如何设置摆锤?

调整傅科摆的方法。

这几乎是求解一个包含 6 个未知数的方程:线圈的水平、线圈的中心、悬挂装置的水平、导线附件的中心、悬挂导线的各向异性以及夏龙环的中心。只要改变其中一个参数,摆锤就会摆动而不旋转。因此,这种方法是让摆发挥作用的逻辑指南。但我们不要忘记,一个能工作的傅科摆几乎是一个奇迹。设置摆需要时间和大量的逻辑思维。请记下您所做的每一个改动。永远不要依赖运气或偶然性,因为它们会浪费您大量的时间,而且什么也教不了您。你需要驯服钟摆。最重要的是,注意摆动面的位置而不是时间,因为它能告诉我们更多。

1) 调整所需的时间

这在很大程度上取决于钟摆所在的纬度。在新加坡,钟摆转一圈需要 1,070 个小时:即每次调整所需的时间……在巴黎纬度,转一圈需要 30 个小时。您可以将这个时间除以二,因为钟摆会在 15 小时后再次走相同的路线。对于粗略的设置,在看到结果之前请等待一个小时。如果要进行最终调整,则需要等待 15 个小时。在巴黎纬度地区至少需要两周时间。

首次操作

1) 设置摆锤的大致水平(水平仪)
2) 将摆锤牢牢靠在墙上。摆完全稳定非常重要。
3) 在夏朗环高度处检查导线上的水平面(使用锥形稳定摆或使用示波器的动态摆)。
4) 使用水平仪调整电磁铁的水平。
5) 目测调整线圈轴线与磁铁的关系。
6) 小心启动摆轮。

如果所有这些操作都按顺序进行,摆锤应该不会工作。您将有更大的机会让圆珠笔第一次在笔尖上保持平衡……

2) 微调

1) 电动调节线圈轴和水平的步骤
重要: 首先断开线圈与振荡电路的连接 – 让摆锤稳定下来,直到完全静止 – 使用 9 伏电池发出几个一秒钟的短脉冲,注意极性: 摆锤必须由线圈驱动,而不是被吸引– 注意振荡方向。- 让摆再次稳定下来。此时,我们仍然不知道这种摆动是由于线圈没有完全对准中心,还是由于没有完全水平,因为这两种误差会产生相同的效果。- 注意位置,然后向第一次摆动的方向稍微移动线圈。摆锤必须保持稳定。如果不稳定,这意味着电磁铁不水平、摆锤轴线不完美或磁铁表面没有恒定磁场。请注意,弯曲的磁铁和倾斜的线圈会让您认为一切正常,因为它们的影响会相互抵消!
重新启动摆锤。如果还是不工作,不用担心:这是正常的。

3) 找到问题所在
是在顶部(悬挂装置)、底部(电磁铁)还是在导线中?最好从顶部开始。

4) 症状和解决方案
– 摆锤始终在发送时所在的平面内摆动,无论摆动方向如何。
这是最糟糕的情况。

– 摆锤启动良好,形成椭圆形后停止。
螺线管或悬挂装置的中心和/或水平粗糙。复查程序 1。

– 摆锤是否做成椭圆形并朝任何方向摆动?
好多了,但仍有一段路要走。问题可能出在底部。

– 摆锤始终保持在同一位置。
很可能是其中一个水平面出了问题。要确认这一点,可以将整个悬挂装置朝一个方向转动,然后等待几个小时,看看摆锤的方向是否跟着移动。如果没有任何反应,说明问题出在底部。将电磁铁转动四分之一圈,看看会发生什么。根据习惯,我总是将悬挂装置顺时针旋转大约 1/4 小时。

– 钟摆的方向是正确的,但几个小时后就停止了。
事情终于开始变得有趣了。从现在开始,我们必须按照顺序找出问题的原因。首先,如果不想浪费太多时间,北半球的所有变化都应该顺时针进行,南半球的所有变化都应该逆时针进行。一定要顺其自然。因为如果你逆流而上,就需要更长的时间才能看到变化的效果。

问题可能出在顶部。要找出问题所在,可以在标记位置后将整个悬挂装置转动四分之一圈。摆锤应该跟随移动,并在几小时后稳定下来,再向后转动四分之一圈。如果是这样,问题就出在顶部而不是底部。标记新位置,然后将悬挂装置再转四分之一圈。

此时,摆锤有可能开始正常工作。如果线在一个方向上有内部张力,而悬挂架并非完全水平,那么可能会达到平衡状态,两个力相互 抵消。在这种情况下,所做的调整对另一根导线无效。
如果摆的方向始终跟随悬挂架的位置,那么问题就出在顶部。问题可能出在悬挂架、导线、导线的中心位置或导线的连接处。要找出是否是金属丝的问题,可以在固定悬挂架的情况下将其转动四分之一圈。如果摆锤跟随运动,则问题出在导线或导线附件上。可能是导线附件有点偏离中心。
要确定是否是悬挂装置故障,只转动导线器即可。如果摆锤跟随摆动,我们就知道问题出在哪里了。在这种情况下,最后一颗蓝宝石已经碎裂或镶嵌不良。要确定是否是导线附件的问题,请在固定整个悬挂装置的同时转动导线附件。如果没有任何反应,说明问题出在底部。您应该知道,电磁铁的水平哪怕偏差 0.2 毫米都会导致摆锤停滞。我制作的第一个摆只有在非常精确的点上将一张小纸片放在线圈下面才能工作。这是为了说明水平的重要性。

– 摆锤的转动方向是正确的,它能在自己身上转完一圈,但所花的时间比它应该转的时间要长。就好像它在途中徘徊。因此,仍有一个微小的误差在抵消地球自转的影响。当它接近时,钟摆挣扎着自由转动,就像 “逆风而行”。
以这种方式运行的摆非常敏感,任何事情都可能使其工作……或停止。因此,您需要对设置进行微调。有了前几天养成的习惯,发现问题就变得容易多了。

– 摆锤工作得很好,但在某个位置会出现一个小椭圆,而且总是同一个椭圆。甚至会出现椭圆变大,钟摆停止的情况。
电磁铁的轴稍有偏离。它必须垂直于摆的摆动平面移动。这个故障很隐蔽,因为在整个旋转过程中只有半小时能看到问题。因此永远不会同时出现…

5) 摆完全正常工作。

不要碰其他任何东西。要让它正常工作很难,但奇怪的是,一旦傅科摆设置妥当,很少有东西会干扰它。您甚至不必担心通风、地面震动、磁性或其他现象。您甚至不需要担心气流、地面震动、磁力或其他现象。我的所有摆锤都能在通风和有人经过的开放式工作室中顺利工作。

关于影响傅科摆平稳运行的干扰因素,已经有很多论述。最常见的错误是认为干扰是摆的外部因素。例如,人们通常认为地球磁场会干扰科里奥利效应,因此在建造过程中应避免使用含铁金属。我也是这么认为的,直到我用铁摆锤制作了一个摆锤,它工作得非常完美。如果您的摆锤不能直接工作,千万不要另寻他处:而应该归咎于某个设置。永远记住,一个短的傅科摆能正常工作就是一个奇迹。