Măsurarea timpului cu o clepsidră ... Lumea și noi
Ca parte a săptămânii tematice speciale „Timpul” organizată de C @ fé des Sciences, am ales să vă povestesc despre un instrument foarte practic pentru măsurarea fluxului de timp. Este cunoscut de multă vreme, simplu, inteligent și în mod normal face parte din panoplia oricărui bun bucătar: clepsidra .
Secvența nostalgiei, inițiată de Sweet Random Science! Îmi amintesc, în copilărie, că am petrecut ore întregi privind timpul gâdilând prin șuvoiul subțire de nisip, fluid ca un lichid, dar ale cărui mici boabe solide s-au îngrămădit unul câte unul pentru a forma o grămadă frumoasă în compartiment. !
M-am minunat de spectacol și m-am întrebat cum ar fi putut fi fabricat un astfel de instrument (părea sigilat fără cel mai mic semn de deschidere). Desigur, a existat și problema numărului de boabe de nisip care trebuie să cadă exact pe timpul bun scurs. De asemenea, m-am întrebat de ce nu părea să existe niciodată un fel de blocaj de trafic la blocajul de sticlă dintre cele două becuri.
Oricum, nu o știam încă, dar erau într-adevăr povești de flux granular, în funcție de caracteristicile fizice ale bobului și de tipul accidentului de conducere (blocajul).
Strămoșul clepsidrei
Ideea de a măsura timpul cu un flux nu este nouă. Din nou, strălucitele civilizații antice dezvoltaseră un mecanism foarte ingenios pentru măsurarea duratelor. Desigur; ne gândim la celebrele ceasuri solare, dar, evident, noaptea, aceste instrumente ridicau o problemă: fără soare, nici o modalitate de a evalua trecerea timpului.
Pe scurt, egiptenii au folosit un recipient troncoconic umplut cu apă cu o mică gaură la baza sa: clepsydra.
Clepsydra descoperită la Karnak
Fotografie Fathy, Muzeul Cairo - Link
Debitul unei cantități de apă determină timpul scurs. Forma evazată compensează faptul că pe măsură ce fluxul progresează, pe măsură ce înălțimea apei scade, la fel și presiunea (în funcție de greutatea apei). Pe scurt, fără o formă troncoconică, pe măsură ce apa curge, curge din ce în ce mai încet ... Nu prea practic! Cu o formă evazată, pe măsură ce nivelul scade, secțiunea scade astfel încât reușim să încetinim căderea de presiune și, prin urmare, scăderea vitezei de curgere.
Cu toate acestea, alte caracteristici sunt, de asemenea, problematice și fac măsurarea destul de aleatorie (temperatura apei, de exemplu, își modifică densitatea și, prin urmare, viteza de curgere). Între iarnă și vară, clepsydra nu oferă aceeași indicație a timpului. Egiptenii rezolvaseră această constrângere prin stabilirea diferitelor absolviri în funcție de luna anului ... Dar încă nu este foarte fiabil, mai ales pentru marinarii care doreau să ia un astfel de instrument pentru a evalua timpul de trecere și mai ales pentru a deduce distanța parcursă.
Clepsidră
Pentru a păstra ideea de curgere, fără inconvenientul variațiilor de volum ale unui lichid datorate temperaturii și presiunii, a trebuit să găsim un alt element fluid, sau cel puțin considerat ca atare. Fluxul granular răspunde perfect acestor două constrângeri, cu condiția găsirii unor boabe necoezive, cum ar fi nisipul uscat: un bob de nisip datorită naturii sale „solide”, nu va fi sensibil la fluctuațiile termice (cel puțin sunt foarte neglijabile) ). În comunitate, toate aceste boabe mici formează un set de boabe care, supuse unor solicitări suficient de puternice, se comportă ca un lichid în flux dens în care particulele sunt supuse coliziunilor și fricțiunilor.