שעון אמור להיות מכשיר מדויק למדידת זמן. אבל לכל שעון יש סטיה ולעתים היא יכולה לגרום לצרות, במיוחד בתחומים שדורשים מדידה מדויקת במיוחד של זמן.

השעון האטומי () הוא שעון מדויק במיוחד. כמה מדויק? - הבה נאמר שמידת הדיוק של שעונים אטומיים היא בערך סטייה של שנייה אחת בכל 30 מיליון עד 100 מיליון שנה!

שעונים אטומיים משמשים בהרבה מערכות המחייבות דיוק מושלם. בין השאר עושים בהם שימוש בטילי שיוט, במערכות הגנה כמו כיפת ברזל, חלליות ובמערכות נשק בליסטיות.

גם במדע יש שימוש רב בשעונים אטומיים, לצורך מדידות זמן בניסויים. בחיפושי נפט וגז בים, בהם עושים שימוש בגלי קול ואפקט דופלר לבדיקת צפיפות קרקע הים, משמשים שעונים אטומיים בניתוח גלי הקול.


הנה השעון האטומי של ישראל (עברית):

https://youtu.be/83AsnIjb_6c


מחקרים מתקדמים מנסים לשפר את ההבנה של האפשרויות שלו (עברית):

https://youtu.be/QisFVNM4f40


שעון אטומי הוא שמאפשר לחשב את אורכן של יחידות הזמן כמו שנייה (מתורגם):

https://youtu.be/OKms5a0nGO4


עוד סרטון שמלמד על השעון האטומי:

https://youtu.be/dS3MkLamhI8


השעון האטומי המדויק בחלל, של גלילאו:

https://youtu.be/Bb8OB9v_fG0


השעון האטומי הקטן בעולם:

http://youtu.be/ad5brt5f6Mo


וסרטון תיעודי על כיצד שעונים אטומיים משנים את המדע:

https://youtu.be/hzLTgtFaPLY?long=yes

מַדְחוֹם, בלועזית "תֶרמוֹמטר" (Thermometer), או מד טמפרטורה, הם שמותיו של מכשיר מדידה שמשמש למדידת טמפרטורה.

היום המדחומים הם דיגיטליים ומתבססים על חיישני טמפרטורה, אבל לא תמיד הם היו ברשותנו. למעשה מדובר בהמצאה חדשה מאוד.

המדחום הנפוץ בעבר היה מדחום מבוסס נוזל, שהוא מתכת נוזלית בשם "כספית".

לכספית יש תכונה מעניינת - החל מטמפרטורה של 39- ועד 357 מעלות צלזיוס, הכספית היא נוזלית.

זה מאפשר למדוד איתה טווח רחב של טמפרטורות. איך זה קורה?

ובכן, הכספית מצביעה על הטמפרטורה בזכות תופעה שנקראת "התפשטות תרמית". כמו כל מתכת, כשהכספית מתחממת היא נוטה להתרחב. כשהיא דחוסה בתוך צינור זכוכית, שלידו ספרות המצביעות על הטמפרטורה, עם התחממותה מתרחבת והכספית בצינור ומורה על הספרות עם מידת החום.

בשל רעילות הכספית עלול מדחום הכספית להיות מסוכן לילדים. הסיבה היא שאם הוא נשבר, מתאגדת הכספית בכדוריות רעילות מאד. אלה עלולות להיראות כ"סוכריות כסף" והן מושכות לא פעם ילדים לאכול אותן.

הממציא של מדחום הכספית הוא החוקר הגרמני דניאל פרנהייט, שבמאה ה-18 ביסס את מד-הטמפרטורה שהמציא על אלכוהול ורק בהמשך חייו גילה שהכספית מתאימה יותר למדחום שלו. ואגב, הראשון שפיתח מד טמפרטורה, עוד בסוף המאה ה-16, וביסס אותו דווקא על התפשטות והתכווצות של אוויר, היה החוקר והמדען הנודע גלילאו גליליי.


אז כיום יש באמת מדחומים דיגיטליים משוכללים מאד ובטוחים יותר ממד-החום המסורתי עם הכספית.

בין המדחומים הדיגיטליים יש כאלה שמיועדים למדידה על המצח, באוזן, מדחומים בצורת מוצץ, מדחומי אינפרה-אדום, מדחום מדבקה ומדחום לייזר. הם נחשבים מדויקים פחות ממדחומי הכספית, הידועים בדייקנותם.

ואגב, האחראי למונח "מדחום" הוא המדקדק העברי שמואל שבח קנטורוביץ בשנת תרס"ג. המילה שטבע לתרמומטר נקלטה וכיום זה שמו הנפוץ של המכשיר בעברית. עם זאת, ראוי לדעת שמילה "מדחום" אינה מדויקת מבחינה מדעית. זאת מפני שמד זה לא מודד חום, אלא טמפרטורה.


כך פועל המדחום:

https://youtu.be/rRDyioqL8AI


הנה הסבר לילדים:

https://youtu.be/0E46TN0rK_Y?t=10s


המדחומים האלקטרוניים החליפו עם הזמן את המדחום המבוסס על כספית:

https://youtu.be/V8BkszjwwAM


כך תהפכו בקבוק למדחום:

https://youtu.be/EbrVwQpgEmc

שעון אסטרונומי (Astronomical Clock) הוא שעון עתיק, המציג את מיקומם היחסי של גרמי השמיים לאורך השנה. זוהי טכנולוגיה עתיקה, מהמאות הקודמות בטווח שבין המאה ה-15, בה נבנה השעון האסטרונומי של העיר פראג, למאה ה-19 בה נבנה, למשל, השעון של שטרסבורג.

בעזרת מחוגים ומנגנונים מיוחדים המיועדים לכך, מראים שעונים אסטרונומיים את מקומם בשמיים של גופים שמימיים כמו השמש, הירח, כוכבי לכת גדולים וקבוצות כוכבים מגלגל המזלות.

בעולם קיימים שעונים אסטרונומיים כבר שנים רבות. אחד המפורסמים מביניהם הוא השעון האסטרונומי בפראג, הפועל מאז ימי הביניים.

שעונים אסטרונומיים מודרניים יותר סייעו גם בחישוב זמני השקיעה והזריחה של השמש או זמני ההדלקה והכיבוי של תאורת הרחוב.


הנה השעון האסטרונומי:

https://youtu.be/lfHZ5AbDLr0


כך נראה השעון האסטרונומי של העיר פראג:

https://youtu.be/NebyX6-GUTM


השעון האסטרונומי של הנרי השמיני:

https://youtu.be/gtk0gFim-Nk


10 השעונים האסטרונומיים המפורסמים בעולם:

https://youtu.be/cJTbKvIgjjU


ושעון הפנדלום המהפכני של ג'ון האריסון:

https://youtu.be/T-g27KS0yiY?long=yes

שבשבת היא מד רוח. זהו מתקן שמצביע על כיוון הרוח ועוצמתה. מבנה השבשבת גורם לה לשנות את כיוונה בהתאם לכיוון הרוח. באמצעות החץ שלה ניתן לדעת את כיוונה של הרוח במבט אחד.

השבשבת מוצבת לרוב במקום מוגבה, כמו גג של בניין או עמוד גבוה. במקרים רבים מעוצבת השבשבת בצורה של תרנגול או חץ, אם כי ברחבי העולם מוצבות על בניינים שבשבות בצורות שונות.

לעיתים קרובות מכנים שבשבת גם את 'גלגלי הרוח', שהם מעין טורבינת-רוח עשויה ניר או פלסטיק, אך טורבינת רוח אינה מכשיר מדידה אלא משמשת לקישוט ושעשוע בלבד.


הנה שבשבות להצגת כיוון הרוח:

https://youtu.be/Xmzj6QSbE7s


בניית שבשבת מהירה וקלה:

https://youtu.be/xHKM_exlEto


שבשבת לקטנטנים (עברית):

https://youtu.be/BGHoscu3QhA


רוצים לבנות שבשבת בעצמכם? - הנה (עברית):

https://youtu.be/agZwnnZK9UE


ועוד שבשבות:

https://youtu.be/-rQc4uYnBe8

מה היה מיקרומטר היופי?


האם יצא לכם לראות את קסדת היופי מימים עברו, זו שמזכירה ונראית יותר כמו מכשיר עינויים מפלצתי? - מדובר במכשיר שזכה לשם "ביוטי מיקרומטר" ויש מאחוריו סיפור של יזמות מעניינת, שלא לומר יפה (ליטרלי), שנועדה לפנק את האיפור של השחקניות היפות של הוליווד.

הכל מתחיל ממקס פקטור, מי שהחל את דרכו בתור מאפר של שחקני ושחקניות קולנוע בשנות ה-20 של המאה הקודמת. פקטור הפך עם הזמן ליצרן של תכשירי איפור. האיש היה נחוש לסייע לשחקניות להיות יפות יותר ובד בבד גם לעזור לעצמו ולהציב את החברה שהקים בפסגת תעשיית היופי.

כך, בשנת 1932, ממציא מקס פקטור את אותו "מיקרומטר היופי" (Beauty micrometer). זה היה מכשיר מדידה, בצורת כלוב שהולבש סביב הראש. הוא הכיל 325 ברגי התאמה, שאפשרו לבצע מדידה עדינה של חלקים רבים בפרצופיהם של השחקנים והשחקניות.

מטרת "המיקרומטר של היופי" הייתה לזהות בעין בלתי מזוינת את הפגמים הבלתי-נראים בפנים הנשיות, ולאפשר את "תיקונם" באמצעות איפור.

זה היה בתקופה שבה חקר פקטור את נושא ההצללות והרעיון במכשיר הזה היה למדוד אזורים רבים בפני האישה ולהביא את איפור ההצללות למצב מושלם. כך ניתן היה להקטין ולהגדיל את השפתיים, את האף, "לשפר" את המרחק בין העיניים, לשנות את גובה עצמות הלחיים וכדומה.

צריך להזכיר שמדובר בתקופה בה הסרטים הם בשחור-לבן וצלליות בגוונים שונים היו אמצעי חשוב לשיפור המראה. כך ניתן היה למנוע פגיעה ביופי ובמראה של השחקניות המצודדות והשחקנים היפים של התקופה.

על אף המראה האימתני שלו, המכשיר התקבל בהתלהבות בהוליווד. שחקנים ושחקניות בשנות ה-30 רצו מאוד לתקן בפניהם המצולמות את הפגמים הזעירים, שאולי לא נראים בעין רגילה, אבל על המסך הגדול פגעו ביופיים והבליטו חוסר שלמות מטריד.


הנה מיקרומטר היופי, לצד עוד מכשירי יופי שהיום נראים כמו מתקני עינויים שטניים:

https://youtu.be/5-6DJPgtxAM?end3m25s


דיווח ביומן קולנוע מהתקופה:

https://youtu.be/f_VKpoBEdlo


גרסאות של המכשיר בצילומים מהתקופה:

https://youtu.be/luRGKUpYVms


פרסומת עכשווית של מקס פקטור:

https://youtu.be/eAKZvzo9AF8


הרצאה שמספרת על המיקרומטר של הממציא מקס פקטור:

https://youtu.be/Ey676A6Xmlo


ומיקרומטר היופי שהיה רק אחד משלל מתקני יופי מפחידים:

https://youtu.be/JHdHG4xmhEQ?long=yes

אנו שומעים שלצלילים וקולות שונים יש עוצמות שונות. עוצמת הצליל או הקול נמדדת ביחידות מידה יחסיות הנקראות דציבל ומסומנת באותיות dB.

באמצעות הדציבל מודדים עוצמת קול, שהוא בעצם הלחץ הדינמי של האוויר. כדי למדוד את העוצמה, מודדים את הלחץ בהשוואה ללחץ בן 20 מיקרופסקל, שהוא סף השמיעה האנושית.

טווח השמיעה שלנו בני-האדם מתחיל מ-0 דציבלים ומגיע עד ל-140 דציבלים (סף הכאב).

דוגמאות? - עוצמה של נשימה או לחישה חרישית היא רק כ-10 דציבלים. שיחה מתנהלת ב-60 דציבלים, צעקה או בכי של תינוק מגיעים ל-110 ועוצמת הרעש אם תעמדו כמה עשרות מטרים בסמוך למטוס סילון היא של 140 דיצבלים. עוצמתו של פיצוץ חזק היא כבר 200 דציבלים.

העוצמה החזקה ביותר שבני אדם יכולים לשמוע בה מוסיקה מבלי לפגוע בעצמם היא 85 דציבלים. במופעי רוק העוצמה לא פעם עוברת את הגבול הזה ועוברת את ה-120 דציבל. לעולם אל תעמדו קרוב לרמקולים!

הכוונה במידת עוצמה יחסית היא שדציבל מתאר את העוצמה ביחס לעוצמה אחרת. כך למשל נכון לומר שעוצמת הרעש היא ב-10 דציבל יותר מעוצמה מסוימת או ב-5 דציבל חזק יותר ממנה.

אגב, להבהרה נבהיר שבניגוד לעוצמת קול, רמת לחץ קול נמדדת ביחידות של dB SPL ולא ביחידות של dB.


הנה עוצמת הקול היחסית שמודד הדציבל:

http://youtu.be/uCnsw9oRDsM


הסבר מדויק של הדציבל ועוצמות השמע האנושיות:

http://youtu.be/6Kt7EVI1_yw


כך מזהה האוזן את הקולות (עברית):

http://youtu.be/b1YSqEH-Yzc


כאן מציג מדיד העוצמה את עוצמות הדיבור והצעקה של אנשים. כשהוא אדום - זה חזק מדי:

http://youtu.be/211WxtjHLeo


ואנשים שמודדים בשוק כמה דציבל הם מפיקים בקולם:

https://youtu.be/jfpRlgU5BLs

שעון חול (Sand clock) הוא מכשיר למדידת זמן מוגבל שמבוסס על כוח המשיכה של כדור הארץ. שעון החול מאפשר למדוד זמן מדויק בצורה פשוטה, על ידי יצירת שתי שפופרות זכוכית שביניהן נחיר עם קוטר מסוים. בכל פעם שנצטרך למדוד פרק זמן מסוים, כמו משך הזמן שבו ביצה מתבשלת, נוכל להשתמש בשעון חול, שיראה לנו מתי הזמן עבר ויש להוריד את הביצה מהאש.

בשעון החול שני חלקי זכוכית רחבים הנקראים "שפופרות" ומעבר צר ביניהן, הנקרא "נחיר". כשמכניסים כמות מדויקת של חול לאחת השפופרות ומציבים את שעון החול כשהשפופרת עם החול למעלה, מושך כוח המשיכה את גרגרי החול למטה, אל השפופרת הריקה שמתחתיה. כיוון שקוטר הנחיר הוא זעיר, יורד החול לאיטו למטה. הזמן העובר עד שהחול יורד כולו לשפופרת התחתונה הוא משך הזמן שמודד שעון החול.


הנה הדרכה להכנת שעון החול (עברית):

http://youtu.be/Mb5laaqNbTU


וכך תכינו שעון חול מבקבוק פלסטיק:

https://youtu.be/uG0ubTx2jMw

סקסטנט (Sextant) הוא שמו של מכשיר אופטי ששימש למדידת זוויות בין עצמים. בעבר הוא שימש בעיקר לניווט ימי אסטרונומי, תחום בו הוא הפך חיוני ביותר. בעזרתו ניתן היה למצוא את מיקום הספינה בים בצורה טובה.

בזכות הסקסטנט יכול היה האדם לצאת מסביבות החופים המוכרים, אל עבר הים הפתוח וללב ים ממש.

הניווט נעשה על ידי מדידת הזווית שבין גרמי שמיים לאופק. מבט בעינית היה מראה בצד אחד את האופק ובצד השני את השמיים.

הסקסטנט פותח במאה ה-18 ועד אמצע המאה ה-20 הסקסטנט היה מכשיר הניווט החשוב ביותר לאוניות. קציני האוניות בדקו בו את מיקום הספינה, על ידי צפייה בעינית שלו. הם נהגו לכוון אותו כך שהוא יתביית על האופק, נהגו לומר "סמן" ואז היו רושמים את הזמן המדויק.

בסקסטנט ביחד עם שעון ועם כרונומטר ימי, ניתן היה לקבוע את מיקום הספינה באופן מדויק. טעות בדקה אחת בשעה תוביל לשגיאה במיקום של כמייל אחד (כ-1.6 קילומטר).

מקור שמו במילה הלטינית "שישית" (Sexstas). הסיבה היא שהקשת במכשירים הראשונים הייתה של שישית מעגל (60 מעלות). השם נשאר גם כשקשת המדידה הוכפלה פי שניים ל-120 מעלות.

כיום החליפו את המכשירים הללו אמצעי מיקום מודרניים וחדשניים, כמו ה-GPS. שיטה זו מבוססת על מדידת מיקום סופר מדויקת, שמתבצעת בעזרת רשת לוויינים וחיישני אולטרה סאונד.


כך ניווטו באמצעות הסקסטנט המתמטי (מתורגם):

https://youtu.be/AGCUm_jWtt4


הניווט היה לפי השמש:

https://youtu.be/CycmCFb-6VU


כך בונים סקסטנט לבד:

https://youtu.be/dCZJUVlbEnE


תולדות אמצעי הניווט בים:

https://youtu.be/4DlNhbkPiYY


וסרטון ארוך יותר המלמד את מדידת המיקום בעזרת סקסטנט:

https://youtu.be/DrAkrgZRb9Y?long=yes

אוֹסְצִילוֹסְקוֹפּ (Oscilloscope) הוא מכשיר מדידה המציג באופן ויזואלי את האותות של מתח חשמלי (בציר האנכי), אל מול ציר הזמן, או כפונקציה של מתח חשמלי אחר (בציר האופקי). אלו מוצגים על גבי מסך קטן שבחזיתו של המכשיר.

ניתן לשפר את דיוק המדידה המוצגת על המסך, אל מול רשת עדינה המצוירות עליו ומחולקת לריבועים קטנים.

כמובן שהמכשיר יכול להציג את האותות של כל דבר שניתן לתרגם למתח חשמלי. החל מקולות וצלילים מוסיקליים, דרך פעימות הלב ועד לרטיטות של קרום כדור הארץ.

באוסצילוסקופ משתמשים לצרכים מגוונים. לא פעם הוא משמש לצרכים טכניים, כמו איתור של תקלות בציוד אלקטרוני. ברפואה תראו אותו לא פעם משמש כציוד מעקב רפואי של קצב פעימות הלב. בעולם האלקטרוניקה הוא שימש לא פעם לבדיקה של התנהגות האותות בכל נקודה במעגל אלקטרוני והשוואתם לאות שאמור או צפוי היה שיופיע בנקודה זו. כך נהגו לאתר לא פעם בעיות בתכנון ובתפקוד המעגלים הללו.

כמובן שבימינו עברו חלק מתפקודי האוסצילוסקופ הקלאסי, לביצוע של תוכנות מחשב משוכללות ודיגיטליות, המבוססות על חיישנים רגישים ומדויקים הרבה יותר.


הנה הסבר פשוט על האוסצילוסקופ:

https://youtu.be/ThrK2spjrLs


זהו האוסצילוסקופ:

https://youtu.be/SxZWcku_Sw0


כך נראה אוסצילוסקופ (עברית):

https://youtu.be/Eg3ID8Fhfgg


ואפשר גם לעשות אמנות עם האוסצילוסקופ:

https://youtu.be/ytnt9l_WKxk

כשצריכים לתרגל או להתרגל לנגן במהירות מסוימת, עושים זאת לא פעם בעזרת מכשיר הנקרא "מטרונום" (Metronome). הוא נותן את הפעימות, את הביט, לפי המהירות הרצויה וכך ניתן להתבסס עליו בנגינה.

נהוג לומר שהמטרונום הוא מכשיר שנותן קצב. אבל אם לדייק יותר, המטרונום מכתיב את הביט (Beat) בעצם מדובר בהכתבת מהירות הנגינה. המהירות נקראת בשפת המוסיקה, איטלקית,"טמפו" ובעברית מִפְעָם.

בהפעלת המטרונום יכולים המוסיקאים לכוון את הנקישות שלו ולנגן כשהם יודעים מתקתוקו את מהירות הנגינה הנכונה לקטע מוסיקלי, לפי הנקישות הללו.

השימוש במטרונום יהיה בדרך כלל בשלב תרגול הנגינה, או בזמן הקלטה, שבה חשוב בדרך כלל לשמור על ביט קבוע, כך שניתן יהיה להקליט ערוצים נוספים ושכולם ינוגנו היטב ביחד, בסינכרון ודיוק מלא.


כך פועל המטרונום:

https://youtu.be/LvBEyyuVu60


מטרונום במהירות של 100 פעימות בדקה:

https://youtu.be/iwYhgHscEtg


על ממציא המטרונום דיטריך ואלה שפיתחו אותו אחריו:

https://youtu.be/nz3K82bhv4A


אפליקציית מטרונום לדוגמה (עברית):

https://youtu.be/W1_90RpZOL4


והסבר קצר של הקצב והמקצב:

https://youtu.be/9DjoipqbkC8

מֶטֶר (Metre) היא מידת אורך, אבל כיום נקרא כך בז'רגון העממי גם סרט המדידה, בו משתמשים בעלי מקצוע שונים למדידות פשוטות של מרחק בחללים שונים או מידות ושטחים בחפצים, בדים, ריהוט וגוף.

המטר, ככלי מדידה נייד וקל לנשיאה, מאפשר מדידה מדויקת של קווים ישרים ועקומים. עליו מסומנות יחידות המידה, לרוב סנטימטרים ומילימטרים מצד אחד ואינצ'ים מצידה השני.

המטר הקלאסי הוא רצועה ארוכה וגמישה, עשויה בד מצופה פלסטיק ומגולגלת ידנית. אם היא עשויה מתכת, היא מגולגלת במארז קטן וניתנת למשיכה החוצה למדידה הרצויה, כשבתום המדידה היא מתגלגלת אוטומטית בחזרה לאחסון במארז.

משיפוצניקים, מייקרים ובנאים, המודדים מרחק ואורך באמצעות מכשיר המטר המתכתי (Tape Measure), ועד לתופרים ומעצבות אופנה, המשתמשות למדידה בסרט מדידה (measuring tape) - המטר הוא אחד המכשירים השימושיים לעבודה.

נגרים משתמשים בו למדידת פיסות עץ ורהיטים. בבנייה ושיפוצים מודדים בו קירות, רצפות, חלונות ודלתות. בתפירה ועיצוב אופנה הוא משמש למדידת בדים ומידות גוף. בעיצוב פנים הוא משמש למדידת חללים ופריטי ריהוט. בגינון משמש המטר למדידת שטחים ומרחקים בין צמחים ובבית הוא משמש למדידת חפצים, מרחקים בין נקודות תלייה וכדומה.

כיום יש מטרים מתקדמים, הכוללים כמה שיטות מדידה במכשיר אחד. למשל "3 באחד" הוא מארז הכולל סרט מדידה מתכתי רגיל ולצידו גם מדידה בגלגלת שמודדת את האורך של המשטח המעוקל שעליו מגלגלים אותה ומדידה באמצעות קרן לייזר, המאפשרת מדידת חפצים לא ישרים ומדידה של מרחק בין נקודות ללא משטח רציף ביניהן.


הנה סרט המדידה המשמש למדידת מידות (עברית):

https://youtu.be/bnladksigjs


המטר הגמיש המודרני הוא גם דיגיטלי ומראה תצוגה מדויקת של המרחק:

https://youtu.be/M8GHwxkKnOU


מטר מתקדם, "3 באחד", עם כמה שיטות מדידה:

https://youtu.be/a8T7MBwHX4Q


ההיסטוריה של המטר ומערכת המידות:

https://youtu.be/dvVCNhWJvvo


מהו מטר:

https://youtu.be/hkOv_aNg0v4


על חשיבות שיטות המדידה (מתורגם):

https://youtu.be/7bUVjJWA6Vw


סיפורה של השיטה המטרית:

https://youtu.be/MekxJse2vgs


תולדות המדידה:

https://youtu.be/NValmBwli1Q


וסרט תיעודי על שיטות המדידה והשיטה המטרית:

https://youtu.be/334wjo8nydQ?long=yes