Устройство для демонстрации физических свойств времени

Настоящее предложение относится к разделу учебных пособий, точнее к устройствам, предназначенным для демонстрации работы часовых механизмов. Задачей настоящего предложения является создание устройства для демонстрации изотропии и однонаправленности времени. Для достижения этого технического эффекта в устройстве для демонстрации физических свойств времени, содержащем циферблат, установленный на подставке, с отсчетными штрихами, нанесенными с одинаковым интервалом друг от друга, и стрелку с механизмом управления, в качестве начального штриха используется точечный светодиод, закрепленный в центре циферблата темного цвета, а все последующие - представляют собой светодиоды в форме концентрических окружностей, в центре которых находится точечный светодиод, причем светодиод каждого отсчетного штриха соединен с механизмом управления, в качестве которого используется микропроцессор, а стрелкой является световая вспышка, производимая светодиодами последовательно от начального до крайнего штрихов с равными временными интервалами по команде микропроцессора в соответствии с формулой , где: с - скорость света, r - расстояние между штрихами вдоль радиус-вектора, М - масштабный коэффициент.

Настоящее предложение относится к разделу учебных пособий, точнее к устройствам, предназначенным для демонстрации работы часовых механизмов.

Известны часы для игры в шахматы, содержащие два идентичных хронометрических механизма с системой управления (Патент США 4884255 от 28.11.1989 г.[1]).

Наиболее близким по конструкции к заявляемому объекту является хронометрический механизм, содержащий циферблат с отсчетными штрихами, нанесенными по окружности с одинаковым интервалом друг от друга, и стрелки с механизмом управления (Патент РФ 2312385 от 13.06.2003 г. [2]). Это устройство и было выбрано в качестве прототипа.

Недостатком прототипа [2], как и всех известных аналогов, является то, что их конструкция не позволяет производить демонстрацию таких физических свойств времени, как изотропии и однонаправленности.

Изотропия времени выражается равномерным течением времени во всех направлениях. Изотропия времени в системе отсчета точечного светового источника характеризуется следующим выражением:

dt/d'=0,

где: dt - изменение интервала времени, а ' - угол в системе отсчета светового источника между осью абсцисс и направлением на целевую точку (радиусом-вектором r).

Теория изотропии времени изложена, например, в работе: Черний А.Н. Об изотропии времени и законах сохранения // Сборник научных работ «Формы и смыслы времени» под редакцией В.С.Чуракова. - Новочеркасск: «НОК», 2010. - С.174 - 183.).

Однонаправленность времени выражается в его движении от прошлого в будущее. На математическом языке это означает то что

где: с - скорость света, r - расстояние между событиями, например между вспышкой света и приходом фотона в контрольную точку.

Теория однонаправленности времени изложена, например, в работе: Черний А.Н. Какова физическая сущность однонаправленности времени? // Известия вузов «Геодезия и аэрофотосъемка» 1, 2008. - С.48-60.).

Задачей настоящего предложения является создание устройства для демонстрации изотропии и однонаправленности времени.

Для достижения этого технического эффекта в устройстве для демонстрации физических свойств времени, содержащем циферблат, установленный на подставке, с отсчетными штрихами, нанесенными с одинаковым интервалом друг от друга, и стрелку с механизмом управления, в качестве начального штриха используется точечный светодиод, а все последующие - представляют собой светодиоды в форме концентрических окружностей, закрепленные на циферблате темного цвета, причем светодиод каждого отсчетного штриха соединен с механизмом управления, в качестве которого используется микропроцессор, а стрелкой является световая вспышка, производимая светодиодами последовательно от начального до крайнего штрихов с равными временными интервалами по команде микропроцессора в соответствии с формулой

где: с-скорость света, r - расстояние между штрихами вдоль радиус-вектора, М - масштабный коэффициент.

Проведенные исследования по патентным и научно-техническим информационным источникам показали, что конструкция предлагаемого устройства неизвестна и не следует явным образом из изученного уровня техники, т.е. соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Далее наше предложение сопровождается чертежами и пояснением к ним. На фиг.1, представлена конструкция предлагаемого устройства (вид спереди), а на фиг.2 - фиг.9 показана динамика движения световой стрелки от 0 до 7 секунд с интервалом в 1 секунду.

Устройство для демонстрации физических свойств времени имеет циферблат 1 с поверхностью темного цвета, закрепленный на подставке 2. Циферблат 1 имеет отсчетные штрихи. В качестве начального отсчетного штриха (0 сек) используется точечный светодиод 3, установленный в центре циферблата 1, а все последующие отсчетные штрихи 4 (1 сек), 5 (2 сек), 6 (3 сек), 7 (4 сек), 8 (5 сек), 9 (6 сек), 10 (7 сек) представляют собой светодиоды, имеющие форму окружностей, концентрично расположенных относительно начального отсчетного штриха - светодиода 3. Все светодиоды 3-10 электрически соединены (штриховые линии на фиг.1) с микропроцессором 11, установленным внутри подставки 2. Микропроцессор 11 включается и выключается кнопкой 12. Цифровой индикатор 13 в секундах показывает включение того или иного отсчетного штриха (светодиода), от 3 до 10.

Стрелкой на циферблате 1 является световая вспышка, производимая светодиодами последовательно от начального 3 до крайнего 10 отсчетных штрихов с равными временными интервалами по команде микропроцессора 11 в соответствии с формулой

(1)

где: с - скорость света, r - расстояние между штрихами вдоль радиус-вектора на циферблате, М - масштабный коэффициент.

Масштабный коэффициент определяется из формулы (1)

При r=1 см М=3·10¹⁰ м.

При включении микропроцессора 11 кнопкой 12 вспыхивает светодиод 3, маркирующий начальный отсчетный штрих (0 сек), после чего последовательно, с интервалом в 1 сек, вспыхивают светодиоды 4-10, имеющие кольцевую форму. Излучение светодиодами производится, например, в красном диапазоне спектра. При включении нового светодиода предыдущий гаснет, поэтому у наблюдателя возникает впечатление расширяющегося (бегущего) светового кольца. После вспышки светодиода 10 цикл повторяется вновь, и так до выключения микропроцессора 11 кнопкой 12.

Фактически предложенное устройство представляет собой световой секундомер. Бег световой вспышки (световой стрелки) от центра циферблата 1 к его краям (фиг.2-фиг.9) демонстрирует однонаправленность времени, а равномерное кольцевое расширение световой вспышки - изотропию времени.

Устройство для демонстрации физических свойств времени может быть использовано в качестве учебного пособия на занятиях по физики в школах и научных кружках.

1. Устройство для демонстрации физических свойств времени, содержащее циферблат, закрепленный на подставке, с отсчетными штрихами, нанесенными с одинаковым интервалом друг от друга, и стрелку с механизмом управления, отличающееся тем, что в качестве начального штриха используется точечный светодиод, закрепленный в центре циферблата, а все последующие представляют собой светодиоды в форме концентрических окружностей, в центре которых находится точечный светодиод, причем светодиод каждого отсчетного штриха соединен с механизмом управления, в качестве которого используется микропроцессор, а стрелкой является световая вспышка, производимая светодиодами последовательно от начального до крайнего отсчетных штрихов с равными временными интервалами по команде микропроцессора в соответствии с формулой

где с - скорость света, r - расстояние между штрихами вдоль радиус-вектора, М - масштабный коэффициент.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что циферблат имеет поверхность темного цвета.