水鐘，又名“漏壺”

是中國(guó)古代人民常用的計(jì)時(shí)器之一

今天小編就帶大家來(lái)看一看

這一傳統(tǒng)計(jì)時(shí)器是怎樣制作的

實(shí)驗(yàn)器材

水瓶、剪刀、卡紙、吸管、齒輪、線繩、鐵架臺(tái)以及實(shí)驗(yàn)必備道具所標(biāo)杯

實(shí)驗(yàn)步驟

第一步：

首先制作一個(gè)最簡(jiǎn)單的水鐘。將礦泉水瓶剪成兩半，在瓶蓋上開(kāi)一個(gè)小孔，孔的大小可以根據(jù)想要的水鐘的速度來(lái)定，一般不要開(kāi)太大，防止水流過(guò)快。

第二步：

在另一半水瓶上提前畫(huà)好刻度，將上半部水瓶倒插入下半部水瓶，水鐘的結(jié)構(gòu)就完成了。

第三步：

下面就是對(duì)刻度進(jìn)行標(biāo)定。在上半部水瓶中加入一定量水，同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。

記錄下液面到達(dá)每一條刻度的時(shí)間，比如我們做的這個(gè)液面分別在30s和55s時(shí)到達(dá)下面兩條刻度，標(biāo)在刻度旁邊。

將所有的刻度都標(biāo)上時(shí)間，之后再使用時(shí)，只需要向水鐘里加入水，就可以根據(jù)液面的位置來(lái)做時(shí)間的度量。

第四步：

上面就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的水鐘的制作方法。當(dāng)然有小伙伴可能要說(shuō)，這個(gè)計(jì)時(shí)是單程的，能不能做得更像現(xiàn)在常見(jiàn)的鐘表呢？當(dāng)然可以，下面就來(lái)做一個(gè)進(jìn)階版水鐘。

給齒輪粘上一小長(zhǎng)條卡紙，作為水鐘的指針，在背后架子上貼上剪成圓盤(pán)狀的卡紙作為水鐘的表盤(pán)。

表盤(pán)上同樣有刻度和數(shù)字，用來(lái)指示時(shí)間，這個(gè)需要根據(jù)自己裝置實(shí)際的水流速度進(jìn)行校準(zhǔn)。

第五步：

給兩個(gè)瓶蓋穿孔，用線繩連接起來(lái)。

第六步:

取一個(gè)礦泉水瓶的下半部，鉆孔，插入吸管，用熱熔膠固定。

第七步:

將準(zhǔn)備好的部件組裝起來(lái)。

第八步:

下面就是加入水實(shí)際運(yùn)行。

可以看到隨著水流入右側(cè)瓶中，瓶蓋上升，帶動(dòng)了指針旋轉(zhuǎn)。只需要根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度對(duì)刻度進(jìn)行校準(zhǔn)，一個(gè)進(jìn)階版水鐘就完成了。

原理解說(shuō)

在本實(shí)驗(yàn)中，無(wú)論是進(jìn)階版水鐘還是簡(jiǎn)易版水鐘其原理都是等時(shí)性原理。什么是等時(shí)性原理呢？等時(shí)性，別稱節(jié)奏，指一種語(yǔ)言中對(duì)時(shí)間的節(jié)奏性等分。對(duì)于水鐘的等時(shí)性原理而言，如果其結(jié)構(gòu)和使用方法固定不變后，滴水記錄的時(shí)間就會(huì)完全一致（沙漏的原理也是一樣）。

說(shuō)回本實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中水流在不斷的流入到受水杯中，當(dāng)水流達(dá)到不同的量后，受水杯子的水平面也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化（簡(jiǎn)易水鐘刻度進(jìn)行標(biāo)定的原因），而放在受水杯子中的瓶蓋會(huì)收到浮力的影響，隨著水平面的上升而上升。上升的過(guò)程中會(huì)帶動(dòng)齒輪上的指針從而形成計(jì)時(shí)的效果。

注：刻度進(jìn)行標(biāo)定時(shí)可以先刻度再標(biāo)定，也可以先標(biāo)定再刻度。

參考資料

[1].?等時(shí)性 -?維基百科，自由的百科全書(shū) (wikipedia.org)