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摆钟的时间为什么是准的

发布时间: 2024-12-17 13:06:40

㈠ 生活中有大钟摆有小钟摆,可是为什么大小钟摆能保持一致

搜集来的摆钟的原理,与大小无关!

摆钟的原理
是利用单摆的等时性。正是这种性质可以用来计时。 而单摆的周期公式是:时间=圆周率的2倍乘以(根号下摆长除以重力加速度) 通过公式以及其推导可以看出来,单摆运动靠的是重力,和绳子的拉力。 而摆动的周期仅仅取决于绳子的摆长和重力加速度。地球重力加速度固定,控制摆长可以调整周期来计时。
[编辑本段]工作原理
摆钟是利用摆锤的周期性振动(摆动)过程来计量时间,时间=摆的振动周期×振动次数。而摆的振动周期 T=2π(l/r)^0.5
一般来说,摆的重量是确定的,调节摆的引用长度(l)即可调整摆的振动周期。摆的引用长度减短,时钟变快;反之则变慢。对精密摆钟,也有用附加重物法来微调摆的振动周期。摆钟放置在不同的地理位置(不同的地球纬度和海拔高度)中,摆锤的重力加速度会发生变化从而影响其振动周期。摆钟放置在不同温度和气压的环境中,也会引起振动周期的变化。温度变化会引起摆的各部分尺寸包括摆的引用长度的变化。一般是温度升高,摆胀长而钟变慢;反之则摆缩短而钟变快。因此,精密摆钟常用不同的线胀系数的材料制成温度补偿管,以补偿温度影响。气压的变化会引起空气阻力和空气密度的变化,从而引起振动周期的变化。因此,精密的摆钟常将摆安装在恒压的壳体中,以消除气压影响。
摆的振动幅度影响到钟的等时性。振幅愈小,振幅变化所造成的日差(见钟表日差)变化愈小,即等时性愈好,因而精密摆钟常采用长摆杆小摆幅。但是,小摆幅对外界来的震动和撞击很敏感,因而对安装环境要求很高。摆钟的走时日差一般可以达到20秒/天以内,精密摆钟达千分之几秒。
摆钟是机械钟。有的石英电子钟虽然也装有摆锤或扭摆,但只起装饰作用
[编辑本段]天文摆钟
astronomical clock
利用摆的机械振荡产生稳定频率,以此作为频率标准制成的计时仪器。16世纪中叶C.惠更斯根据伽利略发现的摆的等时性原理,发明了摆钟。摆钟是天文观测中的计时工具,也是时间服务中的守时工具。早期摆钟的走时误差约每天0.1秒;经过不断改进,到20世纪20年代误差约每天几毫秒,当时的天文学家曾依据天文摆钟指示的相对均匀的时间发现了地球自转的不均匀性。当钟摆在一定的幅度内摆动时,其周期只与摆长有关,摆长随温度的变化给走时带来误差。克服这一缺陷的途径在于稳定摆杆的长度,采取的措施有:摆杆用温度系数小的材料(如铟钢、石英等)制造或用两种膨胀系数不同的金属(如黄铜和钢)熔合在一起以补偿温度变化,而且将钟安放在恒温室内 ,罩入真空罩中 ,实行钟体(母钟)与钟面(子钟)分离,由母钟控制子钟指示时刻。20世纪50年代初期,天文摆钟已完全由精度更高的石英钟取代。
参考资料:http://ke..com/view/335560.htm

㈡ 摆钟是怎样被发明出来的

1. 伽利略,这位杰出的意大利科学家,对早期机械钟的改进作出了重要贡献。他发现了摆的等时性原理,这一原理可以这样简单解释:摆(单摆)在获得一定动能后,从静止位置“0”开始向位置“1”运动,摆动过程中速度逐渐增加,达到最高点“1”时速度为零;随后在重力作用下开始向下运动,当摆再次经过“0”点时速度达到最大,然后摆动向位置“2”,在位置“2”达到最高点时速度再次为零,之后摆动开始往回摆动。实验证明,摆每次摆动一周所需要的时间是相等的,这就是摆的等时性原理。
2. 摆的均匀摆动是人们在滴漏之后发现的一种真正稳定的人造周期运动。从17世纪早期开始,西方的工艺家们将其应用到时钟上,作为稳定的“定时器”,使得机械钟能够准确地指示出“秒”,从而将计时精度提高了近100倍。
3. 随着社会生产力的发展,世界上第一台使用齿轮机械的计时器诞生了。最早的计时器是我国宋朝的苏颂等人发明的“水运仪象台”,国际上称之为“苏颂钟”,其计时精度非常高。1955年,英国剑桥大学教授德里克·丁·德索拉·普顿斯与李约瑟在追溯钟的历史时,认为苏颂钟是现代天文钟的鼻祖。
4. 摆钟是在17世纪被发明的。相传意大利天文学家伽利略在年轻时,有一次在教堂中念圣经时,注意到主教台上的吊灯在摆动。他就通过数自己脉搏跳动的次数来测量吊灯来回摆动的时间,发现了吊灯来回摆动一周的时间是相等的,即摆动周期不变,这一规律被称为摆的等时性。后来,伽利略根据摆的等时性原理,在1640年设计了摆钟。
5. 历史上第一个制作出实用摆钟的人是荷兰的惠更斯。他在1656年制作的一个摆钟,比当时的任何钟都准确。两年后,即1658年,英国科学家虎克制造了带有摆轮的怀表。
6. 1670年,英国人丹尼索·勒康制作出的怀表已有两根针(时针与分针),表面直径约6厘米,便于携带。最初的钟表只有一根时针,大约在公元1550年前后增加了分针,而1760年才出现了秒针。三根针的出现,显示了钟表制造技术的显着提升。
7. 最精确的钟表是天文台上的天文钟。天文钟有多种类型,其中最着名的是里弗列尔钟和邵特钟。普通的摆钟放在空气中,由于空气的温度、气压、湿度等变化,会影响摆的摆动周期,导致钟走得不那么均匀准确。
8. 里弗列尔钟置于玻璃罐中,罐中的空气几乎被抽空(真空),以减少气压变化的影响。再将钟放在深达地下的室内,那里一年中的温度变化不超过1度,使得钟运行得非常均匀。里弗列尔钟在一昼夜中的变化约为1/100秒。
9. 更精确的天文钟是邵特在1920年发明的钟,称之为邵特钟。它的特点是有两个摆:一个是自由摆,控制子钟的摆,使其与自己同步摆动;子钟的摆与钟表机械相连,用于指示时间。邵特钟走一昼夜的误差在1/1000秒左右。
10. 邵特钟被认为是机械钟表中最好的一种。天文钟都存放在恒温恒压的地下室内,人们不易到达那里(因为人的体温与呼吸会改变地下室内的温度),那么,如何知道时间呢?原来,天文钟都另设有一个钟面,它通过电线与地下室内工作的母钟连接,这个地面上的钟(称为工作钟或子钟)的时刻与母钟的时刻是一致的,人们只需查看地面上的工作钟,就知道时刻,确实是一心同体。

㈢ 摆钟为什么能摆个不停而且还能保证钟表时间的准确性

机械摆钟的工作原理是动能-势能的相互转换

发条上紧了,蓄满势能(形变势能)
发条放松,势能转换为动能,输出给“钟摆”,补充“钟摆”摆动时所消耗的能量。
当“钟摆”摆动到一定的高度(重力势能最大,动能为零),下跌(势能转换为动能)使“钟摆”往回摆动到另一端......

计时则是按其每分钟摆动多少次(60)来设定、计算的。

原来的靠重力摆动的钟摆是靠"重力势能"和"动能"相互转化来摆动的,简单的说,如果你把钟摆拉高,由于重力影响它会往下摆,而到达最低位置后它具有一个速度,不可能直接停在那(就好象刹车不能一下子停一样),它会继续冲过最低位置,而摆至最高位置就往回摆是因为重力使它减速直到0,然后向回摆(就象往天上仍东西,它会在上升中减速到0,然后落下).如此往复,就不停的摆动了.
按照上述,钟摆可以永远摆下去,但由于阻力存在,它会摆动逐渐减小,最后停止.所以要用发条来提供能量使其摆动.

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