挂钟电池耗尽后,秒针因受到重力矩的作用

Question

如题所述

Answer 1

挂钟电池耗尽后,秒针因受到重力矩的作用，会停在30秒的位置。这句话是错的。

还记得初中学过的“杠杆原理”吗？要使杠杆平衡，须满足这样的条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂。其中力和力臂的乘积就是“力矩”。

但更严谨一点来讲，此处的乘号不是简单的乘积，而是矢量叉乘，力臂实际上是作用点到转动轴的距离，将力分解后，真正起作用的是垂直于力臂方向的分力。举个生活中的例子，当你握住门把手推开门时，是径直朝前推省力一点，还是朝斜前方推省力一点？应该是前者吧，这便是力的方向不同时，力矩的大小不同造成的效果，“9”的魔力大体上来源于此。

地球上任何有质量的物体都会受到重力的影响，并且重力的方向始终竖直向下。指针在转动时，主要受到电池驱动力和重力这两个力的作用，前者驱动电池顺时针旋转，后者方向始终向下，当指针处于右半侧时，重力矩起推动作用，而当指针处于左半侧时，重力矩起阻碍作用。

因为石英钟的秒针比分针和时针转得更快所以秒针在旋转时最容易受到外力（包括动力和阻力）影响。换句话说，驱动秒针所需的动力最小，当旋转快结束时，电池的最后一点电能被秒针消耗殆尽。

当电池的电能即将用尽时，石英钟上有两个位置使得重力矩最大（重力方向与秒针方向垂直），分别是“9点”和“3点”，而处于“9点”时重力矩起阻碍作用，处于“3点”时重力矩起推动作用，所以你会发现秒针指到“9”时，消耗的能量最大，石英钟的电量耗尽时，往往会停在一个耗电量最大的地方，这个地方就是“9”。