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科普篇——機(jī)械鐘的由來(lái) |
添加日期:2019/6/24 訪問(wèn) 3182 次 |
鐘表可以把測(cè)時(shí)的結(jié)果保持下去,這叫“守時(shí)”,守時(shí)的工具通常是時(shí)鐘。在水鐘、沙鐘之后,人們發(fā)明了機(jī)械鐘。從古老的掛鐘到細(xì)巧的快擺手表,都有一個(gè)擺。只有不停走動(dòng)的擺才能指示時(shí)間,才能使鐘表走的準(zhǔn)確。
擺是誰(shuí)發(fā)明的呢?世界上第一個(gè)用擺的振動(dòng)來(lái)計(jì)時(shí)的鐘是怎樣制造出來(lái)的呢?隨小編一起來(lái)了解下吧~
1583年,在意大利比薩城里,有個(gè)叫伽利略的青年到教堂中去禮拜。他看到一盞繩索吊在屋頂下的銅燈被風(fēng)吹動(dòng),燈就慢慢的前后擺動(dòng)著。這種擺動(dòng)是一種普通存在的自然現(xiàn)象,長(zhǎng)期都未引起人們的注意,而伽利略卻抓住了這個(gè)現(xiàn)象:擺動(dòng)既平穩(wěn)又均勻,每次擺動(dòng)的時(shí)間是否是一樣的呢?當(dāng)時(shí)還沒(méi)有鐘表,沒(méi)法比較。
后來(lái),在課堂上,老師說(shuō):“一般來(lái)說(shuō),人脈搏的次數(shù)是穩(wěn)定的?!边@給了伽利略以啟示:能不能用脈搏來(lái)測(cè)定那盞吊燈的擺動(dòng)周期呢?他再次做禮拜時(shí),用手指按著自己的脈搏默數(shù)次數(shù),同時(shí)仔細(xì)觀察吊燈往返的擺動(dòng)。他發(fā)現(xiàn)燈的擺動(dòng),每次經(jīng)歷的時(shí)間總是一樣。雖然,擺動(dòng)的幅度會(huì)越來(lái)越小,直到完全靜止為止,但擺動(dòng)一次所用的時(shí)間卻不見(jiàn)變小。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),繩子越短,每一次擺動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間也越短。他終于發(fā)現(xiàn),擺的擺動(dòng)周期和幅度無(wú)關(guān)這個(gè)單擺擺動(dòng)的等時(shí)性規(guī)律。
伽利略很想用擺來(lái)指示時(shí)間,由于當(dāng)年宗教的盛行,科學(xué)真理的傳播被禁錮了,伽利略沒(méi)有能如愿。
1656年,荷蘭科學(xué)家惠更斯對(duì)伽利略發(fā)現(xiàn)的單擺等時(shí)性規(guī)律又做了進(jìn)一步研究,制造出世界上第一個(gè)用擺的振動(dòng)來(lái)計(jì)時(shí)的時(shí)鐘。這種擺鐘大致分為擺動(dòng)部分和計(jì)數(shù)部分兩大結(jié)構(gòu)。計(jì)數(shù)部分通常采用指針和度盤式數(shù)字顯示,而利用這種原理制造出來(lái)的機(jī)械鐘在世界上應(yīng)用了300多年。
為什么擺會(huì)擺動(dòng)呢?這同地球的引力有關(guān)。當(dāng)擺在位置上失去平衡的時(shí)候,重力和線的拉力不在一條直線上,產(chǎn)生了一種使擺返回平衡位置的力,引起擺動(dòng)。單擺運(yùn)動(dòng)的周期和地球的吸引力有關(guān)系,因此,必須在同一地方,地心吸引力相同,擺才能具有等時(shí)性。
早期的機(jī)械鐘都是造的比較大的。英國(guó)倫敦議會(huì)大廈有座巨大的鐘——大本鐘。大本鐘有四個(gè)鐘面,在四角形的塔上,每邊有一個(gè),每個(gè)鐘面的直徑有8米,它的分針有3.5米長(zhǎng),鐘面上的數(shù)字高75厘米,鐘擺有200千克重。
人們?yōu)榱烁倪M(jìn)鐘表,使它造的更細(xì)巧,于是想到了一種彈性物體,因?yàn)閱螖[的擺動(dòng)是一種振動(dòng),而彈簧也能自由振動(dòng),人們發(fā)現(xiàn),構(gòu)造一定的彈簧,它的頻率總是不變的,根據(jù)這個(gè)原理,制造出了擺輪游絲,游絲是一根螺旋形的彈簧,一頭安在擺軸上,另一頭安在一個(gè)固定的金屬片上,擺輪向左或向右推動(dòng),游絲時(shí)而卷緊,時(shí)而松開(kāi)。有了擺輪游絲,人們就造出了懷表和手表。
好了,今天的科普就到這里啦,我們下次再見(jiàn)~ |