Роль маятника в часах, и немного про Биг-Бен

Еще в 1602 году Галилео Галилей провел наблюдения и заметил, что период колебания маятника не зависит от массы маятника и (при малых колебаниях) от его амплитуды. Таким образом, хотя амплитуда колебаний маятника и затухает со временем – период остается неизменным.

Old ClockС 1656 года данное постоянство маятника стали использовать в часах. Каждое колебание сопровождается поворотом шестеренки часового механизма, а в результате и движением стрелок часов. Маятник вращается быстрее чем надо – часы спешат, медленнее – часы отстают. Такие часы стали называть маятниковыми. Обычно, чем крупнее часы, тем тяжелее маятник и больше его период колебаний. В настольных часах масса маятника измеряется в граммах, а период колебаний – в десятых секунды. В напольных часах масса маятника достигает  одного килограмма, а период вращения – одной секунды.

Большинство людей считают, что Биг-Бен это название часов, или всей Часовой башни, где эти часы стоят. На самом деле, Биг-Бен, это названия главного колокола в часах, а башня с 2012 года называется “башней Елизаветы”.  Часовая башня была возведена в 1858 году в Великобритании и является одной из главных достопримечательностей всего королевства. Долгое время часы в башне были самыми большими в мире. Циферблат имеет диаметр 7 метров, а длина минутной стрелки – 4,2 метра. Сердцем часового механизма является маятник.  Масса маятника составляет 300 кг, период колебания маятника составляет ровно 4 секунды. Подробнее на сайте Википедии (англ.).

Маятник колеблется в узком помещении, стенки которого защищают его от ветра и резких изменений температуры:

Задание

  1. Почему, чем крупнее часы, тем тяжелее маятник и больше его длина?
  2. Как может повлиять изменение температуры часов на их точность? Насколько могут быть значимы эти погрешности?
  3. Где находится Биг-Бен?
  4. Определите частоту колебания маятника в старинных часах (из анимации сверху).
  5. Определите длину маятника из ”башни Елизаветы”.
  6. Определите, во сколько раз маятник из “башни Елизаветы” длиннее маятника старинных часов (из анимации сверху).
  7. Творческое. Для тонкой подстройки периода колебаний маятника из “башни Елизаветы”, сверху на маятник клали (или снимали) пенни – старинная английская монета. Одна монетка способна скорректировать точность часов на 0,4 секунды за сутки. Почему это происходит, ведь период колебаний не зависит от массы маятника?

В разделе ответы и подсказки можно посмотрить фрагмент фильма “Шанхайские рыцари” с Джеки Чаном в главных ролях. Вы увидите красочное сражение внутри “башни Елизаветы”.

 Ответы и подсказки

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>