钟表的工作原理是什么

分类: 社会民生

解析:

钟表是一种计时工具，在现代汉语中一般有两层含义，一是各类钟和表的总称，另一个是专指体积较大的表，尤指机械结构的有钟摆的表。

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钟表技术是计时技术的一个重要发展阶段，是现代机械技术和计算机技术的技术源头之一。

有摆钟表

是由 工匠最早设计出来的。其工作原理是等速运动原理。

机械钟表

机械钟表的动力系统是发条，计时单位是小时、分钟、秒，分别采用了12进位制和60进位制。

水钟是伽利略发明的，摆钟是惠耿斯发明的,闹钟是汤若望发明的。

钟表发展史日晷是最早报“标准时”的仪器，它由晷盘和晷针组成。晷盘是一个有刻度的盘，其中央装有一根与盘面垂直的晷针，针影随太阳运转而移动在盘上的位置。那时，有钱人家里自己也装有这种钟表。

埃及是第一个漏壶钟出口国。它由两个互相叠置的圆筒组成。水从上面的圆筒穿过一个小孔滴入下面的圆筒。水滴完了，就是某个时辰过去了。大一点儿的漏壶灌一次水可报六个小时，然后再重新装满水。

古埃及法老王朝的钟表巧匠甚至制做了装有指针和鸣击装置的钟表，每隔一小时，一定数量的圆球便滚落到金属盖上，发出大声的鸣响。罗马人是埃及漏壶钟的主要买主。清晨，报时人大声地报出钟点，然后，每家每户便往漏壶钟里装满水。

罗马诗人普拉图斯对这样的计时方法很不满意。他写道：“但愿上帝杀死发明钟点的人，……因为钟点把我的整天撕成了碎块。以前，我的肚子便是我的报时钟，在所有的钟表中它是最好和最准确的。”

据说君士坦丁大帝曾经有一只奇妙的钟，即使在今天看来它也是一只极不寻常的、复杂的计时器。它有一棵树木的形状，在枝桠上坐满所有可能的动物，下面蹲着许多的狮子，时钟一敲，狮子便张开大口，发出吼声。

柏拉图是第一个借助埃及的漏壶制成闹钟的人。他把下面的圆筒挂起来，使它可以旋转，过一定的时间，圆筒便翻倒，把水倒出，水又流往一个哨管，水流的冲击造成的气流使哨管吱吱作响。每隔同样的时间，柏拉图的闹钟便准时地“吹响”，催促着这位伟大哲学家的学生去上课。

漏壶计时的方法持续了几千年。查理大帝在位时还从诃伦哈里发那里得到过一只装有时针和鸣击器的漏壶钟，它用纯金制成，做工精巧，富有艺术性。直到十二世纪，一名僧侣发明了沙时钟，漏壶才逐渐被沙时钟取代。最后，彼得·亨兰发明了平衡轮，克里斯蒂安·海根斯发明了摆锤，在此基础上，才制成了类似于今天的钟表。

值得一提的是，沙时钟原先只用于给说教台上的神父掌握说教时间的。

据考证，早在公元前2000年，中国就有了漏壶。一张公元前2679年的图样证明中国早有了类似于印度人和阿兹台克人所拥有的日晷。除此之外，中国人还用另外的方法制做了他们的计时器，例如，他们通过燃烧刻有时间标记的薰烛计算时间。另外，据说中国的一位制做钟表的能工巧匠，用各种各样的薰料制成了一种香味钟，它每小时散发出一种不同的味道。

一二七O年前后在意大利北部和南德一带出现的早期机械式时钟，以秤锤作动力，每一小时鸣响附带的钟，自动报时。一三三六年，第一座公共时钟被安装于米兰一教堂内，在接下来的半个世纪里，时钟传至欧洲各国，法国、德国、意大利的教堂纷纷建起钟塔。

不久，发条技术发明了，时钟的体积大为缩小。一五一O年，德国的锁匠首次制出了怀表。当年，钟表的制作似乎仅限于锁匠的副业，直到后来，对钟表精度的要求越来越高，钟表技艺也日益复杂，才出现了专业的钟表匠。

一八O六年，拿破仑之妻、皇后J约琵芬为王妃特制的一块手表，是目前知道的关于手表的最早记录。这是一块注重装饰、被制成手镯状的手表。当时，男人世界里风行的是作为身分、地位象征的怀表，手表则被视作是女性的饰物。

一八八五年，德国海军向瑞士的钟表商定制大量手表，手表的实用性获得世人的肯定，逐渐普及开来。

本世纪初，ROLEX（劳力士）的前身——WILSDORF&DAVIS公司推出银制绅士表和淑女表，大获成功，带动了各家钟表厂商竞相研制开发手表。当年就以怀表技艺闻名世界的瑞士，在手表制作方面也一马当先，ROLEX在一九二六年就开发出完全防水型的手表“ROLEX OYSTER”，一九三一年又率先将自动上发条的手表“OYSTER PERPETUAL”推向市场。LONGINES（浪琴）公司也不甘示弱，其研制的精密航空钟与美国飞行家林德伯格一起飞渡大西洋，名声大振。一九二九年，推出带秒表功能的手表“CHRONOGRAPH”，翌年又在此基础上开发出飞行用精密手表“CHRONOMETER”。

一九六九年，日本精工手表公司开发出世界上第一块石英电子手表，日误差缩小到零点二秒以内。一九七二年，美国的汉密尔顿公司发明了数字显示手表，马达和齿轮从手表中消失了。

手表制造新技术层出不穷，机械手表却并未寿终正寝，产量虽然大减，制造技艺却得以保存。特别是瑞士的钟表厂家，在石英手表独占鳌头的今日，仍对机械手表情有独钟，坚持生产高档机械手表，并源源不断地输往世界各地。

利用水流，也可以计算时间。

找一个空酒瓶子，灌满水以后，倒立过来，让水流出去。反复做几次，水流完的时间总是一定的；第一次用几秒钟，第二次还是几秒钟。

流动的水和燃烧的香为什么可以作为测量时间的“尺子”呢？因为水的流动和香的燃烧都是一种运动，时间和运动有密切的关系，只有通过运动才能表现出流逝的时间。因此，量度时间离不开运动。

在没有钟表以前，古人就是用水和火来计时的，根据古书记载，我国在两千多年前，就有了一种滴水计时的“刻漏”，又叫水钟。

古代有一种刻漏，主要由几个铜水壶组成，又叫“漏壶”。除了最底下的那个，每个壶的底部都有一个小眼。水从最高的壶里，经过下面的各个壶滴到最低的壶里，滴得又细又均匀。最低的壶里有一个铜人，手里捧着一支能够浮动的木箭，壶里水多了，木箭浮起来，根据它上面的刻度，就可以知道时间。

准备材料/工具：两个矿泉水瓶、塑胶枪、钻孔器、吸管、剪刀、色素、记号笔、橡皮管。

步骤一、先用塑胶枪熔化塑胶将两个瓶子无缝粘合。见下图所示：

步骤二、取下粘合的矿泉水瓶盖子，用钻孔器打孔。见下图所示：

步骤三、孔的大小类似吸管大小。见下图所示：

步骤四、用剪刀将吸管剪成长短一样的两截。见下图所示：

步骤五、将吸管分别塞入两个小孔中。注意一端长一端短，并用塑胶枪将两边孔的缝隙密封。见下图所示：

步骤六、一个矿泉水瓶中加入水，滴入色素。见下图所示：

步骤七、盖上盖子，再拧上另一个矿泉水瓶，沙漏型水钟完成，第一次计时测试开始。见下图所示：

步骤八、发现一瓶水漏完，速度太快，用细橡皮管填入吸管中，减小滴孔的大小。见下图所示：

步骤九、第二次计时，并用记号笔画出水瓶上每秒钟的水位线，直至漏完为止。见下图所示：

步骤十、画好刻度，标上时间，再用同样的计时方法将另一个瓶子也标上刻度和时间。最终水钟彻底制作成功。见下图所示：

水钟工作原理

要讲“泄水型”、受水型 具有自动报时装置的水钟被认为是韩国科学史上的一大成就。其工作原理是利用水量来测量时间。

水钟有大、中、小三个容器。把水注入最上面的、也是最大的容器中，水就会自动往下流。当最下面的、最小的容器中的水位不断升高并达到一定高度时，容器中的木条触动方木，方木中的小金属球就一路向下滚动，触动与铜锣、鼓和钟相连的大球。因而，每20分钟铜锣响一次，每100分钟鼓响一次，而每两小时也就是一个时辰，钟就响一次。在钟响的同时，水钟窗口也会显现出代表十二个时辰的标志形象。

古代的计时器“水钟”( 在中国叫作“刻漏”，也叫“漏壶” )。据古代锲形文字记载和从埃及古墓出土的实物可以看到，巴比伦和埃及在公元前1500年以前便已有很长的水钟使用历史了。约在公元前三世纪中叶，亚历山大里亚城的斯提西比乌斯(Ctesibius)首先在受水壶中使用了浮子(phellossive tympanum)。按迪尔斯(Diels)本世纪初复原的样品，注入的水是由圆锥形的浮子节制的。而这种节制方式即已含有负反馈的思想 (尽管当时并不明确)。[1]中国有着灿烂的古代文明。中 国古代的科学家们对水钟十分得重视，并进行了长期的研究。据<<周礼>>记载，约在公元前 500年，中国的军队中即已用漏壶作为计时的装置。约在公元120年，著名的科学家张衡 (78-139,东汉)又提出了用补偿壶解决随水头降低计时不准确问题的巧妙方法。在他的“漏水转浑天仪”中，不仅有浮子，漏箭，还有虹吸管和至少一个补偿壶。最有名的中国水钟“铜壶滴漏”由铜匠杜子盛和洗运行建造于公元1316年(元代延佑三年)，并一直连续使用到1900年。现保存在广州市博物馆中，但仍能使用。[2][3]北宋时期，苏颂等于1086年-1090年在开封建成“水运仪象台”。仪象台上的浑仪附有窥管，能够相当准确地跟踪天体的运行，“使它自动地保持在窥管的视场中”。这种仪象台的动力装置中就利用了“从定水位漏壶中流出的水，并由擒纵器(天关、天锁)加以控制”。苏颂把时钟机械和观测用浑仪结合起来，这比西方罗伯特胡克早六个世纪。

找一支香，先用尺子量出它的长度。点燃五分钟以后，再量一下它的长度；过五分钟以后，又量一次。量了几次以后，你会发现：在没有风的情况下，香的燃烧速度基本上没有什么变化。根据实验所得到的燃烧速度，比如，每五分钟燃烧掉1厘米，就可以在同样的香上每隔1厘米刻上一个刻度。这样，就成了一把测量时间的“尺子”了。只要看看香烧掉的长度，就可以知道已经过去了多少时间。 利用水流，也可以计算时间。 找一个空酒瓶子，灌满水以后，倒立过来，让水流出去。反复做几次，水流完的时间总是一定的；第一次用几秒钟，第二次还是几秒钟。 流动的水和燃烧的香为什么可以作为测量时间的“尺子”呢？因为水的流动和香的燃烧都是一种运动，时间和运动有密切的关系，只有通过运动才能表现出流逝的时间。因此，量度时间离不开运动。 在没有钟表以前，古人就是用水和火来计时的，根据古书记载，我国在两千多年前，就有了一种滴水计时的“刻漏”，又叫水钟。 古代有一种刻漏，主要由几个铜水壶组成，又叫“漏壶”。除了最底下的那个，每个壶的底部都有一个小眼。水从最高的壶里，经过下面的各个壶滴到最低的壶里，滴得又细又均匀。最低的壶里有一个铜人，手里捧着一支能够浮动的木箭，壶里水多了，木箭浮起来，根据它上面的刻度，就可以知道时间。 燃烧计时也有悠久的历史。我国古代有一种“火闹钟”：把香放在一个船形的槽里，在香的某一点，用细线系上两个铜铃，横挂在放香的小“龙船”上。香从一头点起，烧到拴细线的地方把线烧断，两个铜铃就落在下面的金属盘里，人们听到响声，就知道预定的时刻到了。 现在人们仍然使用着“火钟”：引起炸药爆炸的各种导火索都是火钟，从点火到爆炸的时间是由导火索的长度决定的。 太阳的东升西落告诉我们地球在不停地转动。这也是一种比较稳定的运动。自古以来人们还利用这种运动来计量时间。人们制成了日晷〔guǐ〕，这是一种“太阳钟”，它是利用日影的运动来指示时间的。不过，在阴天和夜晚，"太阳钟"就不起作用了。

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