第281章 单摆原理与摆钟
胡湘在山上待了一天,本想第二天早上出发, 鹅毛般的大雪下个不停,看来不能出发了,得等雪停了。 后世也许是气候改变的原因,冬天下大雪很少,这场大雪下的,都达到膝盖的深度了。 胡湘和卢敏在温暖的小屋里面,没有出来,享受着老婆孩子热炕头的幸福。 “看来是老天,让你多陪我,”卢敏笑着对胡湘说道。 “哈哈!在陪你几天,我恐怕走不动路了,”胡湘笑说道。 “不榨干你,你到了楚州,就不老实了,”卢敏笑说道。 胡湘和卢敏打闹笑完,就起来了,要指挥安排人打扫雪,其实这不用胡湘说,胡亮,也会安排人的。 胡湘来到机械坊,机械坊道路和院子的雪,是优先打扫的,因为不能耽误生产。 胡湘看到,胡亮和李铁锁,鲁平在谈聊。 “你们在谈什么?”胡湘问道。 “少爷,我们在谈如何计时,这一到冬天,天经常灰蒙蒙的,时间把握不准,而且水结冰,漏壶有时候也不准确,”李铁锁说道。 胡湘想也是,这个时代计时是很困难的, 这个时代采用的是漏壶计时。 漏壶分播水壶和受水壶两部。播水壶分二至西层,均有小孔,可滴水,最后流入受水壶,受水壶里有刻度,刻分1..刻,随蓄水逐渐上升,露出刻数,用以显示时间。 古人规定一昼夜24小时为1..刻,即相当于现在的144.分钟。每刻相当于现在的14.4分钟。 胡湘想到中学物理做的钟摆实验,验证单摆的等时性。 这个发现最开始是由伽利略发现的。 伽利略的钟摆原理是指:不论钟摆摆动幅度大些还是小些,完成一次摆动的时间是相同的。 1583年伽利略根据大教堂摆动的吊灯,发现摆的等时性。 早期的机械钟表就利用这个等时原理制作的。 运动过程是:摆动的钟摆是靠重力势能和动能相互转化来摆动的,简单地说,如果你把钟摆拉高,由于重力影响它会往下摆,而到达最低位置后它具有一个速度,不可能首接停在那。 由于惯性它会继续冲过最低位置,而摆至最高位置就往回摆是因为重力使它减速首到而此时钟摆仍有向下的加速度。如此往复,就不停地摆动了。 按照以上运动过程,钟摆可以永远摆下去,但由于阻力空气及机械摩擦阻力存在,它会摆动逐渐减小,最后停止。所以要用发条来提供能量使其摆动。 单摆的周期公式(显示不出来公式,读者可自查) 由公式知,摆长L和周期T的平方成正比,所以摆长越长,周期越长(钟摆是单摆的一种),重力加速度和单摆周期T的平方成反比。这个周期公式只适用于摆幅小于5度的机械振动。 “铁锁,我们要制作一个钟表,现在学院来个李先生,是个算术大家,还懂天文,你安排几个工匠,配合他做,”胡湘说道。 胡湘知道,这机械表,涉及到一些逻辑运算思维,胡湘只要告诉李冶的钟摆等时性原理,当然也可以让李冶做钟摆实验,增加印象。 在告诉他,看能不能利用各种不同齿数的齿轮相互配合,制作时间计量装置。李冶的逻辑运算思维能力很强的。胡湘只需要点拨就可以。 当然胡湘如果不断想,各个不同齿轮的配合,在运算,也能想出来,但肯定没有李冶强。 智商高的人,胡湘不得不服气,元好问,看一篇文章,很快就能背下,把书放在胡湘面前,胡湘都有可能念错,更别说背诵了。 胡湘和几个人聊了会,又在机械坊查看了下工匠们的干活情况,现在屋里面有火炉,不会很冷,寒冬腊月也不耽误干活。 卢敏派人来叫,胡湘才想到回去。 “都该吃饭了,你还不回来,”卢敏看到胡湘到屋后说道。 “那该吃饭了,工匠们还在干活,”胡湘说道。 因为没有钟表,这个时代人,时间都是估摸着来的。 “那是你儿子想你了,你看他哭个不停,”卢敏笑说道。 胡湘给卢敏说了,准备让工匠制作计量时间的钟。 “真有那么神奇吗?你说的摆钟,”卢敏反问胡湘道。 “恩,我相信李冶能制作出来,这个人很有才华,”胡湘道。 胡湘吃过午饭,又下山了。 胡湘要找李冶探讨些钟摆机械方面的知识。因为钟表制作出来,也是一个重要的财路。 胡湘来到武安学堂。 校园的雪己经被打扫了,应该是元好问,带着孩子们打扫的。 现在的学堂都安装了煤火炉,孩子们不用受冻了。 胡湘来到老师们的办公室,李冶在埋头写些东西。 胡湘看了会,李冶还是在专注的写,于是说道:“李先生,在写什么呢?” 李冶抬起头,看到是胡湘到来了,忙站了起来道:“不知公子到来,有失远迎了,” “我没事,来看看,大雪下的那也去不了!刚才先生在写什么?”胡湘问道。 “来到这,看到这里的教学算数,用的数字极其简单,我准备用这些简单的数字,改写我以前的著作,方便教育孩子,”李冶说道。 “哦!李先生辛苦了,”胡湘道。 以前李冶的算数书籍,都是文字表达的,极其的繁琐,还书写麻烦,这要不改进,数学很难普及和进步。 不一会元好问也进来了。 胡湘于是和两人谈起了计时问题,和单摆原理,和利用单摆原理,用齿轮配合,制作计时的装置。 李冶听了后,沉思会。 “公子,元兄,我真是来对了地方,如果摆动是等时的,那制作出来的计时器械,必将非常精确,就是皇家的漏钟,也比不了,我这就马上做实验验证,”李冶说道。 武安学堂就有很多实验设施,因为以前胡湘交代过,学堂不注重文,注重理,因此学堂在元好问的带领下,制作很多器械,让孩子们尽情发挥。 其实摆钟表发明人惠更斯,小时候也是很爱动手制作各种器械。 历史记载:克里斯蒂安·惠更斯,荷兰人,欧洲17世纪,知名物理学家、天文学家、数学家,和发明家,机械摆钟的发明者。