第十一章 一对一教学
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朱由栋总算说服了宋应星，招到了自己的第一个学生，在岳麓书院开启了一对一的教学模式。周峰凑热闹地说：“哪有这样就算拜师的，至少得端茶叩首吧！”
真是个好主意！朱由栋立即让周峰递给宋应星一杯茶。宋应星无奈地接过茶杯，向朱由栋叩拜道：“老师请喝茶！”心里却默念着：
没想到啊没想到，自己堂堂举人一枚，竟然沦落到拜一个纨绔公子为师，真是丢尽了读书人的脸啊！
简单的拜师仪式之后，宋应星成为了书院的寄宿生，管吃管住。
此时，郡主已经消失得无影无踪，或许是被她自己的馊主意给羞得没脸见人了。通过今天的一群吃货，朱由栋得到了一个教训，靠食物只能引来吃货，坚决不可取，要想吸引来机械人才，就得拿出过硬的产品出来。竟然开堂讲学的内容是钟表，那就打造一个机械钟出来，不怕没有人慕名而来。
现在是大明万历三十三年，西方早已制造了初代的机械钟。意大利的丹蒂制造出第一台结构简单的机械打点塔钟，指示机构只有时针。最早用于欧洲中世纪的教堂，它是完全机械式结构，动力使用重锤，打点钟声完全使用人工撞击铸钟，因此当时一个塔钟工程在建筑和机械结构方面是相当复杂的。机械式塔钟是指安装在大型、高层公共建筑物上的大型钟。
塔除向人们提示时间外，还起着装饰和美化建筑物的作用。它以重锤为动力源，通过机械传动带动走机构指示时间，并通过敲打专门铸出的“钟”来报时。这类塔钟结构庞大，精度较差，仅存于古老的建筑物上。后来，德国的亨莱恩用钢发条代替重锤，创造了用冕状轮擒纵机构的小型机械钟。
但是，朱由栋并不打算打造一个以钢铁为材料的机械钟，那样需要用到稀缺的铁匠，而且制造周期也太长了。因此，朱由栋的想法是利用伽利略发明的重力摆原理，先打造一个建议的木质重锤式机械摆钟。
朱由栋决定教给自己的独苗学生一点干货，于是把宋应星叫到身边，语重心长地说道：
“之前你说我讲学的内容太水了，那是因为你还不是我的入门弟子。现在你竟然已经拜我为师，我决定给你一点干货。”
朱由栋说着，偷偷看宋应星的反应，本以为这家伙会感到欣喜和激动，可是却一点也没有反应，好像根本不当回事。
“你也知道日晷依赖于太阳，漏刻依赖于液体，都无法独自完成计时，那么有没有一种装置，不需要依赖任何东西，可以独自地运行，永无止境地进行计时呢？”
朱由栋发起了一个疑问，终于引起了宋应星的注意。
“不可能！”宋应星的反应非常激烈，显然，他并不相信有这样的东西存在。
“当然可能，而且我们还要把这个装置给打造出来。”朱由栋不经意地装逼道。
“那是什么装置？”宋应星的语气终于有了点学生的样子。
“机械钟，确切地说，是重锤式机械摆钟。”朱由栋开始一五一十地给宋应星讲解机械钟的工作原理。
为了方便理解，朱由栋把宋应星带到了后院的泥地里，一边用树枝在地上勾画者示意图，一边向宋应星讲解说明。
重锤式机械钟以一个重锤提供驱动力，悬挂重锤的绳子缠绕在一根轴上，重锤下落，带动轴转动，并将转动传递给守时机构。守时机构包括一套擒纵装置和横摆，擒纵装置主要由棘轮和带棘爪的心轴组成，心轴上方与横摆相连。当棘轮在重锤的带动下转动，上方的轮齿推开心轴上部的棘爪，使心轴转过一个角度，而这样刚好又使心轴下部的棘爪转过来挡在下方轮齿的去路上，棘轮继续转动将它推开后，心轴就转回原来的位置，完成了一次摆动。心轴每摆动一次，棘轮都转过一个相同的角度，而这种摆动的频率通过连在心轴上的横摆得到控制，从而具有等时性，这样，将棘轮的运动通过中轴传递给表盘上的指针，指针就可以匀速转动了。
此外，由于横摆摆动的频率与横摆的转动惯量和棘轮施加给它的力量大小有关，而后者又最终由重锤所受的重力决定，不易调节，因此为方便对钟表运转速度进行调试，横摆两端的配重物被设计成可以移动的，向外移则横摆的转动惯量增大，钟速变慢，向内移则转动惯量减小，钟速变快。这种钟的缺点在于，重锤提供的驱动力在维持主要机械部分运转的同时，也是推动横摆摆动的唯一力量，而这个推力是与横摆的摆动频率相关的，当重锤提供的动力经过数重机械结构最终传递到横摆以后，其间的误差已经积累得非常大了。因此这种钟走得很不准确。伽利略发现单摆的等时性以后，就开始研制利用单摆作为核心守时装置的计时器。
单摆是能够产生往复摆动的一种装置，将无重细杆或不可伸长的细柔绳一端悬于重力场内一定点，另一端固结一个重小球，就构成单摆。若小球只限于铅直平面内摆动，则为平面单摆，若小球摆动不限于铅直平面，则为球面单摆。
单摆机械钟的机械动力仍由重锤提供，但擒纵器的摆动频率由单摆控制。一个与擒纵器心轴连在一起的L形杆伸向单摆，L形杆的杆头分叉，刚好卡住刚性的摆棍，单摆摆动时带动L形杆转动，从而把摆动的频率传递给擒纵器。摆钟的优越性在于，单摆的频率与推动它的初始力量无关，而只与重力和摆长有关，这样守时机构就真的不再受到动力机构的干扰了。
朱由栋低着头勾画着示意图，口中滔滔不绝地讲解了重锤式机械摆钟的工作原理后，满怀信心地问道：
“听明白了吗？”
没有回应，朱由栋抬头一看，宋应星正一脸懵逼，使劲地摇着脑袋。
“哪里不明白？”
“哪都不明白！什么是驱动力？什么是速度？什么是角度？什么是频率？”
这会儿轮到朱由栋一脸懵逼了！真是什么都不懂啊！沉思片刻后，朱由栋恍然大悟，现在可是大明朝啊！这里的人对于数学和物理的知识几乎是等于零啊！看来他只能把宋应星当成小学生来教了。
朱由栋总算说服了宋应星，招到了自己的第一个学生，在岳麓书院开启了一对一的教学模式。周峰凑热闹地说：“哪有这样就算拜师的，至少得端茶叩首吧！”
真是个好主意！朱由栋立即让周峰递给宋应星一杯茶。宋应星无奈地接过茶杯，向朱由栋叩拜道：“老师请喝茶！”心里却默念着：
没想到啊没想到，自己堂堂举人一枚，竟然沦落到拜一个纨绔公子为师，真是丢尽了读书人的脸啊！
简单的拜师仪式之后，宋应星成为了书院的寄宿生，管吃管住。
此时，郡主已经消失得无影无踪，或许是被她自己的馊主意给羞得没脸见人了。通过今天的一群吃货，朱由栋得到了一个教训，靠食物只能引来吃货，坚决不可取，要想吸引来机械人才，就得拿出过硬的产品出来。竟然开堂讲学的内容是钟表，那就打造一个机械钟出来，不怕没有人慕名而来。
现在是大明万历三十三年，西方早已制造了初代的机械钟。意大利的丹蒂制造出第一台结构简单的机械打点塔钟，指示机构只有时针。最早用于欧洲中世纪的教堂，它是完全机械式结构，动力使用重锤，打点钟声完全使用人工撞击铸钟，因此当时一个塔钟工程在建筑和机械结构方面是相当复杂的。机械式塔钟是指安装在大型、高层公共建筑物上的大型钟。
塔除向人们提示时间外，还起着装饰和美化建筑物的作用。它以重锤为动力源，通过机械传动带动走机构指示时间，并通过敲打专门铸出的“钟”来报时。这类塔钟结构庞大，精度较差，仅存于古老的建筑物上。后来，德国的亨莱恩用钢发条代替重锤，创造了用冕状轮擒纵机构的小型机械钟。
但是，朱由栋并不打算打造一个以钢铁为材料的机械钟，那样需要用到稀缺的铁匠，而且制造周期也太长了。因此，朱由栋的想法是利用伽利略发明的重力摆原理，先打造一个建议的木质重锤式机械摆钟。
朱由栋决定教给自己的独苗学生一点干货，于是把宋应星叫到身边，语重心长地说道：
“之前你说我讲学的内容太水了，那是因为你还不是我的入门弟子。现在你竟然已经拜我为师，我决定给你一点干货。”
朱由栋说着，偷偷看宋应星的反应，本以为这家伙会感到欣喜和激动，可是却一点也没有反应，好像根本不当回事。
“你也知道日晷依赖于太阳，漏刻依赖于液体，都无法独自完成计时，那么有没有一种装置，不需要依赖任何东西，可以独自地运行，永无止境地进行计时呢？”
朱由栋发起了一个疑问，终于引起了宋应星的注意。
“不可能！”宋应星的反应非常激烈，显然，他并不相信有这样的东西存在。
“当然可能，而且我们还要把这个装置给打造出来。”朱由栋不经意地装逼道。
“那是什么装置？”宋应星的语气终于有了点学生的样子。
“机械钟，确切地说，是重锤式机械摆钟。”朱由栋开始一五一十地给宋应星讲解机械钟的工作原理。
为了方便理解，朱由栋把宋应星带到了后院的泥地里，一边用树枝在地上勾画者示意图，一边向宋应星讲解说明。
重锤式机械钟以一个重锤提供驱动力，悬挂重锤的绳子缠绕在一根轴上，重锤下落，带动轴转动，并将转动传递给守时机构。守时机构包括一套擒纵装置和横摆，擒纵装置主要由棘轮和带棘爪的心轴组成，心轴上方与横摆相连。当棘轮在重锤的带动下转动，上方的轮齿推开心轴上部的棘爪，使心轴转过一个角度，而这样刚好又使心轴下部的棘爪转过来挡在下方轮齿的去路上，棘轮继续转动将它推开后，心轴就转回原来的位置，完成了一次摆动。心轴每摆动一次，棘轮都转过一个相同的角度，而这种摆动的频率通过连在心轴上的横摆得到控制，从而具有等时性，这样，将棘轮的运动通过中轴传递给表盘上的指针，指针就可以匀速转动了。
此外，由于横摆摆动的频率与横摆的转动惯量和棘轮施加给它的力量大小有关，而后者又最终由重锤所受的重力决定，不易调节，因此为方便对钟表运转速度进行调试，横摆两端的配重物被设计成可以移动的，向外移则横摆的转动惯量增大，钟速变慢，向内移则转动惯量减小，钟速变快。这种钟的缺点在于，重锤提供的驱动力在维持主要机械部分运转的同时，也是推动横摆摆动的唯一力量，而这个推力是与横摆的摆动频率相关的，当重锤提供的动力经过数重机械结构最终传递到横摆以后，其间的误差已经积累得非常大了。因此这种钟走得很不准确。伽利略发现单摆的等时性以后，就开始研制利用单摆作为核心守时装置的计时器。
单摆是能够产生往复摆动的一种装置，将无重细杆或不可伸长的细柔绳一端悬于重力场内一定点，另一端固结一个重小球，就构成单摆。若小球只限于铅直平面内摆动，则为平面单摆，若小球摆动不限于铅直平面，则为球面单摆。
单摆机械钟的机械动力仍由重锤提供，但擒纵器的摆动频率由单摆控制。一个与擒纵器心轴连在一起的L形杆伸向单摆，L形杆的杆头分叉，刚好卡住刚性的摆棍，单摆摆动时带动L形杆转动，从而把摆动的频率传递给擒纵器。摆钟的优越性在于，单摆的频率与推动它的初始力量无关，而只与重力和摆长有关，这样守时机构就真的不再受到动力机构的干扰了。
朱由栋低着头勾画着示意图，口中滔滔不绝地讲解了重锤式机械摆钟的工作原理后，满怀信心地问道：
“听明白了吗？”
没有回应，朱由栋抬头一看，宋应星正一脸懵逼，使劲地摇着脑袋。
“哪里不明白？”
“哪都不明白！什么是驱动力？什么是速度？什么是角度？什么是频率？”
这会儿轮到朱由栋一脸懵逼了！真是什么都不懂啊！沉思片刻后，朱由栋恍然大悟，现在可是大明朝啊！这里的人对于数学和物理的知识几乎是等于零啊！看来他只能把宋应星当成小学生来教了。