu un griezes moments pazudīs, tagad pulkstenis var peldēt līdz cilindra augšdaļai.

"Peldošais smilšu pulkstenis"

Nākamais neparastā smilšu pulksteņa piemērs ir variants ar nosaukumu "Peldošais smilšu pulkstenis". Šeit cilindrisks smilšu pulkstenis atrodas cilindrā, kas piepildīts ar ūdeni.

Smilšu pulksteņa ārējais diametrs ir tikai nedaudz mazāks par cilindra iekšējo diametru. Šķidruma viskozitātes dēļ smilšu pulkstenis šādā cilindrā celsies un kritīs ļoti lēni.
Saskaņā ar darbības principu smilšu pulkstenis, kas atrodas šaurā cilindrā, ir līdzīgs šķidruma viskozitātes mērīšanas ierīcei.

Laiks, kurā smiltis caur kaklu tiek iebērtas citā traukā, parasti ir no dažām sekundēm līdz vairākām stundām. Iepriekš, lai palielinātu mērītā laika intervālu, vienā gadījumā tika sastādīti pat smilšu pulksteņu komplekti.

Smilšu pulkstenis "Laika ritenis"

Mūsu laikos ir iemācījušies izgatavot smilšu pulksteni ar "rūpnīcu" visam gadam Ungārijas galvaspilsētā Budapeštā katru gadu decembra pēdējā dienā milzu "Laika rata" smilšu pulkstenis, vairāku metru augsts. , veic pusapgriezienu, lai uzsāktu jaunu ikgadējo darbu ciklu.

Smilšu pulksteņa pagriešana vienmēr tiek veikta vienā virzienā, vecmodīgi: ar kabeļu un vienkārša mehānisma palīdzību.

Un šeit ir uzmanība!

Vai zināji, ka olu var novietot uz galda ar smailu galu uz leju?
Šādas olas iekšpusē tiek izgatavots asimetrisks smilšu pulkstenis. Kad visas smiltis ir tajā kolbas daļā, kas ir simetriska attiecībā pret olu, tad tās var likt uz galda asajā galā un tā stāvēs

Pēc kāda laika, kad smiltis sāk birt, olas smaguma centrs nobīdīsies, un ola nokritīs. Otro reizi to nevarēs uzlikt uz asā gala, kamēr visas pulksteņa smiltis nebūs izlietas atpakaļ sākotnējā stāvoklī.

Mūsu laikā smilšu pulkstenis ir ieguvis daudz dažādu izpildījuma variāciju un jau ir pārcēlies uz suvenīru un zinātnisko rotaļlietu kategoriju.

Piemēram, smilšu un gaisa vietā smilšu pulksteņā var izmantot bumbiņas un šķidrumu vai divus šķidrumus, kuru blīvums ir ļoti atšķirīgs.
Vai varbūt izdosies izdomāt savu "smilšu pulksteņa" versiju?