Кой е изобретил часовника с махало? Историята на появата на часовници. Недостатъци на часовниците с махало

11.04.2024 -

Първата наука за времето е астрономията. Резултатите от наблюденията в древните обсерватории са използвани за земеделие и религиозни обреди. С развитието на занаятите обаче възниква необходимостта от измерване на кратки периоди от време. Така човечеството стигна до изобретяването на часовниците. Процесът беше дълъг, изпълнен с упорит труд от най-добрите умове.

Историята на часовниците датира от много векове; това е най-старото изобретение на човечеството. От пръчка, забита в земята, до свръхпрецизен хронометър, пътуването е дълго стотици поколения. Ако направим класация на постиженията на човешката цивилизация, тогава в категорията „велики изобретения“ часовникът ще бъде на второ място след колелото.

Имало е време, когато един календар е бил достатъчен за хората. Но се появиха занаятите и възникна необходимостта да се записва продължителността на технологичните процеси. Необходим е часовник, чиято цел е да измерва периоди от време, по-кратки от един ден. За да постигнат това, хората са използвали различни физически процеси през вековете. Проектите, които ги изпълняват, също бяха съответни.

Историята на часовниците е разделена на два големи периода. Първият е дълъг няколко хиляди години, вторият е по-малко от една.

1. Историята на появата на часовници, наречени най-простите. Тази категория включва соларни, водни, противопожарни и пясъчни устройства. Периодът завършва с изучаването на механични часовници от периода преди махалото. Това бяха средновековни камбани.

2. Нова история на часовниците, започваща с изобретяването на махалото и везните, което бележи началото на развитието на класическата осцилаторна хронометрия. Този период е все още

Слънчев часовник

Най-древните, достигнали до нас. Следователно именно историята на слънчевия часовник открива парада на великите изобретения в областта на хронометрията. Въпреки привидната си простота, те се отличаваха с голямо разнообразие от дизайни.

Основата е видимото движение на Слънцето през деня. Преброяването се извършва според сянката, хвърлена от оста. Използването им е възможно само в слънчев ден. Древен Египет е имал благоприятни климатични условия за това. Най-разпространени по бреговете на Нил са слънчевите часовници под формата на обелиски. Те бяха инсталирани на входа на храмовете. Гномон под формата на вертикален обелиск и скала, отбелязана на земята - така е изглеждал древен слънчев часовник. Снимката по-долу показва един от тях. Един от транспортираните в Европа египетски обелиски е оцелял до днес. Високият 34 метра гномон в момента стои на един от пиаците в Рим.

Конвенционалните слънчеви часовници имаха значителен недостатък. Те знаеха за него, но го търпяха дълго време. През различните сезони, тоест лятото и зимата, продължителността на часа не е еднаква. Но през периода на доминиране на аграрния строй и занаятчийските отношения не е имало нужда от точно измерване на времето. Следователно слънчевият часовник успешно съществува до късното Средновековие.

Гномонът беше заменен от по-прогресивни дизайни. Подобрените слънчеви часовници, в които този недостатък беше елиминиран, имаха извити скали. В допълнение към това подобрение бяха използвани различни дизайни. Така стенните и прозоречните слънчеви часовници са често срещани в Европа.

Допълнителни подобрения се извършват през 1431 г. Тя се състоеше в ориентиране на сенчестата стрелка успоредно на земната ос. Такава стрела се наричаше полуос. Сега сянката, въртяща се около полуоста, се движеше равномерно, завъртайки се с 15° на час. Този дизайн направи възможно производството на слънчев часовник, който беше доста точен за времето си. Снимката показва едно от тези устройства, запазено в Китай.

За правилна инсталация конструкцията е оборудвана с компас. Стана възможно часовникът да се използва навсякъде. Възможно е дори да се произвеждат преносими модели. От 1445 г. слънчевите часовници започват да се изграждат под формата на куха полусфера, оборудвана със стрелка, чиято сянка пада върху вътрешната повърхност.

Търсене на алтернатива

Въпреки факта, че слънчевите часовници бяха удобни и точни, те имаха сериозни обективни недостатъци. Те бяха напълно зависими от времето и функционирането им беше ограничено до частта от деня, съдържаща се в интервала между изгрева и залеза. В търсене на алтернатива учените се опитаха да намерят други начини за измерване на периоди от време. Изисква се те да не се свързват с наблюдение на движението на звезди и планети.

Търсенето доведе до създаването на изкуствени стандарти за време. Например, това беше интервалът, необходим за потока или изгарянето на определено количество вещество.

Най-простите часовници, създадени на тази основа, са извървели дълъг път в разработването и подобряването на дизайна, като по този начин са подготвили почвата за създаването не само на механични часовници, но и на устройства за автоматизация.

клепсидра

Името „клепсидра“ е присвоено на водните часовници, така че има погрешно схващане, че те са били изобретени за първи път в Гърция. В действителност не беше така. Най-старата, много примитивна клепсидра е намерена в храма на Амон във Феб и се съхранява в музея в Кайро.

При създаването на воден часовник е необходимо да се осигури равномерно намаляване на нивото на водата в съда, докато тече през долния калибриран отвор. Това се постига чрез придаване на съда във формата на конус, стесняващ се по-близо до дъното. Само през Средновековието беше възможно да се получи модел, описващ скоростта на изтичане на течност в зависимост от нейното ниво и формата на контейнера. Преди това формата на съда за водния часовник е избрана експериментално. Например египетската клепсидра, спомената по-горе, дава равномерно намаляване на нивото. Макар и с някаква грешка.

Тъй като клепсидрата не зависи от времето на деня и времето, тя най-добре отговаря на изискванията за непрекъснато измерване на времето. В допълнение, необходимостта от по-нататъшно подобряване на устройството и добавяне на различни функции предостави пространство на дизайнерите да полетят с въображението си. Така клепсидрите от арабски произход са били произведения на изкуството, съчетани с висока функционалност. Те бяха оборудвани с допълнителни хидравлични и пневматични механизми: звуков сигнал за време, система за нощно осветление.

Историята не е запазила много имена на създателите на водни часовници. Произведени са не само в Европа, но и в Китай и Индия. До нас са достигнали сведения за гръцки механик на име Ктесибий от Александрия, живял 150 години пр.н.е. В клепсидра Ктесибий използва зъбни колела, чиито теоретични разработки са извършени от Аристотел.

Пожарен часовник

Тази група се появява в началото на 13 век. Първите огнени часовници са били тънки свещи с височина до 1 метър с нанесени върху тях маркировки. Понякога някои части бяха оборудвани с метални щифтове, които, падайки върху метална стойка, докато восъкът гореше около тях, издаваха отчетлив звук. Такива устройства послужиха като прототип на будилника.

С появата на прозрачно стъкло огнените часовници се трансформират в часовници за лампи. На стената беше поставена скала, според която, докато маслото изгаряше, се определяше времето.

Такива устройства са най-разпространени в Китай. Наред с ламповите часовници в тази страна е бил разпространен друг вид огнени часовници - фитилни. Можем да кажем, че това беше клон в задънена улица.

пясъчен часовник

Не се знае точно кога са родени. Можем само да кажем със сигурност, че те не биха могли да се появят преди изобретяването на стъклото.

Пясъчният часовник се състои от две прозрачни стъклени колби. През свързващото гърло съдържанието се излива от горната колба в долната. И днес все още можете да намерите пясъчни часовници. На снимката е един от моделите, стилизиран под антика.

При изработката на инструменти средновековните занаятчии украсяват пясъчни часовници с изискан декор. Те са били използвани не само за измерване на периоди от време, но и като интериорна декорация. В домовете на много благородници и сановници може да се види луксозен пясъчен часовник. Снимката представя един от тези модели.

Пясъчният часовник идва в Европа доста късно – в края на Средновековието, но разпространението му е бързо. Благодарение на тяхната простота и възможност за използване по всяко време, те бързо станаха много популярни.

Един от недостатъците на пясъчните часовници е доста краткият период от време, измерен без обръщане. Касетите, направени от тях, не пуснаха корени. Разпространението на такива модели беше възпрепятствано от тяхната ниска точност, както и от износването при продължителна употреба. Случи се по следния начин. Калибрираният отвор в диафрагмата между колбите беше износен, увеличавайки се в диаметър, пясъчните частици, напротив, бяха смачкани, намалявайки по размер. Скоростта на изтичане се увеличи, времето намаля.

Механични часовници: предпоставки за появата им

Необходимостта от по-точно измерване на периодите от време непрекъснато нараства с развитието на производството и социалните отношения. Най-добрите умове са работили за решаването на този проблем.

Изобретяването на механичните часовници е епохално събитие, настъпило през Средновековието, защото те са най-сложното устройство, създадено през тези години. От своя страна това послужи като тласък за по-нататъшното развитие на науката и технологиите.

Изобретяването на часовниците и тяхното усъвършенстване изискваше по-модерно, точно и високопроизводително технологично оборудване, нови методи за изчисляване и проектиране. Това беше началото на нова ера.

Създаването на механични часовници стана възможно с изобретяването на шпинделния ход. Това устройство преобразува движението напред на тежест, окачена на въже, в осцилаторно движение на часовниково колело напред-назад. Приемствеността е ясно видима тук - в края на краищата сложните модели на клепсидри вече са имали циферблат, зъбно колело и стачка. Беше необходимо само да се промени движещата сила: да се замени водната струя с тежка тежест, която беше по-лесна за управление, и да се добави освобождаващо устройство и регулатор на хода.

На тази основа са създадени механизми за кулови часовници. Камбаните с регулатор на вретено влизат в употреба около 1340 г. и стават гордостта на много градове и катедрали.

Появата на класическата осцилаторна хронометрия

Историята на часовника е съхранила за потомците имената на учените и изобретателите, направили възможно създаването му. Теоретичната основа беше откритието, направено от Галилео Галилей, който изрази законите, описващи колебанията на махалото. Той е и автор на идеята за механичните часовници с махало.

Идеята на Галилей е реализирана през 1658 г. от талантливия холандец Кристиан Хюйгенс. Той е и автор на изобретението на регулатора на баланса, което направи възможно създаването на джобни, а след това и ръчни часовници. През 1674 г. Хюйгенс разработва подобрен регулатор чрез прикрепване на спирална пружина с форма на коса към маховик.

Друго емблематично изобретение принадлежи на часовникар от Нюрнберг на име Петер Хенлайн. Той изобретил навиващата се пружина и през 1500 г. създал джобен часовник въз основа на нея.

В същото време настъпиха промени във външния вид. Отначало една стрела беше достатъчна. Но тъй като часовниците станаха много точни, те изискваха подходяща индикация. През 1680 г. е добавена минутна стрелка и циферблатът придобива познатия си вид. През осемнадесети век те започнаха да инсталират втора ръка. Отначало беше страничен, а по-късно стана централен.

През седемнадесети век часовникарството е изведено в категорията на изкуството. Изящно декорирани калъфи, циферблати, украсени с емайл, които по това време бяха покрити със стъкло - всичко това превърна механизмите в луксозен артикул.

Работата по подобряване и усложняване на инструментите продължи непрекъснато. Точността на хода се увеличи. В началото на осемнадесети век камъните рубин и сапфир започват да се използват като опори за балансьора и зъбните колела. Това намалява триенето, повишава точността и увеличава резерва на мощност. Появиха се интересни усложнения - вечен календар, автоматично навиване, индикатор за резерв на мощност.

Импулсът за развитието на часовниците с махало беше изобретението на английския часовникар Клемент. Около 1676 г. той развива спускането на котва-котва. Това устройство беше много подходящо за часовници с махало, които имаха малка амплитуда на трептене.

Кварцов часовник

По-нататъшното усъвършенстване на инструментите за измерване на времето се случи лавинообразно. Развитието на електрониката и радиотехниката проправи пътя за появата на кварцови часовници. Тяхната работа се основава на пиезоелектричния ефект. Открит е през 1880 г., но кварцовите часовници не са произведени до 1937 г. Новосъздадените кварцови модели се отличаваха от класическите механични с невероятна точност. Започна ерата на електронните часовници. Какво ги прави специални?

Кварцовите часовници имат механизъм, състоящ се от електронен блок и така наречения стъпков двигател. Как работи? Двигателят, получавайки сигнал от електронния блок, премества стрелките. Вместо обичайния циферблат, кварцовите часовници могат да използват цифров дисплей. Ние ги наричаме електронни. На запад - кварц с цифров дисплей. Това не променя същността.

Всъщност кварцовият часовник е мини-компютър. Много лесно можете да добавите допълнителни функции: хронометър, индикатор за фазите на луната, календар, будилник. В същото време цената на часовниците, за разлика от механиката, не се увеличава толкова много. Това ги прави по-достъпни.

Кварцовите часовници са много точни. Тяхната грешка е ±15 секунди/месец. Достатъчно е да коригирате показанията на инструмента два пъти годишно.

Дигитален стенен часовник

Цифровият дисплей и компактността са отличителните черти на този тип механизми. се използват широко като интегрирани. Могат да се видят на таблото на автомобил, в мобилен телефон, в микровълнова фурна и на телевизор.

Като елемент от интериора често можете да намерите по-популярната класическа версия, тоест с индикатор за набиране.

Електронните стенни часовници органично се вписват в интериора в стилове хай-тек, модерен и техно. Те привличат преди всичко със своята функционалност.

Според вида на дисплея електронните часовници могат да бъдат течнокристални и LED. Последните са по-функционални, тъй като са с подсветка.

Според вида на източника на захранване електронните часовници (стенни и настолни) се разделят на мрежови часовници, захранвани от мрежа 220 V, и часовници на батерии. Устройствата от втория тип са по-удобни, тъй като не изискват близък контакт.

Стенен часовник с кукувица

Германските занаятчии започват да ги правят от началото на осемнадесети век. Традиционно стенните часовници с кукувица се изработват от дърво. Богато украсени с дърворезби и направени във формата на къщичка за птици, те са били украса на богати имения.

По едно време евтините модели бяха популярни в СССР и постсъветското пространство. В продължение на много години стенните часовници с кукувица на марката Mayak се произвеждат от фабрика в руския град Сердобск. Тежести във формата на елхови шишарки, къща, украсена с прости резби, хартиени мехове на звуков механизъм - така ги запомниха представители на по-старото поколение.

В наши дни класическите стенни часовници с кукувица са рядкост. Това се дължи на високата цена на висококачествените модели. Ако не вземете предвид кварцовите занаяти на азиатските занаятчии, изработени от пластмаса, приказните кукувици кукуват само в домовете на истинските ценители на екзотичното часовникарство. Прецизен, сложен механизъм, кожени мехове, изящни резби по корпуса - всичко това изисква голямо количество висококвалифициран ръчен труд. Само най-реномираните производители могат да произвеждат такива модели.

Будилник

Това са най-често срещаните „проходки“ в интериора.

Будилникът е първата допълнителна функция, която е внедрена в часовника. Патентован през 1847 г. от французина Антоан Редие.

В класически механичен настолен будилник звукът се получава чрез удряне с чук върху метални пластини. Електронните модели са по-мелодични.

Според дизайна будилниците се делят на малогабаритни и едрогабаритни, настолни и пътнически.

Настолните будилници се изработват с отделни двигатели за и сигнал. Стартират отделно.

С появата на кварцовите часовници популярността на механичните будилници намаля. Причините за това са няколко. с кварцов механизъм имат редица предимства пред класическите механични устройства: те са по-точни, не изискват ежедневно навиване и лесно се адаптират към дизайна на помещението. Освен това те са леки и по-малко податливи на удари и падания.

Механичен ръчен часовник с будилник обикновено се нарича "сигнален". Малко компании произвеждат такива модели. Така колекционерите познават модел, наречен „Президентски крикет“

„Крикет“ (на английски крикет) - под това име швейцарската компания Vulcain произвежда ръчни часовници с алармена функция. Те са известни с факта, че техни собственици са били американски президенти: Хари Труман, Ричард Никсън и Линдън Джонсън.

История на часовниците за деца

Времето е сложна философска категория и в същото време физическа величина, която изисква измерване. Човек живее във времето. Още от детската градина програмата за обучение и обучение предвижда развитие на уменията за ориентиране във времето при децата.

Можете да научите детето си да използва часовник веднага щом усвои броенето. Оформленията ще помогнат за това. Можете да комбинирате картонен часовник с ежедневието си, като го поставите върху лист ватман за по-голяма прегледност. Можете да организирате дейности с игрови елементи, като използвате гатанки с картинки.

Историята на възраст 6-7 години се изучава в тематични часове. Материалът трябва да бъде поднесен така, че да предизвика интерес към темата. Децата се запознават в достъпна форма с историята на часовниците, техните видове в миналото и настоящето. След това затвърждават придобитите знания. За целта те демонстрират принципа на действие на най-простите часовници – слънчеви, водни и огнени. Тези дейности събуждат изследователския интерес у децата, развиват творческото въображение и любопитството. Те култивират внимателно отношение към времето.

В училище в 5-7 клас се изучава историята на изобретяването на часовниците. Базира се на знанията, придобити от детето в часовете по астрономия, история, география и физика. По този начин се затвърждава наученият материал. Часовниците, тяхното изобретяване и усъвършенстване се разглеждат като част от историята на материалната култура, чиито постижения са насочени към задоволяване на нуждите на обществото. Темата на урока може да се формулира по следния начин: „Изобретения, променили историята на човечеството“.

В гимназията е препоръчително да продължите да изучавате часовниците като аксесоар от гледна точка на модата и интериорната естетика. Важно е да запознаете децата с етикета и да говорите за основните принципи на подбор. Един от часовете може да бъде посветен на управлението на времето.

Историята на изобретяването на часовниците ясно показва приемствеността на поколенията, нейното изучаване е ефективно средство за формиране на мирогледа на млад човек.

11.01.2017 г. в 23:25 ч

Историята на произхода на механичните часовници ясно показва началото на развитието на сложни технически устройства. Когато часовникът е изобретен, той остава основно техническо изобретение в продължение на няколко века. И до днес историците не могат да се споразумеят кой всъщност е първият, който е изобретил механичните часовници, въз основа на исторически факти.

История на часовниците

Още преди революционното откритие - разработването на механичните часовници, първият и най-прост уред за измерване на времето е слънчевият часовник. Още преди повече от 3,5 хиляди години, въз основа на корелацията на движението на Слънцето и дължината и положението на сянката на обектите, слънчевите часовници са били най-широко използваното устройство за определяне на времето. Също така, по-късно в историята се появяват препратки към водни часовници, с помощта на които се опитват да покрият недостатъците и грешките на слънчевото изобретение.

Малко по-късно в историята се появяват препратки към огнени часовници или часовници със свещи. Този метод на измерване се състои от тънки свещи, чиято дължина достига до метър, с времева скала, нанесена по цялата дължина. Понякога в допълнение към страните на свещта бяха прикрепени метални пръти и когато восъкът изгореше, страничните крепежни елементи, падайки надолу, правеха характерни удари върху металната купа на свещника - което показва звуков сигнал за определен период от време време. В допълнение, свещите помогнаха не само да се каже колко е часът, но и помогнаха за осветяването на стаите през нощта.
Следващото не маловажно изобретение преди механичните инструменти е пясъчният часовник, който позволява измерването само на кратки периоди от време, не повече от половин час. Но, подобно на огнения инструмент, пясъчният часовник не можеше да постигне точността на слънцето.
Стъпка по стъпка, с всеки инструмент, хората развиват по-ясна представа за времето и търсенето на идеален начин за измерването му продължава непрекъснато. Изобретяването на първия часовник с колело се превръща в уникално ново, революционно устройство и от момента на създаването му започва ерата на хронометрията.

Създаване на първия механичен часовник

Това е часовник, с който времето се измерва чрез механичните трептения на махало или баланс-спирална система. За съжаление точната дата и имената на майсторите, изобретили първия механичен часовник в историята, остават неизвестни. И всичко, което остава, е да се обърнем към исторически факти, свидетелстващи за етапите на създаване на революционно устройство.

Историците са установили, че механичните часовници са започнали да се използват в Европа в началото на 13-14 век.
Часовникът на кулата трябва да се нарече първият представител на механичното генериране на измерване на времето. Същността на работата беше проста - механизмът с едно задвижване се състоеше от няколко части: гладка дървена ос и камък, който беше завързан с въже за вала, изпълнявайки по този начин функцията на тежест. Под въздействието на гравитацията на камъка, въжето постепенно се развива и допринася за въртенето на оста, определяйки хода на времето. Основната трудност на такъв механизъм беше колосалното тегло, както и обемността на елементите (височината на кулата беше най-малко 10 метра, а теглото на теглото достигна 200 кг), което доведе до последствия под формата на големи грешки във времевите показатели. В резултат на това през Средновековието стигат до извода, че работата на часовника трябва да зависи не само от еднократното движение на тежестта.
По-късно механизмът е допълнен с още няколко компонента, които са в състояние да контролират движението - регулатор „Билянец“ (представлява метална основа, разположена успоредно на повърхността на храповото колело) и разпределител на спусъка (сложен компонент в механизма, с с чиято помощ се осъществява взаимодействието на редуктора и трансмисионния механизъм). Но въпреки всички по-нататъшни нововъведения, механизмът на кулата продължава да изисква непрекъснато наблюдение, като същевременно остава най-точното устройство за измерване на времето, дори без да се разглеждат всичките му недостатъци и големи грешки.

Кой е изобретил механичните часовници

В крайна сметка с течение на времето механизмите на кулата се превърнаха в сложна конструкция с много автоматично движещи се елементи, разнообразна ударна система, със стрелки и декоративни декорации. От този момент нататък часовникът става не само практическо изобретение, но и обект на възхищение – изобретение на технологията и изкуството едновременно! Определено си струва да подчертаем някои от тях.
От ранните механизми, като часовника на кулата в Уестминстърското абатство в Англия (1288 г.), в Кентърбърийския храм (1292 г.), във Флоренция (1300 г.), за съжаление, нито един не успя да запази имената на своите създатели, оставайки неизвестни .
През 1402 г. е построен Пражкият кулен часовник, оборудван с автоматично движещи се фигури, които по време на всеки звън показват определен набор от движения, олицетворяващи историята. Най-древната част от Орлой - механичен часовник и астрономически циферблат, е реконструирана през 1410 г. Всеки компонент е произведен от часовникаря Микулаш от Kadány по дизайн на астронома и математика Jan Schindel.

Например, часовникарят Джунело Туриано се нуждаеше от 1800 колела, за да направи кулен часовник, който показваше дневното движение на Сатурн, годишното движение на Слънцето, движението на Луната, както и посоката на всички планети в съответствие със системата на Птолемеите на Вселената и изтичането на времето през деня.
Всички горепосочени часовници са изобретени относително независимо един от друг и имат висока точност на времето.
Първото споменаване на изобретението на часовник с пружинен двигател се появява приблизително през втората половина на 15 век. Именно благодарение на това изобретение следващата стъпка е откриването на по-малки вариации на часовници.

Първият джобен часовник

Следващата стъпка в революционните устройства беше първият джобен часовник. Ново развитие се появява приблизително през 1510 г. благодарение на механик от германския град Нюрнберг - Петер Хенлайн. Основната характеристика на устройството беше главната пружина. Моделът показваше времето само с една ръка, показвайки приблизителния период от време. Корпусът е изработен от позлатен месинг във формата на овал, което води до името "Нюрнбергско яйце". В бъдеще часовникарите се стремяха да повторят и подобрят според примера и подобието на първите.

Кой е изобретил първия модерен механичен часовник?

Ако говорим за съвременни часовници, през 1657 г. холандският изобретател Кристиан Хюйгенс за първи път използва махало като регулатор на часовника и по този начин успя значително да намали грешката на показанията в своето изобретение. В първия часовник на Хюйгенс дневната грешка не надвишава 10 секунди (за сравнение, по-рано грешката варира от 15 до 60 минути). Производителят на часовници успя да предложи решение - нови регулатори както за теглото, така и за пружинните часовници. Сега, от този момент нататък, механизмите са станали много по-напреднали.
Трябва да се отбележи, че през всички периоди на търсене на идеално решение те остават незаменим обект на наслада, изненада и възхищение. Всяко ново изобретение удивлява със своята красота, трудоемка работа и усърдни открития за подобряване на механизма. И дори днес часовникарите не спират да ни радват с нови решения в производството на механични модели, подчертавайки уникалността и прецизността на всяко свое устройство.

Тик-так, тик-так - това е звукът, който си спомняме, когато мислим за часовник. Въпреки че по-голямата част от съвременните часовници почти не издават звук. Неотдавна почти всеки часовник издаваше отличителен звук, защото беше изцяло електронен, а не електронен. Преди това, за да работи часовникът, беше необходимо да завъртите ключа, да навиете пружината и след слушане можете да чуете как работят зъбните колела. Така че нека да разгледаме как всъщност работи един старомоден часовник с махало.

Какво е махало?

Махалото е прът, който виси вертикално и се люлее от една страна на друга под въздействието на гравитацията. Както италианският учен Галилео Галилей (1564-1642) открива, едно пълно завъртане на махалото отнема същото време. На теория единствените неща, които влияят върху трептенията на махалото, са неговата дължина и гравитация. За сравнително малки колебания времето (T), необходимо на махалото да направи едно пълно замахване (известно като период), се изчислява от следното уравнение:

Където, l е дължината на махалото, g е мярка за гравитация (гравитационно ускорение). От това уравнение можете да видите, че трябва да учетворите дължината на махалото, за да удвоите люлеенето.

Как работи махалото?

Махалото работи, като преобразува кинетичната енергия в потенциална и обратно. Когато махалото е в крайно положение, то има максимална акумулирана енергия (потенциална енергия). В най-ниската точка, възможно най-близо до земята, потенциалната енергия се превръща в кинетична енергия и има максимална стойност в тази точка. По този начин махалото постоянно прехвърля потенциална и кинетична енергия една в друга, което е пример за просто хармонично трептене. Ако липсваше триенето на контактуващите елементи и съпротивлението на средата (въздуха), т.е. бяха създадени идеални условия, тогава махалото би трептяло вечно. Но в реални условия, като се вземат предвид горните фактори, махалото се забавя. Но това, което е много важно за времето е, че дори при намаляване на амплитудата на трептенето, времето на трептене на махалото не се променя. Галилей веднага забеляза тази полезна функция, но така и не успя да построи часовник с махало; той успя да представи модел на часовник с махало едва през 1642 г. Галилей предава трудовете си на датския учен Кристиан Хюйгенс. Той прави първия часовник с махало през 1650 г.

Как работят часовниците с махало?

Почти всички часовници с махало са проектирани по следния начин: в часовниковия механизъм, който виждате, тежест 1, с помощта на кабел през ролка 2, задвижва системата на колелата. Това тегло осигурява енергия за часовника. Силата се предава през няколко двойки колела към спирачното колело 3. Въртенето на часовниковия механизъм се забавя в резултат на взаимодействието на спирачното колело 3 и котвата 4 и се регулира от махалото 5. Спирачното колело ще се движи по-нататък само ако махалото доведе котвата до позиция, в която е освободена спирачната предавка. В същото време другият край на котвата преминава в пространството между зъбните колела и по този начин ограничава движението на спирачното колело 3 с половината от дължината на зъба. Сега, когато махалото се движи в обратна посока, зъбът ще притисне котвата и ще предаде сила на махалото през пръта. В същото време махалото получава малка допълнителна енергия, която компенсира съществуващите загуби от триене. Тази игра се повтаря при всяко движение на махалото. Така спирачното колело се движи в такт с трептенията на махалото. Чрез няколко предавки той е свързан с минутната предавка 7. Скоростите на междинните предавки са проектирани така, че минутната предавка да се върти веднъж на час, т.е. със скоростта на голямата стрелка, свързана с минутната предавка. И накрая, предавки 8, 9 и 10 се използват, за да накарат малката ръка да се движи 12 пъти по-бавно от голямата. Комбинацията от стрелки 8, 9 и 10 се нарича още механизъм за превключване.

Недостатъци на часовниците с махало.

Както обсъдихме по-горе, времето на трептене на махалото зависи от дължината на пръта и гравитацията. Но дължината на металния прът може да се промени с температурни промени, тази промяна е незначителна, но ще има ефект с течение на времето. Същото важи и за силата на гравитацията. Часовниците, които са по-близо до центъра на земята, на морското равнище и високо в планините, няма да поддържат същото време. Освен това използването на часовникови махала на кораб е почти невъзможно или много трудно. Но всички тези проблеми съществуват само в зората на появата на часовниците с махало. В процеса на научно развитие всички проблеми бяха решени.

Часовник с махало

http://site/wp-content/uploads/2014/07/1-300x165.jpg

Първият механичен часовник.

Първото споменаване на механични часовници датира от края на 6 век. Най-вероятно това е бил воден часовник, който е имал вградено механично устройство за управление на допълнителни функции, като ударен механизъм.

Истинските механични часовници се появяват през 13 век в Европа. Те все още не бяха достатъчно надеждни, така че трябваше постоянно да проверяват времето с помощта на слънчев часовник. Техният часовников механизъм работеше, използвайки енергията на спускащ се товар, който дълго време се използваше като каменни тежести. За да стартира такъв часовник, човек трябваше да вдигне много тежка тежест на значителна височина.

Заслужава да се отбележи, че механичните часовници, създадени през 13-14 век, са били много големи и са били използвани изключително рядко. Те са инсталирани само в манастири, за да могат монасите да се подготвят за служби навреме. Монасите решиха да поставят 12 деления на кръга, всеки от които съответстваше на един час. Едва през 16 век се появяват часовници на градските сгради.

През XIV-XV век са създадени първите подови и стенни часовници. В началото бяха доста тежки, тъй като се задвижваха от тежест, която трябваше да се затяга на всеки 12 часа. Такива часовници са направени от желязо, а малко по-късно и от месинг, като дизайнът им е подобен на този на кулен часовник.

През втората половина на 15 век са създадени първите часовници с пружинен двигател. Източникът на енергия в такива часовници беше стоманена пружина, която при отвиване завъртя колелата на часовниковия механизъм. Първият настолен пружинен часовник е изработен от бронз от неизвестен майстор. Височината на този часовник беше половин метър.

Първите преносими пружинни часовници са направени от месинг и са оформени като кръгла или квадратна кутия. Циферблатът на такъв часовник беше хоризонтален. Върху него в кръг бяха поставени изпъкнали месингови топки, които помогнаха да се определи времето чрез докосване в тъмното. Стрелата е направена във формата на дракон или друго митично създание.

Науката продължава да напредва и заедно с това механичните часовници се подобряват. Първите джобни часовници се появяват през 16 век. Такива устройства бяха много редки, така че само богатите хора можеха да си ги позволят. Много често джобните часовници са били украсени със скъпоценни камъни. Но дори и тогава те продължиха да проверяват времето с помощта на слънчев часовник. Някои часовници дори имаха два циферблата: механичен от едната страна и соларен от другата.

През 1657 г. Кристиан Хюйгенс сглобява механичен часовник с махало. Те се отличаваха с изключителна точност в сравнение с всички инструменти за измерване на времето, съществуващи по това време. Ако преди появата на махалото часовниците, които бяха бавни или бързи с 30 минути на ден, се считаха за точни, сега грешката беше не повече от 3 минути на седмица. През 1674 г. Хюйгенс подобрява регулатора на пружинния часовник. Неговото изобретение изисква създаването на качествено нов задействащ механизъм. Малко по-късно този механизъм е изобретен. Стана котва.

Изобретенията на Хюйгенс станаха широко разпространени в много страни. Часовникарството започна активно да се развива. Грешката на часовника постепенно намалява и механизмите могат да се навиват веднъж на всеки осем дни.

Поради нарастващата точност на часовниците, първите механизми с минутна стрелка са създадени през 1680 г. В същото време на плочата на циферблата се появи втори ред от цифри, които обозначават минутите, използвайки арабски цифри. И в средата на 18 век се появяват часовници с втора ръка.

По това време стилът рококо доминира във всички видове изкуство. В часовникарството влиянието му се изразява в разнообразието от часовникови форми и използвани материали, изобилието от издълбани шарки, свитъци, външни декорации от злато и скъпоценни камъни. По същото време на мода навлизат часовниците от карети. Смята се, че часовниците за пътуване или карета са се появили благодарение на френския механик и часовникар Абрахам-Луи Бреге.

Най-често те са били с правоъгълна форма със стъклени странични стени. В горната част на кутията беше прикрепена месингова дръжка, която служеше за носене на часовника. Всички месингови повърхности на часовника бяха покрити със злато. Заслужава да се отбележи, че външният вид на часовниците за пътуване остава почти непроменен през целия век.

Подобренията в часовниковия механизъм през втората половина на 18 век правят часовниците по-плоски и по-малки по размер. Но въпреки промените във външния вид на часовниците, те все още продължават да остават прерогатив на няколко избрани. Едва през втората половина на 19 век те започват да се произвеждат в големи количества в Германия, Англия, САЩ, а също и Швейцария.

Механичните часовници са се развивали в продължение на поне пет века. Днес те условно се разделят не само по вида на часовниковия механизъм (махало, баланс, камертон, кварц, квант), но и по предназначение (домакински и специални).

Домакинските часовници включват кули, стенни, настолни, ръчни и джобни часовници. Специализираните часовници се разделят в зависимост от предназначението им. Сред тях можете да намерите часовници за гмуркане, сигнални часовници, часовници за шах, антимагнитни часовници и много други. Прототипът на съвременните механични часовници е часовникът с махало на Х. Хюйгенс, създаден през 1657 г.

Учените откриха първото споменаване на така наречения механичен часовник в древни византийски текстове - датира от 578 г.

Дизайнът на първите механични часовници е прост. Тежести на въже, навито наоколо
хоризонтален вал, стрелките бяха спуснати и преместени с помощта на зъбни колела.

Механичните часовници революционизираха начина на отчитане на времето. Те са усъвършенствани в продължение на пет века.

Самият часовников механизъм беше много голям, така че първите часовници бяха поставени на кули. През 11 век В Западна Европа се появяват железни механични часовници с една стрелка и камбанен звън, задвижвани от масивна тежест. При изгрев слънце се слагаха на 0 часа. През зимата се окачваше на верига тежка тежест, а през лятото - лека. Колкото по-голяма беше тежестта, толкова по-бързо, преодолявайки триенето на колелата, вървеше този навиващ се часовник без махало. Пазачът ги коригираше по слънчевия часовник по няколко пъти на ден.

През 1288 г. Уестминстърските камбани на желязната кула вече се използват. Циферблатите от този период имаха само една стрелка - часовниковата стрелка удряше камбана на всеки час

Часовникът на катедралата в Страсбург е чудо на средновековната технология. Те са инсталирани през 1354 г. и малко по-късно са свързани с камбана, която бие на всеки час. На часовника, освен циферблата със стрелката, има и цял планетариум: въртящо се звездно небе, календар и зодиак с планети, движещи се по него. Часовниците все още нямаха точно управление с махало и трябваше периодично да се коригират с помощта на слънчев часовник.

През 1510 г. немският механик Хенлайн адаптира стоманена пружина към часовниковия механизъм и прави първия джобен часовник. Те имаха кръгла форма, кутията беше украсена със сложни шарки, поради което такива часовници бяха наречени „Нюрнбергски яйца“. Богатите хора се сдобиват с такива малки часовници с много колела; те могат да се носят в портфейла.

Въвеждане на пружинното задвижване в началото на 16 век. значително разшири възможностите за използване на механични часовници. Този тип задвижване все още преобладава в масово произвежданите часовници.

Тогава е изобретено махалото. Следващата стъпка напред беше анкерният механизъм. През 1657 г. холандският учен Кристиан Хюйгенс, след като изучава свойствата на махалото, прави механичен часовник с махало.

Той предложи да се използва торсионно махало - балансьор със спирала - като регулатор на трептене. Махалото се люлее надясно и наляво, като не позволява на колелото да се движи с повече от един зъб при всяко завъртане. По-късно са измислени часовници с минутна и секундна стрелка. Точността на часовниците се увеличи многократно, но все още беше невъзможно да се транспортират такива часовници.

Модерен вариант на часовник с тежести и махало.

За съжаление механичните часовници с колела работеха правилно само на сушата и дотогава моряците използваха пясъчни часовници - „колби“. Морският часовник е направен през 18 век от йоркширския дърводелец Дж. Харисън. Хронометърът е тестван от капитан Джеймс Кук, който благодарение на него съставя карта на полинезийските острови.