擺鐘簡介編輯
擺動的鐘擺是靠"重力勢能"和"動能"相互轉化來擺動的,簡單的說,如果妳把鐘擺拉高,由於重力影響它會往下擺,而到達最低位置後它具有壹個速度,不可能直接停在那(就好象剎車不能壹下子停壹樣),它會繼續沖過最低位置,而擺至最高位置就往回擺是因為重力使它減速直到0,然後向回擺(就象往天上仍東西,它會在上升中減速到0,然後落下).如此往復,就不停的擺動了。
按照上述,鐘擺可以永遠擺下去,但由於阻力存在,它會擺動逐漸減小,最後停止.所以要用發條來提供能量使其擺動。
2周期公式編輯
T=2π(l/g)^0.5
由公式知,擺長L和周期T成正比,所以擺長越長,周期越長(鐘擺是單擺的壹種) 單擺周期公式只適用於擺幅小於5度的機械振動。
3擺鐘結構編輯
擺鐘的機芯結構通常包括走時和報時兩大系統。走時系統(見機械鐘表機構)包括走時原動系、傳動系、擒縱調速系、上條撥針系和指針系5個部分,其中擒縱調速系由擒縱機構和擺錘振動系統組成,合稱擒縱調速器;報時系統由報時原動機構、傳動機構、控制機構、打點機構和調速器等5個部分組成。
4發展歷史編輯
以擺作為振動系統的鐘。通常都帶有報時功能,所以又稱自鳴鐘。1582~1583年,意大利物理學家和天文學家伽利略發現了擺的等時性。1657年,荷蘭物理學家和天文學家C.惠更斯利用擺的等時性原理發明了擺鐘。後經不斷改進,沿用至今。擺鐘可根據用途和要求制成座鐘、掛鐘、落地鐘、子母鐘的母鐘、天文鐘等型式。擺鐘的報時方式通常為機械打點報時,也有用電子擴音報時的。近代帝王宮廷中使用的擺鐘,常附有壹套機械傳動機構,以精工制作的人物、山水、飛禽、走獸等活動形象進行報時。
擺鐘的原理
是利用單擺的等時性。正是這種性質可以用來計時。而單擺的周期公式是:時間=圓周率的2倍乘以(根號下擺長除以重力加速度) 通過公式以及其推導可以看出來,單擺運動靠的是重力,和繩子的拉力。而擺動的周期僅僅取決於繩子的擺長和重力加速度。地球重力加速度固定,控制擺長可以調整周期來計時。
5工作原理編輯
擺鐘是利用擺錘的周期性振動(擺動)過程來計量時間,時間=擺的振動周期×振動次數。而擺的振動周期 T=2π(l/r)^0.5
壹般來說,擺的重量是確定的,調節擺的引用長度(l)即可調整擺的振動周期。擺的引用長度減短,時鐘變快;反之則變慢。對精密擺鐘,也有用附加重物法來微調擺的振動周期。擺鐘放置在不同的地理位置(不同的地球緯度和海拔高度)中,擺錘的重力加速度會發生變化從而影響其振動周期。擺鐘放置在不同溫度和氣壓的環境中,也會引起振動周期的變化。溫度變化會引起擺的各部分尺寸包括擺的引用長度的變化。壹般是溫度升高,擺脹長而鐘變慢;反之則擺縮短而鐘變快。因此,精密擺鐘常用不同的線脹系數的材料制成溫度補償管,以補償溫度影響。氣壓的變化會引起空氣阻力和空氣密度的變化,從而引起振動周期的變化。因此,精密的擺鐘常將擺安裝在恒壓的殼體中,以消除氣壓影響。
擺的振動幅度影響到鐘的等時性。振幅愈小,振幅變化所造成的日差(見鐘表日差)變化愈小,即等時性愈好,因而精密擺鐘常采用長擺桿小擺幅。但是,小擺幅對外界來的震動和撞擊很敏感,因而對安裝環境要求很高。擺鐘的走時日差壹般可以達到20秒/天以內,精密擺鐘達千分之幾秒。
擺鐘是機械鐘。有的石英電子鐘雖然也裝有擺錘或扭擺,但只起裝飾作用