Юный техник, 2007 № 04 (Журнал «Юный техник») - страница 17

Но независимо от него об этом свойстве маятника знал и Галилео Галилей. Еще в 1636 году он предложил соединить маятник с механическим устройством, отсчитывающим число колебаний и выдающим его значение при помощи стрелки. Иными словами, он предложил маятниковые часы.

Наступившая слепота помешала ему завершить работу, а его сын Винченцо в разгар работы над часами умер от лихорадки, и маятниковые часы изобрел заново в 1657 году голландский физик Христиан Гюйгенс. Вот как они работали (рис. 2).

Рис. 2.Механизм часов Гюйгенса.

Механизм часов вращала веревка с гирей. Маятник был связан с механизмом при помощи зубчатого колеса и крючка (рис. 3).

Рис. 3. Механизм отклонения маятника.

Когда маятник отклонялся вправо, левая половина крючка цеплялась за зуб колеса и останавливала его движение. При отклонении маятника влево колесо начинало двигаться и подталкивало маятник. Таким образом, маятник мог колебаться неограниченно долго.

Гюйгенс построил двое часов, ход которых за сутки расходился всего лишь на 5 секунд. Получение столь высокой точности навело ученого на мысль о пригодности его часов для определения координат кораблей. В самых общих чертах это можно пояснить так.

Предположим, направление движения корабля совпадает с направлением движения Земли. За время движения корабля земной шар совершает поворот, который складывается с движением корабля. В результате восход Солнца наступит для него несколько раньше. По различию этого времени можно определить перемещение корабля вдоль параллели в градусах. Это и будет изменением его географической долготы.

Мореплавание в те годы набирало силу. Точное определение координат кораблей стало одной из главных проблем, сдерживавших его развитие. Естественно, что после открытия X. Гюйгенса спрос на часы резко возрос. Поскольку маятниковые часы не могут работать на корабле из-за качки, Гюйгенс решил использовать балансирный механизм — крутильный маятник, представлявший собою колесо с плоской спиральной пружиной на оси. Он получал энергию от зубчатого колеса при помощи такой же практически скобки, как применялась на маятниках (рис. 4).

Рис. 4. Балансирный механизм Гюйгенса.

По такой схеме английский часовых дел мастер Гаррисон в 1761 году изготовил судовой хронометр, который после полугодового плавания дал отклонение всего в 90 секунд.

Дальнейшее повышение точности морских часов требовало устранить влияние качки. Этого достигли, установив их в подвесе Кардана. В этом устройстве часы в силу своей инерции оставались в покое, а палуба корабля при качке как бы поворачивалась вокруг них по трем осям. При повышении точности стационарных часов большие трудности создавали колебания температуры, которые изменяли длину маятника и соответственно период его колебаний.