回到怀德坊,刘磊刘淼在院门口玩,见陈睿回来了,扯着嗓子往里面喊:“娘!睿哥哥回来了!”
陈睿刚迈进门槛,就见陈东坐在堂屋的八仙桌边,手里捏着个饼子,面前摊着几张画得密密麻麻的图纸。
听见动静,他慌忙站起来,把窝头往嘴里塞了半截,含糊道:“郎君回来了。”
陈睿洗了手坐下,笑道:“这几天不见,你倒是把自己埋在纸里了。”
陈东咽下嘴里的吃食,挠着后脑勺苦笑:“可不是嘛。我爹说,郎君教的计时器要是做出来,比漏刻准,比日晷方便,能有大用,还能赚钱,就非逼着我琢磨。您看这图。”
他指着图纸上的圆圈,“大小总不对,要么转得飞快,不到午时就走完了十二个时辰,要么就慢得像蜗牛爬,傍晚了才走到未时。”
陈睿拿起图纸细看,忍不住乐了。陈东他爹根据上次的想法想做发条计时器,齿轮的齿距、模数都没算准,能走准才怪,主要是自己关键的东西没有说清楚。
他放下图纸,舀了碗热汤推过去:“先吃饭,这事儿急不得。你爹想法是好的,但步子迈大了容易扯着。发条计时器太精巧,有些原理需要明白才行。咱们先从简单的来——做个挂钟。”
“挂钟?”陈东眨眨眼,“是啥?”
“嗯你就把它想成挂在墙上的日晷。”陈睿拿起筷子,边吃边说,“咱们先不用发条,用重锤。你想啊,一根绳子吊着个铁块,让它往下坠,带动齿轮转,这不就有动力了?再在齿轮上装个指针,配上标着时辰的圆盘,不就知道时间了?”
陈东:“用铁块坠着?这可比发条简单多了!可……可怎么让它走得匀呢?”
“你看。”陈睿拿出一根线,拴了个铁块,一端系在木架子上。
他轻轻一推,铁块便左右摆动起来,幅度渐渐变小,却每一次往返都像踩着同样的节拍。“数数,它摆十次用多久。”
陈东掐着手指头数,等香炉摆完十次,陈睿道:“大约十息。再摆十次试试。”
陈东又数了一回,果然还是十息上下。他眼睛瞪圆了:“怪了!摆幅都变小了,咋时间差不多?”
“这就是钟摆的‘等时性’。”陈睿指着摆动的香炉,“只要摆长不变,不管摆幅是大是小,每摆一次的时间都一样。就像人走路,迈大步也好,迈小步也罢,只要步频不变,走得就匀。”
他取来纸笔,画了个倒悬的钟摆:“这摆杆越长,摆得越慢;越短,摆得越快。”
他又在纸上画了个简单的示意图:一个边缘带齿的大齿轮上,一左一右两个卡子似的物件,旁边又画了个带锯齿的圆盘:“这叫‘擒纵叉’,轮齿得做得均匀,叉臂一左一右地绊着它,转一下,卡一下,速度就稳住了。 ”
“把摆杆和擒纵叉连在一根轴上。”陈睿画了个联动的机关,“钟摆往左摆,叉臂就往右卡,挡住擒纵轮的齿;摆到最左往回摆时,叉臂松开,轮齿转半格;摆到最右时,另一头叉臂再卡住轮齿。就这么一下一下,逼着齿轮按钟摆的节奏走,想快都快不了。”
陈东摸着下巴琢磨:“也就是说,钟摆是定调子的,齿轮组跟着调子走?”
“正是。摆锤得重点,铜的、铅的都行,能让摆动更稳。摆杆用硬木,对了,摆锤底下钻个小孔,穿根细铁丝,底下坠个小铜片——要是走快了,就把铜片往下挪点,增加摆长;走慢了往上挪,缩短摆长,这样就能调准了。”
陈东听得手痒,掏出炭笔在纸上盖上画起来。
“别急。”见陈睿又捡起块小石子系在线上,“你再看,这摆要是歪了会咋样?”
“钟摆必须挂正,跟地面垂直,不然摆不了几下就停,还会跑偏。装的时候找根铅垂线对着,保证摆杆直上直下。”
陈东连连点头,把这话记在心里,不一会儿问题又来了:“对了郎君,这摆来回晃,时间久了会不会停?”
陈睿又画了个图:“自然会停,时间久了就是摆幅会越来越小。所以得让齿轮组捎带着给它点劲——在擒纵轮上留个小凸起,摆到最左时,凸起轻轻撞一下摆杆,给它添点力,就能一直摆下去了。”
“不过光有这些还不够,咱们得把时间算得更细些——一个时辰太长,拆成‘小时’,一个时辰是两小时,一天就是二十四小时;一小时再分成六十分,一分又分成六十秒。这样计时才叫精确。比如匠人上工说卯时三刻,不如说早上七时半来得明白,误差能小到一眨眼的工夫。”
“二十四小时?分和秒?”陈东皱着眉重复,这些词听着新鲜,“就是把一天切成二十四个小块,每个小块再切成六十个更小的,再往下还能切?”
“差不多这意思。”陈睿在纸上画了个圆圈,分成十二个大格,每个大格里又画了五个小格。
“你看这时辰盘,外圈标‘1’到‘12’对应小时,每个大格是一小时,下面的小格是十二分钟,再细些就得靠指针了。最短的针指小时,中等的指分钟,最细的指秒。秒针转一圈是一分钟,分针转一圈是一小时,时针转一圈是十二小时,这样一天下来,时针正好转两圈。”
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