机械钟的出现及历史发展

机械钟的出现

钟表，可以把测时的结果保持下去，这叫“守时”。守时的工具通常是时钟。

在水钟、沙钟以后，人们发明了机械钟。从古老的挂钟到细巧的快摆手表，都有一个摆。只有不停地走动的摆才能指示时间，才能使钟表走得准确。

摆是谁发明的?世界上第一个用摆的振动来计时的钟是怎样制造出来的?

1583年，在意大利比萨城里，有个叫伽利略的青年到教堂中去礼拜。他看到一盏绳索吊在屋顶下的铜灯被风吹动，灯就慢慢地前后摆动着。这种摆动是一种普通存在的自然现象。长期都未引起人们的注意，而伽利略却抓住了这个现象:摆动既平稳又均匀，每次摆动的时间是否是一样呢?当时还没有钟表，没法比较。

后来，在课堂上，老师说:“一般来说，人脉搏的次数是稳定的。”这给了伽利略以启示:能不能用脉搏来测定那盏吊灯的摆动周期呢?他再次做礼拜时，用手指按着自己的脉搏默数次数，同时仔细观察吊灯往返的摆动。他发现灯的摆动，每次经历的时间总是一样。虽然，摆动的幅度会越来越小，直到完全静止为止，但摆动一次所用的时间却不见变小。实验还发现，绳子越短，每一次摆动经历的时间也越短。他终于发现，摆的摆动周期和幅度无关这个单摆摆动的等时性规律。

伽利略很想用摆来指示时间，由于当年宗教的盛行，科学真理的传播被禁锢了。伽利略没有能如愿。(www.xing528.com)

1656年，荷兰科学家惠更斯对伽利略发现的单摆等时性规律又作了进一步研究，制造出世界上第一个用摆的振动来计时的时钟。这种摆钟大致分为摆动部分和计数部分两大结构。计数部分通常采用指针和度盘式数字显示。而利用这种原理制造出来的机械钟在世界上应用了300多年。

为什么摆会摆动呢?这同地球的吸引有关系。当摆在位置上失去平衡的时候，重力和线的拉力不在一条直线上，产生了一种使摆返回平衡位置的力，引起摆动。单摆运动的周期和地球的吸引力有关系，因此，必须在同一地方，地心吸引力相同，摆才能具有等时性。

早期的机械钟都是造得较大的。英国伦敦议会大厦有座巨大的钟———大本。大本有四个钟面，在四角形的塔上，每边有一个，每个钟面的直径8米。它的分针有3.5米长，钟面上的数字高75厘米，钟摆有200千克重。

人们为了改进钟表，使它造得更细巧，于是想到了一种弹性物体，因为单摆的摆动是一种振动，而弹簧也能自由振动。人们发现，构造一定的弹簧，它的频率总是不变的，根据这个原理，制造出了摆轮游丝。游丝是一根螺旋形的弹簧，一头安在摆轴上，另一头安在一个固定的金属片上。摆轮向左或向右推动，游丝时而卷紧，时而松开。有了摆轮游丝，人们造出了怀表和手表。

为了使手表走得准，人们不断加以改进。手表转轴上安上钻石，减少磨损，使寿命长，手表制造注意到了防震、防水、防磁性能，发明了自动表、日历表、快摆表等。手表走得准确与否，同摆轮游丝的周期有关，摆轮周期越短，摆得越快，走得越准。人们制造出快摆手表，摆轮每秒钟来回摆6次，比普通表快上一倍，它走上一天，误差只有6秒钟左右。