為什麼發條上到不同的程度,指針的速度卻不變?
我記得彈簧結構的彈性勢能和彈力是會隨著按壓程度下上升的
的確,發條釋放的能量是由高到低的。如果發條直接通過齒輪連接指針,那麼指針一定是先飛速旋轉,很短的時間內就消耗完發條的彈性勢能,然後停走。
但鐘錶得以存在的一個原因就是具有「擒縱擺輪調速系統」。擒縱擺輪的的特點就是當其配置限定以後(擺輪質量、遊絲長度……),它每一個運動周期所需要的時間和消耗的能量是穩定的。打個比喻,手錶就像一個水庫,如果直接開閘放水,因為水壓的緣故,其流水的速度肯定是先快後慢。但是如果我們使用一個容量固定的容器,然後以固定的頻率去舀出來,那麼水庫水位線降低的速度就是規律的。
然後,可能有朋友疑問為什麼當擒縱擺輪的配置固定以後,其一個運動周期所需要的時間是穩定的?這個沒有解釋的原因,它就是一個自然現象。人類發現了這種現象,並利用起來創造了鐘錶。
另一個回答的評論區說什麼「人們以為科學家早就搞明白 其實並沒有」,完全是錯的。
受迫振動的外力大小不會改變自然頻率,這麼簡單的事情幾百年前科學家就弄明白了。根本沒什麼不能解釋的。學過一點動力學的人都能解釋。
比如我隨手搜了篇簡單的講義: https://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/93279/HD14%20vibes%20continuous%20systems%202008.pdf?sequence=1isAllowed=y,裡面標號 (5) 的那個 PDE 就是你要的解釋;只要另外幾項里的係數夠大,外力 的改變對於解出來的頻率的影響可以忽略不計,就這麼簡單。
機械錶原理_中文字幕
因為有擒縱調速機構啊
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