Orologio

SundialsEdit

La posizione apparente del Sole nel cielo si muove nel corso di ogni giorno, che riflette la rotazione della Terra. Le ombre proiettate dagli oggetti fissi si muovono in modo corrispondente, quindi le loro posizioni possono essere utilizzate per indicare l’ora del giorno., Una meridiana mostra l’ora visualizzando la posizione di un’ombra su una superficie (solitamente) piana, che ha segni che corrispondono alle ore. Le meridiane possono essere orizzontali, verticali o in altri orientamenti. Le meridiane erano ampiamente usate nei tempi antichi. Con la conoscenza della latitudine, una meridiana ben costruita può misurare l’ora solare locale con ragionevole precisione, entro un minuto o due. Le meridiane continuarono ad essere utilizzate per monitorare le prestazioni degli orologi fino al 1830, con l’uso del telegrafo e del treno per standardizzare il tempo e i fusi orari tra le città.,

Dispositivi in grado di misurare la durata, il tempo trascorso e intervalsEdit

numero di dispositivi che possono essere utilizzati per segnare il passaggio del tempo senza il rispetto per il tempo di riferimento (ora, giorno, ore, minuti, e così via.) e può essere utile per misurare la durata o gli intervalli. Esempi di tali timer di durata sono orologi a candela, orologi incenso e la clessidra., Sia l’orologio della candela che l’orologio dell’incenso funzionano sullo stesso principio in cui il consumo di risorse è più o meno costante consentendo stime ragionevolmente precise e ripetibili dei passaggi temporali. Nella clessidra, la sabbia fine che versa attraverso un piccolo foro ad una velocità costante indica un passaggio arbitrario e predeterminato del tempo. La risorsa non viene consumata ma riutilizzata.,

Acqua clocksEdit

orologi ad Acqua, insieme con le meridiane, sono forse la più antica del tempo-strumenti di misura, con la sola eccezione del giorno a contare tally stick. Data la loro grande antichità, dove e quando sono esistiti per la prima volta non è noto e forse inconoscibile. Il deflusso a forma di ciotola è la forma più semplice di un orologio ad acqua ed è noto per essere esistito in Babilonia e in Egitto intorno al 16 ° secolo AC., Altre regioni del mondo, tra cui India e Cina, hanno anche le prime prove di orologi ad acqua, ma le prime date sono meno certe. Alcuni autori, tuttavia, scrivono di orologi ad acqua che appaiono già nel 4000 AC in queste regioni del mondo.

L’astronomo greco Andronico di Cyrrhus ha supervisionato la costruzione della Torre dei Venti ad Atene nel 1 ° secolo AC Le civiltà greca e romana hanno avanzato il design dell’orologio ad acqua con una maggiore precisione. Questi progressi sono stati trasmessi attraverso Bisanzio e tempi islamici, alla fine facendo il loro ritorno in Europa., Indipendentemente, i cinesi hanno sviluppato i propri orologi ad acqua avanzati（水鐘） nel 725 DC, trasmettendo le loro idee alla Corea e al Giappone.

Alcuni progetti di orologi ad acqua sono stati sviluppati in modo indipendente e alcune conoscenze sono state trasferite attraverso la diffusione del commercio. Le società pre-moderne non hanno gli stessi requisiti precisi di cronometraggio che esistono nelle società industriali moderne, dove ogni ora di lavoro o di riposo è monitorata e il lavoro può iniziare o finire in qualsiasi momento indipendentemente dalle condizioni esterne. Anziché, orologi ad acqua nelle società antiche sono stati utilizzati principalmente per motivi astrologici., Questi primi orologi ad acqua sono stati calibrati con una meridiana. Pur non raggiungendo mai il livello di precisione di un orologio moderno, l’orologio ad acqua è stato il dispositivo di cronometraggio più preciso e comunemente usato per millenni, fino a quando non è stato sostituito dall’orologio a pendolo più preciso nell’Europa del 17 ° secolo.

La civiltà islamica è accreditata con ulteriore avanzamento della precisione degli orologi con ingegneria elaborata., Nel 797 (o forse nell ‘ 801), il califfo abbaside di Baghdad, Harun al-Rashid, presentò a Carlo Magno un elefante asiatico di nome Abul-Abbas insieme ad un “esempio particolarmente elaborato” di orologio ad acqua. Papa Silvestro II introdusse gli orologi nell’Europa settentrionale e occidentale intorno al 1000 DC.

Orologi meccanici ad acquamodifica

Il primo orologio ad ingranaggi conosciuto fu inventato dal grande matematico, fisico e ingegnere Archimede durante il iii secolo AC., Archimede ha creato il suo orologio astronomico che era anche un orologio a cucù con il canto degli uccelli e si muove ogni ora. E ‘ il primo orologio carillon come suona musica e contemporaneamente con una persona che lampeggia gli occhi sorpresi dal canto degli uccelli. L’orologio di Archimede funziona con un sistema di quattro pesi, contrappesi e stringhe regolate da un sistema di galleggianti in un contenitore d’acqua con sifoni che regolano la continuazione automatica dell’orologio., I principi di questo tipo di orologi sono descritti dal matematico e fisico Hero, che dice che alcuni di loro lavorano con una catena che trasforma un ingranaggio del meccanismo. Un altro orologio greco probabilmente costruito al tempo di Alessandro era a Gaza, descritto da Procopio. L’orologio di Gaza era probabilmente un Meteoroskopeion, cioè un edificio che mostra i fenomeni celesti e il tempo. Aveva puntatore per il tempo e alcune automazioni simili all’orologio di Archimede., C’erano 12 porte che si aprivano una ogni ora con Ercole che eseguiva le sue fatiche, il Leone all’una, ecc., e di notte una lampada diventa visibile ogni ora, con 12 finestre che si aprivano per mostrare l’ora.

Un altro orologio ad ingranaggi è stato sviluppato nel 11 ° secolo dall’ingegnere arabo Ibn Khalaf al-Muradi in Iberia islamica; si trattava di un orologio ad acqua che impiegava un meccanismo complesso treno di ingranaggi, tra cui sia segmentale ed epicicloidale ingranaggi, in grado di trasmettere coppia elevata. L’orologio era senza rivali nel suo uso di ingranaggi complessi sofisticati, fino agli orologi meccanici della metà del 14 ° secolo., L’orologio di Al-Muradi impiegava anche l’uso del mercurio nei suoi collegamenti idraulici, che potevano funzionare con automi meccanici. Il lavoro di Al-Muradi era noto agli studiosi che lavoravano sotto Alfonso X di Castiglia, quindi il meccanismo potrebbe aver giocato un ruolo nello sviluppo degli orologi meccanici europei. Altri orologi ad acqua monumentali costruiti da ingegneri musulmani medievali impiegavano anche complessi treni ad ingranaggi e matrici di automi. Ingegneri arabi al momento anche sviluppato un meccanismo di scappamento liquido-driven che hanno impiegato in alcuni dei loro orologi ad acqua., Galleggianti pesanti sono stati utilizzati come pesi e un sistema a testa costante è stato utilizzato come meccanismo di scappamento, che era presente nei comandi idraulici hanno usato per fare galleggianti pesanti scendono ad una velocità lenta e costante.

Un orologio a ruota dentata ad acqua è stato creato in Cina da Yi Xing e Liang Lingzan., Questo non è considerato un orologio meccanismo scappamento come era unidirezionale, la dinastia Song polymath e genio Su Song (1020-1101) lo incorporò nella sua innovazione monumentale della torre dell’orologio astronomico di Kaifeng nel 1088. Il suo orologio astronomico e la sfera armillare rotante si basavano ancora sull’uso dell’acqua che scorre durante la primavera, l’estate, le stagioni autunnali e del mercurio liquido durante la temperatura di congelamento dell’inverno (cioè l’idraulica)., Un orologio al mercurio, descritto nei Libros del saber, un’opera spagnola del 1277 composta da traduzioni e parafrasi di opere arabe, è talvolta citato come prova della conoscenza musulmana di un orologio meccanico. Un orologio a ruota dentata a mercurio è stato creato da Ibn Khalaf al-Muradi.,

Nel 13 ° secolo, Al-Jazari, un ingegnere, la Mesopotamia (vissuto 1136-1206) che ha lavorato per Artuqid re di Diyar-Bakr, Nasir al-Din, fatto numerosi orologi di tutte le forme e dimensioni. Un libro sul suo lavoro ha descritto 50 dispositivi meccanici in 6 categorie, compresi gli orologi ad acqua. Gli orologi più rinomati inclusi gli orologi Elefante, Scriba e Castello, che sono stati tutti ricostruiti con successo., Oltre a raccontare il tempo, questi grandi orologi erano simboli di status, grandezza e ricchezza dello Stato Urtuq.

Completamente meccanicomodifica

Oltre al Cinese orologio astronomico di Su Canzone nel 1088 di cui sopra, Musulmano contemporaneo gli astronomi hanno anche costruito una varietà di altamente accurate orologi astronomici per l’uso nelle loro moschee e osservatori, come l’acqua, alimentato orologio astronomico da parte di Al-Jazari nel 1206, e il astrolabic orologio da Ibn al-Shatir all’inizio del 14 ° secolo., I più sofisticati astrolabi cronometraggio erano i meccanismi astrolabi ad ingranaggi progettati da Abū Rayhān Bīrūnī nel 11 ° secolo e da Muhammad ibn Abi Bakr nel 13 ° secolo. Questi dispositivi funzionavano come dispositivi di cronometraggio e anche come calendari.

Un sofisticato orologio astronomico ad acqua fu costruito da Al-Jazari nel 1206. Questo orologio castello era un dispositivo complesso che era di circa 11 piedi (3,4 m) di altezza, e aveva molteplici funzioni a fianco cronometraggio., Comprendeva un’esposizione dello zodiaco e dei percorsi solari e lunari, e un puntatore a forma di falce di luna che viaggiava attraverso la cima di un gateway, mosso da un carrello nascosto e facendo aprire le porte, ciascuna rivelando un manichino, ogni ora. È stato possibile reimpostare la lunghezza del giorno e della notte per tenere conto delle diverse lunghezze del giorno e della notte durante tutto l’anno. Questo orologio presentava anche una serie di automi tra cui falchi e musicisti che riproducevano automaticamente la musica quando venivano mossi da leve azionate da un albero a camme nascosto collegato a una ruota idraulica.,

In Europa, ci sono stati gli orologi costruiti da Riccardo di Wallingford a St Albans entro il 1336, e da Giovanni de Dondi a Padova dal 1348 al 1364. Non esistono più, ma sopravvivono descrizioni dettagliate del loro design e costruzione e sono state fatte riproduzioni moderne. Illustrano quanto velocemente la teoria dell’orologio meccanico fosse stata tradotta in costruzioni pratiche, e anche che uno dei tanti impulsi al loro sviluppo era stato il desiderio degli astronomi di indagare sui fenomeni celesti.,

L’orologio di Wallingford aveva un grande quadrante di tipo astrolabio, che mostrava il sole, l’età della luna, la fase e il nodo, una mappa stellare e possibilmente i pianeti. Inoltre, aveva una ruota della fortuna e un indicatore dello stato della marea a London Bridge. Campane suonavano ogni ora, il numero di colpi che indica il tempo. L’orologio di Dondi era una costruzione a sette lati, alta 1 metro, con quadranti che mostravano l’ora del giorno, compresi i minuti, i movimenti di tutti i pianeti conosciuti, un calendario automatico di feste fisse e mobili e una lancetta di previsione dell’eclissi che ruotava una volta ogni 18 anni., Non si sa quanto accurati o affidabili sarebbero stati questi orologi. Probabilmente venivano regolati manualmente ogni giorno per compensare gli errori causati dall’usura e dalla fabbricazione imprecisa. Orologi ad acqua sono talvolta utilizzati ancora oggi, e possono essere esaminati in luoghi come antichi castelli e musei. L’orologio della Cattedrale di Salisbury, costruito nel 1386, è considerato il più antico orologio meccanico sopravvissuto al mondo che colpisce le ore.,

Primavera-drivenEdit

• Esempi di primavera-driven orologi

• Matteo Norman trasporto orologio con avvolgimento chiave

• Decorato William Gilbert mantel clock

Orologiai sviluppato la loro arte in vari modi. Costruire orologi più piccoli era una sfida tecnica, così come migliorare la precisione e l’affidabilità., Gli orologi potrebbero essere impressionanti showpieces per dimostrare artigianato qualificato, o meno costosi, articoli prodotti in serie per uso domestico. Lo scappamento in particolare è stato un fattore importante che ha influenzato la precisione dell’orologio, quindi sono stati provati molti meccanismi diversi.

Orologi a molla apparso durante il 15 ° secolo, anche se sono spesso erroneamente accreditati a Norimberga orologiaio Peter Henlein (o Henle, o Hele) intorno al 1511. Il primo orologio a molla esistente è l’orologio da camera dato a Filippo il Buono, duca di Borgogna, intorno al 1430, ora nel Germanisches Nationalmuseum., Spring power ha presentato agli orologiai un nuovo problema: come mantenere il movimento dell’orologio a una velocità costante mentre la molla correva verso il basso. Ciò ha provocato l’invenzione del stackfreed e del fusee nel 15 ° secolo e molte altre innovazioni, fino all’invenzione del moderno barile in corso nel 1760.

I primi quadranti dell’orologio non indicavano minuti e secondi. Un orologio con un quadrante che indica i minuti è stato illustrato in un manoscritto del 1475 da Paulus Almanus, e alcuni orologi del 15 ° secolo in Germania indicavano minuti e secondi.,Una prima registrazione di una lancetta dei secondi su un orologio risale al 1560 circa su un orologio ora nella collezione Fremersdorf.:417-418

Durante i secoli XV e xvi, orologeria fiorì, in particolare nelle città di lavorazione dei metalli di Norimberga e Augusta, e in Blois, Francia. Alcuni degli orologi da tavolo più basilari hanno una sola mano di mantenimento del tempo, con il quadrante tra gli indici divisi in quattro parti uguali che rendono gli orologi leggibili ai minuti 15 più vicini. Altri orologi erano mostre di artigianato e abilità, incorporando indicatori astronomici e movimenti musicali., Lo scappamento a percussione fu inventato nel 1584 da Jost Bürgi, che sviluppò anche il remontoire. Gli orologi di Bürgi erano un grande miglioramento nella precisione in quanto erano corretti in un minuto al giorno. Questi orologi aiutarono l’astronomo del xvi secolo Tycho Brahe ad osservare gli eventi astronomici con una precisione molto maggiore rispetto a prima.,=”85300e34af”>

PendulumEdit

Il prossimo sviluppo in precisione si è verificato dopo il 1656 con l’invenzione dell’orologio a pendolo., Galileo ebbe l’idea di usare un bob oscillante per regolare il movimento di un dispositivo che dice il tempo all’inizio del 17 ° secolo. Christiaan Huygens, tuttavia, è solitamente accreditato come l’inventore. Egli determinò la formula matematica che relazionava la lunghezza del pendolo al tempo (circa 99,4 cm o 39,1 pollici per un secondo movimento) e fece realizzare il primo orologio a pendolo. Il primo modello di orologio fu costruito nel 1657 a L’Aia, ma fu in Inghilterra che l’idea fu ripresa., L’orologio longcase (noto anche come l’orologio a pendolo) è stato creato per ospitare il pendolo e opere dell’orologiaio inglese William Clement nel 1670 o 1671. Fu anche in questo momento che le casse dell’orologio cominciarono ad essere fatte di legno e le facce dell’orologio per utilizzare lo smalto e la ceramica dipinta a mano.

Nel 1670, William Clement creò lo scappamento ad ancora, un miglioramento rispetto allo scappamento a corona di Huygens. Clemente introdusse anche la molla di sospensione a pendolo nel 1671., La lancetta concentrica dei minuti è stata aggiunta all’orologio da Daniel Quare, un orologiaio di Londra e altri, e la lancetta dei secondi è stata introdotta per la prima volta.

HairspringEdit

Nel 1675, Huygens e Robert Hooke inventarono la molla a spirale, o spirale, progettata per controllare la velocità di oscillazione del bilanciere. Questo progresso cruciale finalmente fatto accurate orologi da tasca possibile., Il grande orologiaio inglese, Thomas Tompion, è stato uno dei primi ad utilizzare questo meccanismo con successo nei suoi orologi da tasca, e ha adottato la lancetta dei minuti che, dopo una varietà di disegni sono stati sperimentati, alla fine stabilizzato nella configurazione moderna. Il meccanismo a cremagliera e a chiocciola per colpire gli orologi, è stato introdotto durante il 17 ° secolo e ha avuto notevoli vantaggi rispetto al meccanismo “countwheel” (o “piastra di bloccaggio”). Durante il 20 ° secolo c’era un malinteso comune che Edward Barlow inventato cremagliera e lumaca colpisce., In effetti, la sua invenzione era collegata a un meccanismo ripetuto che impiegava il rack e la lumaca. L’orologio ripetuto, che suona il numero di ore (o anche minuti) su richiesta è stato inventato da Quare o Barlow nel 1676. George Graham inventò lo scappamento deadbeat per orologi nel 1720.

Cronometro marinomodifica

Uno stimolo importante per migliorare la precisione e l’affidabilità degli orologi era l’importanza di mantenere il tempo preciso per la navigazione., La posizione di una nave in mare potrebbe essere determinata con ragionevole precisione se un navigatore potrebbe fare riferimento a un orologio che ha perso o guadagnato meno di circa 10 secondi al giorno. Questo orologio non poteva contenere un pendolo, che sarebbe praticamente inutile su una nave a dondolo. Nel 1714, il governo britannico offrì grandi ricompense finanziarie per il valore di 20.000 sterline per chiunque potesse determinare con precisione la longitudine. John Harrison, che ha dedicato la sua vita a migliorare la precisione dei suoi orologi, in seguito ha ricevuto somme considerevoli sotto il Longitude Act.,

Nel 1735, Harrison costruì il suo primo cronometro, che migliorò costantemente nei successivi trent’anni prima di sottoporlo all’esame. L’orologio aveva molte innovazioni, tra cui l’uso di cuscinetti per ridurre l’attrito, bilance ponderate per compensare il pitch and roll della nave in mare e l’uso di due metalli diversi per ridurre il problema dell’espansione dal calore. Il cronometro fu testato nel 1761 dal figlio di Harrison e alla fine di 10 settimane l’orologio era in errore di meno di 5 secondi.,

Massa productionEdit

Gli Inglesi avevano imposto nella manifattura di orologi, per molti secoli 17 e 18, ma mantenuto un sistema di produzione che è stato orientato verso prodotti di alta qualità per l’elite. Sebbene ci fosse un tentativo di modernizzare la produzione di orologi con tecniche di produzione di massa e l’applicazione di strumenti e macchinari duplicati dalla British Watch Company nel 1843, fu negli Stati Uniti che questo sistema decollò., Nel 1816, Eli Terry e alcuni altri orologiai del Connecticut svilupparono un modo di produrre in serie orologi usando parti intercambiabili. Aaron Lufkin Dennison ha iniziato una fabbrica nel 1851 in Massachusetts che ha utilizzato anche parti intercambiabili, e dal 1861 era in esecuzione un’impresa di successo incorporata come la Waltham Watch Company.,

Primi electricEdit

Nel 1815, Francesco Ronalds pubblicato il primo orologio elettrico alimentato da pila a secco di batterie. Alexander Bain, orologiaio scozzese, brevettò l’orologio elettrico nel 1840. La molla dell’orologio elettrico è avvolta con un motore elettrico o con un elettromagnete e un’armatura. Nel 1841 brevettò per la prima volta il pendolo elettromagnetico., Entro la fine del diciannovesimo secolo, l’avvento della batteria a secco rese possibile l’uso dell’energia elettrica negli orologi. Primavera o peso guidato orologi che utilizzano elettricità, corrente alternata (AC) o corrente continua (DC), per riavvolgere la molla o aumentare il peso di un orologio meccanico sarebbe classificato come un orologio elettromeccanico. Questa classificazione si applicherebbe anche agli orologi che impiegano un impulso elettrico per spingere il pendolo. Negli orologi elettromeccanici l’elettricità non serve a mantenere la funzione di tempo., Questi tipi di orologi sono stati fatti come singoli orologi, ma più comunemente utilizzati in installazioni di tempo sincronizzato in scuole, aziende, fabbriche, ferrovie e strutture governative come un orologio master e orologi slave.

Quando è disponibile un’alimentazione elettrica CA di frequenza stabile, il cronometraggio può essere mantenuto in modo molto affidabile utilizzando un motore sincrono, essenzialmente contando i cicli. La corrente di alimentazione si alterna con una frequenza accurata di 50 hertz in molti paesi e 60 hertz in altri., Mentre la frequenza può variare leggermente durante il giorno come i cambiamenti di carico, generatori sono progettati per mantenere un numero preciso di cicli nel corso di un giorno, in modo che l’orologio può essere una frazione di secondo lento o veloce in qualsiasi momento, ma sarà perfettamente preciso per un lungo periodo di tempo. Il rotore del motore ruota ad una velocità correlata alla frequenza di alternanza. L’ingranaggio appropriato converte questa velocità di rotazione in quelle corrette per le lancette dell’orologio analogico., Il tempo in questi casi viene misurato in diversi modi, come contando i cicli dell’alimentazione CA, la vibrazione di un diapason, il comportamento dei cristalli di quarzo o le vibrazioni quantistiche degli atomi. I circuiti elettronici dividono queste oscillazioni ad alta frequenza a quelle più lente che guidano la visualizzazione del tempo.

Quarzedit

Le proprietà piezoelettriche del quarzo cristallino furono scoperte da Jacques e Pierre Curie nel 1880. Il primo oscillatore a cristallo fu inventato nel 1917 da Alexander M. Nicholson dopo di che, il primo oscillatore a cristallo di quarzo fu costruito da Walter G. Cady nel 1921. Nel 1927 il primo orologio al quarzo fu costruito da Warren Marrison e JW Horton presso i Bell Telephone Laboratories in Canada., I decenni successivi videro lo sviluppo di orologi al quarzo come dispositivi di misurazione del tempo di precisione in ambienti di laboratorio—l’ingombrante e delicata elettronica di conteggio, costruita con tubi a vuoto, limitò il loro uso pratico altrove. Il National Bureau of Standards (ora NIST) ha basato il time standard degli Stati Uniti su orologi al quarzo dalla fine del 1929 fino al 1960, quando è cambiato in orologi atomici. Nel 1969, Seiko ha prodotto il primo orologio da polso al quarzo al mondo, l’Astron. La loro precisione intrinseca e il basso costo di produzione hanno portato alla successiva proliferazione di orologi e orologi al quarzo.,

AtomicEdit

Attualmente, gli orologi atomici sono gli orologi più accurati esistenti. Essi sono notevolmente più precisi di orologi al quarzo in quanto possono essere precisi entro pochi secondi oltre trilioni di anni. Gli orologi atomici furono teorizzati per la prima volta da Lord Kelvin nel 1879. Nel 1930 lo sviluppo della risonanza magnetica creato metodo pratico per fare questo. Un prototipo di dispositivo maser ad ammoniaca fu costruito nel 1949 presso l’U. S. National Bureau of Standards (NBS, ora NIST). Sebbene fosse meno accurato degli orologi al quarzo esistenti, serviva a dimostrare il concetto., Il primo orologio atomico accurato, uno standard al cesio basato su una certa transizione dell’atomo di cesio-133, fu costruito da Louis Essen nel 1955 presso il National Physical Laboratory nel Regno Unito. La calibrazione dell’orologio atomico standard al cesio è stata effettuata utilizzando la scala temporale astronomica ephemeris time (ET). A partire dal 2013, gli orologi atomici più stabili sono gli orologi itterbio, che sono stabili in meno di due parti in 1 quintiglione (2×10-18).