Időmérés homokórával ... A világ és mi
A C @ fé des Sciences által szervezett "Idő" különleges tematikus hét részeként úgy döntöttem, hogy elmondok egy nagyon praktikus eszközt az idő áramlásának mérésére. Hosszú ideje ismert, egyszerű, okos, és általában minden jó szakács részese: a homokóra .
Nosztalgia szekvencia, a Sweet Random Science kezdeményezésével! Emlékszem, gyermekkoromban órákon át figyeltem, ahogyan a vékony homokfolyamon csiklandoznak a folyadékok, mint a folyadék, de amelyek apró szilárd szemcséi egyenként halmozódtak fel, hogy szép kupacot alkossanak a rekeszben. !
Csodálkoztam a látványon, és azon tűnődtem, hogyan készülhetett ilyen hangszer (a nyitás legkisebb jele nélkül is lezártnak tűnt). Természetesen felmerült az a kérdés is, hogy a homokszemek számának pontosan a jó eltelt időre kell-e esnie. Arra is kíváncsi voltam, hogy miért nem látszott soha valamiféle forgalmi dugó a két izzó közötti üveg szűk keresztmetszeténél.
Egyébként még nem tudtam róla, de valóban szemcsés áramlási történetek voltak, a gabona fizikai jellemzőitől és a vezetési baleset típusától (a szűk keresztmetszet) függően.
A homokóra őse
Az idő mérése áramlással nem új keletű. Ismét a ragyogó ősi civilizációk nagyon ötletes mechanizmust dolgoztak ki az időtartamok mérésére. Természetesen; a híres napórákra gondolunk, de nyilvánvalóan éjszaka ezek a műszerek problémát jelentettek: nap nélkül nem lehet értékelni az idő múlását.
Röviden: az egyiptomiak vízzel töltött, kagylós tartályt használtak, amelynek alján egy kis lyuk volt: a clepsydra.
Clepsydra felfedezett Karnakon
Fathy Photography, Kairói Múzeum - Link
Az eltelt időt egy bizonyos mennyiségű víz áramlása határozza meg. A fellobbanó forma kompenzálja azt a tényt, hogy az áramlás előrehaladtával a víz magasságának csökkenésével a nyomás is csökken (a víz súlyától függően). Röviden, frustoconicalis forma nélkül, ahogy a víz folyik, egyre lassabban folyik ... Nem túl praktikus! Lobbanó alak esetén a szint csökkenésével a szakasz csökken, így sikerül lelassítani a nyomásesést és ezáltal az áramlási sebesség csökkenését.
Más jellemzők azonban szintén problematikusak, és a mérést meglehetősen véletlenszerűvé teszik (például a víz hőmérséklete megváltoztatja sűrűségét és ezért áramlási sebességét). Tél és nyár között a clepsydra nem adja meg ugyanazt az időjelzést. Az egyiptomiak úgy oldották meg ezt a korlátozást, hogy az év hónapjától függően különböző fokozatokat állítottak fel. De ez még mindig nem túl megbízható, különösen azoknak a matrózoknak, akik ilyen eszközt akartak venni a múló idő felmérésére és különösen a megtett távolság levezetésére.
Homokóra
Az áramlás gondolatának megőrzése érdekében a folyadék térfogatának hőmérséklet és nyomás miatti változásainak kellemetlensége nélkül meg kellett találnunk egy másik, vagy legalábbis annak tekinthető folyadék elemet. A szemcsés áramlás tökéletesen reagál erre a két korlátozásra, azzal a feltétellel, hogy nem kohéziós szemcséket talál, például száraz homokot: egy homokszem „szilárd” jellege miatt nem lesz érzékeny a hőingadozásokra (legalábbis nagyon elhanyagolhatók) ). A közösségben ezek a kis szemcsék szemcsék halmazát képezik, amelyek kellően erős igénybevételnek kitéve sűrű áramlásban folyadékként viselkednek, amelyen belül a részecskék ütköznek és súrlódnak.