Anna Nurullina
апрель 2016.
33567

Сын спрашивает: какая стрелка часов больше расходует батарейку — быстрая секундная или тяжелая минутная?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
18
9 ответов
Поделиться

Быстрее расходуют батарейку те часы, которым нужна бóльшая сила тока. Если предположить, что взяли двое одинаковых часов с одинаковыми механизмами в которых есть секундная стрелка и в одних часах сняли секундную стрелку и утяжелили минутную стрелку, то эти двое часов израсходуют батарейку с одинаковой скоростью. Это связано с тем, что в наручных кварцевых часах которые работают от батарейки на срок работы влияет то, сколько импульсов в минуту подаётся на колёсную систему. К примеру, в часах с часовой, минутной и секундной стрелками импульс подаётся на секундную стрелку 60 раз в минуту, то есть передвигает её каждую секунду. В других часах, в которых есть только часовая и минутная стрелка нет необходимости каждую секунду двигать секундную стрелку. В таких часах просто раз в 20 секунд подаётся импульс на минутную стрелку немного передвигая её три раза в минуту. Иными словами, в масштабах наручных часов вес стрелок не влияет на расход батарейки (если стрелки слишком тяжёлые, они просто не сдвинутся с места), в наручных часах на расход батарейки влияет то, сколько раз в минуту идёт импульс тока на колёсную систему и стрелки.

82

На самом деле нет. Электронная часть часов состоит из генератора колебаний, стабилизированных кварцевым резонатором и делителя. Частота колебаний генератора, как правило, равна 32 768 Гц, что соответствует периоду колебаний — 2−15 секунды.

Выбор именно этой частоты обусловлен тем, что для получения секундного такта, необходимого для работы механической части часов, частоту кварцевого генератора требуется разделить на 215. Это делается простейшим двоичным счётчиком, что упрощает электронную часть; особенно актуально это было до начала производства специализированных часовых микросхем.

Импульсы с периодом 1 с подаются на шаговый электродвигатель, вал которого через систему зубчатых колёс приводит в движение стрелки.

Делать делитель выдающий импульсы раз в 20 секунд, сложно – поэтому в кварцевых часах без секундной стрелки механизм не отличается от часов с этой стрелкой, просто стрелки нет.

+3
Ответить

В таком случае на мануфактуре Breitling в Швейцарии, где изготавливают свои калибры Breitling, мастера тоже не правы. Ведь по их регламенту, который я лично держал в реках для двухстрелочного механизма требуется сила тока не более 500 nA, для трёхстрелочных не более 1,50 mA (календари и усложнения на схему не влияют), а для хронографов 2.80 mA. К тому же, для чего существуют одинаковые по калибру оксид-серебрянные элементы питания, но разные по энергоемкости? Существуют они как раз для того, чтобы обеспечивать разные типы механизмов.

+10
Ответить

Про Breitling интересно, спасибо большое. Я скорее про обычные простые часы говорил, Swatch, например, в них, как и во многих других, стоит кварцевый резонатор, так как именно он позволяет просто и точно выдавать импульс на мотор с частотой 1/сек. Импульсы другой частоты – это усложнение схемы, гении инженерной мысли в лице Breitliing это могут себе позволить, как и батарейки разных ёмкостей, а массовый рынок скорее всего – нет.

+4
Ответить
Прокомментировать

Отличный вопрос, свидетельствующий о хорошем аналитическом складе ума вашего замечательного ребенка. Присоединюсь к рекомендации купить простые часы, а ещё лучше – конструктор-часы. Тогда ребёнок сам разберётся, что секундная требует меньше всего энергии.

63
Комментарий удален модератором

Спасибо за Ваш ответ. Правда хотелось бы, чтобы он был более подробным. Правильно я понимаю, что это не зависит или практически не зависит от массы стрелок? Конструктор-часы - интересная идея, спасибо. 

+6
Ответить

Стрелки вообще не при чем -  основная энергия расходуется на трение в шестеренках и цапфах.

0
Ответить

Как это не зависит? Стрелка же имеет массу, а следовательно она вынуждена преодолевать силу земного притяжения, чтобы подняться вверх, когда часы находятся в определенном положении (в большинстве случаев). Хотя масса будет даже влиять, если часы положить на горизонтальную поверхность, но в этом случае она будет влиять на силу трения между деталями механизма 

+1
Ответить
Ещё 11 комментариев

Я спросила так потому, что автор ответа не упомянул массу вообще. Словно бы от дизайна часов тут ничего не зависит. 

+5
Ответить

Да он по сути вообще мало чего ответил, ну кроме комплимента ребенка и вывода сделанного не понятно на чем

+53
Ответить

Суровая Вы, Яна) суровая, но справедливая. 

+2
Ответить

Сила земного притяжения здесь ну вот совсем не к месту. Подумайте, почему.

0
Ответить

Сила тяжести. Так лучше?

-7
Ответить

Не лучше. Не используйте вообще эту силу, в идеальной системе (без трения и сопротивления воздуха) энергия подъёма стрелки с 6 до 12 равна энергии её опускания с 12 до 6.

То есть, часы на стене аналогичны часам на горизонтальной поверхности.

+12
Ответить

Стрелки все время движутся с одной скоростью, следовательно, чтобы эту скорость поддерживать, требуется прикладывать силу по часовой стрелке при движении 6->12 и против часовой при 12->6 соответственно. Предположим идеальную систему, следовательно, за один круг энергии на поддержание скорости тратится E6_12+E12_6=2E, а не E6_12-E12_6=0, как утвержалось предыдущим комментатором. 

-5
Ответить

А последующий комментатор так ничего и не понял. Речь шла о влиянии силы тяжести на стрелки часов и только её.

Понятно дело, что если проводить расчёты получится, что энергия на вращения стрелок примерно одинакова по всему кругу, так как тратится она на преодоление сопротивления механизма.

+1
Ответить

Сила тяжести почти не влияет, особенно, если учесть, что все стрелки весят одинаково (секундная – тонкая обычно). Часовой механизм устроен таким образом, что колебания маятника в первую очередь передаются секундной стрелке, а тысячи колёсиков, которые вы видите на картинке в заголовке этого вопроса, служат для того, чтобы передавать вращение оси секундной стрелки осям других стрелок. Самые большие потери энергии будут на трении в зубчатых колёсах, поэтому секундная стрелка энергии будет расходовать меньше всего.

Предложение купить ребёнку часовой конструктор на этом и основывалось – там наглядно видно сколько колосников отвечает за каждую стрелку.

+23
Ответить

Кирилл, вы неверно ответили на вопрос. Мальчик спросил, какая из 2 стрелок расходует больше энергии, секундная или часовая. Ответ: При одинаковой массе стрелок - одинаково. При разности массы- та что тяжелее.

-10
Ответить

Евгений , не верно,причем дважды. Во первых, затрачиваемая энергия зависит и от силы и от пути , и если взять равную силу , то путь то за сутки (например) разных стрелок будет разный потому и затрачиваемая энергия одинаковой и в этом случае не будет .

Во вторых, масса стрелок влияет только на инерционные нагрузки и на энергию, затрачиваемые на "разгон" самих стрелок, что является точно меньшей частью всей расходуемой энергии. Есть еще масса шестеренок , которые должны двигать эти стрелки , и шестеренок которые передают движение ( с потерями на трение и те же небольшие инерционные нагрузки) часовой стрелки значительно больше чем тех , которые двигают секундную. Потому на движение часовой будет затрачиваться больше.

+4
Ответить
Прокомментировать

Если говорить только о стрелке , без учета всего механизма который двигает эту стрелку , то движение самой секундной стрелки отбирает больше  энергии чем остальные ( особенно если она двигается дискретно), а  часовая - меньше. Но энергия батарейки кроме стрелки расходуется на движение механизма из шестеренок двигающих каждую из стрелок. Стрелки то не сами по себе двигаются. И если считать, сколько всего энергии батарейки уходит на приведение в движение каждой стрелки, то вывод, на мой взгляд, будет противоположным. Секундная будет потреблять меньше остальных.

26

Интересный ответ, спасибо. Я правда не поняла, что значит движение стрелки в отрыве от работы двигающего ее механизма. Сын просит Вас сказать, какая тогда стрелка следующая по затратности?

+1
Ответить

Часовая - минутная - секундная. А значит это , на сколько бы у нас уменьшилось потребление батарейки , если бы мы "удалили" только стрелку , а все остальное оставили бы. Тоесть , если считать только сколько энергии тратится на перемещение самой стрелки , не учитывая затраты на перемещение шестеренок.

0
Ответить

Кажется, понятно, спасибо. 

0
Ответить
Ещё 3 комментария

Короче, надо ставить эксперимент. Брать какие-то простые механические часы. Удалять у них попеременно стрелки и считать сколько они проработают на одном заряде. Тут очень большой разброс в частностях, чтобы дать какой-то единый правильный ответ

-5
Ответить

Затраты энергии на перемещение самих стрелок ничтожно малы по сравнению с затратами на приведение в движение механизма часов. Батарейка в часах с отломанными стрелками прослужит незначительно дольше, чем в часах со стрелками. Вот, например, вы ребёнка в санках везёте, у него в руках совок. Вот у него совок из рук выпал, санки поедут быстрее? Несомненно, но быстрее на такую малую величину, что вы этого не заметите – так и со стрелками: вес у них ничтожный, сопротивление воздуха с трением в шестерёнках несопоставимо мало.

Если рассматривать части механизма, приводящие в движение соответствующие стрелки, то в движении часовой стрелки участвуют практически все шестерёнки, значительно меньшее количество – минутной и всего несколько – секундной.

-1
Ответить

Кроме сопротивления воздуха есть еще инерционные нагрузки (секундной стрелки , если она двигается дискретно) , которые тоже будут забирать энергию и которые могут быть сопоставимы с потерями в шестеренках.

+1
Ответить
Прокомментировать
Читать ещё 6 ответов
Ответить