Уравнительный маятник

Фото 1

Название прибора определено по каталогу товарищества «Культура», другие сведения почерпнуты из словаря Брокгауза-Ефрона, учебника физики для гимназий Полкотыцкого В.
Уравнительными маятниками называют маятники, у которых расстояние между точкой подвеса и центром качания не меняется с изменением температуры окружающей среды.
Первый уравнительный маятник, основанный на неравной расширяемости латуни и железа, изобрел Гаррисон¹ в 1726 г. Вид "решетки" придумал этому маятнику Грегем² (см. фото 1).
Часы с уравнительными маятниками считались точными; использовались при астрономических наблюдениях.
Рассмотрим устройство уравнительного маятника, на примере учебного пособия из коллекций Педагогического музея ВУЗ (осн.1864).
Железные прутья (CD и cd) «решетки» составляют прямоугольную раму CDdс. В основание рамы cd укреплены нижние концы двух латунных прутов, а их верхние концы привинчены к подвижной каретке EF. В середине подвижной каретки жестко закреплен железный прут АВ, который проходит через сквозное отверстие в основании cd и соединяется с «чечевицей» В.
Благодаря такому устройству железные прутья могут удлиняться только вниз, а латунные – только верх. И если удлинения прутьев вверх и вниз будут равны, то маятник не изменит своей длины и ход часов будет точным.
Примечание: Общая длина железных прутьев S₁ и общая длина латунных прутьев S₂ связаны с коэффициентами линейного расширения данных металлов k₁ и k₂ следующим соотношением: S₁/S₂ = k₂/k₁
Принадлежность к коллекциям Педагогического музея установлена по маркировке на подставке прибора в виде дроби VI/15, где римская цифра означает раздел коллекции «Теплота», арабская – порядковый номер внутри раздела.

Органайзер исследователя

Фото 2

1. Оцените, годен ли по своим характеристикам рассмотренный уравнительный маятник для использования в точных часах. Используйте при выполнении довольно трудного задания: фото 1, линейку, таблицу коэффициентов линейного расширения металлов. Напомним, что в устройстве уравнительных маятников использовались железо, медь или латунь. Проверьте себя.
2. На фото 2 изображены настенные маятниковые часы (г. Орел, 1953г.) Используя знания физики и дополнительные источники информации, выполните несколько заданий:
– Сообразите, что такое должно произойти, чтобы такие часы «отстали» или «убежали вперед».
– Объясните назначение таблички, прикреплённой к стенке корпуса под «чечевицей».
– На первый взгляд кажется, что маятник часов изготовлен из древесины. Используя знания физики, проведите рассуждения подтверждающие/опровергающие такое предположение.

¹) Гаррисон, Джон (Harrison, 1693-1776) — сын плотника в Йоркшире в Англии; помогая отцу в работах, в свободное время изучал сочинение по физике Сандерсона. В 1725 г. он изобрел компенсацию маятника (для устранения влияния температуры на продолжительность качания) стержнями. Директор Гринвичской обсерватории Галлей рекомендовал его Грегэму, который после многих опытов нашел систему Гаррисона удобной более собственной.
²) Грегем, Джордж (George Graham, 1675 – 1751) г. Учился у знаменитого часового мастера Томпиона, устроившего первые часы со спиралью по указаниям Гука для короля Карла I. Построил для гринвичской обсерватории большое число отличных для того времени астрономических инструментов, большой стенной квадрант и много хронометров. Был членом Королевского лондонского общества.