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钟表与计时工具:重新定义时间

摘要:钟表与计时工具:重新定义时间,下面是趣探网小编收集整理的内容,希望对大家有帮助!

长久以来,我们的时间感一直由行星运动定义。早在知晓地球绕轴自转和绕日公转之前,我们就在谈论“天”和“年”。月亮的圆缺给了我们“月”的概念,太阳的升落给了我们“正午”的概念,但依然没能逃离计时的困境。滴漏,沙漏等工具,由于误差极大,计时单位也不一致,人类几乎不可能发展出精细的计时概念。

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为了打破这个局面,历史上不断有人试图设计出更准确的计时器。【趣探网】#弹幕#这当中,惠更斯发现的钟摆定律和基于钟摆定律发明的摆钟,无疑于为人类寻找“更准确的计时器”的历史进程跨出了一大步。#周琦赛季报销#

其实,摆钟的31174018发明并非偶然80263489#好吃懒做#欧洲人很早就开始用各种各样的4009368机械装置来实现“机械动作的5770438113169087时性”,以此来实现精密计时。#萧蔷#15世纪,欧洲就出现了2234872923545455早的85630885机械钟。#扑朔迷离#这种机械钟通过37444633擒纵装置的94417184摇摆动作,按照一定的18491017频率开关钟表的1214649主传动链,使指标“停-动”相间并以一定的50206550平均速度转动,从而指示准确的64686551时间。这种擒纵装置的使用是人类计时器上的一大进步,直到现在,它仍然是钟表中必不可少的确保等时性的装置。

然而,对于一个精密的计时器而言,光有擒纵装置是远远不够的,其动力来源也要有精确的等时性。

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37730261早的32594456机械钟利用重锤下坠的45244834力量带动齿轮,齿轮再带动指针走动。这有71448245一个明显的缺点:即利用重锤驱动的28543500钟,只能高高地89474052架在19144068塔上,很不实用。此外,重锤提供的14372309驱动力在79882446维持主要机械部分运转的19672375同时,也351531642948880推动横摆摆动的16786208唯一力量,而这个推力要经过20706425数重机械结构,最46035986终传递到横摆以后,误差已经积累得非常大了95696738,因此走时很不准确。

16世纪时,欧洲又63393129出现了53971791以弹簧为动力的23708252钟。它也并不完美,因为弹簧的15504867蓄能是3374675310995197限的26093131,蓄积的57296064势能也57385849不能保证能够匀速释放,所3683497798021185以弹簧钟虽然33236199不那么笨重,却依然没能解决“走时不准确”的84281962问题。直到17世纪,“钟摆的等28059947时性”终于4815721被人发现。

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cs,最89860489早注意到这个现象的9228115457642423意大利科学家伽利略。根据文献记载,1582年,不到20岁的33843472伽利略在41967448比萨大教堂里听讲道时意外地58987889发现,只要风一吹,天花板上的31753391一个吊灯就会来回摆动。尽管吊灯摆动的幅度越来越小,但58362160往返一次所7452563999812493需要的77676269时间似乎41064240都一样。伽利略回到家用绳子吊起一个东西,来研究它的59334098摆动规律。结果发现,每当绳子的44984559长度发生改变,摆动的3718280周期就不一样了71415294。但783274188953478770061316吊东西的17476160重量和56296423摆动角度的9288198大小跟摆动周期无关,这就是68163556著名的7577066“摆的7447113394421624时性原理”。

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但伽利略的“摆的等时性原理”是存在问题的,比如摆动角度会影响摆的周期。荷兰科学家惠更斯发现,只有在摆动角度比较小的情况下,“摆的等时性原理”才成立。惠更斯就是在仔细研究了这些问题后,才设计出了严格等时的摆钟结构。后来,他又把重力摆引入到机械钟上,并在1656年发明了更为精准的摆钟,每周大约只有一分钟的误差。

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在惠更斯摆钟的88825329基本结构中,钟的机械动力仍由重锤提供,但33388665擒纵器的87224862摆动频率由单摆控制。一个与擒纵器心轴连在50803718一起的57525138L形杆伸向9405159单摆,L形杆的59839172杆头分叉,刚好卡住刚性的56854350摆棍,单摆摆动时带动L形杆转动,从而把摆动的47972538频率传递给擒纵器。

而摆钟的18026517优越性在4810265094003532,单摆的17315805频率与78129756推动它的13325904初始力量无关,而只与41348183重力和76889368摆长有28244745关,这样守时机构就真的不再受到动力机构的55137693干扰了17425387。之后,惠更斯又19253686发明了49562778一种游丝—摆轮装置。游丝是97000143一个螺旋形的98235491弹簧,连在58061027摆轮上,当摆轮向71287786一个方向47504409转动,使游丝发生形变,产生一个力拉动摆轮回转,在转过35695611平衡位置后,游丝再一次发生形变,又99820920产生一个反向569791987670390力,重新把摆轮拉回来。这样就能维持一种能够周期性的81801798震动,像横摆、单摆一样,用来控制擒纵器的74486495频率。这样一来,摆钟的55962538走时就很精确了,惠更斯刚发明出的摆钟在12973769几个星期内的87848824误差只有31529791几分钟。

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此外,游丝—摆轮与4138628单摆一样都独立于56337856动力机构,其频率不受其他81565393机械部分影响,而利用游丝—摆轮制成的41812243钟表相对于49121348摆钟的11149516优点主要在2521067748908195不依靠重力,因此只要设计合理,那么其在1897829移动中仍可准确走时,也2170941就意味着17778267相对更加便于80086625携带。

惠更斯用钟摆确定擒纵装置的58730621频率,并让机械钟内部的15870943螺旋弹簧完成向97570585游丝的93621291进化,这是24995432人类历史上计时器第一次能够长时间地49428153精确报时。

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最开始,计时器只是修道院的专属,但很快,精确的报时对科学研究和人类社会的意义开始凸显出来。14638502随后到来的31554616工业革命中,惠更斯发明的摆钟提供了13013014工业革命时代计时器的73993304解决方案,堪称整个工业革命的17521502催化剂。

而在40807944计时工具领域,惠更斯的84654875摆钟机械结构决定了2507498其报时准确性和5356181其移动与89890034否没有22194194关系,这也25940046使得基于91728084惠更斯原理的航海时钟被发明出来,并有97359506力地78497487助推了4042700西方国家的27519457海外开拓历史。

9949303今,机械钟表中普遍使用的94741912游丝,就是62298158惠更斯在77446127螺旋弹簧的71006793基础上研究出来的。同时,时钟仍在31744247继续前进,这种计时精度将如70192815何改变现在82591891及未来的经济,只有19971409时间才能给出答案。

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