有读者问,在西晋那种情况下,能否真正做出单摆机械钟,它的原理是什么?
在这里,龙湖简单解释一下。由于小说毕竟是小说,总是一大段说明文字,会让读者看的昏昏欲睡,只好删繁就简,在必要的地方写上一笔。
摆钟的原理:摆的等时性。
摆的等时性是由伽利略发现的,当你用细线悬起一个小球,在摆角小于5°的情况下,无论摆幅多少,完成一次摆动的时间是等时的。
摆动周期公式为:t=2π√l/g,t为摆动周期,l为摆长,g为当地的重力加速度。
学过物理的都知道,重力加速度g一般为9.8m/s2,而摆长l可以用标准米尺进行测量,很容易求出单摆的摆动周期。
然而在西晋那种情况下制作摆钟,我们要把该公式反着来看:
1、由于摆动周期是为了推动齿轮传动,从而让时针和分针指示时间,所以该周期是需要提前确定的。比如说,一分钟摆动60次,那么摆动周期是1秒,假如设定一分钟摆动30次,那么摆动周期就是2秒。周期数决定传动轮的齿轮数。每摆动一次,传动齿轮卡出一齿。
2、摆长原本是可以测量的,只是由于西晋时期的度量衡与后世不同,在这里就需要制作出标准米尺,原本最容易测量的一个量,反而成为最麻烦的一个量。
3、重力加速度是个恒定值,如果严谨一点,考虑到一千七百年前地球也许与后世不同,或者主角只是穿越到平行空间,所了解的人物只是个人错觉,世界背景已经不在地球上,那么设定g是个未知值。
由上可知,在不知道摆长的情况下,利用相对精准的漏刻计算摆动周期,通过反复实验,然后用晋尺与米尺的换算,制作出标准米尺,公式为l=gt2/4π2。
制作出标准米尺后,一切都是水到渠成了,除了发条。
摆钟的发条,实际上是采用韧性强劲的金属片卷成一个圆,利用金属的弹性势能转变为指针的动能,从而驱动指针不断走动。
由于中国在春秋时期已经出现钢,到了西晋时期,炒钢法已经达到了一定程度的成熟。所以制作出发条不会太困难,虽然在质量以及精度控制上无法与后世相比。
解决了这两个麻烦,剩下就是利用直尺与圆规对机械钟各部分传动轮的制作。然后组装、校准,这个过程相对繁琐,就直接略过了。
当然,龙湖已经下学若干年啦,很多知识也早就还给了老师,如果有疏漏的地方,还请多多指教。
在这里,龙湖简单解释一下。由于小说毕竟是小说,总是一大段说明文字,会让读者看的昏昏欲睡,只好删繁就简,在必要的地方写上一笔。
摆钟的原理:摆的等时性。
摆的等时性是由伽利略发现的,当你用细线悬起一个小球,在摆角小于5°的情况下,无论摆幅多少,完成一次摆动的时间是等时的。
摆动周期公式为:t=2π√l/g,t为摆动周期,l为摆长,g为当地的重力加速度。
学过物理的都知道,重力加速度g一般为9.8m/s2,而摆长l可以用标准米尺进行测量,很容易求出单摆的摆动周期。
然而在西晋那种情况下制作摆钟,我们要把该公式反着来看:
1、由于摆动周期是为了推动齿轮传动,从而让时针和分针指示时间,所以该周期是需要提前确定的。比如说,一分钟摆动60次,那么摆动周期是1秒,假如设定一分钟摆动30次,那么摆动周期就是2秒。周期数决定传动轮的齿轮数。每摆动一次,传动齿轮卡出一齿。
2、摆长原本是可以测量的,只是由于西晋时期的度量衡与后世不同,在这里就需要制作出标准米尺,原本最容易测量的一个量,反而成为最麻烦的一个量。
3、重力加速度是个恒定值,如果严谨一点,考虑到一千七百年前地球也许与后世不同,或者主角只是穿越到平行空间,所了解的人物只是个人错觉,世界背景已经不在地球上,那么设定g是个未知值。
由上可知,在不知道摆长的情况下,利用相对精准的漏刻计算摆动周期,通过反复实验,然后用晋尺与米尺的换算,制作出标准米尺,公式为l=gt2/4π2。
制作出标准米尺后,一切都是水到渠成了,除了发条。
摆钟的发条,实际上是采用韧性强劲的金属片卷成一个圆,利用金属的弹性势能转变为指针的动能,从而驱动指针不断走动。
由于中国在春秋时期已经出现钢,到了西晋时期,炒钢法已经达到了一定程度的成熟。所以制作出发条不会太困难,虽然在质量以及精度控制上无法与后世相比。
解决了这两个麻烦,剩下就是利用直尺与圆规对机械钟各部分传动轮的制作。然后组装、校准,这个过程相对繁琐,就直接略过了。
当然,龙湖已经下学若干年啦,很多知识也早就还给了老师,如果有疏漏的地方,还请多多指教。