常识积累——石英钟的秒针为什么会停在“9”上

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时钟是我们生活中常见的物品，它一般用来提醒人们当前的时间。很多市民家里都挂过时钟，但是不知道细心地你发现没有：当石英钟没电时，它的秒针很有可能停留在刻度盘上“9”的位置，甚至有些恐怖片也把这种现象用来渲染气氛。为什么会有如此的诡异的事件发生呢，我们一起去看看其中的道理。

我们先来看看石英钟的工作原理，石英钟的动力来源一般是电池，也就是说，它是依靠着电力的驱动。在平日里，因为使用习惯的原因，一般情况下，人们是把石英钟竖立放置或者竖立地挂起来，而不是平放在某个平面上。因此，石英钟的指针需要走动的话，它的秒针需要克服指针的重力，对指针做功，秒针转动，时钟才能跟着运行，秒针从数字12到数字6的过程中是向下运动的，重力的作用会使秒针顺时针转动。当秒针从数字6向数字12运动时，重力会变成阻力。这个过程用物理知识可以解释为：其实这是一个与地球引力以及时钟动能有关的问题，12点到6点时，指针的重力对齿轮系统产生阻力，齿轮系统依靠电池供电而做功，克服重力，带动指针运转，因此消耗能量。在这个过程中，9点的位置，通过指针重心的直线到旋转中心的距离最大，因而重力矩也最大。

在石英钟运转过程中，其秒针的走行力矩大小的变化规律为3点至9点逐渐变大、9点至3点逐渐变小，变化量呈正弦曲线态势。当石英钟在电池快没电的时候，电压不变电流变小，因而驱动力变小，当秒针走到重力矩最大的位置，也就是刻度“9”的位置时，这个时候齿轮产生的动力不足以使步进马达驱动秒针摆脱地球引力，因此，秒针在8点至9点位置停止的概率最大。实际上，当石英钟电池没电的时候，秒针在多数也停在这个位置。