Гиревые часы с маятниковым регулятором

В часах маятник применяется в качестве регулятора хода часов. Маятником называется тело, ось вращения которого не проходит через его центр тяжести. Маятник совершает под действием силы тяжести колебательные движения, если вывести его из положения равновесия и отпустить. Время, необходимое для перехода маятника из одного крайнего положения в другое возвращения обратно, называется периодом колебания маятника. Изменяя величину и расположение массы тела маятника, можно точно отрегулировать величину периода Т. Обычно источником энергии для маятниковых часов служит опускание гири. Поднимая гирю вверх, увеличивают ее потенциальную энергию пропорционально высоте подъема. При опускании гири эта энергия расходуется на то, чтобы приводить в движение механизм часов вместе с маятником и преодолевать возникающее при этом трение. Гиря могла бы опуститься почти мгновенно, вращая с большой скоростью колесную систему, но этому препятствует механизм спуска - скобка с вилкой, удерживающей то правым, то левым плечом ходовое колесо, а вместе с ним и всю колесную систему от проворачивания.

Скобка через вилку находится во взаимодействии с маятником, колебания которого заставляют скобку периодически поворачиваться и пропускать один зуб ходового колеса. Давление зуба на скобу передается маятнику в виде импульса энергии (толчка), достаточного для поддержания колебательного движения маятника. При каждом повороте ходового колеса на небольшой угол (на один зуб) гиря немного опускается. Благодаря постоянству периода колебания маятника гиря опускается в одинаковые промежутки времени на одинаковые отрезки пути. Отсчет времени в таких часах можно было бы производить по длине пути спускающейся гири, но удобнее отсчитывать время по стрелке, вращающейся с барабаном, с которого разматывается нить (или цепь) под действием силы тяжести гири.

Если маятник сделает 30 колебаний в минуту, то скобка пропустит за это время 30 зубьев ходового колеса. При этом стрелка повернется на какой-то строго определенный угол, гиря опустится на точно определенное расстояние. Таким образом, простейшие гиревые часы с маятниковым регулятором являются прибором времени, основанным на автоматическом поддержании колебания маятника с постоянным (в первом приближении) периодом. Потенциальная энергия поднятой гири расходуется на поддержание колебания маятника, на работу счетчика числа колебаний - стрелочного механизма (у которого угол поворота стрелок прямо пропорционален времени), на преодоление инерционных сил и сил трения в механизме. Основной недостаток часов с маятниковым регулятором - большая чувствительность их к изменению положения. Если незначительно сдвинуть такие часы с отвесного положения, то нарушится равномерность их хода или часы совсем остановятся. Гири тоже не могут быть использованы в качестве двигателя часового механизма переносного типа. Поэтому гиревые часы с маятником могут применяться лишь как стационарные настенные, напольные, башенные и др.