Маятник часов

Вторым свойством автоколебаний является зависимость их амплитуды и частоты лишь от внутренних свойств системы. Речь идет, конечно, об установившихся автоколебаниях. Иллюстрацией этого свойства может служить вновь движение часового механизма. Из предыдущих разъяснений видно, что амплитуда и частота колебаний маятника часов зависит от внутренних свойств часового механизма, его размеров, физических свойств материала и т. д. [c.277]

Ввиду большой важности фазового условия (228.2), определяющего спектр генерируемого излучения, кратко остановимся на еще одной его интерпретации. Как известно, основной характеристикой колебательных систем (маятника, пружины, колебательного контура и т. д.) служат частоты их собственных колебаний. При некоторых условиях в таких системах можно возбудить незатухающие колебания (автоколебания), происходящие с собственными частотами исходной колебательной системы. Сказанное относится, например, к маятнику часов, ламповому генератору и т. п. Оптический резонатор также молено рассматривать как колебательную систему, и частоты, определяемые соотношением [c.798]

Движения, повторяющиеся или приблизительно повторяющиеся через определенные промежутки времени, называют колебательными движениями или просто колебаниями. Например, движения маятника часов или корабля на волнах — колебательные движения. [c.14]

Маятник часов при температуре имеет длину 1 , и часы идут точно. Коэффициент линейного расширения материала маятника а - 1,8.5 10" . [c.43]

Среди явлений природы мы часто наблюдаем периодические процессы смена дня и ночи, вращение Луны вокруг Земли, движение планет и т. д. Так же в быту и технике колебания маятника часов, вращение и движение частей разнообразных машин — все это периодические явления. [c.420]

Колебания маятника часов, стенных и карманных, — типичные примеры автоколебаний. [c.459]

В зависимости от типа часов маятник на свободном своем конце имеет груз в виде линзы или цилиндрической гири. В отдельных типах часов груз может быть в виде двух цилиндрических гирь. Линзы применяются в целях уменьшения сопротивления воздуха. Стержень маятника часов, как правило, бывает легким, но жестким, груз тяжелым и сосредоточенным. [c.9]

Разница суточного хода часов ходиков порядка 10 мин. регулируется поднятием или опусканием линзы маятника. Маятник часов-ходиков совершает 140 качаний в минуту. [c.233]

Электрические первичные часы устанавливают на стенах, не подверженных всякого рода сотрясениям. При этом вертикальная ось маятника часов должна проходить строго вертикально через сердечники катушек электромагнита маятника, а при осмотре сбоку — посередине сердечников катушек электромагнита. [c.268]

Колебательным нагружением кольца называется такой вид нагружения, при котором неподвижное кольцо подшипника подвергается одновременному воздействию двух радиальных сил (нагрузок), одна из которых является постоянной по направлению, а вторая вращается. Постоянная сила (рис. 2, в) обозначена а вращающаяся сила Равнодействующая этих сил Р совершает периодическое колебательное движение (подобно маятнику часов), симметричное относительно направления постоянной силы Р . Колебательное нагружение испытывают неподвижные кольца подшипников, а подвижные (вращающиеся) - циркуляционное (рис. 2, в и е). Колебательное нагружение имеет место только в том случае, если вращающаяся сила Р меньше по зна- [c.155]

В явлениях природы, в науке и технике мы очень часто встречаемся с различными колебательными и волновыми движениями. К таким движениям относятся известные всем колебания маятника часов, колебания струны, движение волн на поверхности воды, распространение радиоволн и многие другие. Звук также представляет собой волновое движение. Звуковые волны возникают и распространяются не только в воздухе и других газах, но и в жидкостях и твёрдых телах. Чтобы понять особенности звуковых явлений, происходящих в различных средах, необходимо ясно себе представить, чтб такое колебания, что такое волновое движение. Поэтому прежде всего следует напомнить основные свойства и законы, которыми характеризуются колебательные и волновые движения. [c.11]

Автоколебания. Мы кратко напомнили о том, что представляют собой свободные и вынужденные колебания. Но исчерпываются ли этими двумя типами все возможные типы колебаний К какому, например, типу колебаний можно отнести колебания маятника часов Ясно, что эти колебания — не свободные. В самом деле, в часах происходят [c.26]

Если повернуть прибор так, что маятник колеблется в горизонтальной плоскости, то на движение исключается влияние момента силы тяжести. Если осторожно прикасаться пальцем к стержню маятника и отводить его в сторону, то палец чувствует давление, производимое вибрационным моментом, и легко убедиться, что его наибольшая величина соответствует углу поворота в 45° [14]. Когда маятник находится в обычном устойчивом положении, колебания подвеса приводят к уменьшению периода колебаний маятника. Это значит, что любые вертикальные колебания, влияющие на часы, с периодом, меньшим периода маятника часов, всегда будут ускорять их ход (это П. Л. Капица демонстрировал на двойном маятнике [14]). [c.237]

Период отдельного колебания нельзя определить непосредственно из наблюдений, так как для этого потребовалось бы фиксировать доли секунды, отсчитываемые часами, либо на глаз, либо на слух. Отмеченную трудность можно преодолеть, если производить наблюдения на промежутках времени, содержащих тысячи колебаний. При этом ошибка в определении времени одного колебания уменьшается в тысячу раз. Можно, однако, избежать столь значительного счета, если воспользоваться методом совпадений. Испытуемый маятник помещают прямо перед маятником часов, период колебаний которого несколько отличается от определяемого. Специальные метки, сделанные на обоих маятниках, [c.90]

Периодическим поступлением энергии в колебательную систему от источника энергии по каналу АВ управляет сама колебательная система посредством обратной связи. Схематически это изображено в виде некоторого запирающего канал АВ устройства (ключа), который управляется самой системой. Так, в зависимости от положения и скорости колеблющегося листа на ветру будет различной мощность сил аэродинамического давления. В конструкции часового механизма (рис. 2.96) присутствует специальное устройство — анкер, выполняющий роль ключа. Этот анкер, представляющий собой коромысло, приводится в колебание самим маятником часов. При определенных положениях он отпирает одну из шестерен часового механизма. В этот момент времени шестерня проворачивается за счет момента сил, приложенного со стороны натянутой цепи с грузом. Груз при этом опускается на небольшую величину. Количество энергии, поступающей в часовой механизм, равно по величине уменьшению потенциальной энергии груза в поле силы тяжести. [c.42]

Свойство автоколебаний — независимость амплитуды от начальных условий — является весьма характерным их признаком. Однако не всегда автоколебательные системы обладают этим свойством в совершенно чистом виде. Так, например, амплитуда колебаний маятника часов, как мы видели, в известном смысле зависит от начальных условий. Если отклонить маятник мало, то он будет совершать затухающие колебания, часы остановятся. Для того чтобы установились незатухающие колебания (чтобы часы пошли), обычно нужно дать маятнику достаточно большое начальное отклонение или сообщить достаточно большую начальную скорость. Таким образом, целой области начальных условий (начальное отклонение больше данной величины) соответствует одна и та же амплитуда незатухающих колебаний. Как мы увидим в дальнейшем, в некоторых автоколебательных системах может существовать несколько стационарных процессов с различными амплитудами, и тот или другой из них устанавливается в зависимости от начальных условий, хотя и в этом случае целой области начальных условий соответствует одна и та же амплитуда незатухающих колебаний. [c.230]

Во всех приведенных примерах мы имеем дело с системами, совершающими незатухающие колебания, и притом такими, которые сами являются источниками этих незатухающих колебаний, т. е. с системами, к которым колебания не подводятся извне. В этом — их коренное отличие от систем, совершающих вынужденные колебания, которые мы изучали в гл. III. Для того чтобы маятник часов совершал незатухающие колебания, мы не воздействуем на часы периодической внешней силой, а заводим их, т. е. поднимаем гирю (например, в случае примитивных ходиков ) или деформируем [c.107]

С другой стороны, существует коренное отличие между незатухающими колебаниями, <у которых здесь идет речь, и теми незатухающими колебаниями, которые рассматривались в 1 и 2 гл. III и при которых также нет периодического внешнего воздействия. Там незатухающие колебания были лишь идеальным предельным случаем, соответствующим полному отсутствию трения или сопротивления. При сколь угодно малом трении их уже не может быть. Здесь незатухающие колебания получаются в реальной системе, обладающей трением (например, маятник часов) или сопротивлением (например, колебательный контур генератора), и не прекращаются при увеличении (до известного предела) трения или сопротивления. [c.108]

Предварительные замечания. Маятник часов, С-контур лампового генератора являются гармоническими осцилляторами. Они могут совершать колебания в отсутствие часового механизма или электронной лампы. Последние нужны для того, чтобы превратить колебания из затухающих в незатухающие, в автоколебания. Но не следует думать, что всякая автоколебательная система построена по такому же образцу, т. е. содержит в качестве существенной части гармонический осциллятор. Так, например, многие акустические автоколебательные системы работают совсем [c.123]

СИСТЕМЫ с ОДНОЙ СТЕПЕНЬЮ СВОБОДЫ. Механической системой с одной степенью свободы называется система, положение которой в пространстве однозначно определяется заданием одной обобщенной координаты д, а движение системы под действием приложенных к ней сил — изменением этой координаты с течением времени. Такой системой является, например, маятник часов, колеблющийся в вертикальной плоскости, перпендикулярной к его [c.67]

Для регулирования хода часов к маятнику массы М, приведенной длины I с расстоянием а от его центра тяжести до оси подвеса прикрепляют добавочный груз массы М2 на расстоянии X от оси подвеса. Принимая добавочный груз за материальную точку, определить изменение А/приведенной длины маятника при данных значениях Ма и л и значение х==Х), при котором заданное изменение А/ приведенной длины маятника достигается при помощи добавочного груза наименьшей массы. [c.284]

Голландский ученый Гюйгенс (1629— 1695) ввел понятие момента инерции, создал теорию маятника, изобрел часы. Обобщив понятие ускорения на случай криволинейного движения точки, Гюйгенс установил понятие центробежной силы. [c.4]

Христиан Гюйгенс (1629—1695) продолжил работы Галилея, Замечательны работы Гюйгенса по математике, астрономии и физике. В области механики он дал ряд теорем о центробежной силе, по теории удара и полную теорию физического маятника, которую он разработал в процессе изобретения им часов. Недаром Ньютон, ссылаясь на работы Гюйгенса, обычно называл его величайший Гюйгенс . [c.11]

Однако и при наличии сил сопротивления механическая система мовкет не быть диссипативной, если теряемая энергия компеисирует-с пригоном энерп и извне. Например, отдельно взятый маятник, как мы видели, будет диса1пативной системой. Но у маятника часов потеря энергии компенсируется периодическим притоком энергии [c.322]

Автоколебания. Автоколебаниями называют колебания, поддерживаемые поступлением энергии от неколебательного источника, которое регулируется движением самой системы. Под регулированием поступления энергии понимается, что силы, подводимые к системе от источника энергии, меняются во времени в зависимости от самого движения системы и при отсутствии движения равны нулю. Примером автоколебаний могут служить незатухающие колебания маятника часов, которые поддерживаются поступлением энергии от движения гири или пружины. [c.111]

Автоколебания различного рода — распространенное в технике явление. Они возникают только в так называемых автоколебательных системах, преобразующих воздействие одного направления в незатухающие колебания (например, вес гири — в колебания маятника часов). [c.264]

В данном томе будут рассмотрены в основном механические системы. Колебательные процессы, происходящие в этих системах, называются механическими колебаниями. В технике, особенно в машиностроении, широко применяют также термин вибрация. Он является почти сиионимом терминов механические колебания или колебания механической системы. Термином вибрация чаще всего пользуются там, где колебания имеют относительно малую амплитуду и не слишком низкую частоту (например, едва ли можно принять термин вибрация, говоря о колебаниях маятника часов или о раскачивании качелей). [c.16]

Проблема центра качаний была поставлена, можно сказать, в конкурсном порядке, тем же Мерсенном, который так интересовался открытиями Галилея в акустике. Отсылая за подробностями к гл. V (см. стр. 97), укажем здесь, что Гюйгенсу принадлежит не только решение задачи о центре качания, т. е. приведенной длине физического маятника, но и точная трактовка вопроса о периоде малых колебаний математического маятника. Таким образом, была решена задача и о периоде малых колебаний физического маятника. Гюйгенс определил также центры тяжести и центры качания для многих фигур, открыл циклоидальный маятник и доказал (строгую) изохронность его колебаний. Все это шло об руку с техническими изобретениями часов с коническим маятником, часов с циклоидальным маятником, с существенным усовершенствованием обычных маятниковых часов, идея которых возникла у Гюйгенса, видимо, вполне самостоятельно. Гюйгенсу не удалось создать хронометра, удовлетворяющего требованиям моряков, но его технические изобретения во всяком случае позволили значительно уточнить измерение времени, столь существенное и для исследования колебаний. Его вклад в теорию колебаний тоже велик помимо указанного выше явления, он открыл явление, названное позже принудительным консонансом . С этими (конструк- [c.254]

Синхронизация колебаний маятников часов. Первое известное описание такого простого явления синхронизации сделано Христианом Гюйгенсом. До этого он изобрел и изготовил великолепные часы с очень точным ходом. Наблюдая свои часы, Гюйгенс обнаружил явление, которое необычайно его поразило, и описал свое открытие следующим образом Маятник этих часов имел длину 9 дюймов и груз полфунта. Механизм приводился в движение гирями, заключенными в ящик вместе с механизмом. Длина ящика была 4 фута. Внизу он был отягчен по крайней мере 100 фунтами свинца, чтобы весь механизм возможно лучше сохранял на судне вертикальное положение. Двое таких часов висели на одной и той же балке, покоящейся на двух опорах. Оба маятника двигались всегда в противоположные стороны, а колебания так точно совпадали, что никогда ни на сколько не расходились. Тиканье обоих часов было слышно в одно и то же мгновенье. Если искусственно нарушалось это совпадение, то оно само восстанавливалось в короткое время . [c.50]

В исследовании часовых ходов существенную роль сыграла поставленная в 1944 г. Л. И. Мандельштамом задача о причине различия точности хода для часов с маятником (часов Галилея — Гюйгенса) и для аналогичных догалилеевых часов без восстанавливающей силы. Проведенное Н. Н. Баутиным сравнение режимов колебаний балансира на встречных и на подталкивающих ударах позволило решить задачу Л. И. Мандельштама и выяснить ту общую роль, которую играют для стабилизации периода колебаний режимы на подталкивающих ударах. [c.147]

Силы сопротивлений могут быть полезными и вредными. К силам полезных сопротивлений (Рпс) относятся силы, для преодоления которых. предназначена мащина или прибор (например, сила сопротивления движению щторки в фотоаппарате, сила тяжести маятника часов и т. д.). [c.154]

АВТОКОЛЕБАНИЯ (САМОВОЗ-БУЖДАЮЩИЕСЯ КОЛЕБАНИЯ) -незатухающие колебания неконсервативной системы, установившаяся амплитуда и частота которых определяются свойствами самой системы. Источник энергии А. обычно составляет неотъемлемую часть системы. Примером А. служат колебания маятника часов. Весьма распространены фрикционные А. При вращении шкива 1 колодка 2, прижатая к шкиву, перемещается в положение 2, [c.7]

Автоколебания. Мы кратко напомнили о том, что представляют собой свободные и вынужденные колебания. Но исчерпываются ли этими двумя типами все возможные типы колебаний К какому, например, типу колебаний можно отнести колебания маятника часов Ясно, что эти колебания — не свободные. В самом деле, В часах происходят незатухающие колебания потерянная энергия восполняется упругостью заведённой пружины, и часовой маятник колеблется продолжительное время с неизменной амплитудой. Но колебания часового маятника нельзя назвать также и вынужденными. Ведь вынужденные колебания происходят под действием периодической внешней силы, н е-зависимой от колебаний самой системы. В часах же сам маятник при своих колебаниях открывает и закрывает доступ энергии от закрученной пружины или поднятой гири. Большую часть периода маятник движется свободно, и лишь в тот момент, когда он проходит положение равновесия, имея при этом наибольшую скорость, он приходит в соприкосновение с храповым колесиком. На это колёсико через систему шестерёнок действует упругая сила пружины или сила тяжести [c.25]

С этой целью прерыватель сравнивается с маятником сган-дартных часов, скорость которых известна. Сравнение можно сделать или непосредственно, или с помощью фонического колеса ( 63). И в том, и в другом случае маятник часов снабжается посеребренным шариком, на котором и концентрируется свет лампы. Непосредственно перед маятником помещается экран, в котором проделана достаточно узкая вертикальная щель. Яркая световая точка, отражаемая шариком маятника, видима при этсм с перерывами либо поверх ножки камертона, либо через отвер- [c.106]

Замкнутая разрывная кривая ab da является устойчивым (разрывным) предельным циклом, который соответствует периодическим автоколебаниям колебательной системы (балансира, маятника) часов. [c.211]

Автоколебательными системами являются все духовые и смычковые музыкальные инструменты. В XVII в. появились часы с маятником (часы Галилея—Гюйгенса)— автоколебательная система, сыгравшая выдаюш,ую-ся роль в развитии физики, астронолши и техники. В последнее время с механическими хронометрами, основанными на принципе маятниковых часов, начинают конкурировать в качестве эталонов времени радиофизические хронометры (кварцевые часы), также являющиеся автоколебательными системами ). Автоколебательными системами являются все ламповые генераторы электромагнитных колебаний. Паровые машины и двигатели внутреннего сгорания можно также рассматривать в известном смысле как автоколебательные системы. [c.107]

Исправление термооптических аберраций гауссовой области достигается путем подбора, с одной стороны, сортов стекла, обладающих необходимыми значениями коэффициентов V, а с другой — подбором материалов для оправ оптической системы с использованием широких возможностей выбора коэффициентов рас-ширеиия а (в том числе и отрицательных — при специальных конструкциях оправ, напоминающих по идее схемы компенсированных маятников часов). [c.280]

Эталон времени. Измерение времени — один из наиболее распространенных измерительных процессов. Основу систем измерения составляют опорный стандарт частоты и сравнение У13меряемой величины со стандартом. Так поступаем мы и в обыденной жизни, измеряя число колебаний маятника часов за истекший промежуток времени п умножая это число на период колебаний маятника. [c.74]

Замечательным примером системы, линеаризация которой ограничивает возможности обнаружения ее важнейших колебательных свойств, могут служить обыкновенные часы с майтни-ком, приводимые в движение, например, падаюш им грузом. Линейная трактовка колебаний маятника предполагает, что отклонения маятника от вертикального положения равновесия весьма малы. Такие малые колебания маятник будет совершать, если ему сообщить достаточно малое начальное возмущение (отклонение). Но, как легко проверить, при малом начальном возмущении маятник, предоставленный затем самому себе, будет совершать затухающие колебания с быстро убывающими амплитудами, пока не остановится в вертикальном положении. Часы от такого малого начального возмущения не пойдут , так как источник пополнения расходуемой маятником энергии (падающий груз) при таких колебаниях не включается. Таким образом, линеаризация системы — часы с маятником — не дает возможности обнаружить в ней те свойства, которые являются наиболее характерными для часов как инструмента для измерения времени. Эти свойства проявляются только при достаточно большом начальном возмущении и при колебаниях с конечной амплитудой. Когда маятник получит возмущение, большее некоторого предела, в дальнейшем своем движении он ведет себя резко отлично от привычного в линейной теории поведения систем с сопротивлением. Амплитуды колебаний маятника начинают расти или убывать, приближаясь в том и другом случае к одному предельному стационарному значению, достигнув которого они дальше не изменяются, так что маятник совершает устойчивые изохронные колебания, обеспечивая тем самым более или менее точный отсчет времени. Открыть существование такого устойчивого периодического движения в системе с сопротивлением, оставаясь в пределах линейной теории, описать средствами последней свойства этого движения мы, конечно, не можем. Линейная трактовка задачи о колебаниях маятника часов связана с отказом от исследования наиболее важных с практической точки зрения колебательных свойств системы, наиболее характерных для ее назначения и использования. [c.470]

АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ. Автоколебательные система относятся к системам неконсервативным, так как в составе действующих на такие системы сил имеются сопротивления, и движение системы сопровождается расходом энергии. В этом отношении автоколебательные системы ведут себя аналогично диссипативным. Но в то время как в диссипативных системах энергия, расходуемая на преодоление сопротивлений, ничем не компенсируется и колебания таких систем затухают, в автоколебательных системах расход энергии на сопротивление точно компенсируется поступлениями из некоторого входящего в состав системы неколебательного источника — поступлениями, дозировка которых по времени подачи и по величине регулируется самой колебательной системой. Вследствие этого в автоколебательной системе могут возникать устойчивые периодические незатухающие колебания — as токолебания . Примером таких колебаний могут служить колебания маятника часов, в которых энергия падающего груза пере дается через храповой механизм маятнику порциями, величина и время подачи которых определяются колебаниями самого маятника. [c.498]

Практически в земных условиях из-за неизбежного наличия сил сопротивления все системы, в к-рых не происходит притока энергии извне, являются Д.с. Рассматривать их как консервативные, т. е. такие, в к-рых имеет место сохранение механич. энергии, можно лишь приближённо, отвлекаясь от учёта сил сопротивления. Однако и неконсервативная система может не быть Д. с., если в ней диссипация энергии компенсируется притоком энергии извне. Напр., отдельно взятый маятник часов из-за наличия сопротивлений трения будет Д. с., и его колебания (как и груза на рис., а) будут затухать. Но при периодич. притоке энергии извне за счёт заводной пружины или опускающихся гирь диссипация энергии компенсируется, и маятник будет совершать автоколебания. С. м. Тарг. ДИССИПАЦИЯ ЭНЕРГИИ (от лат. а1зз1ра11о — рассеяние), у физ. систем — переход части энергии упорядоченного процесса (напр., электрич. тока) в энергию неупорядоченного процесса, в конечном счёте — в тепловую (напр., в джоулеву теплоту) у механич. систем — переход части их механич, энергии в др. формы (напр., в теплоту) за счёт наличия сил сопротивления. См. Диссипативные системы. [c.168]

Учение об эволютах впервые разработал выдающийся голландский механик, физик и математик XVII в. Христиан Гюйгенс (1629—1695) и применил его к исследованию циклоиды. Он установил таутохронность движения по циклоиде. Гюйгенсу принадлежит изобретение часов с циклоидальным маятником. Он доказал, что часы с обыкновенным маятником (круговым) не могут идти точно, и поставил перед собой задачу определить, по какой кривой должна двигаться точка, чтобы период ее колебаний не зависел от амплитуды (т. е. чтобы время качания не зависело от величины размаха). Такой таутохронной кривой оказалась циклоида. [c.333]

Христиан Гюйгенс (1629—1695) — выдающийся голландский ученый, механик, физик и астроном. Изобрел первые маятниковые часы. В связи с этим изучал йолебания физического маятника (см. 129) и ввел понятие о моменте инерции тела (сам термин предложил позже Эйлер). [c.269]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...