
[pendulum clock] 有摆锤控制机件均匀运转的一种时钟
时钟的一种。用摆锤控制机件,使钟走得快慢均匀,一般能报点。
摆钟是一种利用钟摆作为调速器的机械计时装置,其核心原理基于钟摆的等时性摆动规律。根据《现代汉语词典》(第七版)定义,摆钟指"通过摆锤周期性摆动控制齿轮运转的时钟"[来源:《现代汉语词典》商务印书馆,2016年版]。该装置由荷兰物理学家惠更斯于1656年首次发明,标志着人类计时工具从日晷、沙漏向精密机械的跨越式发展[来源:《时间简史》霍金著]。
从结构组成分析,摆钟包含三大核心系统:(1)动力系统——通过发条或重锤储存机械能;(2)调速系统——由摆锤、摆杆组成的单摆装置,其摆动周期公式为: $$ T = 2pi sqrt{frac{L}{g}} $$ 其中T代表周期,L为摆长,g为重力加速度;(3)报时系统——通过齿轮组与打点机构联动[来源:《机械钟表原理》中国轻工业出版社]。
《中国大百科全书·物理学卷》特别指出,摆钟的计时精度可达每日误差±15秒以内,其等时性特征源于摆长固定时,摆动周期与振幅无关的特性。这一物理特性使摆钟成为17-19世纪最精确的计时工具,直至20世纪被石英钟取代[来源:《中国大百科全书》第三版网络版]。
摆钟是一种以钟摆为调速器的机械计时装置,其核心原理基于物理学中的单摆等时性。以下是详细解释:
工作原理
摆钟通过摆锤的周期性摆动控制齿轮系统转动速度。根据单摆公式:
$$
T = 2pi sqrt{frac{l}{g}}
$$
其中$T$为摆动周期,$l$为摆长,$g$为重力加速度。摆长固定时,周期恒定,从而实现精准计时。
核心组件
历史演进
1656年惠更斯制造首台实用摆钟,将日误差从15分钟降至15秒。18世纪约翰·哈里森发明栅格摆,进一步提升航海钟精度。
现代应用
虽然20世纪后被石英钟取代,但摆钟仍作为科学教具、古董收藏品和建筑装饰存在,部分天文台保留摆钟作为备用计时系统。
由于摆钟对重力变化敏感,同一台钟在不同纬度需要微调摆长才能准确走时,这一特性曾被用于早期地球形状研究。
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