挂在墙上的石英钟的秒针在走动时会受到摩擦力和阻力的作用当钟内的电池耗尽时,其秒针往往停在表盘上的啥位置?是在6的位置?还是在9的位置?

Question

挂在墙上的石英钟的秒针在走动时会受到摩擦力和阻力的作用
当钟内的电池耗尽时,其秒针往往停在表盘上的啥位置?
是在6的位置?还是在9的位置?

Answer 1

石英钟的秒针在走动时,受到摩擦力的作用位置是转轴处,并且属于静摩擦力,是间接由钟中的电池提供能量;
而重力的作用位置则位于秒针的重心上.而且,秒针的运动属于转动,必须从力矩的平衡的角度去考虑.
正常情况下电池能的能量充足,即作用在秒针上的静摩擦力,产生的力矩大于重力的最大力矩,当石英钟内电池的电能耗尽时,电池提供动力,正好产生与重力的最大力矩等大反向力矩,此时秒针达到力矩平衡,停止转动.
也就是说,当石英钟内的电池的电能耗尽,秒针停在表盘上时,重力产生最大的反向力矩.
我们知道秒针转动的方向顺时针的,故这里的重力产生的最大的反向力矩指：逆时针最大.重力矩＝重力的大小x重力臂.当秒针到达表盘的9处时,支点到重力作用方向的距离最大,即重力臂最大,故重力矩最大,故秒针会停在表盘上的9位置处.