利用单摆振动规律制作的时钟

单摆往返1周的时间

将一根细线的一端系上一个摆锤，另一端找到一个支点固定起来。像这样的，以支点为中心来回摆动的装置叫作单摆。

单摆的长度，并不是按照线的长度来计算的，而是支点到摆锤中心的距离。

让我们准备一根摆长为25cm的单摆，拉开摆锤，使之偏离平衡位置一个小角度，然后放开。摆锤从初始位置①出发，按照①→②→③→②→①的顺序运动并返回到初始位置，这样算作往返1周。我们用单摆往返很多次的总时间除以往返的次数，就可以知道单摆往返一周所需要的时间了。

也就是说，摆长为25cm的单摆往返1周的时间正好是1秒钟。

单摆的等时性

在单摆的长度固定不变的情况下，加大摆动的幅度，摆锤往返1周的时间会发生变化吗？

测试的结果是，在10秒钟的时间内还是往返了10次。

无论是把摆动的幅度增大，还是减小，往返1周的时间都不会发生改变呢。

下面，我们再做一个实验吧。这回，单摆的长度仍然不变，我们尝试增加摆锤的质量，那么往返1周的时间会发生变化吗？让我们把细线的一端系上两个摆锤来试试看吧。

测试的结果仍然是10秒钟往返10次啊。

也就是说，单摆往返1周所需要的时间，与摆动的幅度、摆锤的质量是没有关系的。实际上，单摆的振动周期仅由单摆的长度来决定。

我们把单摆所具有的这种性质叫作单摆的等时性。

利用单摆振动规律制作的时钟

摆钟，就是利用单摆的振动规律来制作的。

现在，我们使用的绝大多数钟表是水晶振动式电子钟表，也就是石英钟表，是通过电使水晶发生规律的振动从而显示时间的。在石英钟表还没有被发明出来之前，人们使用的是通过单摆振动来测量时间的摆钟。

摆钟里的单摆结构是在一根杆子的一头固定一个摆锤。每当钟摆摆动的时候，摆钟会发出规律的“嘀嗒”声。

钟摆的另一头连接着装有齿轮的装置，每当钟摆来回摆动1次，就会让齿轮的1个齿前进一格。你们听到的“嘀嗒”声，就是齿轮转动时所发出来的声音。摆钟工作的动力来源是发条。利用卷曲的发条回弹的力量，就可以使装有时针和分针的齿轮转动。擒纵器的作用就是，配合钟摆的摆动使齿轮旋转，同时将发条产生的回弹力传递给钟摆，这样就可以让钟摆持续地摆动下去了。

单摆的长度变化，时间也会变化

如果单摆的长度发生改变的话，那么它摆动一周的时间也会改变呢。如果是那样的话，摆钟所显示的时间就和准确的时间有差距了。

实际上，摆锤的下面是有螺丝的，转动螺丝可以使摆锤上下移动。当摆钟时间比实际时间晚的时候，可以通过调高摆锤的位置，缩短钟摆的长度，使摆钟走得更快些；当摆钟时间比实际时间提前的时候，可以通过调低摆锤的位置，增加钟摆的长度，使摆钟慢下来。前面我们说过，单摆的长度并不是线或者杆的长度，而是从支点到摆锤重心的距离。所以，我们可以通过调整摆锤的位置来调整钟摆往返一次的时间，从而达到校正摆钟时间的目的。