水钟,又名“漏壶”
是中国古代人民常用的计时器之一
今天小编就带大家来看一看
这一传统计时器是怎样制作的
实验器材
水瓶、剪刀、卡纸、吸管、齿轮、线绳、铁架台以及实验必备道具所标杯
实验步骤
第一步:
首先制作一个最简单的水钟。将矿泉水瓶剪成两半,在瓶盖上开一个小孔,孔的大小可以根据想要的水钟的速度来定,一般不要开太大,防止水流过快。
第二步:
在另一半水瓶上提前画好刻度,将上半部水瓶倒插入下半部水瓶,水钟的结构就完成了。
第三步:
下面就是对刻度进行标定。在上半部水瓶中加入一定量水,同时开始计时。
记录下液面到达每一条刻度的时间,比如我们做的这个液面分别在30s和55s时到达下面两条刻度,标在刻度旁边。
将所有的刻度都标上时间,之后再使用时,只需要向水钟里加入水,就可以根据液面的位置来做时间的度量。
第四步:
上面就是一个最简单的水钟的制作方法。当然有小伙伴可能要说,这个计时是单程的,能不能做得更像现在常见的钟表呢?当然可以,下面就来做一个进阶版水钟。
给齿轮粘上一小长条卡纸,作为水钟的指针,在背后架子上贴上剪成圆盘状的卡纸作为水钟的表盘。
表盘上同样有刻度和数字,用来指示时间,这个需要根据自己装置实际的水流速度进行校准。
第五步:
给两个瓶盖穿孔,用线绳连接起来。
第六步:
取一个矿泉水瓶的下半部,钻孔,插入吸管,用热熔胶固定。
第七步:
将准备好的部件组装起来。
第八步:
下面就是加入水实际运行。
可以看到随着水流入右侧瓶中,瓶盖上升,带动了指针旋转。只需要根据旋转速度对刻度进行校准,一个进阶版水钟就完成了。
原理解说
在本实验中,无论是进阶版水钟还是简易版水钟其原理都是等时性原理。什么是等时性原理呢?等时性,别称节奏,指一种语言中对时间的节奏性等分。对于水钟的等时性原理而言,如果其结构和使用方法固定不变后,滴水记录的时间就会完全一致(沙漏的原理也是一样)。
说回本实验,实验中水流在不断的流入到受水杯中,当水流达到不同的量后,受水杯子的水平面也会发生相应的变化(简易水钟刻度进行标定的原因),而放在受水杯子中的瓶盖会收到浮力的影响,随着水平面的上升而上升。上升的过程中会带动齿轮上的指针从而形成计时的效果。
注:刻度进行标定时可以先刻度再标定,也可以先标定再刻度。
参考资料:
[1]. 等时性 - 维基百科,自由的百科全书 (wikipedia.org)