自制摆钟

给单摆补充能量
给单摆补充能量
去掉了绝缘 漆的铜环， 用来触动连 通电磁铁开 关
补充能量后的单摆周期稳定么？
• 单摆原来摆动的时候只受到重力作用，周期只与 摆长有关。现在又会受到短暂的电磁作用力，那 么单摆的周期会不会发生变化呢？单摆的周期是 否还继续稳定？只有当单摆的周期继续保持稳定， 我们才可以设法用单摆来计时。
给单摆补充能量
• 可是，无论我们的单摆做的多灵敏，由于 受到空气阻力和摩擦，单摆摆动总是会很 快停止摆动的。有没有办法让单摆一直摆 动下去呢？我们可以借鉴电铃的装置，在 单摆下方绕一圈铁丝。在单摆的一侧比如 说右侧放一个电磁铁，当单摆摆到最左侧， 触到开关使电磁铁通电，单摆收到右侧电 磁铁的吸引，当单摆离开最左侧，电磁铁 断电，单摆到达最右侧后，在重力的作用 下又会摆回最左侧，如此往复运动。此时， 单摆向右侧回摆的时候就补充了能量。
哈哈，单摆摆动的过程尽管角度越来 越小，但是，每摆一次所用的时间果 然是不变的。
给单摆补充能量
• 可是，无论我们的单摆做的多灵敏，由于 受到空气阻力和摩擦，单摆摆动总是会很 快停止摆动的。有没有办法让单摆一直摆 动下去呢？我们可以借鉴电铃的装置，在 单摆下方绕一圈铁丝。在单摆的一侧比如 说右侧放一个电磁铁，当单摆摆到最左侧， 触到开关使电磁铁通电，单摆收到右侧电 磁铁的吸引，当单摆离开最左侧，电磁铁 断电，单摆到达最右侧后，在重力的作用 下又会摆回最左侧，如此往复运动。此时， 单摆向右侧回摆的时候就补充了能量。
• 现在我们再来测量一下单摆的频率。经过测量单 摆的频率果然发生了变化，不过，很幸运，只要 我们保持右侧电磁体和左侧开关的位置固定不变， 单摆的周期还是很稳定。
将单摆的周期摆动装换成钟表指针的走动
• 我们距成功制作一个摆钟又近了一步，如果我们能够将设 计一个结构，能够记录显示摆的次数，那么我们不就可以 做成了一个可以计时的摆钟了么？ • 还好，前人已经帮我们设计好了。现在我们来认识一个重 要的结构——擒纵器。对于摆钟来说，也可以叫做齿轮操 纵器。牛顿说过，我之所比别人看的更远些，是因为我站 在了巨人的肩膀上，我们也来借巨人的肩膀站一站。摆钟 上的擒纵器主要就是将周期性的摆动转化为钟表指针一格 一格的走动。打开浏览器，搜索关键词“擒纵器”会弹出 大量图片，还有一些动画图片。你可以参考、模仿，当然 也可以自己设计，但是关键是你自己能够制作或者拼凑出 来。
自制摆钟
伽利略对单摆的研究
• 伽利略发现挂在教堂上的吊灯，随风摆动，尽管 摆动的角度越来越小。但是每摆一周所用的时间 确实固定不变的。现在我们先来实验一下，看是 不是这个样子。取直径3毫米的铜丝做一个支架。
• 再取一段直直铜丝，做一个摆，在白下方挂一个 重物。让摆开始摆动，同时计时，计数。手机设 置倒计Βιβλιοθήκη Baidu一分钟测量摆动的，算出摆动一次所用 的时间，再重复做几次试验，看每次摆所用的时 间是否相同。
擒纵器
一分钟计时器
擒纵器