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伽利略

單擺

(III)


1656年,惠更斯利用擺的等時性,製作了第一座有擺的機械鐘。(註01:機械鐘

惠更斯將鐘擺加裝在機械時鐘後,原本不很可靠的時鐘就準確了。

為什麼有擺錘的鐘會比先前的機械時鐘來得準確 ? (註01:機械鐘

 

惠更斯對擺鐘的理論與實務有深入的研究,1658年發表擺鐘及1673年《擺式時鐘或用於時鐘上的擺之運動的幾何證明》。註02:惠更斯對擺的研究

他不僅精確的測出重力加速度g值,還建議用秒擺的擺長來當作公尺的定義呢!註03:公尺的制訂

惠更斯在研究擺鐘的過程中發現:

單擺的運動不嚴格等時

不等時?那怎麼製作準確的鐘?

惠更斯認為,只有在擺角比較小的情況下,單擺的等時性才成立;當擺比較大的情況下,單擺的運動不嚴格等時,比如當擺角為60度時,不嚴格等時性很明顯。(註04:大角度的單擺

 

這個我們現在都知道了,只是,是不是所有的鐘擺的擺角都夠小?要不然計時怎麼會精確?

有沒有真正等時的擺?

惠更斯找到了真正等時的擺!

為了改善單擺的不等時性,惠更斯研究出一種等時的擺。

1673年,惠更斯從證明擺線的幾何性質開始,研究發現如果擺的軌跡是擺線(cycloid,又叫輪轉線),那麼擺的週期就與擺幅無關,也就是這樣的擺就是等時擺。

讓一個圓沿直線從 A 點滾一圈後到 B 點,則原先圓上緊貼 A 處的那點會畫出圖中稱為擺線的曲線。 等時擺,擺的軌跡是一條擺線

 

接著,他進而研究其在機械上的應用,利用擺線理論設計出了嚴格等時的擺鐘結構。

為了適應當時天文和航海發展的需要,測量海上地理經度,惠更斯設計了兩個擺鐘,希望其中一個在損壞或需要維修時,另一個能繼續工作。但當他啟動自己設計的擺鐘後,卻出現了非常奇怪的現象:兩個擺鐘都向反方向轉動。當時,連惠更斯也解釋不了這一奇怪現象。從此以後,一直沒有人能對這一現象作出合理解釋,這就是著名的“惠更斯擺鐘”之謎。(註06:惠更斯擺鐘”之謎

 

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最近更新時間: 10/19/2010 10:41 PM