⑶ 钟摆是什么原理就是怎么工作的
一个钟摆,一会儿朝左,一会儿朝右,周而复始,来回摆动。钟摆总是围绕着一个中心值在一定范围内作有规律的摆动,所以被冠名为钟摆理论。
摆是一种实验仪器,可用来展现种种力学现象。最基本的摆由一条绳或竿,和一个锤组成。锤系在绳的下方,绳的另一端固定。当推动摆时,锤来回移动。摆可以作一个计时器。
垂直平面的线的交角,θ0为θ的最大值,m为锤的质量, 表示角度加速度。忽略空气阻力以及绳的弹性、重量的影响:
锤速率最高是在θ = 0时。当锤升到最高点,其速率为0。绳的张力没有对锤做功,整个过程中动能和位能的和不变。 运动方程为: 注意不论θ的值为何,运动周期和锤的质量无关。
当θ相当小的时候,,因此可得到一条齐次常系数微分方程。此为一简谐运动,周期。
⑷ 十大经典物理实验的让·傅科钟摆试验
排名第十。1851年法国科学家傅科当众做了一个实验,用一根长220英尺的钢丝吊着一个重62磅重的头上带有铁笔的铁球悬挂在屋顶下,观测记录它的摆动轨迹。周围观众发现钟摆每次摆动都会稍稍偏离原轨迹并发生旋转时,无不惊讶。实际上这是因为地球自转使得地面并非惯性系,从而在地面上看,向地球自转轴运动的物体受到沿纬线方向的惯性力(科里奥利力)。傅柯的演示说明地球是在围绕地轴旋转。在巴黎的纬度上,钟摆的轨迹是顺时针方向,30小时一周期。在南半球,钟摆应是逆时针转动,而在赤道上将不会转动。在南极,转动周期是24小时。

⑸ 关于钟摆的实验
T= 2∏√L/g 肯定是无关的
要想证明有关需要质量不同摆球,绳,悬挂绳的支点,尺子,秒表
不变摆长即绳子长度
改变摆球质量
取两个不同质量摆球计算相同摆次的时间,时间相同则与质量无关,不同则有关
⑹ 钟摆的工作原理
摆钟是利用摆锤的周期性振动(摆动)过程来计量时间,时间=摆的振动周期×振动次数。而摆的振动周期 T=2π(l/g)^0.5。
一般来说,摆的重量是确定的,调节摆的引用长度(l)即可调整摆的振动周期。摆的引用长度减短,时钟变快;反之则变慢。对精密摆钟,也有用附加重物法来微调摆的振动周期。
摆钟放置在不同的地理位置(不同的地球纬度和海拔高度)中,摆锤的重力加速度会发生变化从而影响其振动周期。摆钟放置在不同温度和气压的环境中,也会引起振动周期的变化。温度变化会引起摆的各部分尺寸包括摆的引用长度的变化。
一般是温度升高,摆胀长而钟变慢;反之则摆缩短而钟变快。因此,精密摆钟常用不同的线胀系数的材料制成温度补偿管,以补偿温度影响。气压的变化会引起空气阻力和空气密度的变化,从而引起振动周期的变化。因此,精密的摆钟常将摆安装在恒压的壳体中,以消除气压影响。
摆的振动幅度影响到钟的等时性。振幅愈小,振幅变化所造成的日差(见钟表日差)变化愈小,即等时性愈好,因而精密摆钟常采用长摆杆小摆幅。但是,小摆幅对外界来的震动和撞击很敏感,因而对安装环境要求很高。摆钟的走时日差一般可以达到20秒/天以内,精密摆钟达千分之几秒。
摆钟是机械钟。有的石英电子钟虽然也装有摆锤或扭摆,但只起装饰作用。

(6)钟摆的实验装置扩展阅读:
摆钟结构
摆钟的结构大体上可分为走时部分、打点部分、指针部分和打点控制部分。
1.走时部分
由头轮(即条盒轮,内装发条)、二轮、三轮(中心轮)、四轮、擒纵轮、擒纵叉、摆锤等组成。
2.打点部分
由打点条盒轮、打点二轮、打点三轮、打点四轮,打点五轮及风轮组成。
3.指针部分
由分轮、跨轮和时轮组成。结构原理与闹钟基本相同。
4.打点控制部分
摆钟每隔半小时打点一次,整点敲击的次数必须与时针指示的时刻相同,因此,它的打点必须由走时来控制。在走时和打点之间有一个具有控制打点次数的机构,它由二角凸轮、十二角凸轮、扇形齿、抬闸杠杆、开关杠杆、拨齿凸轮等组成
参考资料来源:网络-摆钟-工作原理
⑺ 在钟摆实验中为什么钟摆的幅度不影响钟摆的频率
人类生活在时间的长河中,一直探索测量时间的方法。古人发明了用沙漏、水钟等测量时间的装置,到了17世纪还在沿用这种计时手段。1656年,惠更斯制造出人类历史上第一个摆钟,使人类对时间的测量进入崭新的时代。摆钟是利用单摆的等时性原理测量时间的。那么,单摆的等时性是如何发现的呢?下面就讲一讲这个故事。
最初的发现
1564年2月15日,伟大的物理学家伽利略出生于意大利比萨城的一个没落贵族家庭。他出生不久,全家就移居到佛罗伦萨近郊的一个地方。在那里,伽利略的父亲万桑佐开了一个店铺,经营羊毛生意。
孩提时的伽利略聪明可爱,活泼矫健,好奇心极强。他从不满足别人告诉的道理,喜欢亲自探索、研究和证明问题。对于儿子的这些表现,万桑佐高兴极了,希望伽利略长大后从事既高雅、报酬又丰厚的医生职业,1581年,万桑佐就把伽利略送到比萨大学学医。可是,伽利略对医学没有兴趣,他却把相当多的时间用于钻研古希腊的哲学著作,学习数学和自然科学。
伽利略是一位虔诚的天主教徒,每周都坚持到教堂做礼拜。1582年的一天,伽利略到教堂作礼拜。礼拜开始不久,一位修理工人不经意触动了教堂中的大吊灯,使它来回摆动。摆动着的大吊灯映入了伽利略的眼帘,引起他的注意。伽利略聚精会神地观察着,脑海里突然闪出测量吊灯摆动时间的念头,凭着学医的经验,伽利略把右手指按到左腕的脉搏上计时,同时数着吊灯的摆动次数。起初,吊灯在一个大圆弧上摆动,摆动速度较大,伽利略测算来回摆动一次的时间。过了一阵子,吊灯摆动的幅度变小了,摆动速度也变慢了,此时,他又测量了来回摆动一次的时间。让他大为吃惊的是,两次测量的时间是相同的。于是伽利略继续测量来回摆动一次的时间,直到吊灯几乎停止摆动时才结束。可是每次测量的结果都表明来回摆动一次需要相同的时间。通过这些测量使伽利略发现:吊灯来回摆动一次需要的时间与摆动幅度的大小无关,无论摆幅大小如何,来回摆动一次所需时间是相同的。即吊灯的摆动具有等时性,这就是伽利略最初的发现。
伽利略的脉搏仪
伽利略带着初次发现的喜悦回到自己的房间,但是他并没有就此罢休。伽利略是一位十分认真又喜欢研究问题的人,根本不会满足只从一次实验中得到的结果。对于自然现象,他总是反复进行实验研究,通过严密推理探索客观规律,对单摆规律的研究也是如此。
伽利略回到房间后,到处寻找实验所需要的东西。他找来丝线、细绳、大小不同的木球、铁球、石块、铜球等实验用品,在他的桌子上堆满了这些“乱七八糟”的东西。
伽利略用细绳的一端系上小球,将另一端系在天花板上,这样就做成了一个单摆。用这套装置,伽利略继续测量摆的摆动周期。他先用铜球实验,又分别换用铁球和木球实验。实验使伽利略看到,无论用铜球、铁球,还是木球实验,只要摆长不变,来回摆动一次所用时间就相同。这表明单摆的摆动周期与摆球的质量无关。可是,摆动周期是由什么决定的呢?伽利略继续从实验中寻找答案。
伽利略首先做了两个摆长完全相等的单摆测量它们的周期,测量结果使他看到这两个单摆的周期完全相等。他又做了十几个摆长不同的摆,逐个测量它们的周期。实验表明:摆长越长,周期也越长。在实验基础上通过严密的逻辑推理,伽利略证明了单摆的周期与摆长的平方根成正比,与重力加速度的平方根成反比。这样,伽利略不但发现了单摆的等时性,而且发现了决定单摆周期的因素。
伽利略是一位善于解决问题的科学家。发现了单摆的等时性,他就提出了应用单摆的等时性测量时间的设想。此时伽利略想到医生治病时经常需要测量病人脉搏跳动的快慢,只凭经验测量往往出现较大误差。能不能用单摆计时测量脉搏呢?于是伽利略亲自制作了一个标准长度的单摆测量脉搏的跳动时间,使用这种装置测量比原来准确得多。于是伽利略建议医生诊脉时使用这种装置,不久这种装置在当时医学界就十分流行了。这就是世界上最早的“脉搏仪”,它是伽利略为医学做出的一个重要贡献。
由此可见,伽利略进行科学实验的目的主要是为了检验一个科学假设是否正确,而不是盲目地收集资料,归纳事实。
单摆的等时性有许多重要应用。譬如,由于地球上不同地区的纬度和海拔高度不同,各地的重力加速度就有差异。用标准长度的单摆,测出它在某地的摆动周期,就能够求出该地区的重力加速度。再如,重力加速度的大小与该地区的地质结构密切相关,地下矿藏分布会引起它的微小变化。因此,通过测量重力加速度可以发现地下矿产资源,这种方法叫重力探矿,在这一领域单摆也发挥着重要作用。
伽利略敢于向传统的权威思想挑战,不是先臆测事物发生的原因,而是先观察自然现象,由此发现自然规律。他摒弃神学的宇宙观,认为世界是一个有秩序地服从简单规律的整体,要了解大自然,就必须进行系统的实验定量观测,找出它的精确的数量关系。
基于这样的新的科学思想,伽利略倡导了数学与实验相结合的研究方法;这种研究方法是他在科学上取得伟大成就的源泉,
伽利略的数学与实验相结合的研究方法,一般来说,分三个步骤:①先提取出从现象中获得的直观认识的主要部分,用最简单的数学形式表示出来,以建立量的概念;②再由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系;③然后通过实验证实这种数量关系。他对单摆等时性发现的研究便是最好的说明。