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第一百四十六章 单摆(1/2)

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“老师,你觉不觉得现在一直没有一个精确计时工具很不方便?这些日晷、沙漏还有水漏什么的都太粗糙了。”

这天下午,嘉一找到伊姆,开头就是关于钟表的问题,或者说,叫计时工具。

“你又有什么事情吗?”伊姆一听嘉一的话,就知道他想要做些什么事情需要自己的帮助了。

嘉一说:“老师,我读了你带回来的论文合集之中关于运动三定律的论文,发现一件事情。”

“哦?什么事情?”

“如果我们在一根细线上面栓一个小球,那么小球摆动的时间是相等的,特别是在小角度下面,我通过运动三定律和重力加速度算出来,这个摆动时间再理论上也是相等的。”嘉一开始给伊姆解释单摆。

“你怎么证明?”伊姆问道,如果不能有一个详细的证明过程,那么你发明的理论基本上不说绝对错误吧,至少是不能认为是正确的。

“我们先以理想化的摆球和摆线组成一个单摆,摆线由质量不计、不可伸缩的细线提供;摆球密度较大,而且球的半径比摆线的长度小得多,这样可以将摆球看做质点这样,当线摆的角度特别小的时候,我们可以认为这是一个简谐运动“

嘉一开始拿出纸和笔,一边画图,一边给伊姆演示计算过程。

最后,他加以总结说道:“这样,单摆的时间只和摆线的长度有关,和其他因素都没有关系。如果我们选择一个合适的摆线长度,就能够根据这个来定时了。”

伊姆看了嘉一证明的过程和方法,不得不为他的敏锐洞察力感到叹服,而且理论上,嘉一的方法是十分可行的。

他被嘉一说服了,开始和嘉一一起设计制作摆钟。

既然决定开始制作摆钟,首先需要定义的是最基本的单位,秒。这里的一整天是分为12时的,嘉一为了方便自己,按照前世的分法,说服伊姆将1时分割,成为了24小时制。然后,他又从圆盘的容易分割,古时候有也有60进制等角度,让伊姆接收了一小时60分钟,一分钟60秒的设定。

这个是十分的必要的,如果不能确认基本的时间单位,接下来的工作就没法继续进行了。原来的时候魔法师们计时是通过标准的魔法沙漏,一个标准魔法沙漏漏完刚好24分钟左右的样子,但是没有再继续细分,只说几沙漏时,几十分之一沙漏时这些。

确定了秒的基本单位之后,嘉一开始根据公式计算一秒钟的摆动需要多长的摆绳。这里的重力加速度和地球并不一样,更加快一些,而且每一圈自转的时间都要长一些。这就导致了,这里的一秒要比嘉一上辈子地球上的时间长,大概这里的1秒有125秒的样子。

当然,这些我们都不在讨论,只要知道现在一天也是24小时,每个小时3600秒就行了,再重新定义时间太浪费了。

管他一秒究竟有多长!

其实单摆原理好理解,单摆的摆长也容易算出来,在这个世界,圆周率也算到小数点后9位了,开平方也有了基础。

说起来如何开平方还是嘉一在这个世界学会的。因为嘉一上辈子上学的时候,学校已经不教如何手动开方了,使用计算器,就算不用计算器的时候,也会给一个数值开方后的近似值。所以嘉一到了这个世界之后,对于开方就有点抓瞎了。

他开始只能一步一步的往正确值靠,比如说,3的开平方,他先用15算,小了,加到16,还小,加到18,大了减到17,现在得到17和18之间,则再用175算,一直这样算下去,十分繁琐,也不科学。

好在和伊姆学习之后补上了这一块,其实也简单,大数值可以分两段,千百位和个十位分别计算,在合并,如果是数值比较小,则有一个公式,通过重复计算一步步逼近正确值,虽然不能一步到位,但是比起原来的方法省事多了。

有了这些基础,嘉一就根据牛顿三定律算出来了一秒钟的摆长,虽

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