"Физика", Кабардин О.Ф.
Время помогает описывать, когда происходит событие и сколько оно длится. Чтобы сравнивать длительность событий и рассчитывать движение, время измеряют с помощью часов и секундомеров. Основная единица времени в физике — секунда; также часто используют минуту и час. Приборы отсчитывают время по повторяющимся процессам или по электронным сигналам, а результат измерения записывают числом и единицей.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Время — физическая величина, которая позволяет устанавливать последовательность событий и сравнивать их длительность. Проще говоря, время показывает, что произошло раньше или позже и сколько длился процесс. Это понятие нужно, чтобы описывать изменения в природе и рассчитывать, например, продолжительность движения.
Промежуток времени — длительность между началом и концом события. Его можно найти, сравнив показания часов в начале и в конце: из конечного показания вычитают начальное. Такое понятие помогает отделить длительность самого события от времени суток, которое показывают часы.
Секунда, обозначение с, — основная единица времени в Международной системе единиц. Минута обозначается мин, а час — ч; соотношения между ними таковы: 1 мин = 60 с, 1 ч = 60 мин. Эти обозначения нужны, чтобы записывать измерения кратко и одинаково в задачах и результатах опытов.
Часы и секундомер — приборы для измерения времени. Часы показывают текущее время, а секундомер обычно запускают и останавливают, чтобы определить длительность события. Различие между приборами важно учитывать при выборе способа измерения.
Время нельзя увидеть или положить на весы, поэтому его измеряют, сравнивая событие с процессом, который повторяется одинаково. Такой процесс служит своего рода равномерным «счётчиком»: каждому повторению соответствует одинаковый промежуток. Если промежутки повторяются достаточно регулярно, по их числу можно судить о длительности события.
В механических часах отсчёт может быть связан с движением маятника или колебаниями пружины. Повторяющееся движение позволяет механизму равномерно продвигать стрелки, потому что одинаковому числу колебаний соответствует одинаковое время. Если ход механизма нарушен, например часы отстают или спешат, показания постепенно перестают совпадать с правильным временем.
В электронных часах равномерные колебания кварцевого кристалла превращаются в электрические сигналы. Электронная схема считает сигналы и переводит их число в секунды, минуты и часы. Такой способ удобен тем, что колебания кристалла можно считать очень точно и показывать результат на экране.
Чтобы измерить длительность события секундомером, его запускают в момент начала и останавливают в момент окончания. Тогда прибор показывает именно промежуток между двумя событиями, а не время суток. При ручном измерении результат зависит ещё и от реакции человека: он не может нажать кнопку совершенно мгновенно.
Точность измерения связана с делениями шкалы и устройством прибора. Если секундомер показывает сотые доли секунды, это не всегда означает, что человек измерил время с такой же точностью: при запуске и остановке он мог запоздать. Поэтому в опыте полезно повторить измерение несколько раз и сравнить результаты.
Показание прибора записывают вместе с единицей измерения, поскольку одно и то же число может означать разную длительность. Например, 5 с и 5 мин отличаются в 60 раз. Указание единицы позволяет правильно сравнивать результаты и выполнять вычисления.
| Единица | Обозначение | Соотношение | Где удобно использовать |
|---|---|---|---|
| Секунда | с | Основная единица | Короткие события и измерения секундомером |
| Минута | мин | 1 мин = 60 с | Небольшая длительность события |
| Час | ч | 1 ч = 60 мин = 3600 с | Длительные события и повседневное расписание |
Пользуйся таблицей, чтобы выбрать подходящую единицу и переводить результат в секунды или обратно. При переходе от минут к секундам умножай число на 60, а при переходе от секунд к минутам дели на 60. Если в записи есть и часы, и минуты, сначала переведи часы в минуты или секунды, а затем сложи величины.
Задача. Секундомер показал, что опыт продолжался 2 мин 35 с. Выразите это время в секундах, а затем запишите в минутах и секундах. Важно не складывать числа 2 и 35 сразу: у них разные единицы. Сначала переведём минуты в секунды, потому что в секундах удобно получить единую величину.
Ответ: 155 с, или 2 мин 35 с. Ход решения показывает, почему сначала нужно привести величины к одной единице, а затем выполнять сложение. Проверка обратным переводом помогает заметить ошибку, если при умножении или сложении были перепутаны числа.
Складывают минуты и секунды как одинаковые числа, например считают, что 2 мин 35 с = 37 с. Так делают, когда забывают, что минута содержит 60 секунд, а не одну. Проверь себя переводом всех слагаемых в секунды: 2 мин 35 с = 120 с + 35 с.
Переводят минуты в секунды делением на 60. Путаница возникает из-за того, что при обратном переводе секунды действительно делят на 60. Проверь направление перевода: меньших единиц в одной большей больше, поэтому при переходе от минут к секундам число умножают на 60.
Записывают результат без обозначения единицы или используют неверное обозначение. Это случается, когда единицу считают очевидной, хотя число без неё не сообщает, о какой длительности идёт речь. Проверь каждое итоговое значение: рядом должны стоять с, мин или ч.
Считают, что показание прибора всегда точно до последнего отображаемого знака. Цифры на экране могут быть точными для прибора, но ручной запуск и остановка секундомера вносят задержку. Проверь, каким способом проводилось измерение, и не приписывай результату большую точность, чем позволяет опыт.
Измерение времени нужно при изучении движения: чтобы описать путь тела, требуется знать, за какой промежуток он пройден. Если известны путь и время, можно вычислить скорость, разделив путь на время. Поэтому при расчётах движения важно правильно переводить минуты и часы в секунды, когда этого требуют единицы других величин.
Время также связано с измерениями других физических величин: результат наблюдения часто записывают вместе с числом и единицей. Повторение опыта позволяет сравнить длительности и оценить, насколько устойчиво получается измерение. Эти навыки помогают отличать само физическое явление от способа, которым его измеряют.
§ 3. Измерение времени
