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世界上第一只摆钟是根据摆的等时性原理制成的。意大利科学家伽利略最早发现了摆的等时性原理。
生活中的机械摆钟无论形状大小如何,单摆的周期只与摆长有关,与摆球的质量和摆角无关,即摆长一定时,单摆完成一次摆动的时间都相等,这一原理最早是意大利科学家伽利略发现的,叫做摆的等时性.世界上第一只机械摆钟就是根据这个原理制成的。
世界上第一只摆钟的由来
世界上第一只摆钟是根据摆的等时性原理制成的,此原理是由意大利科学家伽利略首先发现的。某摆球来回摆动60次所用的时间为2分钟,则该摆球来回摆动一次的时间为2秒。1656年,惠更斯利用钟摆的等时性原理制成了世界第一座摆钟。
1673年,惠更斯从他的钟摆的原理出发,进行了更加深入的研究,出版了他的《摆钟》一书。在这本书中,他不仅详细记载了摆钟的发明,而且开始了他对离心力的研究。他最先提出了离心力与距离和速度的关系问题:
(1)同一物体如果以相同的速度在不同的圆周上运动,离心力与直径成反比,圆越小,离心力越大。
(2)同一物体如果以不同的速度在相同的圆周上运动,离心力与速度的平方成正比。惠更斯关于摆的研究,为以后牛顿经典力学中万有引力定律的建立提供了重要的理论依据。
科学家是怎么样测量计算光速的。
发明大王”爱迪生
电报、电话、电灯,这些东西在科技发达的今天看来是多么的普通和司空见惯,谁也不会因此而惊奇.可是你知道这些东西对于当时的人们是多么的至关重要和欣喜若狂吗?人类因此而记住了它们的发明者——爱迪生.
被人们称为“发明大王”的爱迪生,是美国著名的科学家和发明家.他的一生,仅是在专利局登记过的发明就有1328种.一个只读过三个月书人,怎么会有这么多发明创造呢?我想,如果你听说过“爱迪生孵小鸡”的故事,就一定会明白,他的成功源于强烈的好奇心.
1847年,爱迪生降生在美国俄亥俄州米兰市的一个商人家庭里.很小的时候,爱迪生就显露出了极强的好奇心,只要看到不明白的事情,他就抓住大人的衣角儿问个不停,非要问出个子丑寅卯来.
一天,他指着正在孵蛋的母鸡问妈妈:“母鸡把蛋坐在屁股底下干嘛呀?”妈妈说:“哦,那是在孵小鸡呢!”下午,爱迪生突然不见了,家里人急得四处寻找,终于在鸡窝里找到了他.原来,他正蹲在鸡窝里,屁股下放了好多鸡蛋孵小鸡呢!父母看了以后,哭笑不得,只好把他拉出来,又是给他洗脸,又是给他洗衣服.还有一次,他看见鸟儿在天空中自由飞翔,就想:既然鸟能飞,人为什么不能飞呢?于是,他找来一种药粉给小伙伴吃,为了让小伙伴飞上天空去.结果,小伙伴差点儿丧命,爱迪生也被父亲狠揍了一顿.
好不容易,爱迪生长到了8岁,父母把他送进了一所乡村小学读书,以为从此以后他能安安份份上学了.谁知,他仍然爱追根问底,经常把教师问得目瞪口呆,窘迫不堪.有一回上算术课,教师在黑板上写下了“2+2=4”,爱迪生马上站起来问:“老师,2加2为什么等于4呢?”这个问题把老师问住了,他认为爱迪生是个捣蛋鬼,专门和老师闹别扭,于是,在上了三个月的课以后,爱迪生就被老师赶回家了.
爱迪生的母亲是位伟大的母亲.她没有因为独生子被撵回来而责怪他,相反,他决定自己把孩子教育好.当她发现爱迪生好奇心重、对物理、化学特别感兴趣时,就给他买了有关物理、化学实验的书.爱迪生照着书本,独自做起实验来.可以说,这就是爱迪生搞科学发明的启蒙教育.
长大了的爱迪生,学会了无线电收发报技术.他在斯特拉得福铁路分局找到了一个夜班报务员工作.按规定,夜班报务员不管有事无事,到晚上九点后,每小时必须向车务主任发送一次讯号.爱迪生为了晚间休息好,白天能钻研发明创造,就设计了一个电报机自动按时拍发讯号.这就是电报机的雏形.
没过多久,他又对电报机进行了改进,经过多次试验,一架新式的发报机试制成功了.爱迪生望着自己发明的机器,欣慰地笑了.
应该说,爱迪生的每一项发明都是和他的好奇心紧紧相联的.在他发明了电报之后,又开始搞电话实验.他发现传话器里的膜板能够随着说话声音引起相应震动,就仔细观察,并且在笔记本上做了详细记录.由此,一个“会说话的机器”做成了.人们听到这个消息,都纷纷前来观看,并称他为“最伟大的发明家”.所以,好奇心是一个人取得成功、展示智慧的先决条件.
不仅著名的科学家需要好奇心,我们普通人要学习知识、有所成就也需要好奇心.1991年7月,《光明日报》科技部曾对全国青少年科技小发明比赛中获奖的118名中学生进行问卷调查,在“您的主要心理特征”一栏里,92%的同学写的是“好奇心强”.湖南零陵地区道县一中的少年何骥,在一天到鸡棚捡蛋的时候,禁不住好奇地想道:鸡蛋到底为什么一头大一头小呢?是大头先出母体还是小头先出母体呢?为了弄清这个问题,他每天一放学就立刻赶回家,蹲在鸡棚旁静静地观察,有时甚至连晚饭都忘了吃.两个多月以后,何骥终于发现:鸡蛋是大头先出母体.为此,他写了论文,得到许多生物学家的称赞.他的发现,居然是鸟类文献中还没有记载过的新发现.
成才需要好奇心,但是有了好奇心并不意味着就一定能够成才.要想有成就,还需要付出艰苦的努力.好奇心就好比一粒种子,没有种子就长不出参天大树,没有好奇心的人也不可能有所发明,有所创造.种子播种在黑土里以后,经过人们的浇灌、培育,会逐渐地破土而出,由小苗长成栋梁.有了好奇心,再加上汗水和心血,也一定能够使你成为有用之才.当代著名物理学家李政道博士说:“好奇心很重要,要搞科学离不开好奇.道理很简单,只有好奇才能提出问题,解决问题.可怕的是提不出问题,迈不出第一步.“正因为好奇心如此重要,所以,许多人都把好奇心称为成功者的第一美德.对于一个有志成才、渴望成功的少年来说,好奇心是最宝贵的.
无论是大发明家爱迪生的故事,还是小中学生何骥的故事,都向我们证明了一个真理:好奇心——发明家之心.
你渴望你的智慧之花早日绽开吗?你渴望你的创造灵感早日到来吗?那么,就仔细地观察生活吧!一个不热爱生活、对周围的一切都漠然视之的人是不会拥有一颗好奇之心的.如果你想在未来的人生舞台上做一颗明亮的星,就从现在开始迈出你成才的第一步——强化你的好奇心吧
在人类历史上,科学家对光速测量可以分为六个阶段。
1、首先,第一个发起挑战的是物理届大神伽利略,他设计了史上第一个的测定光速实验。早在1638年之前,他找来两个人和两盏灯笼,让他们分别站在两座相距一英里的山顶上。第一个人举起灯笼时便开始计时,第二个人看到第一个人的灯笼便也立即举起自己的灯笼,当第一个人看到第二个人的灯笼时便停止计时,这样一来二去就可以得到光行进两英里所需要的时间,从而求出光的速度。如今我们已经可以计算出,光行走两英里所需要的时间大约是11微妙,这是不可能被人所察觉的,所以说实验的误差太大,绝对不可能成功。
伽利略也承认,自己的实验没办法给出确切的光速,他只知道,光的速度一定非常快。虽然这个灯笼实验质朴得有点好笑,但是这个尝试却为光速的测定开了先河。作为科学界的红人,伽利略也引领时尚,为这个物理问题带来了不少关注。
2、第二个就是著名的罗默测定光,他是第一个通过实验测出光速的科学家,感兴趣可以查一下,这里做一下简单介绍。在巴黎天文台就职的丹麦天文学家奥勒·罗默(Ole Rmer)是世界上第一个通过实验测量给出光速具体数值的人。他进行推算的沙盘,大到让人感到不可思议:罗默是靠木星及其卫星的移动、与太阳及地球的位置关系估算出光速的。
这还要感谢日心说的创始人伽利略。1610年,伽利略通过望远镜发现木星周围的四个天体,并观测到它们会忽然消失,据此,他推断这四个天体是木星的卫星,在围绕木星旋转的某些时刻,它们会藏到木星的背后。这是伽利略推翻“日心说”的有力证据,这个现象也被称为“行星掩星”,而其中最靠近木星的卫星一号(木卫一)的此种现象,被称为“木卫一蚀”。罗默认为,虽然木卫一蚀的周期恒定,但由于地球与木星距离的改变,观测到木卫一蚀的时间也会有所改变。简单地说,当地球在公转轨道上靠近木星的位置上时,会更早地看见木卫一现踪,而当地球移动到离木星较远的位置上时,光行进到地球所需的时间就会变长,那么木卫一现踪的时间就会推迟。这个时间差足够大,比起伽利略的灯笼实验,可观测性要大多了。
罗默花了十几年时间来观测木卫一蚀,他只凭借着望远镜、手表,记录一年之中不同日子里木卫一蚀的时间差,再计算这些时刻地球位置的改变,便得到了非凡的结果:他预言,1676年11月9日上午5点25分45秒发生的木卫一现踪将推迟10分钟。巴黎天文台的其他同事怀着将信将疑的态度,观测并验证了他的预言。罗默还推算出光速大约为220000千米/秒。
3、第三次实验关键词是8公里外的反光镜,这个实验是第一次在地球上测量光速的实验。罗默过后的科学界一片沉寂,花了差不多两百年,才出现了愿意投身测量光速的新人。1849年,法国物理学家阿曼达·斐索(Armand Fizeau)首次在地球上测量出了光的速度。
斐索使用了一个拥有720个齿轮的遮板,旋转的速度为12.67转/时,通过这种方法,斐索算得光速是315000千米/米,之所以和目前的光速有着一定差距,是因为遮板齿轮拥有一定的宽度,因此限制了测算的精确度。
4、第四次测量实验同样是站在前辈的肩膀上,由物理学家傅科完成的(著名的傅科摆就是这家伙发明的)。1862年,法国物理学家莱昂·傅科(Léon Foucault)在斐索的实验基础上进行改良,将旋转的遮板换成了旋转的平面镜,光在远方折返回来后打在旋转镜上,只要知道平面镜的旋转速度、光束最后被平面镜反射出去的角度,就可以计算出光的速度。经过多次测算,傅科的光速刷新了历史,精确到了298000千米/秒,离如今的约299792千米/秒已经非常接近。
上面提到的测量方法,都是基于“距离-时间-速度”的公式计算的。想要提高精确度,唯一的方法就是拉长测算的距离。1926年,一个叫麦尔克逊的美国人将反射镜间的距离提高到了35公里,测得光速为299796千米/秒。这是当时最精确的数值,但很快人们就发现,想要计算最精确的数字,靠原始的光学法是行不通的。
5、从20世纪初开始,科学家们开始试着用电子学的方法测量光速。这也标志着,光速的测定从遥远的天上、田野里转移回了实验室中,科学家们埋头在微小的电路板间、精巧的光电器械中苦修。1972年,美国国家标准技术研究所的科学家们利用激光干涉法测量光速,得到了299792456±1.1米/秒的数值。
激光干涉法是什么意思呢?简单地说,一束频率已知的激光被分开成两半,行走不同的路径,之后再被汇合起来。科学家们在观察干涉图样的同时调整路径的长度,就可以计算出精确的波长、从而计算光速。
6、最后一次,就不是继续精确测量的,因为上一次实验已经足够精确。这个数值有多么精确呢?事实上,它唯一的不确定性主要来自于“米”定义的不确定性。也就是说,错的不是光速,而是米。为了解决这个问题,1983年,在第17届国际度量衡大会上,人们重新定义了“米”,从那以后,1米就是光在真空环境下1/299792458秒内通过的长度。这个决定彻底解决了光速测量的问题,给这段长达300 年的物理学史画上了圆满的句号。
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