Функції маятника в годиннику, і трохи про Біг-Бен

Ще в 1602 році Галілео Галілей провів спостереження і зауважив, що період коливання маятника не залежить від маси маятника і (при малих коливаннях) від його амплітуди. Таким чином, хоча амплітуда коливань маятника й загасає з часом – період залишається незмінним.

Old Clock З 1656 року дану сталість маятника почали використовувати в годинниках. Кожне коливання супроводжується поворотом шестерні годинникового механізму, а в результаті і рухом стрілок годинника. Маятник обертається швидше ніж треба – годинник поспішає, повільніше – годинник відстає. Такі годинники стали називати маятниковими. Зазвичай, чим крупніший годинник, тим важче маятник і більше його період коливань. У настільних годинах маса маятника вимірюється в грамах, а період коливань – в десятих секунди. У підлогових годинах маса маятника досягає одного кілограма, а період обертання – однієї секунди.

Більшість людей вважають, що Біг-Бен ця назва годинника, або всієї Часовий вежі, де цей годинник знаходиться. Насправді, Біг-Бен, це назви головного дзвоника в годиннику, а вежа з 2012 року називається “вежею Єлизавети”. Годинна башта була зведена в 1858 році у Великобританії і є однією з головних культурних пам’яток всього королівства. Довгий час годинник в башті був найбільшим у світі. Циферблат має діаметр 7 метрів, а довжина хвилинної стрілки – 4,2 метра. Серцем годинникового механізму є маятник. Маса маятника становить 300 кг, період коливання маятника становить рівно 4 секунди. Детальніше на сайті Вікіпедії (англ.).

Маятник коливається у вузькому приміщенні, стінки якого захищають його від вітру і різких змін температури:

Завдання

  1. Чому, чим крупніше годинник, тим важче маятник і більше його довжина?
  2. Як може вплинути зміна температури годин на їх точність? Наскільки можуть бути значущими ці похибки?
  3. Де знаходиться Біг-Бен?
  4. Визначте частоту коливання маятника в старовинних годинах (з анімації зверху).
  5. Визначте довжину маятника з “вежі Єлизавети”.
  6. Визначте, у скільки разів маятник з “вежі Єлизавети” довша маятника старовинних годинників (з анімації зверху).
  7. Творче. Для тонкого підстроювання періоду коливань маятника з “вежі Єлизавети”, зверху на маятник клали (або знімали) пенні – старовинна англійська монета. Одна монетка здатна скорегувати точність годинника на 0,4 секунди за добу. Чому це відбувається, адже період коливань не залежить від маси маятника?

У розділі відповіді і підказки можна подивитись фрагмент фільму “Шанхайські лицарі” з Джекі Чаном у головних ролях. Ви побачите яскраву битву всередині “вежі Єлизавети”.

Відповіді та підказки

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *

Можна використовувати XHTML теґи та атрибути: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>