Маятник
| |||
Маятник
| другие языки: de en nl |
Маятниковые часы получили такое название потому, что регулятором в них является маятник. Их изготовляют напольные, настенные и специальные (астрономические и электропервичные).
В зависимости от вида двигателя маятниковые часы бывают гиревые и пружинные. Гиревой двигатель применяется в напольных и настенных, а пружинный двигатель — в настенных и настольных часах.
Маятниковые часы выпускаются разных размеров и конструкций, простые и сложные, например, с такими дополнительными устройствами, как бой, календарь. Самой простой конструкцией маятниковых часов являются ходики.
Физический маятник
Физический маятник представляет собой твердое тело, имеющее неподвижную горизонтальную ось (ось подвеса) и могущее под действием собственного веса совершать вокруг этой оси движения колебательного характера.
При малой амплитуде колебания период колебания физического маятника определяют по формуледеm
T = 2 * π * √ (l/g)
- T: Schwingungsdauer
- π = 3,1415...
- l: Länge des Pendels
- g: Fallbeschleunigung (bei uns ca. 9,81 m/s^2
Прив — приведенная длина физического маятника, м; д — ускорение силы тяжести, м/с2.
Приведенной длиной физического маятника называется длина математического маятника с таким же периодом колебания, как и данный физический маятник. Эта формула справедлива лишь при небольших амплитудах. При увеличении амплитуды колебания период определяется по формуле, приведенной для математического маятника.
Маятник как регулятор часового механизма может быть применен только в часах, которые установлены неподвижно, т. е. в напольных, настенных и настольных часах.
Математический маятник. Под математическим маятником понимают невесомый и нерастяжимый стержень (нить), к одному концу которого подвешен груз.
Остановленный маятник находится в положении равновесия. При получении энергии извне маятник будет совершать колебательное движение, отклоняясь от положения равновесия на определенный угол. Угол, на который отклоняется маятник от равновесного положения, называется амплитудой колебания. Время, в течение которого маятник совершает одно полное колебание, т. е. из одного крайнего положения перемещается в другое и обратно, пройдя два раза через положение равновесия, называется периодом колебания. Период колебания маятника выражается в секундах, а амплитуда — в градусах.
Периоды колебания одного и того же маятника равны между собой.
Период колебания маятника Т определяется по формуле T = 2 * π * √ (l/g)
где Т — период колебания (сек); L — длина маятника (метр); g — ускорение силы тяжести, м/с2.
Из формулы видно, что период колебания маятника прямо пропорционален длине маятника и обратно пропорционален ускорению силы тяжести. Так как в формуле переменной величиной является длина маятника, то и период колебания будет зависеть только от длины маятника и не будет зависеть от амплитуды колебаний. Независимость периода колебаний от амплитуды называется и з о х р о н н о с т ь ю. Приведенная формула справедлива лишь при небольших амплитудах колебаний маятника (до 30°). При увеличении амплитуды колебаний период определяется по формуле ? где ф — амплитуда колебания маятника.
В эту формулу входит амплитуда колебания, т. е. период зависит не только от длины, но и от амплитуды колебаниямаятника. Следовательно, при больших амплитудах изохронизм нарушается.
Под действием сил трения (трение в точке подвеса и сопротивление воздуха) колебания маятника будут постепенно затухать и через некоторое время, если не будет нового импульса, маятник остановится в положении равновесия.