時鐘是我們生活中常見的物品,它一般用來提醒人們當前的時間。很多市民家裡
都掛過時鐘,但是不知道細心地你發現沒有:當石英鐘沒電時,它的秒針很有可能停
留在刻度盤上“9”的位置,甚至有些恐怖片也把這種現象用來渲染氣氛,聽起來是
不是有一絲絲詭異呢?為什麼會有如此的詭異的事件發生呢,我們一起去看看其中的
道理。
我們先來看看石英鐘的工作原理,石英鐘的動力來源一般是電池,也就是說,它
是依靠著電力的驅動。在平日裡,因為使用習慣的原因,一般情況下,人們是把石英
鍾樹立放置或者樹立的掛起來,而不是平放在某個平面上。因此,石英鐘的指標需要
走動的話,它的秒針需要克服指標的重力,對指標做功,秒針轉動,時鐘才能跟著運
行,秒針從數字 12 到數字 6 的過程中是向下運動的,重力的作用會使秒針順時針轉
動。當秒針從數字 6 向數字 12 運動時,重力會變成阻力。這個過程用物理知識可以
解釋為:這其實其實這是一個與地球引力以及時鐘動能有關的問題,12 點到 6 點時,
指標的重力對齒輪系統產生阻力,齒輪系統依靠電池供電而做功,克服重力,帶動指
針運轉,因此消耗能量。在這個過程中,9 點的位置,透過指標重心的直線到旋轉中
心的距離最大,因而重力矩也最大。
在石英鐘運轉過程中,其秒針的走行力矩大小的變化規律為 3 點至 9 點逐漸變大、
9 點至 3 點逐漸變小,變化量呈正弦曲線態勢。當石英鐘在電池快沒電的時候,電壓
不變電流變小,因而驅動力變小,當秒針走到重力矩最大的位置,也就是刻度“9”
的位置時,這個時候齒輪產生的動力不足以使步進馬達驅動秒針擺脫地球引力,因此,
秒針在 8 點至 9 點位置停止的機率最大。實際上,當石英鐘電池沒電的時候,秒針在
多數也停在這個位置。
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