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擺鐘的意思、擺鐘的詳細解釋

關鍵字:

擺鐘的解釋

[pendulum clock] 有擺錘控制機件均勻運轉的一種時鐘

詳細解釋

時鐘的一種。用擺錘控制機件,使鐘走得快慢均勻,一般能報點。

詞語分解

專業解析

擺鐘是一種利用鐘擺作為調速器的機械計時裝置,其核心原理基于鐘擺的等時性擺動規律。根據《現代漢語詞典》(第七版)定義,擺鐘指"通過擺錘周期性擺動控制齒輪運轉的時鐘"[來源:《現代漢語詞典》商務印書館,2016年版]。該裝置由荷蘭物理學家惠更斯于1656年首次發明,标志着人類計時工具從日晷、沙漏向精密機械的跨越式發展[來源:《時間簡史》霍金著]。

從結構組成分析,擺鐘包含三大核心系統:(1)動力系統——通過發條或重錘儲存機械能;(2)調速系統——由擺錘、擺杆組成的單擺裝置,其擺動周期公式為: $$ T = 2pi sqrt{frac{L}{g}} $$ 其中T代表周期,L為擺長,g為重力加速度;(3)報時系統——通過齒輪組與打點機構聯動[來源:《機械鐘表原理》中國輕工業出版社]。

《中國大百科全書·物理學卷》特别指出,擺鐘的計時精度可達每日誤差±15秒以内,其等時性特征源于擺長固定時,擺動周期與振幅無關的特性。這一物理特性使擺鐘成為17-19世紀最精确的計時工具,直至20世紀被石英鐘取代[來源:《中國大百科全書》第三版網絡版]。

網絡擴展解釋

擺鐘是一種以鐘擺為調速器的機械計時裝置,其核心原理基于物理學中的單擺等時性。以下是詳細解釋:

  1. 工作原理
    擺鐘通過擺錘的周期性擺動控制齒輪系統轉動速度。根據單擺公式: $$ T = 2pi sqrt{frac{l}{g}} $$ 其中$T$為擺動周期,$l$為擺長,$g$為重力加速度。擺長固定時,周期恒定,從而實現精準計時。

  2. 核心組件

    • 擺錘:金屬制成的重物,提供慣性維持擺動
    • 擒縱機構:将擺動的機械能轉化為齒輪轉動
    • 動力系統:重錘或發條存儲能量
    • 補償裝置:水銀/合金擺杆抵消溫度變化影響
  3. 曆史演進
    1656年惠更斯制造首台實用擺鐘,将日誤差從15分鐘降至15秒。18世紀約翰·哈裡森發明栅格擺,進一步提升航海鐘精度。

  4. 現代應用
    雖然20世紀後被石英鐘取代,但擺鐘仍作為科學教具、古董收藏品和建築裝飾存在,部分天文台保留擺鐘作為備用計時系統。

由于擺鐘對重力變化敏感,同一台鐘在不同緯度需要微調擺長才能準确走時,這一特性曾被用于早期地球形狀研究。

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