孙一硕 邵明辉
在天宫课堂第三课的互动问答中,关于机械钟和电子钟在太空中能否正常使用的问题,蔡旭哲回答:电子表是没有问题的,空间站上面所有计算机里面的电子钟都能正常运转;至于机械表在太空中是否还能够使用,取决于它的工作原理——如果是有一个摆锤、来回摆动的摆钟是无法使用的,因为它要靠重力来完成工作。摆钟的原理是怎样的?我们一起来做一个小实验,了解一下单摆的特点吧。
擒纵结构
擒纵结构由棘(jí)轮和擒纵器构成。利用等时性,让摆控制擒纵叉,从而控制棘轮,使棘轮在相等的时间内转过相同的角度,通过其他齿轮带动摆钟指针转动。
原理揭秘
回顾上面的实验,当绳长不变时,单摆的运动周期几乎是不变的。若忽略空气阻力,单摆将以恒定的周期一直运动下去。绳子变长后,单摆运动周期也变长了,这是因为单摆的运动周期与摆长与重力加速度有关。重力加速度一定时,摆长越长,单摆的运动周期越長;摆长一定时,重力加速度越小,单摆的运动周期越长。
在天宫课堂第一课中,王亚平老师曾给大家展示过,单摆在空间站里处于失重状态,不能正常摆动,无法带动擒纵叉、棘轮、摆钟指针工作,因此摆钟在空间站中无法正常使用。随着科技的进步,人类发明了晶体振荡器,利用石英等晶体的振荡原理记录时间,钟表的机械时代落下帷幕,电子时代已经开启。
蔡旭哲透露,我国空间站上将要安装一个特殊的钟表——冷原子钟。其实,之前的天宫二号就搭载过冷原子钟,它可以达到3000万年误差1秒的精度。这次空间站上要安装的冷原子钟将打破纪录,达到50亿年误差1秒的超高精度。
轻松答题
阅读完以上内容,请判断下列说法哪些是正确的。( )
A.摆钟利用了单摆的等时性。
B.单摆运动是常见的简谐振动。
C.重力加速度不变,绳子越长,单摆运动周期越长。
D.在中国空间站中,摆钟可以正常使用。