ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ КОМПАСА И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЕГО В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ
- Авторы
- Руководители
- Файлы работы
- Наградные документы
Афанасьева Е.Л. 1
1МОБУ СОШ им. С.М. Чугункина с. Кармаскалы
Каримова Г.А. 1
1МОБУ СОШ им. С.М. Чугункина с. Кармаскалы
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Диплом школьникаСвидетельство руководителя
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF
Если ты идёшь в поход, Переходишь речку вброд,
Влево и на косогор – Расширяешь кругозор
Ты возьми меня с собой Я верну тебя домой
Знаю север, знаю юг – Не заблудишься, мой друг.
(Самуил Маршак)
На уроке окружающего мира мы постигаем тайны нашего общего дома – замечательной планеты Земля.
Меня очень заинтересовало это слово, и я поставила цель — подробнее изучить этот прибор и выяснить значение термина «компас». Кто его изобрел? Почему стрелка компаса всё время показывает на север? Людям, какой профессии нужен компас? А как я смогу ориентироваться на местности, если с собой нет компаса? Я нашла очень много различной информации, которой хотела бы поделиться со своими одноклассниками, друзьями и всеми вами.
Цель работы: Осознать важность открытия человеком компаса и его роли в развитии цивилизации
Задачи:
Изучить дополнительную литературу. Научиться ориентироваться в пространстве не имея компаса под рукой. Изготовить самодельный компас своими руками.
Объект исследования: компас
Гипотеза исследования:
Я предполагаю, что с помощью изготовленного из подручных средств компаса можно определить стороны горизонта в домашних условиях.
Методы исследования: поисковые, описательные, теоретические и практические.
3
Глава 1
Человек начал путешествовать очень давно. Большинство первых морских путешественников сбивалось с курса. Человек понял, что без специального прибора он обречен на долгие поиски верного пути. Так, был изобретен удивительное древнее изобретение компас для определения сторон горизонта.
Предположительно впервые он был создан в Древнем Китае ещё в III веке до нашей эры. Само слово «компас» произошло от древнебританского «compass», означавшего круг (см. рис.1 приложение № 1).
Китайцы знали, что магнит притягивает железо. Им было известно свойство магнита – указывать направление на север и на юг. Китайский компас представлял собой ложку с длинной ручкой, изготовленную из намагниченного железа. Ложку клали на гладкую деревянную подставку с делениями со знаками зодиака, раскручивали её, и она останавливалась. Выпуклая часть ложки легко вращалась по пластине. Черенок всегда указывал на юг. В таком виде китайский компас в ХII в. заимствовали арабы.
В ХIV в. Итальянец Флавио Джойя усовершенствовал этот прибор. Он надел магнитную стрелку на вертикальную шпильку. Это улучшило работу компаса. К стрелке была прикреплена картушка (лёгкий круг), разбитая на 16 румбов (см. рис.2 приложение № 2).
Спустя два столетия деление картушки составляло 32 румба. Уже к XVIII веку компас становится довольно сложным прибором, указывающим не только направление, но и время.
-
Устройство компаса Андрианова
В нашей стране наиболее распространен компас системы Андрианова (см. рис.3 приложение № 3).
4
Он состоит из 5 частей: корпус компаса, визирное кольцо, магнитная стрелка, лимб (циферблат), зажим.
Правильно работающий компас всегда синей стрелкой смотрит на север, красная же, соответственно, показывает точно противоположно — на юг.
1.3 Принцип действия
Прежде чем использовать компас, его нужно проверить, положить его на горизонтальную поверхность и дождаться, пока стрелка замрёт, показывая, где север. Затем к прибору нужно поднести любой металлический предмет. Под воздействием магнита стрелка отклонится в его сторону. Убираем из поля действия металл и наблюдаем за нашей стрелкой.
Если наш компас исправный, то стрелочка непременно повернётся в исходное положение на север.
5
Глава 2: 2.1 Практическая часть. Ориентирование по местным природным признакам
Такие профессии, как геолог, летчик и моряк неразрывно связаны со знанием компаса.
Иногда в походе, лесу, важно знать точное направление пути, чтобы не заблудиться. Понять, где север, а где юг можно сориентироваться по местным признакам
Но не все признаки бывают надежными, поэтому, чтобы правильно сориентироваться, надо при солнечной погоде в полдень стать спиной к солнцу так, чтобы тень была точно впереди человека. Тогда впереди у него будет — север, за спиной — юг, справа — восток, слева — запад (см. рис.9 приложение № 5).
2.2 Изготовление самодельного компаса
Существует множество способов изготовления простейшего компаса из подручных средств, в домашних и походных условиях.
Рассмотрим подробно.Для изготовления компаса понадобится иголка, бумага, ножницы, две бусины красного и синего цветов, и емкость с водой (см. рис.10,11,12,13 приложение № 6.) Игла будет выполнять функцию магнитной стрелки – указателя сторон света. Основанием для стрелки будет служить легкий плавучий материал, как, например, бумага.
В емкость среднего размера налейте воду. Иголку необходимо приложить к ножницам и интенсивно тереть в одном направлении. Так происходит процесс намагничивания (см. рис.14 приложение № 7) .
6
Из бумаги вырезать круг и проколоть нашей иголкой
Поместите самодельный компас в емкость с водой (см. рис.17 приложение № 7). Правильно сделанный компас должен какое-то время двигаться. Если он неподвижно стоит, кусочек металла необходимо намагнитить еще раз. Если вы все сделали правильно, поставленный на воду компас будет медленно вращаться. Когда импровизированная магнитная стрелка перестанет перемещаться, ее намагниченная сторона укажет на стороны света (юг – игла на конце закрепленной красной бусинкой, на север – соответственно синей) (см. рис.18 приложение № 7).
В походных условиях для изготовления компаса понадобится любой кусок металла: иголка, булавка, скрепка, металлическая проволока, все, что найдется под рукой. Основанием для стрелки будет служить легкий плавучий материал, как, например, губка, пробка, пенопласт, лист дерева.
Чтобы кусок металла начал выполнять функции указателя сторон света, его необходимо заострить и намагнитить о ткань, мех, железо. В крайнем случае, для намагничивания можно воспользоваться собственными волосами. Кусок металла необходимо приложить к выбранному предмету и интенсивно тереть в одном направлении и опустить металл в лужу. Намагниченный конец металла укажет на север.
7
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе проведения своей исследовательской работы, я подтвердила свою гипотезу, что с помощью изготовленного из подручных средств компаса можно определить стороны горизонта в домашних условиях, узнала историю создания и устройства компаса. Научилась пользоваться этим сложным для меня прибором.
Считаю, что полученные знания позволят мне и ребятам с полной уверенностью определить стороны света в любом месте, независимо от погодных условий и времени суток.
В будущем, я планирую посещать школьный туристический спортивный кружок «Максимум», руководителем которого является учитель географии, член Российского географического общества Республики Башкортостан Юсупов Ильнур Гайнисламович. Благодаря ему, в нашей школе создается ассоциированная школа Российского географического общества.
Спасибо за внимание!
8
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
https://otvet.mail.ru/question/5173277
https://otvet.mail.ru/question/58499957
Дегтерев, Н. Д. Стрелочные магнитные компасы [Текст] / Н.Д. Дегтерев. — Ленинград, 1984
Зарапин, В.Г. Научные опыты на даче [Текст] / В.Г. Зарапин, Пьянникова О.О., Яковлева М.А. — Москва, 2014
Кожухов, В.П. и др. Магнитные компасы [Текст] / В.П. Кожухов. — Москва, 1981
Феоктистова, В. Ф., Исследовательская и проектная деятельность младших школьников. Рекомендации для учителя [Текст] / В.Ф. Феоктистова. — Волгоград: Издательство «Учитель», 2010
9
ПРИЛОЖЕНИЕ № 1. Древнее изобретение китайцев.
Рис. 1 Впервые он был создан в Древнем Китае в III веке до нашей эры
10
ПРИЛОЖЕНИЕ № 2. Прибор итальянца Флавио Джойя
Рис. 2 В ХIV в. Итальянец Флавио Джойя усовершенствовал этот прибор. Он надел магнитную стрелку на вертикальную шпильку. К стрелке прикрепил картушку (лёгкий круг), разбитую на 16 румбов.
11
ПРИЛОЖЕНИЕ № 3. Компас Андрианова
Рис. 3 Устройство компаса Андрианова
12
ПРИЛОЖЕНИЕ № 4. Ориентирование по местным признакам
Рис. 4
Мхи и лишайники растут на стволах деревьев, пнях, камнях с северной стороны
Рис.5
У берез кора на южной стороне белее белая и чистая, чем с северной.
Рис. 6
Крона деревьев пышнее с южной стороны.
Рис. 7
Муравьи устраивают жилища на юг от дерева.
Рис. 8
Снег тает весной на склонах гор, обращенных к югу.
13
ПРИЛОЖЕНИЕ № 5. Ориентирование при солнечной погоде
Рис. 9 В солнечную погоду в полдень нужно стать спиной к солнцу так, чтобы тень была точно впереди человека. Тогда впереди у него будет — север, за спиной — юг, справа — восток, слева — запад.
14
ПРИЛОЖЕНИЕ № 6. Для изготовления компаса необходимо
Рис. 10 Емкость с водой
Рис. 11 Ножницы
Рис. 12 Игла, две бусины красного и синего цветов
Рис.13 Бумага
15
ПРИЛОЖЕНИЕ № 7. Изготовление компаса в домашних условиях
Рис 14 Иголку интенсивно трем в одном направлении. Так происходит процесс
намагничивания.
Рис. 15 Из бумаги вырезаем круг и прокалываем нашей иголкой
Рис. 16 Нанизываем на иглу бусины
Рис. 17 Опускаем самодельный компас в емкость с водой.
Рис.18 Намагниченная сторона иглы всегда останавливается, точно указывая на север
Просмотров работы: 2555
Общие сведения: Данный раздел содержит краткую историю и принцип действия магнитного компаса, если вам это не интересно, то предлагаем сразу перейти к следующему разделу. Магнитный компас – это прибор позволяющий определять стороны света, ориентируясь на магнитное поле Земли. Предположительно компас был изобретен в Китае во времена династии Сун, такой прибор позволял караванам безошибочно ориентироваться в пустынях. Первый магнитный компас был довольно простым: магнитная стрелка, прикрепленная к пробке и опущенная в сосуд с водой. Магнитный компас стали активно использовать в мореходстве, именно это изобретение открыло судам, до этого далеко не отходившим от берега, выход в открытое море. Несмотря на появление множества других навигационных приборов, магнитный компас и его электромагнитный аналог, благодаря своей простоте и надёжности остаются, актуальны и по сей день. Принцип действия электромагнитного компаса: Электромагнитный компас является «развернутым» электрогенератором, в котором магнитное поле Земли играет роль статора, а одна ил несколько рамок с обмотками – ротора. Соотношение напряжений, наводимых в обмотках при движении в магнитном поле, показывают курс.
Применение электромагнитного компаса в GPS-навигаторе Garmin: Электронный компас привязан к сигналу со спутника, как показывает практика, в момент потери связи, такой компас будет бесполезен. Так – же нужно заметить, что электронный компас дает корректное направление только во время движения в определенную сторону. Что не совсем удобно. Для примера возьмем лодку, для получения информации о сторонах света, сидя в лодке необходимо будет проплыть определенное расстояние. Чего нельзя сказать об электромагнитном компасе, так как этот прибор не привязан к спутнику, он показывает стороны света не зависимо от сигнала, и если взять все ту же лодку, что – бы сориентироваться по сторонам света, вам не обязательно двигаться, эту информацию вы получите даже стоя на месте.
Для корректной работы электромагнитного компаса его необходимо откалибровать. В главном меню, выбираем «компас», нажимаем в цент круга и удерживаем пару секунд, после этого вам будет предложено начать калибровку компаса.
Обязательно придерживайтесь всех указаний, вращайте прибор ровно в том направлении в каком указано в подсказках.
После таких не сложных настроек, вы можете смело начинать пользоваться компасом.
Список моделей портативных навигаторов оборудованных Барометрическим алтиметром: Серия Etrex: Vista H, Summit HC, Venture HC, Vista HCx; Серия Oregon: 300, 400, 550 Серия Dakota: Dakota 20 Серия Colorado: Colorado 300 Серия GPS/GPSMAP: 60 CSx 76 CSx Серия Foretrex : Foretrex 401
| |||
Китайцы изобретают магнитный компас
ОбзорГде-то до четвертого века до н. э. Китайцы заметили, что определенные минералы, правильно приготовленные, всегда указывают на юг. Минерал был магнетитом, обычно называемым магнитом, и он был превращен в то, что китайцы называли «южным указателем». На протяжении многих веков они использовались в основном в мистических целях. К XI веку н.э. китайцы превратили свой южный указатель в магнитный компас, а столетие спустя это устройство распространилось как в Европе, так и в исламском мире. Магнитный компас в конечном итоге нашел свое наиболее важное применение в качестве помощника в морской навигации в позднем средневековье.
ПредысторияЗемля имеет планетарное магнитное поле, факт, известный каждому бойскауту, путешественнику и моряку. Как и у большинства планет, геомагнитное поле примерно совпадает с осью вращения планеты, в результате чего магнитный север указывает на Полярную звезду, над Северным полюсом в небе.
Из-за физики магнитных полей любые намагниченные объекты притягиваются друг к другу. Любой намагниченный объект имеет то, что называется полярностью; у него есть северный и южный магнитные полюса, и силовые линии магнитного поля проходят через пространство между двумя полюсами. Противоположные полюса притягиваются друг к другу, поэтому южный магнитный полюс притягивается к северному магнитному полюсу и наоборот. Любой, кто играет с магнитами, становится свидетелем этого, когда замечает, что при одной ориентации магниты слипаются, а перевернутые отталкиваются друг от друга.
Компасы ничем не отличаются. Самый простой компас — это просто магнит, который может свободно висеть или плавать, чтобы он мог выровняться с магнитным полем Земли. Южный полюс компаса попытается соединиться с северным магнитным полюсом Земли, и поэтому он будет поворачиваться на север, если это разрешено, в то время как северный полюс компаса будет поворачиваться на юг. Итак, если мы возьмем магнит в форме иглы, игла выровняется с магнитным полем Земли и будет указывать на север и юг.
Где-то до четвертого века до н. э. неизвестный китаец заметил, что минерал магнетит обладает природными магнитными свойствами. Как это было замечено, возможно, никогда не будет известно, но можно предположить, что магнетит спонтанно притягивался к другому куску магнетита или железному предмету. В любом случае это свойство является одной из определяющих характеристик магнетита, а большие куски чистого магнетита весьма магнитны. Некоторое время спустя (опять же, неизвестно когда) было замечено, что куски магнетита спонтанно выстраиваются в линию, указывая на север и юг, и что орудия, сделанные из магнетита (например, иглы), также могут делать это. Требовались особые условия; в частности, магнетит должен был свободно подвешиваться на шелковой нити или плавать на карточке в воде. В некоторых случаях магнетит расплющивался и плавал на самой воде, оставаясь на плаву за счет поверхностного натяжения. Нет сомнения, что к четвертому веку до н. э. это явление было настолько хорошо известно, что считалось само собой разумеющимся в сохранившихся китайских текстах того времени.
Сначала китайцы придали магнетиту формы, которые можно было использовать для указания на юг (предпочтение китайцев). Эти формы включали иголки, рыбу, черепаху и даже ложку. Фактически, одной из самых распространенных форм была ложка, напоминающая Большую Медведицу, чьи «звезды-указатели» также указывают на север. Еще позже китайцы также обнаружили, что магнетит можно использовать для намагничивания стали и что стальные стрелки также можно использовать в компасе.
ВоздействиеНа протяжении более 1000 лет компас использовался в первую очередь, чтобы помочь выровнять дома и другие здания в соответствии с китайскими обычаями, которые, как считается, приносят удачу и положительную энергию. Считалось, что выстраивание зданий в точном направлении позволит энергии легче течь в дом, принося удачу тем, кто живет и работает в нем. Можно было подумать, что силы, действующие для выравнивания компаса с севером и югом, были теми же силами, которые пытались использовать строители, но это только предположение. Однако несомненно, что первым применением магнитных компасов была геомантия.
Эти первые устройства имели форму ложек, сделанных из чистого магнетита с ручкой, являющейся северным магнитным полюсом минерала. При установке на бронзовую тарелку, отмеченную направлениями компаса, ложка медленно поворачивалась, так что ручка указывала прямо на юг, давая строителям точное выравнивание для нового здания.
Со временем китайская армия обратила внимание на это устройство и поняла, что его также можно использовать, чтобы помочь солдатам ориентироваться в пасмурные дни. На самом деле такое использование магнитного камня не было новым. Первое определенное упоминание о компасе в мировой литературе — написанное в четвертом веке до нашей эры, возможно, философом Су Цинем — отмечает: «Когда жители Чэна отправляются собирать нефрит, они берут с собой южный указатель, поэтому чтобы не сбиться с пути». Однако это использование, похоже, ускользнуло от внимания военных лишь несколько столетий спустя. Самое раннее упоминание об этом использовании находится в книге, написанной в н.э. 1044 г. Ценг Кунг-Ляна, но это отмечено с такой известностью, что почти наверняка это была хорошо известная техника, восходящая к гораздо более ранним временам. Точно так же первое использование компаса в морской навигации упоминается в книге, написанной в десятом веке нашей эры. но, опять же, это отмечается как общеизвестный факт, а не как новинка. Это также предполагает использование, начавшееся много лет назад, а не более недавнюю инновацию.
В этих целях компас не был революционным, но был огромным улучшением по сравнению с существующими инструментами. Его влияние заключалось не в том, что оно сделало навигацию возможной или даже надежной, а в том, что навигация стала более надежной при любых условиях. Кораблю больше не придется в пасмурную погоду гадать о направлении своего движения; вместо этого капитану нужно было просто пустить в ход намагниченную стрелку, чтобы определить направление движения. Следует также помнить, что в то время корабли редко уходили из виду, поэтому навигация в основном сводилась к простому поиску знакомых ориентиров. Вот почему компас был скорее навигационным средством, чем революционным устройством. Только когда в пятнадцатом веке началось плавание в открытом океане, магнитный компас действительно получил признание. Когда корабли обычно плавали в течение нескольких дней или недель вне поля зрения земли, магнитный компас был незаменим, и, по сути, такое плавание, вероятно, не стало бы обычным без таких устройств.
Более широкое использование компасов также имело несколько более широкое и менее очевидное влияние, чем его применение в геомантии и навигации. Стремясь сделать компасы лучше и надежнее, китайцы начали экспериментировать в ряде областей. Это привело их к более совершенным методам производства стали, а также к некоторым важным наблюдениям о физике намагниченных материалов, которые на несколько столетий опередили остальной мир.
Что касается, в частности, намагниченных металлов, китайцы заметили, что железо можно сделать магнитным, если погладить его магнитным камнем. Однако этот индуцированный магнетизм со временем быстро исчезал и требовал обновления. Сталь, однако, остается магнитной дольше, и китайцы начали экспериментировать с различными «рецептами», пытаясь найти сталь, которая оставалась бы намагниченной как можно дольше. Они обнаружили, что стали более высокой чистоты и с более высоким содержанием углерода изготавливают лучшие магниты и, кстати, также тверже и долговечнее, чем низкоуглеродистые стали.
В других экспериментах китайцы также отметили, что при нагреве докрасна стали теряют наведенный магнетизм. Эта температура и ее значение теперь называются точкой Кюри в честь Пьера Кюри (1859-1906), который объяснил ее почти столетие назад. Надо отметить, что китайцы только наблюдали это явление и не понимали его. Однако заметьте, они это сделали, и довольно часто пользовались своей наблюдательностью.
В то же время китайцы заметили, что стали самопроизвольно намагничиваются при охлаждении ниже точки Кюри. Вскоре после этого было замечено, что стальную стрелку можно выровнять с севера на юг во время охлаждения, и, таким образом, она превращается в постоянно намагниченную стрелку, пригодную для использования в качестве компаса. Происходит то, что при охлаждении через точку Кюри стрелка улавливает и «запирает» магнитное поле Земли. Это становится магнитным полем стрелки и позволяет впоследствии использовать ее в качестве компаса. Опять же, следует подчеркнуть, что китайцы не понимали физики этого явления и, вероятно, не прилагали к этому никаких усилий. Даже если бы они это сделали, их понимание науки в то время просто не соответствовало задаче, и их объяснения, вероятно, были бы больше похожи на магию или суеверие, чем на то, что мы считаем наукой. Однако это в какой-то степени несущественно, поскольку они первыми заметили это явление и использовали его. Наука обычно пытается объяснить наблюдение; без начального наблюдения нечего пытаться объяснить, и наука не развивается. Поэтому китайские наблюдения были так же важны для прогресса науки, как и более поздние объяснения этих эффектов.
Подводя итог, можно сказать с достаточной степенью уверенности, что китайцы были первыми, кто заметил магнитные свойства и способность «направления на юг» намагниченных материалов. Хотя они впервые использовали эти свойства для геомантии, они также использовали их для пеленгации, что стало наиболее важным применением таких материалов. почти 2000 лет спустя. Использование магнитных материалов также стимулировало развитие китайской металлургии, а позже побудило китайских ученых сделать некоторые интересные физические наблюдения, которые еще больше продвинули будущее производство компасов и других магнитных устройств.
П. ЭНДРЮ КАРАМ
Дополнительная литератураТемпл, Роберт. Гений Китая: 3000 лет науки, открытий и изобретений. Нью-Йорк: Саймон и Шустер, 1986.
Нидхэм, Джозеф. Наука и цивилизация в Китае. Многотомная серия. Кембридж: Издательство Кембриджского университета, 1954–[2000].
Наука и ее время: понимание социальной значимости научных открытий
компьютерщиков — История китайских изобретений
computersmiths — История китайских изобретений — Изобретение магнитного компаса |
Как указано в Британской энциклопедии, 1999 г. «Когда-то в 12-м века мореплаватели Китая и Европы сделали открытие, по-видимому, независимо, что кусок магнитного камня, природной магнитной руды, когда плавает на палке в воде, имеет тенденцию выравниваться так, чтобы указывать на направление Полярной звезды. По-видимому, за этим открытием вскоре последовало во-вторых, что железная или стальная игла, достаточно долго соприкасающаяся с магнитом также стремится выровняться в направлении север-юг». «Китайцы использовали магнитный компас примерно в 1100 году нашей эры, западная Европейцы к 1187 г., арабы к 1220 г. и скандинавы к 1300 г.». по-видимому, не является тщательным исследованием происхождения компаса, а скорее одно наблюдение, возможно, от английского ученого Александра Неккам, который писал о моряках, использующих магнитный компас для облегчения навигации в море. 1190, De Utensilibus (на приборах) .
Некоторые предполагают, что в 101 г. до н. э. китайские корабли достигли восточного побережья Индия впервые с помощью навигационного компаса, разработанного впервые Китайцы. Они открыли ориентирующее действие магнетита, или магнит еще в 4 веке до нашей эры.
На рисунке справа показана рабочая модель первого инструмент, известный как компас. Ложка или ковш сделаны из магнитного магнита, а пластина из бронзы (непроводящий металл). Круглый центр представляет Небеса, а квадратная пластина представляет Землю. ручка ложки, изображающей Большую Медведицу, указывает на юг. На тарелке нанесены китайские иероглифы, обозначающие восемь основных направления север, северо-восток, восток, юго-восток, юг, юго-запад, запад, северо-запад, и символы из книг оракулов И Цзин, которые соотносились с направления. Отдельно отмечены более тонкие градации двадцати четырех компасов. точек, а вдоль самого дальнего края — двадцать восемь изображений лунных символов. Вместо навигации эти простые указатели направления, вероятно, использовались для геомантии или фунг-шуй, техники выравнивание зданий в соответствии с силами природы.
Чаша с водой с отметками на краях (слева) показывает простой морской компас с плавающей намагниченной стрелкой, указывающей север и юг. Ко времени династии Тан (7-8 века н.э.), Китайские ученые разработали способ намагничивания железных игл. натирая их магнетитом, а затем подвешивая в воде (начало 11 века). Они также заметили, что иглы охлаждаются от красного каления и удерживаются в направлении север-юг. ориентация (земная ось) стала бы магнитной. Эти более совершенные игольчатые компасы затем можно было плавать в воде (мокрый компас), помещать на остроконечную ось (сухой компас). или подвешены на шелковой нити. Следовательно, они были гораздо полезнее для навигации. целей, поскольку теперь они были намного более портативными (и меньше).