Engineering
Wychwyt zegarowy
Wahadło sekundowe i koło wychwytowe zegara stykają się tylko tam, gdzie zęby dotykają palet kotwicy: ząb spoczywa na powierzchni spoczynkowej, wahnięcie zsuwa go z niej, ząb naciska na powierzchnię impulsową i spada na drugą paletę. Zmień napęd i obserwuj, jak wahania ustalają się na nowo; przytrzymaj wahadło i sprawdź, czy zegar znów ruszy.
Co się dzieje
Spoczynkowy wychwyt Grahama. Koło wychwytowe o 30 zębach jest obracane stałym momentem – momentem obciążnika przekazywanym przez przekładnię – i niesie wskazówkę sekundową: obraca się raz na minutę. Kotwica waha się razem z wahadłem: soczewka o masie 1,5 kg wisi 0,99 m poniżej osi, a okres wahań swobodnych wynosi 2 s. Powierzchnia spoczynkowa każdej palety to łuk o środku na osi: ząb, który na niej spoczywa, zatrzymuje koło w miejscu i nie popycha wahadła w żadną stronę. W pobliżu najniższego punktu wahnięcia krawędź palety wysuwa się spod zęba; ząb naciska na pochyłą powierzchnię impulsową przez 2,5° wahnięcia, zeskakuje z niej, a koło obraca się, aż druga paleta złapie następny ząb na swoją powierzchnię spoczynkową, jakieś 2,4° za krawędzią. Dwa takty na okres, jeden ząb na okres – i nigdy wstecz.
Tłumik odbiera wahaniom amplitudę; impulsy ją oddają, a wahania ustalają się tam, gdzie jedno równoważy drugie: 5,70° przy 0,06 N·m, 7,34° przy 0,1 N·m. W każdym takcie wahadło dostaje 4,9 mJ z 6,3 mJ pracy wykonanej przez moment koła; reszta ginie, gdy koło uderza o paletę. Impulsy przychodzą tuż po najniższym punkcie i wydłużają okres do 2,006 s: zegar odmierzający tym wahadłem sekundy spóźniałby się o 4 minuty na dobę. Przytrzymaj wahadło blisko punktu zwrotnego i puść: ruszy ponownie; przytrzymaj je blisko środka, a zegar stanie.
Model: sztywne koło i wahadło na przegubach; wierzchołki zębów dotykają obrysów palet przez jednostronne styki i nic innego ich nie sprzęga. Bez tarcia; tłumik to moment proporcjonalny do prędkości kątowej wahadła.
Co wypróbować
Zwiększ moment napędowy i obserwuj, jak wahania ustalają się na większej amplitudzie. Przytrzymaj przez chwilę wahadło blisko środka i puść.
Równania modułu
Równania T₀ = 2π·√(I/(m·g·L)) T(A) = (2/π)·T₀·K(sin²(A/2)) W_drive = τ·2π/z per period τ·2π/z = W_damper + W_landings (steady swing)
