Влияние изменения температуры

Влияние изменения температуры воздушной среды на период колебания маятника

С изменением температуры окружающей среды изменяются линейные размеры (длина) стержней маятников как деревянных, так и металлических, называемых также штангами, что приводит к изменению хода часов. Например, стальной стержень маятника длиной 994 мм с периодом колебания Т = 2 с при повышении температуры на 1° С дает отставание в ходе часов на 0,5 с в сутки. Как правило, часы при повышении температуры отстают в ходе, а при понижении — спешат. Это необходимо учитывать при расчете маятников для точных часов и находить методы и способы компенсации влияния температурных изменений.

Самый простой способ компенсации — это подбор материала стержня с наименьшим коэффициентом линейного расширения. Коэффициент линейного расширения alfa есть приращение длины стержня, отнесенное к единице длины; alfa = delta l /l при повышении температуры на 1° С. В табл. приведены значения коэффициентов линейного расширения различных материалов, применяемых в качестве стержней маятников, а также значения температурного коэффициента С.

Коэффициент С рассчитывается по формуле С = 43 200 alfa.

Данная формула по смыслу идентична формуле (18), т. е. коэффициент С есть суточный ход часов Q. Ход часов не будет зависеть от изменения температуры, если коэффициент а = 0. Поэтому для точных маятниковых часов применяют для стержня сплав инвар или кварц. Для штанг применяют в маятниковых часах широкого потребления сухие породы сосны или ели, а в часах-ходиках — углеродистые стали.

Однако высокоточные маятниковые часы с инварным стержнем имеют температурный коэффициент С = 0,005 с на 1° С, т. е. на 1—1,5 порядка точнее, чем приведенная величина в табл. Объясняется это тем, что в высокоточных маятниковых часах, помимо подбора материала для стержней и линз, применяют еще специальное устройство, которое автоматически компенсирует удлинение маятника и сводит к нулю влияние температурных изменений на ход часов.