Автоколивання

Маятниковий годинник

Маятник в годиннику є головною регулюючою силою. Його коливання забезпечують постійний перехід кінетичної і потенціальної енергії одна в іншу, що є запорукою рівномірності ходу годинникового механізму.

У 1583 р. 19-річний Г. Галілей, перебуваючи в Пізанському соборі, помітив, що період коливань лампадки залишається незмінним, коли амплітуда коливань зменшується. Він виміряв частоту коливань лампадки, порівнявши їх частотою свого пульсу. Згодом він дослідив, що період коливань маятника пропорційний кореню квадратному з його довжини і не залежить від його ваги. Про це він повідомив у своїй книзі "Бесіди і математичні доведення, що стосуються двох нових галузей науки" (1638 р.). Можна припустити, що Галілей неодноразово міркував над тим, як застосувати маятник для створення точного годинника, але до розробки механізму приступив лише у віці більше 70-ти років, – уже після того як осліп. За вказівками Галілея розробку годинника продовжили його син Вінченцо і учень Вівіані, але невідомо, чи вдалося їм виготовити годинник – залишилися лише креслення, на основі яких згодом виготовили модель годинника.

 

Перші механічні годинники – баштові – були споруджені в XIV столітті. До XVI століття вони мали лише одну стрілку – годинну. Їхній механізм рухали гирі, що опускалися, а хід регулювався шпиндельним механізмом. Цей механізм включав коронну шестерню, яка оберталась навколо горизонтальної осі, вертикально розташований шпиндель (стрижень з двома лопатками, розташованими приблизно під кутом 90 градусів) і приєднаний до шпинделя горизонтальний балансир – стрижень з розміщеними на ньому вантажами, які можна було переміщувати, щоб регулювати хід годинника. Коли шестерня оберталась, лопатки отримували поштовхи від зубців, в одну чи другу сторону, внаслідок чого балансир здійснював коливання, якими визначався хід годинника. 

Основні складові частини маятникового годинника:

• коронна шестерня (храпове колесо),
• шпиндель + балансир (анкер),
• коливальна система
  

Період коливань залежав від моменту інерції системи шпиндель-балансир, сили поштовхів і тертя. Ці фактори важко було стабілізувати. Зокрема, момент інерції балансира внаслідок його теплового розширення або стиснення змінювався навіть протягом доби. Через це шпиндельні годинники мали низьку точність – не вище ніж півгодини на добу, і їх підводили за сонцем.

 Прикладом автоколивань можна вважати маятниковий годинник.

Автоколивання – це коливання, що не згасають і спричинені сталим зовнішнім впливом на систему, що сама регулює власну частоту.

У будь-якій автоколивальній системі виокремлюють основні елементи: 

1 – джерело енергії; 

2 – передавальний пристрій зі зворотнім зв’язком – 3, який регулює надходження енергії від джерела у коливальну систему – 4.

Джерелом енергії такої системи є гиря 1, передавальним пристроєм – храпове колесо 2 та анкер 3, коливальною системою – маятник 4.

 

 

Джерела

Символ механічного світу. З історії маятникових годинників

Добра фізика 

Бережіть себе і родину!

Дякую за увагу!
Бажаю Вам нових ідей!
Навчаємося, бо ми цього варті!
Підписуйтесь на блог!
Підписуйтесь на канал YouTube.
Підписуйтесь на сторінку у fb. https://www.facebook.com/educationXXII/
Запрошуємо навчатися на фізичному факультеті!