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循環擺的研究方法

發布時間:2023-09-11 10:57:35

『壹』 伽利略用什麼方法研究擺的

據說在1583年,年輕的伽利略在比薩教堂祈禱時,被那盞從教堂頂上懸掛下來的大油燈(長命燈)的來回擺動所吸引。他發現油燈的擺動很規則,那時還沒有能准確計量時間的鍾表,於是伽利略以他自己的「表」——即他的脈搏的跳動——來計算油燈擺動的時間。他發現,不論油燈的擺幅是大是小,擺動一個來回所需時間幾乎相同。發現單擺的擺動周期與振幅無關,這是伽利略對物理學的一個貢獻。後來他又通過更精確的實驗得出,擺的振動周期與擺長的平方根成正比。

荷蘭的惠更斯(C.Huygens,1629—1695)對擺的研究取得了最突出的成果,他的研究是與當時要解決精密鍾表的結構問題相聯系的。隨著航海事業的迅速發展,如何精確測定船舶位置成為一個極其重要的問題。除了用天文觀測的方法外,精確計時的方法也是一種常用的方法。長時間以來,人們知道要解決這個問題必需有兩只鍾,一隻記錄本地時間,另一隻則記錄零度子午線時間,且兩鍾都必須精確計時。當時,走時較准確的是擺鍾,為了設計更精確的擺鍾,首先要求製造一種擺動准確等時的擺,而不是像單擺那樣近似等時的擺。惠更斯找到的解決辦法是:擺動點的軌跡應是一段擺弧而不是一段圓弧。他發現可以通過懸絲在兩片擺線夾板之間運動來實現。

由於真正的擺並不是一個數學擺(一個質點懸掛在一條數學線上),而是一個繞著水平軸旋轉的物理擺。於是惠更斯著手研究如何用給定的物理擺去確定等時擺動的數學擺的長度。為此,他引進了慣性矩概念。他還發現了物理擺的懸掛點與擺動點的可互換性。

1658年,出版了《鍾表論》一書。1673年,惠更斯的《擺鍾》出版。書中,既研究了擺鍾本身,又進一步系統地研究了以擺鍾為基礎的各種各樣的理論。

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