Телефон доверия редакции газеты: (8782) 26-36-01
Мы в соцсетях


RSS Лента


Маятниковые часы Гюйгенса

Новости - Наука
2019-07-27
В предыдущих очерках уже отмечалось, что главной причиной недостаточной точности часов было отсутствие надёжного устройства, которое поддерживает постоянство скорости движения часовых стрелок. Эту проблему удалось решить лишь через пять веков(!) после появления первых механических часов.
Возникновение идеи применить для этого маятник связано с легендой. Впервые эту идею выдвинул великий итальянский ученый Галилео Галилей, тот самый, который первым наблюдал в телескоп Луну, Юпитер и другие небесные объекты.
Сохранилось предание, что в 1583 г. девятнадцатилетний Галилей находился в Пизанском соборе и обратил внимание на раскачивание люстры. Он заметил, что время одного колебания люстры остается постоянным, хотя размах при этом делается все меньше и меньше. Это заставило его приступить к подробному изучению маятников. Вскоре он установил, что при малом размахе раскачивания (не более нескольких градусов) период колебания маятника зависит только от его длины и имеет постоянную длительность. Такие колебания стали называть изохронными (то есть «постоянного времени»). Благодаря этому свойству маятник представлялся очень удобным прибором для измерения небольших отрезков времени. Но из-за постепенного затухания колебаний маятник не мог служить для измерения длительных временных промежутков.
Таким образом, задача создания маятниковых часов состояла в соединении маятника с устройством для поддержания его колебаний и их отсчета. В конце жизни Галилей пытался сконструировать такие часы, но дальше разработок дело не пошло. Первые маятниковые часы были созданы уже после смерти ученого его сыном. Однако устройство этих часов держалось в строгом секрете, поэтому они не оказали никакого влияния на развитие техники.
Независимо от Галилея в 1656 г. механические часы с маятником собрал Христиан Гюйгенс - голландский математик, физик, астроном, открывший, в том числе, кольца Сатурна и его спутник Титан. Он родился в Гааге в 1629 г. и окончил университет в Лейдене. В 1657 году Гюйгенс издал описание устройства изобретенных им часов с маятником. Их точность по тому времени казалась фантастичной: до +/- 10 сек. в сутки! А в 1666 году он одним из первых был выбран в Парижскую академию наук в столь молодом возрасте.
Что же позволило Гюйгенсу создать точные маятниковые часы? Прежде всего, понимание того, что свободные колебания маятника можно поддерживать совсем небольшими добавками энергии - лёгкими толчками той же частоты, что и частота его свободных колебаний. Для этого Х. Гюйгенс изобрёл т.н. «спусковой механизм». Его схема показана на рисунке. В этом устройстве имеется маятник, с которым соединено коромысло, зубцы которого скошены в разные стороны. Они называются паллетами. Паллеты находятся в зацеплении с ходовым зубчатым колесом (иногда его называют спусковым), зубья которого имеют специальную форму: их правая сторона (по ходу) - скошенная, а левая, противоположная, - прямая. На колесо действует сила тяжести гири Г, которая вращает его по часовой стрелке. Когда маятник уходит направо (положение П), паллета коромысла 1 цепляет зуб ходового колеса, оно останавливается и остаётся неподвижным до тех пор, пока маятник не переходит в положение Л. Колесо освобождается, поворачивается по часовой стрелке, скошенной стороной зуба подталкивает паллету 2, а вместе с ней и маятник вверх, добавляя ему тем самым импульс движения. Затем маятник снова уходит в положение П, и цикл повторяется. Таким образом, его колебания со временем не затухают до тех пор, пока действует сила тяжести гири. При этом движение колеса происходит прерывисто и состоит из равных промежутков, в соответствии с периодом маятника. А поскольку период колебаний маятника стабилен, то и достигается сравнительно высокая точность хода часов. Движение спускового колеса передаётся на стрелки часов через систему шестерён.
Первые часы Х. Гюйгенса использовали энергию движения груза. Но наличие маятника и достигнутые точность и стабильность измерения времени означали начало новой эпохи - эпохи маятника в часовом деле. Механизм заметно упростился, появилась возможность точной настройки хода часов изменением длины маятника. После публикации описания маятниковых часов практически все часовые мастера стали изготавливать механизмы исключительно с применением маятников. Кроме того, было реконструировано немало старинных башенных часов под маятниковые устройства для повышения их точности.
Впоследствии появились часы, в которых вместо гири использовалась часовая пружина (см. предыдущий очерк), а также другие конструкции самих маятников и спусковых устройств. Это позволило получить механизмы одновременно точные и компактные и приступить, наконец, к конструированию точных морских хронометров для определения важнейшей координаты местонахождения - долготы, о чём будет рассказано в одном из следующих очерков.
Кстати, приведённая здесь схема механизма применялась почти до конца ХХ века в настенных часах - ходиках, известных по многим кинофильмам того времени. А может быть, они до сих пор тикают на стене у кого-то из наших читателей.
В. РОМАНЕНКО,
кандидат технических наук, заслуженный работник культуры РФ.
НА СНИМКАХ: Христиан Гюйгенс; Схема спускового механизма
Гюйгенса; Домашние ходики - часы начала ХХ века.
 
При подготовке статьи были использованы материалы из открытых источников печати и Интернета.
 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Find the Best Web Hosting which offers reliable service and top quality support
Новости партнеров
Комментарии
  • WilliamPaw
    cialis for sale vancouver cialis viagra levitra comparisons roman cialis ...

    Подробнее...

     
  • Yumiamume
    essay checker plagiarism online ...

    Подробнее...

     
  • serebTen
    Живете в Тюмени и ищите специфическое лекарство, которое есть не во ...

    Подробнее...

     
  • Derrick
    Чтобы получать прибыль и иметь посещаемость на сайтах - нужно заказывать ...

    Подробнее...

     
  • WilliamPaw
    viagra vs. cialis buy cialis cialis meme cialis generic tadalafil ...

    Подробнее...

Календарь
Голосования
Как вы относитесь к введению новых пенсионных правил?