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。為了減小機構(gòu)所占體積，采用了輕擺桿帶重擺錘的結(jié)構(gòu)。擺錘的材料一般用相對密度較大的金屬材料制成。擺錘的形狀有多種，為了減少擺動時的空氣阻力，往往做成凸鏡形。擺桿是細長的桿，為了減少溫度變化對振動周期的影響，應(yīng)當用線脹系數(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?；善綊鞌[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?；善瑝喊逵寐葆敼潭ㄔ趭A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，寬度和長度為2~10mm。采用簧片式掛擺裝置可以大大地減少支承點的摩擦和磨損。擺桿的下面為調(diào)節(jié)振動周期用的調(diào)整螺母、轉(zhuǎn)動螺母可以改變擺錘重心到簧片的距離，從而改變擺的振動周期。

第七節(jié)擺的振動工作原理與振動周期

一、數(shù)學擺

數(shù)學擺又稱單擺，是一個理想化的擺。它由一個質(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的另一端懸于不動點O，.小球的球心至懸點O的長度為l，稱為擺長。數(shù)學擺的振動示意圖如圖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，當施加一個外力使擺（小球）離開平衡位置到達左振幅位置OA時，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）。若此時放開小球，則小球在重力矩作用下向平衡位置OB運動。在運動過程中，小球重力矩漸漸減小，而小球的運動速度逐漸增加，至平衡位置OB（鉛垂線），小球重力矩為0，速度達最大值。此時，小球在慣性作用下并不停止運動，而是越過平衡位置繼續(xù)向右運動。同時，小球受到相反方向的、逐漸增加的重力矩作用，使運動速度下降，直至右振幅位置，小球運動速度為零，重力矩達最大值。此后，小球?qū)⒃俣仍谥亓刈饔孟孪蚱胶馕恢茫∣B）運動，若無支承摩擦、空氣阻力等影響，小球?qū)⒗@O點往復振動不息。
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