Как на необитаемом острове, имея в своем распоряжении только ручей с водой, моток веревки и подручные материалы вроде палок и камней, можно с помощью законов физики с минимальной погрешностью определить длину, время и вес?

Спрашивает
Михаил Фомичев
#кг
+5
#метр
#найти
#остров
#сек
#физика
Вчера, 15:10
2 269
Средний вопрос

Сначала краткий ответ: это можно сделать с помощью своего роста (вот вам длина), частоты пульса (вот вам время), а вот с массой ничего не получится.

А теперь — подробнее! Все разговоры о вычислении радиуса Земли по теням, определении секунды по колебаниям маятника и прочая ментальная эквилибристика не имеют никакого отношения к реальному миру. И вот почему:

1) реальная верёвка растягивается по меньшей мере на несколько процентов. А также садится при стирке, то есть верёвка после кораблекрушения у вас будет уже неизвестно какой длины, и к тому же эта длина будет постоянно меняться. Погрешность, вносимая растяжением-сокращением верёвки, превышает погрешности, вносимые неточностью измерений роста. Единственное, на что годна верёвка — получать дольные единицы длины. И, главное, зачем вообще нам именно метры?

Сделать, скажем, угольник с соотношением сторон 3:4:5 и прямым углом (т.н «египетский треугольник») можно из 12 любых одинаковых отрезков произвольной длины. Сделать простую утварь, мебель, постройку — тут тоже размерность именно в метрах не нужна. Необходимость в измерениях возникает в сложных социальных проектах, где из разных мест разные люди привозят разные материалы и детали, но это не про наш остров. Сами метры неспроста появились лишь в конце XVIII века, до этого всем хватало локальных произвольных мер длины, объема, площади и массы. Причем, скажем, «десятина» — это вообще не какой-нибудь квадратный аршин или 100 квадратных аршинов — это лишь стандартный для данной местности участок. Где-то 80х30, где-то 60х40 саженей, в некоторых случаях вообще 100х100. Причем саженей этих было с десяток самых разных — то есть даже намного более продвинутые, чем «необитаемый остров», сообщества не нуждались в мерах точнее маховой сажени («расстояние в размах обеих рук, по концы средних пальцев»).

Так что чем городить огород с вычислением стандартного метра по длине меридиана и астрономическим наблюдениям — лучше заняться чем-нибудь более практичным. Тем более что точность первых измерений окружности Земли (если что, метр — это одна сорокамиллионная меридиана, именно так его хотели определить во времена Французской революции) была на уровне десятков процентов. Проще и точнее взять свой рост и отсчитать метр от него путем многократного сложения верёвки.

Вот вам пример: во мне 172 см. Округляем до 17 дм, складываем отрезанную по росту верёвку в 17 раз, далее отмеряем 10 отрезков и переносим отметки на палку или, ещё лучше, камень — быстрый эталон метра с погрешностью в несколько процентов готов!

2) В какой задаче вообще может потребоваться измерение времени с точностью до секунд на необитаемом острове? Изготовить точные часы из подручных средств нереально — человечество пришло к мало-мальски нормальным механическим часам лишь несколько столетий назад, имея уже весьма совершенные станки и качественный металл. Из палок, камней и верёвок часы строятся лишь в мире задачника по физике для седьмого класса с плоской Землёй и без сил трения. Да, есть формула для периода колебаний маятника — но наша верёвка из не пойми чего с грузиком не является таким маятником. А даже имея, скажем, тоненькую леску и тяжёлую гайку (это хорошее приближение к математическому маятнику) мы столкнемся с тем, что колебания быстро затухают.

И снова полезная историческая деталь — до конца XIX века люди жили без часовых поясов, каждый населенный пункт выставлял свой полдень. Синхронизация часов и измерение времени с точностью до минут пришли лишь с появлением железных дорог. Большинство людей жило и работало вовсе без часов — отсюда практика фабричных гудков, будивших рабочих на смену. Но если нет ни завода, ни прибывающего поезда — зачем нам вообще точное время?

3) Аналогично с массой — для чего знать массу в килограммах? Не соотношение масс, а именно точное значение в килограммах? Гипотетически, конечно, можно сделать кубик с ребром 10 см, заполнить водой и получить довольно неплохой (плюс-минус проценты) эталон килограмма. Но зачем? Сконструировать весы — снова не самая тривиальная задача, а что нам это даст? Взвешивание имеет смысл при торговле и в продвинутых технологических или медицинских задачах, однако по условию задачи мы одни на необитаемом острове. У нас нет ни торговли, ни приготовления цементного раствора (да и в этом случае нужны не килограммы, а соотношение масс!), ни наблюдения за развитием ребенка.

Даже в обычном мире, приехав, скажем, в США — мы обычно не будем считать всё в килограммах и литрах. Мы возьмем местный рецепт и используем фунты с унциями и квартами — потому что для хорошо приготовленной еды важно не абсолютное значение. Важно соотношение, а на необитаемом острове его можно задать хоть в массах попугая, хоть в массах понравившегося булыжника. Не говоря уж о том, что точные рецепты — это снова обычно продукт весьма высоких технологий, а простые кушанья и глиняный раствор для обмазки стен хижины делаются без измерений.

Комментарии

11 Комментариев
Boris Kozlov
14 часов назад
-
1
+
Вопрос был пусть абстрактный, но корректный. Маятник - хороший ответ для нахождения соотношения длины и времени. Время, формально можно выудить из 24 часов в сутках. Затухания теоретически не меняют периода маятника (при длинной веревке). Хотя посчитать количество колебаний маятника за время продвижения солнца на измеримый угол, чтобы оценить длину верёвки в маятнике... - действительно, проще свой рост использовать. Весы - не проблема. Можно тот же маятник использовать, привязывая известную гирьку на конце, а искомый вес - посередине и по периоду оценивать эффективную длину (центр масс). А вот где взять эталон, я не знаю. (тоже себя?). Зачем нам ручей (при океане воды вокруг) - подсказка не помогает.
    Oleg Lanets
    9 часов назад
    -
    0
    +
    Boris, я, когда прочел название статьи/вопроса, обрадовался - ну вот, пример же будет для школьника по практическому применению геометрии/географии/астрономии/физики. ан нет... совершенно пустое мнение "эксперта" и ноль инфы по конкретному вопросу.
Nikita Lazarenko
20 часов назад
-
2
+
Я бы на острове задался бы вопросом как разжечь костер, обеззаразить воду, да и вообще не умереть
Питон Удав
1 день назад
-
1
+
Вообще, лучший ответ - прочитать "Таинственный остров" Жюль Верна.
Oleg Lanets
1 день назад
-
4
+
Алексей Тимошенко, ну такой себе "ЕксперТ". Был задан конкретный вопрос: "Как на необитаемом острове, имея в своем распоряжении только ручей с водой, моток веревки и подручные материалы вроде палок и камней, можно с помощью законов физики с минимальной погрешностью определить длину, время и вес?" Никому не интересны Ваши размышления на тему "почему это НЕ надо делать"! Очень жаль - первая совершенно пустая статья на этом сайте...
    Питон Удав
    1 день назад
    -
    2
    +
    Oleg, вообще, был дан ответ. Как найти длину (через рост), как найти время (через пульс), а потом и как найти вес (через куб в 10см). Читать нужно внимательно!
    +
      ещё комментарии
      Motiejus Pavasaringas
      21 час назад
      -
      0
      +
      Питон, а у вас пульс - какая то стабильная величина? если аффтар переживает что веревка там растягивается на +/- 10%, то мой пульс и на все +/-50% может отличаться. хреновое мерило, как вы можете догадаться. насчет веса - а из чего вы собрались куб мастерить? из камней и палок? что там еще в списке было.... из веревки может быть?
        Bob Virt
        12 часов назад
        -
        1
        +
        Motiejus, вот ответ дипсика (приведен сокращенно), который показывает, что "эксперт" не сильно напрягался: На необитаемом острове с помощью законов физики можно определить длину, время и вес, используя подручные материалы. Вот несколько методов: 1. Определение длины** **Метод 1: Использование веревки и собственного роста** - Если известен ваш рост (например, 170 см), можно использовать его как меру длины. - Веревку можно разметить узлами, отмеряя длину в "ростах" или "шагах". 2: Маятник и измерение периода колебаний** - Подвесив камень на веревке, можно сделать маятник. ... 2. Определение времени** **Метод 1: Солнечные часы** - Воткнуть палку вертикально в землю и отмечать тень. - Каждое смещение тени на длину палки ≈ 1 час (грубо). **Метод 2: Водяные часы (клепсидра)** - Сделать сосуд с маленьким отверстием, из которого вода вытекает с постоянной скоростью. - Отмечать уровень воды через равные промежутки (например, по маятнику). **Метод 3: Маятниковые часы** - Используя маятник с известной длиной \( L \), можно считать колебания: 3. Определение веса** **Метод 1: Рычаг и сравнение с известным весом** - Сделать рычаг из палки и камня (как весы). - Используя известный вес (например, камень определенного объема), можно сравнивать массы. **Метод 2: Использование плотности воды** - Если можно сделать сосуд известного объема (например, выдолбленный кокос), то, зная плотность воды, можно взвешивать предметы по вытесненной воде. **Метод 3: Динамический метод (падение предмета)** - Бросить предмет вниз с известной высоты \( h \), измерить время падения \( t \): ### **Вывод** С помощью маятника, солнечных часов, рычага и плотности воды можно с разумной точностью измерить длину, время и вес, используя только законы физики и подручные материалы. Погрешность будет зависеть от аккуратности измерений, но в условиях необитаемого острова этого достаточно.
Есть что спросить?

Вы можете получить ответ на вопрос по любой теме от экспертов нашей редакции, хорошо разбирающихся в этой теме.

Задать вопрос

Похожие вопросы

Несмотря на кажущуюся внешнюю простоту, поставленный вами вопрос совсем нетривиален. Течение песка не...Читать далее

Может проломить, не сомневайтесь. Плотность пыли — ну, примем очень примерно за 50 кг/м3 (строго говоря,...Читать далее

Это классическая задача из «Занимательной физики» Якова Перельмана — в ней как раз рассматривалось движение...Читать далее

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно