|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ÇOCUK BİLİMSEL LABORATUVARI
Kuvars saati. Çocuk Bilim Laboratuvarı
Rehber / Çocuk Bilim Laboratuvarı Saat kaç? Bu sorunun cevabını saate bakarak bulmaya alışkınız; manuel, cep, masaüstü, duvar, sokak, kule. Saati telefon ve radyo ile kontrol edebilirsiniz. Sovyetler Birliği'ndeki yayın istasyonları, günde dört kez doğru zaman sinyalleri iletir. Atalarımız zamanı nasıl takip etti? Beş bin yıl önce, insanlar bunun için Güneş Saatini kullandılar - dikey olarak yerleştirilmiş ve günün farklı saatlerinde farklı uzunluklarda ve yönlerde bir gölge oluşturan sıradan bir direk. Daha sonra su ve kum saati kullanılarak zaman ölçümü yapılmıştır. Bu ilkel aletlerin doğruluğu elbette çok yaklaşıktı. MS XNUMX. yüzyıla gelindiğinde, mekanik - kule saatlerin icadı geriye gider ve beş yüz yıl sonra, ilk yaylı saatler ortaya çıktı. Bununla birlikte, hız kontrol cihazı - dengeleyici - onlarla eşit olmayan bir şekilde dalgalandığından, büyük doğrulukta farklılık göstermediler. Bu eksiklik, serbestçe asılı bir sarkacın salınım periyodunu sabit tutma özelliği keşfedildiğinde ortadan kalktı. Sarkacı saat mekanizmasına bağlayarak, zamanı yeterli doğrulukla ölçen bir cihazımız oldu. Sarkaçlı saatlerin sürekli yapıcı gelişimi, onları güvenilir bir zaman ölçer haline getirdi. talepkar tüketiciler Ancak bilim ve teknoloji durmuyor. Gelişimleriyle eş zamanlı olarak, zaman belirleme doğruluğuna yönelik gereksinimler arttı. Bir saniyeye kadar doğru, "tüketicilerinin" çoğunu tatmin etmeyi bıraktı. Zamanı saniyenin yüzde birine, binde birine, hatta on binde birine kadar bilmek istiyorlardı. Bunlar yalnızca gök cisimlerinin hareketini inceleyen astronomlar değildi. Gemilerin ve uçakların navigatörleri, denizde ve havada doğru yönlendirme için en doğru zamana, alanı inceleyen topograflara ve sörveyörlere ihtiyaç duyuyordu. Dünyanın neresinde olduklarını belirlemek için coğrafi enlemi - ekvatordan uzaklığı - ve boylamı - belirli bir yerin meridyen düzlemi ile sıfır meridyen düzlemi arasındaki açıyı - belirlemeleri gerekiyordu. Boylamı doğru bir şekilde belirlemek için, yerel saati ve sıfır meridyenindeki zamanı en yüksek doğrulukla bilmek gerekir, çünkü boylam bu iki değer arasındaki farktan hesaplanır. Belirli bir yerde, belirli bir anda 23 saat 30 dakika olduğunu yıldızlar belirlesin. Sıfır meridyen zamanına ayarlanan ve radyo ile kontrol edilen saat 21 saat 30 dakikayı gösteriyor. Fark iki saattir. Dünyanın günde bir kez kendi ekseni etrafında batıdan doğuya bir dönüş yaptığı, yani 360 ° ve bir saat içinde - 360:24 = 15 ° döndüğü bilinmektedir. İki saat sonra 30° dönecek. Bu nedenle gözlemci 30° doğu boylamındadır. Kesin zaman, minerallerin keşfi için büyük önem taşıyan, dünya yüzeyinin çeşitli noktalarında yerçekimi değişikliklerini inceleyen jeologlar ve gravimetristler tarafından da bilinmelidir. gök saati İnsanların hayatında bu kadar önemli bir rol oynayan zaman tam olarak nasıl belirleniyor? Bilim adamları saatlerini hangi ultra hassas saatlere göre kontrol ediyorlar? Bu harika saatler doğanın kendisi tarafından yaratılmıştır. Kadranları gece gökyüzüdür ve saat, dakika ve saniye sayıları yıldızlardır. Kesin bir kararlılıkla gökkubbedeki ebedi yollarını takip ederler. Her zaman, tam olarak astronomlar tarafından belirlenen anda, her yıldız en yüksek konumuna ulaşır ve göksel meridyeni geçer. Mükemmel zamanı bulmak için bu anı yakalamanız yeterli. Bu görevin üstesinden gelmek için gökbilimcilere göksel saatin "elinden" - geçiş aleti adı verilen özel bir astronomik tüpten - yardım edilir. Dünya ile aynı anda dönen geçiş aleti, daima aletin görüş alanında ince bir dikey iplikle gösterilen meridyen boyunca yönlendirilir. Gökbilimci, bir yıldızın bu iplikçikten geçişini not ederek saatini ne kadar düzeltmesi gerektiğini hesaplar. Her gece dünyadaki tüm gözlemevlerinden astronomlar geçit aletlerinin başına otururlar. Ancak hava her zaman gözlemler için elverişli değildir. Açık bir gökyüzüne ihtiyaçları var ve örneğin Moskova'da yılda yalnızca yaklaşık 90 bulutsuz gece var, güneşli Taşkent'te - yaklaşık 250. Genellikle gökyüzü üst üste bir ay boyunca ve bazen daha da uzun süre bulutlarla kaplıdır. Bir astronomik gözlemden diğerine bu zorunlu molalar sırasında tam zamanı ayarlamanın bir yolunu bulmak gerekiyordu. Yani zamanın "depolanması" sorunu vardı. Bu karmaşık sorunun çözümü, yüksek hassasiyetli astronomik saatlerin yaratılmasıyla kolaylaştırıldı. iki sarkaç Astronomik saatin ana ve en önemli parçası sarkaçtır. Apaçık. Sonuçta, saatin ana avantajı, rotalarının tekdüzeliği ve sabitliğinde yatmaktadır. Ancak saat, ancak sarkacın uzunluğu her zaman kesinlikle sabit kalırsa ve salınımlarının genliği değişmezse eşit şekilde gidebilir. Bu değerleri neler etkileyebilir? Her şeyden önce, sıcaklık ve hava basıncındaki değişiklikler. Sarkacın sıcaklıktaki değişikliklerden en az etkilenen bir malzemeden yapılması gerektiği sonucu çıkar. Invar'ın böyle bir malzeme olduğu ortaya çıktı -% 36 nikel ve% 64 çelikten oluşan ve çelikten 10-12 kat daha az doğrusal genleşme katsayısına sahip bir alaşım. Invar'dan bir sarkaç yapıldı. Astronomik saatlerin tasarımcıları başka önlemler de aldılar. Saati, sıcaklığın çok az değiştiği bir bodruma yerleştirdiler ve cam kapaklı hava geçirmez şekilde kapatılmış bakır bir silindirin içine yerleştirdiler. Hava neredeyse tamamen silindirden dışarı pompalanır ve içindeki atmosfer basıncı sürekli olarak 20-25 mm cıva aralığında tutulur. Saat, binadan izole edilmiş özel bir temel üzerine kuruldu. Bu nedenle bulundukları binanın titreşimlerine karşı çok hassas değildirler. Ayrıca sarkacı en ufak bir mekanik yükten bile kurtarmaya özen gösterdiler. Yüksek hassasiyetli astronomik saatlerin ana fikri budur. Tanımladığımız serbest sallanan sarkaç, herhangi bir iletim ve zaman belirten mekanizma ile bağlantılı değildir. Buna "serbest" sarkaç denir. Misyonu sınırlıdır. Yalnızca zamanı ölçer ve tüm "siyah" - mekanik iş, başka bir yardımcı sarkaca atanır. Serbest sarkaç, her 30 saniyede bir sallanan darbeler alır. Yardımcı bir sarkaç tarafından tellerle ona gönderilirler. Özel elektrikli cihazların yardımıyla, serbest sarkaç, yardımcı sarkacı olduğu gibi yöneterek, onu kendisiyle kesinlikle senkronize bir şekilde salınmaya zorlar. Yardımcı sarkaç, kadran üzerindeki ibreleri hareket ettiren bir aktarım mekanizmasını çalıştırır. İlkine elektrik kablolarıyla bağlanan bu ikinci saat, zamanın gerçek koruyucusu olan ana sarkaçtan herhangi bir mesafeye, herhangi bir yere kurulabilir. Dünyadaki tüm astronomik gözlemevleri ve metroloji enstitüleri artık çalışmalarında iki sarkaçlı saatler kullanıyor. Bu tür saatlerin doğruluğu son derece yüksektir: ayarlanan rotaları günden güne 0,003 saniyeden fazla değişmez. Böyle bir doğruluk harika görünüyor, ancak modern bilim için yeterli değil, çünkü saniyenin birkaç binde biri kadar bir hata bile gökbilimcilerin, metrologların ve jeofizikçilerin ilgisini çeken bazı fenomenlerin incelenmesini engelliyor. Kristallerin mucizevi özelliği Bir çıkış yolu nerede aranmalı? Teknisyenler tüm olanaklarını tüketmiş ve sınıra ulaşmış gibi görünüyordu: sarkaçlı saatin daha fazla geliştirilmesi düşünülemez görünüyordu. Sonra elektrikçiler ve radyo mühendisleri astronomik saatlerin tasarımını üstlendiler. Sarkacın zamanını doldurduğunu savundular. Sarkaç, ideal koşullara yerleştirilse bile bilim adamlarının artan taleplerini karşılayamıyor. Bu, sabit frekansta salınımlar sağlayan başka bir regülatörle değiştirilmesi gerektiği anlamına gelir. Böyle bir regülatör arayışı içinde kuvarsları hatırladılar. Kuvars kristali ve eksenleri
1880'de, bazı kristallerin dikkate değer bir özelliği keşfedildi, en çok kuvarsta belirgindi. Kuvars genellikle uçları sivri piramidal olan altı yüzlü kristaller halinde bulunur (Şek. 1a). zz çizgisi, kristalin optik eksenini temsil eder. Kristal optik eksene dik olarak kesilirse, tüm açıları 120°'ye eşit olan bir altıgen elde edilir (Şekil 1b). Bu açıların açıortaylarından geçen xx, x1x1 X2X2 çizgileri elektrik eksenlerini, yy, Y1Y1, Y2Y2 çizgileri ise kristalin mekanik eksenlerini gösterir. Yüzeyleri elektrik eksenlerinden birine dik olan bir kuvars kristalinden bir plaka kesilirse, plaka mekanik olarak sıkıştırıldığında veya gerildiğinde, yüzeylerinde elektrik yüklerinin ortaya çıktığı ortaya çıktı. Bu fenomene doğrudan piezoelektrik etki denir (eski Yunanca "piezo" kelimesi şu anlama gelir: Basıyorum, sıkıyorum.). Ters piezoelektrik etki, bir elektrik alanına yerleştirilmiş bir kuvars levhanın deformasyonunda ifade edilir. Kısa dalga radyo amatörleri, kuvarsın bu özelliğinin gayet iyi farkındadır. Kuvars levhanın osilatör frekansını sabit tutma yeteneğine sahip olduğunu biliyorlar. Kuvars stabilizatörleri radyo istasyonlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Yeni zaman tutucunun yaratıcılarının kullanmaya karar verdiği kuvarsın bu dengeleyici yeteneğiydi. Kuvars saati Kuvars saat tasarımcıları, bir kristalden 7x7 mm kesitli ve yaklaşık 60 mm uzunluğunda dikdörtgen bir çubuk keserler. Çubuğun karşılıklı iki yüzeyine en ince altın tabakasını uyguladılar. Sonuç, yalıtkanı bir çubuk olan bir kapasitördü ve plakalar iki kat metaldi. Kuvars saatlerde bulunan bu cihazın amacı, sıradan saatlerde bulunan sarkacın amacı ile aynıdır: düzenleyicidir. Ve tamamen güvenebileceğiniz bir regülatör. Bir triyotun frekans ayar devresindeki kuvars kristali
Daha sonra kuvars, lamba jeneratörünün devresine dahil edildi. Kristal bir ızgara devresine - jeneratör lambası katodu - triyota yerleştirildi (Şekil 2). Buna paralel olarak büyük bir direnç kuruldu. Devrenin anot devresine bir indüktör ve bir kondansatörden oluşan salınımlı bir devre dahil edilmiştir. Bu, anot - lamba ızgarasının kapasitansı yoluyla bağlantı nedeniyle, sönümsüz salınımları korumak için koşullar yaratılması için gereklidir. Devre, doğal frekansı kuvars çubuğun salınım frekansından daha yüksek olacak şekilde ayarlandı. Bu, genel anlamda bir kuvars osilatörün cihazıdır - bir kuvars saatin ana kısmı. Doğrulukları doğrudan osilatör frekansının kararlılığına bağlıdır. Kuvarsın doğal salınımlarının sabitliği çok yüksektir. Yer kabuğunun yerçekimi kuvveti değişimlerinden veya sismik titreşimlerinden etkilenmez. Bununla birlikte, sıcaklık ve atmosfer basıncındaki dalgalanmalara karşı hassastır. Kuvars sıcaklığını sabit tutmak için tasarımcılar özel önlemler aldı. Kristal osilatörü, içinde derecenin yüzde biri hassasiyetle sabit bir sıcaklığın korunduğu çok katmanlı duvarlara sahip bir termostata yerleştirdiler. Bu sıcaklık sabitliği, bir cıva temaslı termometre tarafından kontrol edilen termostatın elektrikli ısıtılmasıyla elde edilir. Bu, frekansın yaklaşık 1*10-8 doğrulukta saklanmasını sağlar. Kuvarsın kendisi, içinde bir vakum yaratılan hermetik bir kap içine alındı. Frekans bölücülü kuvars osilatörü
Tasarımcılar, kuvars kristalinden doğal frekansı 100 kHz olacak şekilde şekil ve boyutta bir blok işlediler. Ancak bu frekansın akımı, saat mekanizmasını harekete geçiren motorun dönüşü için uygun değildir. Blok şemada gösterilen bir dizi ara cihaz oluşturmak zorunda kaldım (Şekil 3). Burada elektronik, tasarımcılara çok yardımcı oldu. Bir dizi elektronik jeneratör devresi, senkronize jeneratörün doğal frekansından birkaç kat daha yüksek veya daha düşükse veya böyle bir çoklu değere yeterince yakınsa, başka bir jeneratörün frekansı ile senkronize olma yeteneğine sahiptir. Kuvars saat tasarımcıları, multivibratör veya bloke edici osilatör gibi devrelerin kendilerininkinden daha yüksek frekanslarla senkronize olma yeteneğinden yararlandılar. Böyle bir senkronize, daha yüksek frekanslı osilatöre genellikle bir frekans bölücü denir. Bir senkron motoru çalıştırabilecek en yüksek akım frekansı yaklaşık 1000 Hz'dir. Ancak, 1:100 bölme oranına sahip bir frekans bölücü çok kararsızdır. Bu nedenle, 1000 kHz'lik bir kuvars frekansı ile senkronize olan 100 Hz'lik bir frekans elde etmek için, birbirini seri olarak senkronize eden 1:4 ve 1:5 oranlarına sahip bir dizi bölücü kurmak gerekliydi. Frekans bölücü olarak kullanılan jeneratörler çok sayıda harmoniğe sahiptir. Zararlı yüksek frekanslı salınımların, stabilitede bozulmaya neden olabilecekleri kristal osilatör devresine girmesini önlemek gerekliydi. Bunun olmasını önlemek için, kuvars osilatör ile şebeke akımları olmadan çalışan birinci frekans bölücü arasına bir tampon amplifikatör bağlandı. Bu mod, kristal osilatörün yükünü azaltmaya ve çalışma kararlılığını artırmaya yardımcı olur. Frekans bölücü devrelerde genellikle düşük güçlü lambalar kullanılır. Sağladıkları akım, saniye temaslı saat mekanizmasını çalıştıran senkron motoru döndürmek için çok zayıf. Bu nedenle, frekans bölücüden (1000 Hz frekanslı bir akım veren) sonra, motor sargılarına birkaç watt güç veren bir amplifikatör açıldı. Kararlılık açısından kuvars saatler, mevcut tüm sarkaçlı saatlerden üstündür. Rotalarının günlük ortalama dalgalanması saniyenin on binde ikisi kadardır. Ultra hassas saatlerin yaratılması, modern bilimin olağanüstü bir başarısıdır. Birçok bilimsel kurum, kuvars saatleri şimdiden satın aldı. Moskova'da Jeodezi, Hava Fotoğrafçılığı ve Haritacılık Merkez Araştırma Enstitüsü'nde PS Popov tarafından yapılan ilk yerli kuvars saat yorulmadan saniyeleri ölçer. Radyo Ölçümleri Enstitüsü, Sternberg Astronomi Enstitüsü ve diğer enstitüler ve gözlemevlerinde kuvars saatler bulunur. Zamanı ölçmenin yeni yolunun meraklıları, kuvars saatlerin yakında tamamen sarkaçlı saatlerin yerini alacağını ve zamanın tek koruyucusu haline geleceğini iddia ediyor. Bu tür iddialara itiraz eden şüpheciler de var. Kuvars saatlerin bariz avantajlarını inkar etmeden, dezavantajlarına da dikkat çekiyorlar. Kuvars saatlerin avantajlarından daha önce bahsetmiştik; bu onların eşsiz doğruluğu ve tabii ki sürekliliği, neredeyse tüm dış etkenlerden bağımsızlığıdır. Eksiklikleri nelerdir? Gökbilimciler, zamanı ölçmek için kullandıkları saatin iki, üç yıl veya daha uzun süre aralıksız çalışabilmesini talep ediyorlar. Kuvars saatler bu gereksinimi karşılıyor mu? Pek değil. Elektrik şebekesinden gelen akımla beslendiklerini hatırlayın. İstasyon akım sağlamayı durduracak ve saat duracaktır. Ancak saat ağdan değil pillerden besleniyorsa bu olmayacak. - Bu doğru, - şüpheciler aynı fikirde. - Peki ya radyo tüplerinin aşınmasıyla kuvarsın yaşlanması? Aslında, kuvars zamanla yaşlanır ve salınımlarının frekansı değişir. Herhangi bir lambanın aniden arızalanmayacağını garanti edemezsiniz. Ancak kuvars tutkunları böyle bir kazadan korkmuyor. Laboratuarlarına bir değil, senkronize çalışan üç saat yerleştirirler. Birinin durması önemli değil. Tamir edilene kadar diğer ikisi zaman tutacaktır. Anlaşmazlık devam ediyor, ancak bu arada düzinelerce kuvars saat düzenli olarak bilime hizmet ediyor. Bugün doğrulukları, en hassas araştırmaları yürüten bilim adamlarını tatmin ediyor. Ve yarın ne olacak? Yeni bir zaman standardı bulmak mümkün olacak mı, daha da doğru mu? Belki de böyle bir standardın temeli moleküller veya daha doğrusu titreşimlerinin frekansı olacaktır. Sovyet bilim adamları zaten bu yönde çalışıyorlar. Yazar: A. Brodsky
▪ Bir şişeden bir derecenin on binde biri
Bahçelerdeki çiçekleri inceltmek için makine
02.05.2024 Gelişmiş Kızılötesi Mikroskop
02.05.2024 Böcekler için hava tuzağı
01.05.2024
▪ Siemon 40/100 Gb Fiber Optik Çözümleri ▪ Ahşap Stonehenge'in ayak izi ▪ İşletim sistemi Google ChromOS
▪ sitenin bölümü Akım, voltaj, güç regülatörleri. Makale seçimi ▪ makale Ve uzun bir süre öğrenciler Wagner ve Koch düşündüler. Popüler ifade ▪ makale Evren ne kadar soğuk? ayrıntılı cevap ▪ Makale Uzun motor ömrü. Kişisel ulaşım ▪ makale Nabız metal dedektörü. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi ▪ makale Spiritist seansı. Odak Sırrı
Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri
www.diagram.com.ua |
İlginç makaleler öneriyoruz bölüm 
Diğer makalelere bakın bölüm 
En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:
Bu sayfanın tüm dilleri