• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Wahadło zegarowe

    Przeczytaj także...
    Grawitacja (ciążenie powszechne) – jedno z czterech oddziaływań podstawowych, będące zjawiskiem naturalnym polegającym na tym, że wszystkie obiekty posiadające masę oddziałują na siebie wzajemnie przyciągając się.Wahadło – ciało zawieszone lub zamocowane ponad swoim środkiem ciężkości wykonujące w pionowej płaszczyźnie drgania pod wpływem siły grawitacji. W teorii mechaniki rozróżnia się dwa podstawowe rodzaje wahadeł:
    Zegar mechaniczny – zegar wykorzystujący jako regulator chodu wahadło lub balans. Energia do napędu regulatora przekazywana jest za pomocą wychwytu. Zegar taki nazywany jest mechanicznym niezależnie od tego, czy energia potrzebna do ruchu zegara pochodzi z energii sprężyny czy np. z napędu elektrycznego. Jako zegary mechaniczne budowane są zarówno zegary wieżowe, jak i zegarki naręczne. Obecnie masowo produkuje się także zegary kwarcowe, tańsze, ale bardzo punktualne.
    Wahadła zegarowe. Wahadła przedstawione na rysunkach w środku i z prawej strony posiadają różnej konstrukcji układy kompensujące zmiany długości wahadła wraz z temperaturą

    Wahadło zegarowewahadło fizyczne stosowane w zegarach jako element odmierzający jednakowe odcinki czasu. Wahadło zegarowe jest zwykle zbudowane z pręta 2 (patrz rys.) obciążonego obciążnikiem 6 nazywanym soczewką i jest zawieszone na sprężystej taśmie 1 ponad swoim środkiem ciężkości. Wahadło wykonuje drgania w płaszczyźnie pionowej pod wpływem siły grawitacji.

    Lepkość (tarcie wewnętrzne, wiskoza) – właściwość płynów i plastycznych ciał stałych charakteryzująca ich opór wewnętrzny przeciw płynięciu. Lepkością nie jest opór przeciw płynięciu powstający na granicy płynu i ścianek naczynia. Lepkość jest jedną z najważniejszych cech płynów (cieczy i gazów).Temperatura – jedna z podstawowych wielkości fizycznych (parametrów stanu) w termodynamice. Temperatura jest związana ze średnią energią kinetyczną ruchu i drgań wszystkich cząsteczek tworzących dany układ i jest miarą tej energii.

    Ruch wahadła odbywa się z częstotliwością bardzo bliską swojej częstotliwości rezonansowej. Z punktu widzenia fizyki wahadło stanowi realizację oscylatora harmonicznego wymuszonego tłumionego. Utrzymanie stałej amplitudy ruchu wahadła obywa się poprzez uzupełnianie strat energii za pomocą mechanicznego (wychwyt) lub elektromechanicznego urządzenia napędowego.

    Zegar wahadłowy – zegar mechaniczny wykorzystujący wahadło jako regulator chodu do odmierzania czasu. Do wskazywania czasu w zegarach wahadłowych wykorzystuje się wskaźnik analogowy w postaci tarczy i wskazówek. Zegar wahadłowy napędzany jest zazwyczaj siłą grawitacji (obciążnik na lince), sprężyną lub elektromagnesem.Ciśnienie atmosferyczne – stosunek wartości siły, z jaką słup powietrza atmosferycznego naciska na powierzchnię Ziemi (lub innej planety), do powierzchni, na jaką ten słup naciska (por. ciśnienie). Wynika stąd, że w górach ciśnienie atmosferyczne jest niższe, a na nizinach wyższe, ponieważ słup powietrza ma różne wysokości.

    Regulacja okresu wahadła (strojenie zegara) odbywa się poprzez zmianę momentu bezwładności wahadła. Realizuje się to obracając specjalną nakrętkę regulacyjną 7 powodującą przesunięcie ciężarka 6.

    Podstawowe parametry wahadła to:

  • okres wahań
  • długość zredukowana – długość wahadła matematycznego o takim samym okresie
  • amplituda – kąt pomiędzy maksymalnym wychyleniem a położeniem równowagi
  • dobroć – stosunek energii mechanicznej wahadła do energii rozpraszanej w ciągu jednego okresu (dobroć wahadeł pracujących w powietrzu sięga 10 000)
  • Okres wahań wahadła zegarowego zmienia się pod wpływem zmian:

    Balans — regulator chodu w zegarach i zegarkach mechanicznych, odpowiednik wahadła w zegarze wahadłowym. Jest to koło, obracające się na przemian w obu kierunkach i zawracające pod wpływem sprężyny. Balans współpracuje z wychwytem, odmierzającym określone obroty kół zębatych mechanizmu zegarowego, jednocześnie pobierając z tego mechanizmu energię podtrzymującą ruch. Balans jest wahadłem torsyjnym, a zatem takim wahadłem, w którym ruchomy element obraca się wahadłowo pod wpływem sprężyny. W odróżnieniu od stosowanego w innych zegarach wahadła fizycznego, ruch balansu nie jest związany z obecnością pola grawitacyjnego Ziemi. Może on zatem pracować niezależnie od ustawienia względem pionu, a jego okres ruchu jest niezależny od miejsca na Ziemi. Możliwość poprawnej pracy bez względu na położenie, pozwoliła zarówno na budowę dokładnych chronometrów, jak i przenośnych zegarków kieszonkowych i naręcznych. Ich konstrukcja ulegała wielokrotnym modyfikacjom, mającym na celu miniaturyzację i zwiększenie dokładności. Począwszy od upowszechnienia wynalazku, aż do lat 70. XX wieku, kiedy upowszechniły się zegarki kwarcowe, balans był najczęściej używanym regulatorem w zegarkach powszechnego użytku.Rozszerzalność cieplna (rozszerzalność termiczna) – właściwość fizyczna ciał polegająca na zwiększaniu się ich długości (rozszerzalność liniowa) lub objętości (rozszerzalność objętościowa) w miarę wzrostu temperatury.
  • przyspieszenia ziemskiego – jego wzrost powoduje zmniejszenie okresu wahań
  • temperatury otoczenia – wzrost temperatury powoduje powiększenie okresu na skutek wydłużenia wahadła w wyniku rozszerzalności cieplnej
  • amplitudy – wzrost wychyleń wahadła powoduje wzrost okresu (jest to tzw. błąd kołowy)
  • ciśnienia atmosferycznego – wzrost ciśnienia powoduje wydłużenie okresu na skutek siły wyporu powietrza działającej na wahadło oraz zwiększenia oporu powietrza
  • Zobacz też[]

  • zegar wahadłowy
  • zegar mechaniczny
  • balans
  • Ciekawostki[]

  • Perpendykiel to dawniej używana potoczna nazwa wahadła (z niem. perpendikel)
  • Bibliografia[]

  • Mrugalski. Z: Mechanizmy zegarowe. WNT, 1972. Rozdz. Regulatory wahadłowe. str. 100-160.
  • Dobroć Q – wielkość charakteryzująca ilościowo układ rezonansowy. Określa, ile razy amplituda wymuszonych drgań rezonansowych jest większa niż analogiczna amplituda w obszarze częstości nierezonansowych.Prawo Archimedesa – podstawowe prawo hydro- i aerostatyki określające siłę wyporu. Nazwa prawa wywodzi się od jego odkrywcy Archimedesa z Syrakuz.



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Amplituda w ruchu drgającym i w ruchu falowym jest to największe wychylenie z położenia równowagi. Jednostka amplitudy zależy od rodzaju ruchu drgającego: dla drgań mechanicznych jednostką może być metr, jednostka gęstości lub ciśnienia (np. dla fali podłużnej); dla fali elektromagnetycznej tą jednostką będzie V/m.
    Moment bezwładności – miara bezwładności ciała w ruchu obrotowym względem określonej, ustalonej osi obrotu. Im większy moment, tym trudniej zmienić ruch obrotowy ciała, np. rozkręcić dane ciało lub zmniejszyć jego prędkość kątową. Moment bezwładności odgrywa prawie taką samą rolę w dynamice ruchu obrotowego jak masa w dynamice ruchu postępowego, opisując relacje między momentem pędu, energią kinetyczną a prędkością kątową jak masa między pędem, energią kinetyczną a prędkością. Moment bezwładności zależy od osi obrotu ciała, a w ogólnym przypadku jest tensorem.
    Okres (w fizyce) – czas wykonania jednego pełnego drgania w ruchu drgającym, czyli czas pomiędzy wystąpieniami tej samej fazy ruchu drgającego. Okres fali równy jest okresowi rozchodzących się drgań. Okres dotyczyć może również innych zjawisk fizycznych (np. prądu przemiennego), które mają charakter oscylacji (powtarzających się zmian jakiejś wielkości). W takim najogólniejszym znaczeniu, okresem nazywamy najmniejszy czas potrzebny na powtórzenie się wzoru oscylacji. Dla fali oznacza to odcinek czasu pomiędzy dwoma punktami fali o tej samej fazie, czyli np. między dwoma kolejnymi szczytami lub dolinami. Z innymi parametrami ruchu okresowego wiążą go następujące zależności:
    Wahadło – ciało zawieszone lub zamocowane ponad swoim środkiem ciężkości wykonujące w pionowej płaszczyźnie drgania pod wpływem siły grawitacji. W teorii mechaniki rozróżnia się dwa podstawowe rodzaje wahadeł:
    Rezonans – zjawisko fizyczne zachodzące dla drgań wymuszonych, objawiające się wzrostem amplitudy drgań układu drgającego dla określonych częstotliwości drgań wymuszających. Częstotliwości dla których drgania mają największą amplitudę nazywa się częstotliwością rezonansową. Dla tych częstotliwości, nawet małe okresowe siły wymuszające mogą wytwarzać drgania o znacznej amplitudzie. Wiele systemów ma wiele odrębnych częstotliwości rezonansowych.
    Długość zredukowana – jeden z parametrów wahadła fizycznego. Jest to taka długość wahadła matematycznego, które wykonuje drgania o takim samym okresie jak dane wahadło fizyczne. Wartość długości zredukowanej wyraża się równaniem

    Reklama