【中華百科全書●工學●鐘擺】

楊籍富

【中華百科全書●工學●鐘擺】

 

當一懸掛物因受重力而來回的擺動，經觀察其完成一次來回擺動所需的時間（又稱週期）為定值，由於這種特性，故經常被應用到各種機件上，如應用到時鐘上，則稱之為鐘擺（Pendulcem）。

 

單擺為一細長設無重量之線，其長為，下端懸一小球，其重為w，而上端固定。

 

當其沿垂直平面內作圓弧擺動時，如擺動之角振幅極小時，則其擺動週期為(見方程式1)，其中g為重力加速度。

 

由此可知週期與小球之重量無關，僅與線長成正比。

 

然而當擺動之角振幅增大，如角度為十度時，則其週期為原有的一○○二倍；

 

二十度時為一○○八倍；

 

三十度時為一○一七倍。

 

由於線長受溫度的影響會伸長或縮短，亦會影響到單擺的週期。

 

複擺為一繞水平軸擺動而有一定大小的物體（非質點），此時複擺之週期與其轉軸之迴轉半徑成正比。

 

如一點在支點與重心的連線上，且與支點之距離為迴轉半徑，則被稱為擺心。

 

當複擺以擺心作為支點時，其擺動週期不變。

 

換言之，複擺之擺心與支點可互易位置，而不會改變擺動週期。

 

扭擺為一細長圓柱形桿，上端固定，下端連一圓盤，如將圓盤在平面內，自平衡位置扭轉某一角位移，然後釋放，則圓盤在平面內作扭轉振動。

 

扭擺之週期較為複雜，它與桿長、桿之粗細、圓盤半徑、重量等均有密切的關係。

 

單擺之應用除了在時鐘之外，尚可應用其作為測量子彈速度等用途上。

 

不過由於擺長受氣溫之影響，而改變了其週期，故影響到鐘錶的準確性。

 

目前在時鐘方面，多採用激發石英所發出的頻率來代替鐘擺。

 

（陳倬民）

 

引用：http://ap6.pccu.edu.tw/Encyclopedia/data.asp?id=10024