Az első óra Amerikában nem sikerült, és ez segített forradalmasítani a fizika

közel három teljes évszázadon keresztül az emberiség legpontosabb módja az idő nyomon követésének az ingaórán keresztül történt. A kezdeti fejlődés a 17. században, míg a találmány kvarc órák, az 1920-as években, az ingaóra lett kapocs a háztartási élet, amely lehetővé teszi, hogy szervezzék meg a menetrend szerint általánosan elfogadott standard., Eredetileg Christian Huygens találta fel Hollandiában egészen 1656 – ban, korai terveiket gyorsan finomították, hogy jelentősen növeljék pontosságukat.

de amikor az első ingaórát Amerikába vitték, valami bizarr történt. Az óra, amely tökéletesen működött a pontos idő megőrzésében Európában, szinkronizálható az ismert csillagászati jelenségekkel, mint például a sunset/sunrise és a moonset/moonrise. De csak egy-két hét után Amerikában, egyértelmű volt, hogy az óra nem tartja megfelelően az időt., Az első óra Amerikában teljes kudarc volt, de ez csak egy olyan történet kezdete, amely forradalmasítaná a Föld bolygó fizikájának megértését.

Több ezer évig a tudósoknak nem volt jobb módja az idő megőrzésére, mint az ősi napóra. De az 1600-as évek elején Galileo vizsgálata a lengő inga – és különösen annak megfigyelése, hogy az inga időtartamát kizárólag a hossza határozta meg-arra a gondolatra vezetett, hogy egy inga elméletileg óraként használható. Galileo 1637-ben tárgyalt az ötlettel, és bár 1642-ben meghalt, az ötlet tovább élt.,

1656-ban Christiaan Huygens feltalálta az első működő ingaórát, amely számos szempontból primitív és forradalmi volt. A következő néhány évtizedben, ilyenek készültek, hogy javult az inga az óra még tovább, beleértve a következőket:

• lerövidítése a hinta, így csak történt keskeny szögben, növeli a pontosságot,
• hosszának növelése, az inga pedig, hogy egy nagy tömegű a végén, ami növelte az óra élettartam,
• standardizing hossza 0.,994 méter az inga számára, ami azt jelentette, hogy minden “lengés” az egyik oldalról a másikra pontosan egy másodpercig tartott,
• és egy perc kéz hozzáadása, mivel az órák már elég pontosak voltak ahhoz, hogy egy óra frakciói, egészen a percig, most értelmes mennyiségeket tárgyaljanak.

mindezek az újítások 1700 előtt történtek: figyelemre méltó előrelépések rövid idő alatt. A legfontosabb ismert “hibaforrás”, amely ezekkel az ingaórákkal történt, a hőmérsékletváltozásoknak köszönhető: az inga hossza növekedni vagy csökkenni fog, mivel az anyagokat kibővítették vagy a hőmérséklethez kötötték., Egy hőmérséklet-kompenzált inga kifejlesztésével-ahol a lengés időtartama nem változott, még a hőmérséklet sem-az ingaórák hetente néhány másodpercen belül pontosak lehetnek. Az első amerikai gyártmányú óra az előleg után évtizedekig nem létezett, így az első amerikai időmérő eszközöket importálták.

ezért volt ilyen puzzle, amikor az első ingaórát Európából Amerikába hozták. A Hollandiában épített és kalibrált óra tökéletesen pontos volt., A naplemente/Napkelte és a Holdkelte / Holdkelte időpontjai hetekig pontosak voltak, a csillagok az előrejelzett időponttól számított egy percen belül keltek fel és körülbelül egy teljes hónapig nem voltak kalibrálva. De amint az az óra megérkezett Amerikába, megsebesült, és ketyegni kezdett, minden elromlott.

egy héten belül az emberek észrevették, hogy a nap és a Hold nem emelkedik fel, vagy a megadott időpontokban, az új óra szerint. Sőt, az eltérés egyre rosszabb volt minden nap., Míg az órának pontosnak kellett lennie-abban az időben — napi körülbelül 2 másodpercen belül, vagy hetente körülbelül 15 másodpercen belül, napi több mint 30 másodperccel lassan futott. Az első hét végére majdnem 5 percig tartott.

egyértelműen arra a következtetésre jutottak, hogy az óra bizonyos károkat szenvedett a transzatlanti utazás során, amely az órát Európából Amerikába szállította. Tehát az egyetlen dolog, amit tudtak, hogyan kell csinálni: visszaküldik az órát a gyártónak javításra., Egy másik transzatlanti utazás után, ahol az óra visszatért az Amerikából Hollandiába. Amikor megérkezett, megsebesítették az órát, megfigyelték annak ketyegését, és összehasonlították az összes többi módon, amelyről tudtak, hogy időt tartsanak: más órákhoz, napidiálokhoz, valamint az égi tárgyak felkeléséhez és beállításához.

napi 2 másodpercen belül az óra tökéletesen pontos volt.

Ez az őrjítő élmény mindenki számára ismerős, aki valaha is olyan forgatókönyvben volt, ahol az autója olyan dolgot csinál, amit nem szabad tennie: vicces hangot adni, helytelenül kezelni, túl melegedni stb., Észreveszed a problémát, elviszed egy szerelőhöz, és amint megérkezel a szerelőhöz, az autó úgy viselkedik, mintha semmi baj nem lenne. A mindenütt jelenlévő probléma, amelyet folyamatosan tapasztal, hirtelen megoldódik, amikor megérkezik az egyetlen emberhez, aki diagnosztizálhatja és kijavíthatja. Mégis, amint elhajtasz, elkerülhetetlenül újra elkezdi ezt a problémát.

Ha visszaküldték volna az órát Európából Amerikába, pontosan ugyanazokat a jelenségeket látták volna., Az óra — amely tökéletesen pontos időt tartott Európában-ismét rossz ütemben indult volna Amerikában. Az ok teljesen homályos lett volna bárki számára, aki a Galileo idején élt, de értelme lett, miután elkezdtük megérteni, hogyan működik a gravitáció.

itt a Földön a gravitációs erő hajtja az inga lengését. Ha egy inga csak egy kicsit távolodik az egyensúlyi helyzetétől, a gravitációs erő az, ami visszahúzza az egyensúlyi helyzet felé., Igaz, hogy az inga periódusa az inga hosszához kapcsolódik: ha meg akarja duplázni az időszakot, akkor meg kell dupláznia a hosszúságot. (Az inga ez 0.994 méter hosszú, két másodpercen belül visszatér a kiindulási helyzetbe; egy inga ez 0.2485 méter hosszú lesz 1 második visszatérni a kiindulási helyzetbe; az egyik, hogy 3.974 méter hosszú, majd 4 másodperc visszatérni a kiindulási helyzetbe, stb.)

de tévesen feltételeztük, mielőtt Newton jött volna, hogy a gravitáció ugyanúgy működik mindenütt a Föld felszínén., De a gravitáció működése az, hogy vonzza Önt a Föld középpontjába, még akkor is, ha a bolygó teljes tömege vonzza Önt. Mivel a Föld forog a tengelyén, az egyenlítőn kidudorodik, és a pólusoknál összenyomódik. A hatás enyhe, de még mindig jelentős, ami azt jelenti, hogy valaki a Föld egyik pólusánál közelebb van a Föld középpontjához, mint valaki az egyenlítőn.

Ha valaha is vett egy fizika osztály, lehet, hogy megtudta, hogy az összes tárgy gyorsul “lefelé” 9,8 m/s2 hatása alatt a gravitáció, ami azt jelenti, hogy ha csepp egy tárgyat a többi, és elhanyagolja a légellenállás, akkor felgyorsítja, lefelé, 9,8 m/s (körülbelül 32 láb másodpercenként) minden második, hogy esik., És ez igaz! Bárhová megy, a Föld felszínén ugyanolyan gyorsulás lesz lefelé, a Föld középpontja felé: 9,8 m / s2.

de ez még mindig nem igaz, ha megy a harmadik jelentős szám: a mi gyakran idézett 9.81 m / s2. A pólusoknál, ahol a legközelebb áll a Föld középpontjához, a gravitációs gyorsulás kissé nagyobb az átlagnál: 9, 83 m / s2. Az egyenlítőn, ahol a legtávolabb van a Föld középpontjától, a gravitációs gyorsulás kissé kisebb az átlagnál: 9, 78 m / s2. Ezek a hatások aprók, de elég idő alatt összeadódnak.,

bár úgy gondoljuk, hogy Európa és Észak-Amerika legnépesebb területei nagyjából azonos szélességi körzetben vannak, ez nem egészen így van. Amszterdam, Hollandia legnépesebb városa, északi szélesség 52°. Boston, amely a legnagyobb város észak felé, mint volt az amerikai kontinensen, egy teljes 10° távolabb délre: a 42 ° É szélességi. Más nagy népesség központok Az Amerikai még délebbre, közelebb az Egyenlítő, súlyosbítva ezt a különbséget.,

Magasság változások is, hogy a különbség, az alacsony fekvésű helyeken, közel a lengyelek, hogy a legmagasabb gyorsulások a Földön, akár 9.834 m/s2, míg a magas hegyvonulatok az egyenlítő közelében vezet a legalacsonyabb mért gyorsulás: 9.764 m/s2. A szélességi probléma azonban különösen fontos az időmérés szempontjából,és ezt csak egyszerű számítással láthatjuk.

képzeljük el, hogy egy ingaórát építettünk, ahol az inga pontosan 0, 994 méter hosszú:amit másodperc ingának hívnak., Az inga minden féltengelyének pontosan 1 másodpercet kell igénybe vennie, és mivel tudjuk, hogy egy 24 órás nap alatt 86 400 másodperc van, elméletileg tudjuk, hogyan kell mérni egy napot. Itt van, hogy milyen jól tennénk mérésével 43,200 hinták az inga, attól függően, hogy a helyi érték a Föld gyorsulás:

megfelelően kalibrálása inga óra-mint most tudjuk-azt jelenti, annak biztosítása, hogy a megfelelő hosszúságú a gravitációs gyorsulás az adott helyen.,

az ingaóra volt az első kísérleti jelzés, hogy a gravitáció nem egyenletes a Föld felszínén. Még Isaac Newton fejlődése előtt is ismert volt, hogy egy inga — ha a lengés kicsi, a légellenállás elhanyagolható, a hőmérséklet és a hossz állandó marad — mindig ugyanannyi időt vesz igénybe a teljes lengés befejezéséhez., De az inga lengési ideje nem csak hosszával, hanem két másik tényezővel is változik a Föld felszínén: a magasság és a szélesség.

Ez egy fontos tipp volt egy olyan tény felé, amelyet most magától értetődőnek tekintünk: hogy a Föld gravitációs vonzereje a bolygónk központjától való távolságától függ, ahelyett, hogy egyenletes lenne az egész felületen. Az a tény, hogy a Föld a tengelyén forog, és ez a forgás az egyenlítőt a pólusokhoz képest duzzasztja, azt jelenti, hogy az inga hosszabb ideig tart az oszcilláció befejezéséhez, mivel a gravitáció gyengül., Ezért minden inga órát pontosan azon gravitációs mezőre kell kalibrálni, ahol van. Az első óra az amerikai kontinensen látványos demonstrációja volt ennek a hatásnak, amelynek kiváltó oka maga a gravitáció törvénye!