DAO ĐỘNG VÀ NGUYÊN LÝ CỦA ĐỒNG HỒ
Sự dao động của quả lắc đồng hồ, cái đu đung đưa, tim đập, con chim bay làm rung động cành cây, v.v đều không ngừng chuyển động qua lại quanh một trung tâm nào đó, loại chuyển động này được gọi là dao động.
Dùng một sợi dây buộc một quả cầu rồi treo lên một cái giá, đó là con lắc đơn, Con lắc đơn là hệ thống dao động đơn giản nhất. Như trên hình vẽ, đẩy nhẹ quả cầu khỏi vị trí cân bằng rồi buông tay quả cầu bắt đầu dao động. Nếu không có sức cản không khí thì quả cầu sẽ vĩnh viễn dao động không ngừng, loại dao động này được gọi là dao động không có sức cản. Trên thực tế đo có sức cản không khí nên quả cầu cuối cùng sẽ đứng lại ở ví trí cân bằng.
Nếu chú ý quan sát ta sẽ thấy thời gian quả cầu dùng để chuyển động qua lại một vòng luôn bằng nhau, người ta gọi là chuyển động con lắc có tính đẳng thời. Thời gian để thực hiện một dao động gọi là chu kỳ dao động. Số lần mà quả cầu dao động trong một dây được gọi là tần số dao động, đơn vị đo tần số là Hec nếu một dao động được thực hiện trong thời gian 1/10 giây, chu kỳ đao động là 1/10 giây.
Vị trí mà quả cầu dao động xa nhất so với vị trí cân bằng ta gọi là biên độ dao động, thực nghiệm chứng minh, chu kỳ dao động của con lắc đơn chỉ phụ thuộc độ dài của dây treo mà không phụ thuộc chất liệu chế tạo quả cầu.
Sự dao động con lắc đơn khá đơn giản; trong thực tế, hiện tượng dao động phức tạp hơn nhiều, không chỉ có dao động cơ học mà còn có dao động điện từ, dao động nguyên tử, chúng đều tuân thủ quy luật tuần hoàn của chuyển động dao động.
Dao động là một loại chuyển động phổ biến. Do tính đẳng thời của dao động cho nên người ta đã lợi dụng nguyên lý này để chế tạo đồng hồ. Đồng hồ quả lắc đầu tiên trên thế giới được nhà vật lý người Đức là Huyghens chế tạo vào năm 1650. Từ đó về sau đã có nhiều đột phá trong việc lợi dụng nguyên lý đao động để chế tạo đồng hồ. Ngày nay nói chung có ba loại máy đo thời gian đồng hồ con lắc cơ, đồng hồ thạch anh, đồng hồ nguyên tử. Loại đồng hồ kiểu xưa nhất là loại đồng hồ treo dùng quả lắc; loại đồng hồ cơ khí đeo tay có bộ phận quan trọng nhất là bánh đà là dựa vào chuyển động đu đưa của con lắc; đồng hồ điện tử ứng dụng các tính đẳng thời của dao động điện từ để đếm thời gian. Đồng hồ thạch anh ứng dụng tính đẳng thời của dao động tinh thể thạch anh. Đồng hồ nguyên tử đầu tiên được chế tạo ở Mỹ và được đặt tại cục tiêu chuẩn quốc gia của nước Mỹ. Do dao động nguyên tử có tần số dao động rất ổn định nên loại đồng hồ này hết sức chính xác, chỉ sải chưa đến 1 gây trong vòng 30 năm.
