你有没有看在老爷钟或一个小机械闹钟看到所有的齿轮和弹簧和认为,“哇,这是复杂的!”?虽然时钟通常是相当复杂的,他们不需要困惑或神秘。事实上,当你学乐动体育网站5.0习一个时钟是如何工作的,你可以看到时钟设计师面临和解决了许多有趣的问题来创建精确的计时装置。在本文中,我们将帮助你理解是什么让时钟走,所以下次你看在一个你可以理解发生了什么。
让我们开始通过看摆钟的不同部分。
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摆部分
摆的时钟被用来保持自1656年以来,他们没有发生了翻天覆地的变化。乐动体育网站5.0摆的时钟是第一个时钟有任何形式的准确性。当你从外面看摆钟,你注意到几个不同的部分,对所有摆时钟的机制很重要:
- 有时钟,小时和分钟的手(有时甚至是“月相”拨号)。
- 有一个或多个权重(或者,如果时钟更现代,一个钥匙孔用于风弹簧内部时钟,在本文中,我们将使用重力驱动时钟)。乐动体育网站5.0
- 当然,有摆本身。
在大多数使用钟摆的挂钟,钟摆摆动一次每秒。在小杜鹃时钟钟摆可能摇摆不定的第二个的两倍。在大型落地式大摆钟,钟摆摆动一次每两秒。所以,这些部分如何一起工作保持时钟的滴答声和准确的时间吗?让我们先看一下重量,。
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一个重要的主题
重量是背后的思想作为能源存储设备的时钟可以相对较长时间的无人值守运行。“风”重力驱动时钟时,拉绳,电梯重量。让体重”势能“在地球的引力场。正如我们将看到的,时钟使用势能作为体重下降来驱动时钟的机制。
假设我们想用落锤创建最简单的时钟,时钟,有第二只手。我们希望这个简单的时钟的秒针像正常一样工作在任何时钟秒针,使一个完整的革命每隔60秒。我们可能会试图这样做,如右边图所示,只需将重量乐动体育网站5.0的绳子鼓然后将一个二手鼓。当然,这不会工作。在这个简单的机制,释放的重量会导致它以最快的速度下降,旋转鼓大约在1000 rpm,直到重量滚在地板上。
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不过,这是朝着正确的方向前进。假设我们把一些摩擦装置在鼓——某种刹车片什么的会延缓鼓。这可能会奏效。我们肯定可以设计一些方案基于摩擦让秒针每分钟大约一革命。但这仅仅是近似的。随着空气中的温度和湿度的改变,摩擦的设备将会改变。因此我们的第二个手不会保持很好的时间。
早在1600年代,想创造出准确的时钟的人试图解决的问题如何导致二手使每分钟一个革命。荷兰天文学家克里斯蒂安·惠更斯首次提出了利用一个钟摆。钟摆是有用的因为他们有一个非常有趣的特性:期(这需要的时间来回摆去一次)一个钟摆的摆动相关只摆的长度和重力。自重力是恒定在地球上任何地方,唯一影响摆的时期摆的长度。的重量并不重要。电弧的长度,也不摆波动。只有摆的长度很重要。如果你不相信,试试下面的页面上的实验!
实验的时间
正如我们在前一页所述,唯一影响的周期的长度是一个钟摆,摆。你能证明这个事实通过执行以下实验。这个实验需要:
- 一个重量
- 一个字符串
- 一个表
- 手表的秒针(或数字秒显示电子表)
为你可以使用任何的重量。在紧要关头,一个咖啡乐动体育网站5.0杯或一本书,它并不重要。把绳子绑在重量。然后暂停你的摆桌子的边缘,这样摆的长度是大约2英尺。
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现在把重量大约一英尺,让你摆开始摇摆。时间为30或60秒,数数多少次它来回摆动。记住这个数字。现在停止摆和重新启动它,但这段时间又把它只有6英寸最初是通过一个小得多的电弧摆动。数的数量波动再次通过相同的30或60秒的时间。你会发现,你得到的第一个数字是一样的你。换句话说,钟摆摆动的弧角不影响摆的周期。只有摆的长度的字符串。如果你玩玩你摆的长度你会发现,你可以调整它来回摆动完全在一分钟60倍。
(注意:如果你想对钟摆周期是完全准确的,看到的这个有趣的文章。)
一旦有人注意到摆这一事实,它是意识到你可以使用这一现象来创建一个精确的时钟。下图显示了如何创建一个时钟式擒纵机构使用一个钟摆。
在一个擒纵有一个齿轮与一些特殊形状的牙齿。还有一个钟摆,附着在摆一些装置与齿轮的牙齿。乐动体育网站5.0被显示在图的基本思想是,对于每一个来回摆动的钟摆,齿轮的一个齿是允许“逃脱”。
例如,如果钟摆摆动向左边,穿过中心位置如图右边,然后随着钟摆的继续向左边左边停止钟摆将发布它的牙齿。齿轮将向前推进一半齿的宽度,点击右边的停止。在向前推进,运行到停止,齿轮会发出声音…“滴答”或“超越”是最常见的。这就是时钟或手表的滴答声来自!
要记住的一件事是,钟摆永远不会摇摆。因此,一个额外的工作擒纵装置是传授足够的精力投入到摆克服摩擦,让它不停地晃动。为了完成这项任务,锚(名字的小发明摆释放擒纵装置一个牙)和擒纵装置上的牙齿是特殊形状。齿轮的牙齿正常逃脱,并给出钟摆的推动在正确的方向上锚每次通过一个乐动体育网站5.0秋千。摆的推动是促进能源需要克服摩擦,因此它使摆动。
所以,假设你创建一个卡子。如果你给擒纵装置60牙齿和附加齿轮直接重鼓我们上面所讨论的,如果你使用一个摆一秒钟,你会成功创建了一个时钟的秒针转动的速度每分钟一个革命。乐动体育网站5.0通过仔细调整摆的长度我们可以创建一个时钟具有很高的准确性。
然而,尽管准确,这个钟会将无用的两个问题:
- 大多数人想要一个钟,小时和分钟的手。
- 你需要风时钟每20分钟左右。因为鼓使人革命的每一分钟,体重会很快放松到地板上。大多数人都不像一个时钟,必须重绕每20分钟!
所以,怎样才能解决绕组的问题吗?继续阅读…
做好准备!
每20分钟要倒带的问题很容易解决。讨论了在齿轮比率是如何工作的,您可以创建一个比例高齿轮系,使鼓也许每6到12小时。这将给你一个钟,你只需要倒带一周一次左右。重鼓之间的传动比和擒纵装置可能类似500:1,如下图所示:乐动体育网站5.0
在这个图中擒纵装置有120个牙,钟摆已经半秒的时间,第二个是擒纵装置直接连接。每个齿轮重量的齿轮火车有一个8:1比率,因此,全面训练的比率是492:1。
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你可以看到,如果你让擒纵装置本身驱动另一个轮系60:1的比率,然后你可以把分针的最后一个齿轮火车。最后火车12:1的比率会处理时针。您看!你有一个时钟。
现在这个时钟是不错,但它有两个问题:
- 小时、分钟和秒的手在不同的轴。这个问题通常是解决用管状轴上齿轮,然后安排齿轮火车,这样齿轮驱动小时,分钟和第二双手共享相同的轴。管状齿轮轴是一致的叠在一起。密切关注任何时钟上的时间,你可以看到这样的安排。
- 因为所有这些齿轮直接连接在一起,没有简单的方法来回放或设置时钟。通常是由有一个齿轮,可以溜出了火车。当你拉干的一个手表的手表,这是你在做什么。在上图中,你可能会想象暂时消除风或黑色小齿轮设置时钟。
你可以看到,即使所有的齿轮在一个时钟让它看起来复杂,什么是摆钟做的是非常简单的。有五个基本部分:
- 体重或弹簧——这提供了能源将手中的时钟。
- 体重轮系——比例高轮系齿轮重量鼓的方式,你不需要经常倒带时钟。
- 式擒纵机构——由摆,锚式擒纵机构齿轮,擒纵精确调节体重的能量释放的速度。
- 手轮系——火车齿轮下来所以分钟和小时的手在适当的利率。
- 形成机制——这在某种程度上离合器,滑倒或棘轮轮系因此时钟可以重绕和设置。
一旦你理解这些作品,时钟是一块蛋糕!
问&
这是一组来自读者的问题:
- 手表显然不使用钟摆,所以他们如何保持时间吗?摆一个周期性的机械系统是一个精确的时间。还有其他机械系统有相同的特性。例如,体重反弹弹簧有一乐动体育网站5.0个精确的时间。另一个例子是一个轮子在轴上的春天。在这种情况下,spring会导致轮子在轴上来回旋转。大多数机械手表使用轮/春天安排。
- 有什么区别和重力驱动之钟吗?没什么,真的。重量和弹簧储存能量。风之语钟你春天和它展开成同样的轮系发现重力驱动时钟。
- 你能做什么来让时钟更准确?有一个优秀的》一书“经度:真实的故事,一个孤独的最伟大的科学天才,解决问题时间”达瓦索贝尔写的,,探讨了创建极其准确的机械时钟找到船的经度。创建精确的机械时钟,可以住在船(不像摆钟…)是一个真正的挑战!
- 如何月相盘上的祖父时钟工作吗?月相盘像时钟的手一样工作。时钟的分针革命每小时的速度移动。时针移动在一个革命每12个小时。月相盘移动的速度一个革命每56天。月亮的周期是28天,乐动体育网站5.0月相表盘一般有两个月亮画。
在钟摆的更多信息,计时和相关话题,查看下一个页面上的链接。
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