擺的基本組成部分是擺錘、擺桿、掛擺裝置和周期調(diào)節(jié)裝置等。圖3-30為一普通擺鐘的擺的結(jié)構(gòu)組成。為了減小機(jī)構(gòu)所占體積，采用了輕擺桿帶重?cái)[錘的結(jié)構(gòu)。擺錘的材料一般用相對(duì)密度較大的金屬材料制成。擺錘的形狀有多種，為了減少擺動(dòng)時(shí)的空氣阻力，往往做成凸鏡形。擺桿是細(xì)長(zhǎng)的桿，為了減少溫度變化對(duì)振動(dòng)周期的影響，應(yīng)當(dāng)用線脹系數(shù)較小的材料制成。在精密擺鐘中用銦鋼，而普通擺鐘則往往用線脹系數(shù)較小的木材制成。簧片式掛擺裝置是目前應(yīng)用最廣的掛擺裝置，它由簧片夾、簧片壓板和彈簧片所組成。簧片壓板用螺釘固定在夾板上，而簧片夾上的簧片銷子是用來懸掛擺桿的。鐘擺的簧片用彈簧鋼制成，其厚度一般為0.05~0.2mm，寬度和長(zhǎng)度為2~10mm。采用簧片式掛擺裝置可以大大地減少支承點(diǎn)的摩擦和磨損。擺桿的下面為調(diào)節(jié)振動(dòng)周期用的調(diào)整螺母、轉(zhuǎn)動(dòng)螺母可以改變擺錘重心到簧片的距離，從而改變擺的振動(dòng)周期。

第七節(jié)擺的振動(dòng)工作原理與振動(dòng)周期

一、數(shù)學(xué)擺

數(shù)學(xué)擺又稱單擺，是一個(gè)理想化的擺。它由一個(gè)質(zhì)量為m的小球，懸掛于剛性桿的一端而構(gòu)成。理想化的擺是假設(shè)小球的質(zhì)量集中于球心，剛性桿無重量，桿a的另一端懸于不動(dòng)點(diǎn)O，.小球的球心至懸點(diǎn)O的長(zhǎng)度為l，稱為擺長(zhǎng)。數(shù)學(xué)擺的振動(dòng)示意圖如圖3-32所示，OB為鉛垂線即擺的平衡位置，OA為左振幅位置，OC為右振幅位置，φ為振幅，當(dāng)施加一個(gè)外力使擺（小球）離開平衡位置到達(dá)左振幅位置OA時(shí)，小球速度為0，而重力距為mglsingo，并且，重力矩的方向總是指向鉛垂線（即平衡位置）。若此時(shí)放開小球，則小球在重力矩作用下向平衡位置OB運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過程中，小球重力矩漸漸減小，而小球的運(yùn)動(dòng)速度逐漸增加，至平衡位置OB（鉛垂線），小球重力矩為0，速度達(dá)最大值。此時(shí)，小球在慣性作用下并不停止運(yùn)動(dòng)，而是越過平衡位置繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，小球受到相反方向的、逐漸增加的重力矩作用，使運(yùn)動(dòng)速度下降，直至右振幅位置，小球運(yùn)動(dòng)速度為零，重力矩達(dá)最大值。此后，小球?qū)⒃俣仍谥亓刈饔孟孪蚱胶馕恢茫∣B）運(yùn)動(dòng)，若無支承摩擦、空氣阻力等影響，小球?qū)⒗@O點(diǎn)往復(fù)振動(dòng)不息。
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