鐘錶與虎克定律 – 創意教育組

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虎年到啦🐯,又係時候規劃下如何運用嚟緊一年嘅時間⏰。講起「虎」同「時間」,有位科學界人物都有個虎字喎,佢嘅研究同時鐘發展都好有關係。

開估人物之前,不如講下時鐘嘅發展史先,喺十七世紀,荷蘭物理學家惠更斯  (Huygens)改良伽利略設計嘅擺鐘,鐘入面齒輪⚙️、鐘錘同鐘擺互相配合造成勢能與動能互相轉換,可以穩定地計時,準確度比以往嘅計時器例如沙漏⏳準確100倍有多。但有一個缺點,如果有外在力量影響下,例如搖晃,擺鐘準確度就會下降,所以唔能夠喺船上使用⛵️。

有另一位物理學家就研究整一種裝置去代替鐘擺,佢就係虎克 (Hooke)啦。虎克發現撥動彈簧會產生有規律嘅回蕩,情況就好似鐘擺咁,但又唔會受搖動或搖晃破壞運動週期。之後佢嘗試垂直掛起彈簧並喺下方加上唔同重量嘅物件⚖️,留意彈簧拉長程度,佢發現物件重量同拉長程度成正比關係↗️,呢種關係而家就稱之為虎克定律 (Hooke’s law),可以用嚟幫助計時⏱。

其實惠更斯都諗到用彈簧代替鐘擺,佢設計嘅彈簧呈平面蚊香型🌀,佢就係而家世人所稱嘅「游絲 (balance spring)」。而金屬環就喺游絲外圍,當金屬環被旋轉↩️,游絲會被反方向拉緊↪️,放鬆嘅時候會將金屬環反方向旋轉,而呢個發明到而家都喺一啲機械錶上面搵到。

虎克因為未有進一步研究而一直都無正式發表佢嘅理論🤐,就喺惠更斯嘅游絲發明出現之後佢先至發表彈性與力的關係嘅相關研究。「誰是第一個發現彈簧與力的關係及應用彈簧作鐘錶計時的人」就成為科學歷史上嘅懸案🤔,呢段有趣嘅科學史大家不妨上網搵吓資料啦🕵️‍♂️!

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