Contenuto
- Cosa c'è dentro un orologio analogico
- Orologi a pendolo: il primo orologio moderno
- Uno sguardo dentro un orologio analogico
- Orologi analogici a molla
- Orologi al quarzo alimentati a batteria
- Un'ultima nota sugli orologi atomici
Gli orologi possono essere suddivisi in due grandi categorie in base alla modalità di visualizzazione delle informazioni.
Analogico, alias meccanico, gli orologi usano le lancette in movimento per indicare l'ora corrente. Digitale gli orologi, d'altra parte, visualizzano l'ora come un insieme di numeri, in genere tramite un LCD o un altro schermo elettronico.
(È tecnicamente possibile avere un orologio elettronico con un display analogico, ma è molto raro - lo tratteremo analogico e meccanico come sinonimi.)
Cosa c'è dentro un orologio analogico
Ogni orologio ha bisogno di tre parti fondamentali:
In termini più elementari, un orologio è un dispositivo che utilizza energia per Schermo tempo, regolato da a cronometraggio meccanismo.
Prendi in considerazione una clessidra piena di sabbia, un orologio analogico molto semplice. Suo energia la fonte è l'attrazione della gravità, la sua Schermo è la quantità di sabbia contenuta in ciascuna metà e la sua cronometraggio il meccanismo è la velocità relativamente costante alla quale la sabbia scorre attraverso la stretta apertura tra le due metà.
In orologi analogici più sofisticati, le tre parti fondamentali sono collegate tramite ingranaggi, pulegge e altri sistemi meccanici.
Nei moderni orologi, i componenti meccanici possono essere sostituiti da fili e correnti elettriche. Esistono più configurazioni possibili di quelle che potremmo mai coprire, quindi diamo un'occhiata più da vicino a un particolare tipo di orologio.
Orologi a pendolo: il primo orologio moderno
Gli orologi a pendolo sono probabilmente i primi orologi moderni.
Un pendolo, ricorderete, è un peso appeso a un punto fisso e lasciato oscillare avanti e indietro: puoi crearne uno semplice facendo penzolare un paio di auricolari.
A cavallo del 17 ° secolo, gli esperimenti di fisica dello scienziato italiano Galileo Galilei lo portarono a scoprire questa caratteristica unica dei pendoli: si sempre impiegare lo stesso tempo per completare uno swing completo.
Questo è vero anche se la resistenza dell'aria e altri fattori riducono lentamente la distanza di un pendolo ad ogni oscillazione, fino al momento in cui si ferma.
Riconobbe immediatamente il potenziale dei pendoli per il cronometraggio all'interno di un meccanismo dell'orologio, ma non fu fino al 1656 che lo scienziato olandese Christiaan Huygens, ispirato all'opera di Galileo, progettò un orologio a pendolo funzionante.
Huygens non aveva la capacità di implementare il suo design, quindi ha assunto l'orologiaio professionista Salomon Coster per costruirlo.
Uno sguardo dentro un orologio analogico
Vediamo come funzionano gli orologi a pendolo in base alla suddivisione in tre parti (meccanismo di indicazione dell'ora, fonte di energia e display) che abbiamo usato sopra.
Fonte di energia: Come una clessidra, i primi orologi a pendolo utilizzavano la gravità per generare energia attraverso un sistema di pesi appesi alle pulegge. Girando una chiave si "carica" l'orologio, sollevando i pesi e immagazzinando energia potenziale tenendo i pesi contro la gravità.
Meccanismo di indicazione dell'ora: Un pendolo e un componente chiamato an scappamento regolare la velocità con cui viene rilasciata energia dai pesi. Lo scappamento include una ruota dentata che assicura che possa muoversi solo in passi discreti o "tick".
Ogni oscillazione completa del pendolo rilascia un segno di spunta sullo scappamento, che a sua volta consente ai pesi di cadere leggermente.
Schermo: Le lancette dell'orologio sono collegate tramite il cambio al resto del meccanismo.
Quando lo scappamento rilascia un segno di spunta di energia, gli ingranaggi girano e le mani muovono la quantità corretta.
Se si assume un'oscillazione del pendolo di un secondo, che era comune nei progetti successivi, ogni segno di spunta finisce per spostare la lancetta dei secondi esattamente a 1/60 di giro dal quadrante dell'orologio.
In parole povere: energia viene memorizzato utilizzando pesi sollevati, quindi rilasciato a una velocità precisa di cronometraggio meccanismo a pendolo, che gira le mani del Schermo per mostrare l'ora corrente.
Orologi analogici a molla
Potresti aver pensato che un pendolo non avrebbe funzionato in un orologio, che si muove costantemente.
Invece, usano orologi meccanici molle principali e bilancieri. Gli orologi a molla in realtà precedono gli orologi a pendolo di circa 200 anni, ma erano notevolmente meno precisi.
La molla principale è chiusa per essere conservata energia. Il bilanciere è un disco appositamente pesato; una volta messo in moto, ruota avanti e indietro a una velocità regolare per agire come a cronometraggio meccanismo.
Orologi al quarzo alimentati a batteria
Oggi, gli orologi più comuni sono orologi al quarzo, chiamati per il loro cronometraggio meccanismo.
I cristalli di quarzo lo sono piezoelettrico: se attraversi una corrente elettrica attraverso di loro, vibrano a una velocità specifica. Notare una tendenza? Quasi ogni processo con una tariffa specifica può fungere da meccanismo di cronometraggio.
Un tipico orologio moderno alimentato a batteria è una corrente elettrica minuscola attraverso un cristallo di quarzo, che si trova in un circuito che si comporta come uno scappamento: rilascia piccole quantità di elettricità dalla batteria a intervalli regolari dettati dalla vibrazione del quarzo.
Ogni "ticchettio" regolare di elettricità o alimenta un motore per muovere le lancette analogiche o controlla l'uscita su uno schermo digitale.
Un'ultima nota sugli orologi atomici
Potresti aver visto o sentito parlare di un orologio atomico.
Sono quasi interamente digitali, quindi non entreremo nei dettagli, ma i principi di base di come funzionano sono gli stessi degli orologi sopra. La grande differenza è il loro cronometraggio: sono costruiti attorno a un meccanismo che misura la velocità precisa con cui gli atomi di cesio rilasciano energia dopo essere stati "eccitati" dalle onde radio.
Il Sistema Internazionale di Unità ha standardizzato la sua definizione di un secondo sulle proprietà del cesio nel 1967, e da allora è rimasto lo standard.