在充满智能设备的现代,你可能很难想象,就在几十年前,世界上最方便的计时设备是机械表。不同于石英表和智能手表,它不需要任何电池或其他电子元件。本文我就来讲讲下图所示的机械表的工作原理。(编辑注:原文附上的是交互控件,你可以在控件上拖拽来改变观察视角,还可以滑动滑条拆开机械表的内部。受限于微信平台,这里用动图替换,感兴趣的读者可以点击文章结尾“原文链接”体验交互控件)
这里拆开所露出的就是机芯——机械表的内部,它通常被封装在金属壳内。本文并不关心外壳,而是关注里头的机芯,毕竟那才是这个作品的灵魂所在。整个手表机芯有很多部件,光是每个部件的专业名称都会让人头大,但是你不用急着记它们,我会用同样的颜色标注专业名称和对应图片上的部位。任何一个机械表的计时系统都是由于7个主要部分构成,我们可以把它们排成一行以便于展示。
7个部件看起来不算多,但它们本身还有很多有趣的细节,正是这些细节让秒针以正确的速度旋转。让我们从动力源开始,探寻这整个奇妙装置的工作原理。
动力源纯机械设备有几种不同的供能方式,最简单的方法之一,是把能量存在弹簧里。我们最常见到的弹簧是螺线管式的。
比如当你压下一个弹簧上所挂着的载荷时,它就会储存能量,再放开弹簧,它就会释放能量并弹起来。机械表通常使用另一种弹簧——螺旋形的扭转弹簧。当它被扭转时,它就存储上了能量,而放开后,它就会向相反方向扭转,并振荡回自然的松弛状态。