电子钟摆原理的应用 你好奇的摆钟原理来了

小编 2024-11-24 电子技术 23 0

你好奇的摆钟原理来了

不知道你发现没有在我们生活中有很多有趣的现象,比如看演唱会时几万人会随着音乐的响起逐渐整齐划一的左右摇摆,夏天晚上很多的萤火虫会在黑夜中同时发出亮光,又会同时熄灭,还有一片树林会在同一时间开花,甚至据说女性在一起呆的时间久了大姨妈的时间都会同步(只是有这种说法,并没有科学依据),其实这些有规律的现象就是同步现象。

通过科学的实验也证明了这种现象的存在,将很多的节拍器放在一块悬挂的木板上,将它们随意的左右拨动,节拍器会从最开始的混乱摆动,到最后就会完全同步摆动,这个实验就是摆动的同步现象。

而同样是摆动,还有一种现象就是摆动的等时性,我们生活中所使用的摆钟就是利用摆动的等时性制成的。

摆钟是最早能够精确计时的一种时钟,摆钟是根据单摆的定律制造而成的,诞生后至今已有三百多年的历史,今天还有很多家庭仍在使用。

图片来源:pixabay

摆的等时性

人们在日常的生活生产中发现,物体在摆动中循环反复也是有规律地,用一根绳子将物体悬挂后,给这个物体施加推力后就会左右反复的摆动,而这就是单摆。

物体在摆动的过程中,会由于对物体所施加的推力不一样,所以物体摆动的幅度也会不一样,如果给物体施加的推力大那么就会摆动的幅度较大,如果推力较小那么摆动的幅度也就会小。

当物体摆动达到一侧最高点后,就会在重力的影响下往回摆,当到达最低位置时,又会由于运动的惯性物体并不会停止,而是冲过最低点摆到另一侧的最高位置,在重力的作用下加速停止,然后再次往回摆,物体就会在两个高点之间往返摆动。

在摆绳一样长的前提下,完成一次摆动的时间是完全相同的,这与物体本身的重量,以及左右摆动的幅度是没有关系的,也就是说同一个物体不管你施加的推力是大还是小,物体摆动一周所需要的时间是一样的,这就是摆的等时性,也正是因为摆的这种等时性,使它具备了计时的本领。

图片来源:中国数字科技馆 之摆钟

摆钟的发展

古时候的人们从自然现象中发现了很多循环反复的规律,如太阳的日升日落,月亮的阴晴圆缺还有四季的变化,于是人们就开始利用这些规律来计时,但是这些计时方法并不是很准确。

随着科学技术的发展,时间的测量迈向准确的开始,是从17世纪开始的,当时意大利天文学家伽利略偶然在教堂里发现,一阵风吹过后教堂顶上挂着的灯就开始左右摇摆,随着时间的推移能量越来越少,灯摇摆的幅度也就越来越小了。

伽利略用自己的脉搏来测量灯单次摆动所用的时间,经过无数次的实验后伽利略发现,不管摆动的幅度大小,但摆动一次所用时间是一样的,这也为后来的人发明摆钟奠定了理论基础。

1657年,荷兰人惠更斯根据伽利略所提出摆的等时性,提出了单摆的计算公式,并成功的制造出了世界上第一个摆钟,这也极大地促进了航海业和计时系统的发展。

后来摆钟又经过了很多次的改进,报时方法也从常用的机械报时,发展到部分使用电子扩音报时,摆钟这种独特的计时工具也一直沿用至今。

摆钟的结构

摆钟主要由

钟摆,擒纵器机构,表盘和指针组成的 ,它们之间的精密协调运作保证了整个摆钟计时的精确。

而整个摆钟最核心的机构就是擒纵机构 ,它是一种机械能量传递的开关装置,所谓的擒-纵就是对应的关-开,主要用擒纵叉控制擒纵轮转动,从而指示准确的时间。

图片来源:中国数字科技馆 之摆钟

摆钟的工作原理

摆钟是通过让齿轮匀速运行,一堆齿轮纵横交错地镶嵌在钟表里面,专门负责计算过了多少秒钟,然后转化成分钟和小时,再显示在钟面上,供人们观看时间。

摆钟工作主要应用了单摆的等时性,还有就是巧妙的应用了齿轮与擒纵器的组合,利用摆锤每次单摆所用时间一样,来控制擒纵器交叉收放齿轮,所以这也是我们所听到摆钟滴答滴答声音的原因。

擒纵机构的主要功能是当摆锤摆到右侧时,带动擒纵叉向右转动将转动的擒纵轮擒住(关),而当摆锤向左摆时,带动擒纵叉向左转动,此时右侧是擒纵叉松开(开)擒纵轮,左侧的擒纵叉则会再次擒住擒纵轮,整个擒纵机构就是如此往复运行的。

擒纵轮是作为一个储能装置为摆锤提供动力,当擒纵轮向前转动一下,秒针就会精确的在钟面上用一秒移动一格,这就是摆锤的作用,擒纵轮的转动带动摆锤以及通过齿轮带动秒针,分针和时针转动计时。

我们生活中例如节拍器,可以用来计时,这种用单摆来计时的优点是有规律,但是也有着不易携带,体积占空间的缺点,但摆钟也曾是20时间30年代以前世界上最精确的计时工具,为人类的精确计时也曾做出过贡献。

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钟表摇摆下的催眠术到底有多神秘,所有的魔法都应该用科学来解释

催眠术是一种古老而神奇的心理表现方式,相信大家通过各种平台都有所耳闻过催眠术。在美剧中催眠术神乎其神能控制人体,初步了解过后总是让人生畏,今天我们就来了解一下什么是催眠术。

通过百度我们可以知道催眠术(hypnotism)是源自于希腊神话中睡神Hypnos的名字,它是运用心理暗示和受术者潜意识沟通的技术,因为人类的潜意识对外来的信息的怀疑、抵触功能会减弱,因此施术者会用一些正面的催眠暗示(又称信息,例如信心、勇气、尊严)替换受术者原有的负面信息(又称经验,例如焦虑、恐惧、抑郁),从而让受术者能够产生和原有不同的状态。

下面我们一起来看看催眠术的一个真实案例。

在1934年德国海德堡警局接到一通报警电话,报案者声称自己的妻子小红(虚构名称)最近的精神状况很怪异,并且曾多次想要杀掉自己并试图自杀。警方经过调查后发现小红根本想不起究竟是谁让他陷入这种痛苦不堪的境地,并且经过检查发现小红的身体和精神没有任何问题。于是警方特意请来一位心理医生协助破案,最终医生用催眠术恢复了小红的记忆并且成功找到了幕后黑手小黑的各种罪证,这就是著名的海德堡事件。

犯罪人小黑用催眠术催眠小红,让小红陷入一种催眠状态而对自己的丈夫产生威胁。医生恰好用催眠术恢复小红记忆成功找到其根源让犯罪者原形毕露。这不但是一起运用催眠术犯罪和破案的经典案例,也证明了催眠术在人们的生活当中十分具有影响意义。

著名的海德堡城堡

其实催眠并非大家广泛所了解的那样神奇莫测,反而在生活中有一些催眠的小技巧能让自己生活更加自如。而如今催眠术作为心理调整和治疗技术,给人以智慧和启迪,它作为心理学之瑰宝,受到各界人士的关注,研究越来越深入,应用越来越广泛,在心理保健和医学界、商业界、教育界、体育界、司法界等领域已得到广泛应用。

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