– Профессор, сколько на Ваших часах? – озабоченно спросила Настя.
– Без двух минут два, – ответил Зазнайкин, привычно взглянув на левую руку.
– Какие у Вас замечательные часы. Раритет! – восхитилась ученица.
– Не совсем уж и раритет, но по сравнению с современными электронными – да, «классика».
– А как работают механические часы? И почему Вы не смените их на современные.
– Под «современными» ты понимаешь «хорошие»? Но механические часы ни в коем случае нельзя считать устаревшими. Это пример замечательного механизма, построенного на строгих физических закономерностях.
– Вот мне и хочется понять их устройство…
– Что ж, рассказываю. Что ты видишь, глядя на любые часы?
– Хм-м, стрелки, цифры, деления…
– Правильно: циферблат со стрелками позволяет человеку видеть («считывать») фактическое время. Или не фактическое, а то, которое показывают часы – оно может быть и неправильным.
– Когда часы стоят – или спешат/отстают?
– Да, но мы предполагаем, что часы идут правильно. Кстати, что значит «правильно»?
– Наверно, совпадая с «правильным временем», то есть суточным, планетарным или как его назвать?
– Астрономическим! – подсказал Зазнайкин. – Итак, движение стрелок точно соответствует течению времени – секундам, минутам, часам. Но стрелки не двигаются сами по себе – что же их заставляет?
– Профессор, Вы обещали рассказать о часах, а получается, меня выспрашиваете? – улыбнулась Настя. – Я знаю, что механические часы нужно заводить. И там вроде бы есть пружина?..
– Ты права: пружина как раз и является источником энергии. Она двигает стрелки. Но не напрямую, а через шестерённый передаточный механизм.
– Зубчатые колёсики? – подсказала Настя. – Я видела их на картинках. Это на них часовщики смотрят через лупу?
– Да, только лупа нужна для наручных часов. Настенные, или тем более башенные, имеют го-ораздо более массивные шестерёнки!
– А откуда пружина «знает», сколько минут прошло – и как надо повернуть стрелки?
– Ты замечательно ставишь вопросы! – похвалил ученицу Зазнайкин. – Пружина, конечно же, ничего не «знает» о времени. Более того, если её подключить к стрелкам напрямую, она мгновенно раскрутит их, словно пропеллеры! Чтобы стрелки вращались равномерно, между ними и пружиной встроены два главных узла часов: маятник и спусковой механизм.
– Да, мне кажется маятник – это своеобразный символ. Сразу видно, идут часы или нет…
– Именно так! Хотя качающийся маятник используется только в горизонтальных часах: настенных или башенных. В наручных вместо него вращающееся вправо-влево колёсико с упругой ниткой. Но суть от этого не меняется: период полного колебания маятника (к примеру, раз в две секунды, или в секунду, или ещё чаще) строго соответствует физическому времени.
– А спусковой механизм?
– О, это очень любопытная деталь! Если ты взглянешь не шестерёнки часов, то сразу узнаешь его по зубцам скошенной формы – не как у соседних шестерёнок. Специальная П-образная траверса – часть маятника – скользит по этим косым зубчикам: тик-так, тик-так. Отсюда и возникает характерный звук идущих часов. Спусковой механизм позволяет маятнику получать равномерные импульсы энергии от пружины. А уже маятник преобразует их в поворот стрелок...
– Не совсем понимаю, – призналась Настя, – зачем спусковой механизм? Вы же сказали, что маятник отмеряет время – разве этого недостаточно?
– Увы, нет. Если ты вспомнишь физику, то свободные колебания маятника являются затухающими. Можно соединить маятник со стрелками – и толкнуть его. Стрелки покажут правильный ход – он ведь «извлекается» из периода качания маятника. Но без взведённой пружины маятник быстро остановится – учитывая высокие потери энергии на привод стрелок. Если же подключить к маятнику пружину – получится система с вынужденными колебаниями. Пружина толкает маятник, он крутит стрелки – всё, часы идут?
– Наверно, нет, – догадалась Настя. – Вернее, они идут то быстро, то медленно – смотря как натянута пружина.
– Вот мы с тобой и раскрыли секрет часов! – обрадовался Зазнайкин. – Именно для равномерности хода и нужен спусковой механизм. Тогда независимо от натяжения пружины маятник всегда будет качаться ровно – и передавать стрелкам правильное вращение. В точности соответствующее физическому времени. Главное, правильно настроить часы.
– Замечательно, Профессор! Но похоже…, – Настя хитро прищурилась, – текущее «физическое время» в точности соответствует обеду! Идёмте скорее!..