Кто изобрел часы с маятником. История появления часов. Недостатки маятниковых часов

11.04.2024 -

Первая наука о времени - астрономия. Результаты наблюдений в древних обсерваториях использовались для ведения сельского хозяйства и отправления религиозных обрядов. Однако с развитием ремесел возникла необходимость в измерении коротких промежутков времени. Таким образом человечество пришло к изобретению часов. Процесс был долгим, наполненным напряженным трудом лучших умов.

История часов насчитывает много веков, это старейшее изобретение человечества. От воткнутой в землю палки до сверхточного хронометра - путь длиною в сотни поколений. Если составить рейтинг достижений человеческой цивилизации, то в номинации «великие изобретения» часы окажутся на втором месте после колеса.

Было время, когда людям было достаточно календаря. Но появились ремесла, возникла необходимость в фиксации длительности технологических процессов. Потребовались часы, назначение которых - измерение промежутков времени короче суток. Для этого человек на протяжении веков использовал различные физические процессы. Соответственными были и конструкции, их реализующие.

История часов делится на два больших периода. Первый - длиной в несколько тысячелетий, второй - меньше одного.

1. История возникновения часов, называемых простейшими. К этой категории относятся солнечные, водяные, огневые и песочные приборы. Период заканчивается изучением механических часов домаятникового периода. Это были средневековые куранты.

2. Новая история часов, начинающаяся с изобретения маятника и баланса, ознаменовавшего начало развития классической колебательной хронометрии. Этот период пока

Солнечные часы

Самые древние, дошедшие до нас. Поэтому именно история солнечных часов открывает парад великих изобретений в области хронометрии. Несмотря на кажущуюся простоту, их отличало большое разнообразие конструкций.

В основу положено кажущееся движение Солнца на протяжении суток. Отсчет ведется по тени, отбрасываемой осью. Их использование возможно лишь в солнечный день. Древний Египет имел благоприятные климатические условия для этого. Наибольшее распространение на берегах Нила получили солнечные часы, имевшие вид обелисков. Их устанавливали у входа в храмы. Гномон в виде вертикального обелиска и шкала, нанесенная на земле, - так выглядели древние солнечные часы. Фото, представленное ниже, демонстрирует один из них. До наших дней сохранился один из египетских обелисков, перевезенных в Европу. Гномон высотой 34 метра в настоящее время возвышается на одной из площадей в Риме.

Обычные солнечные часы обладали существенным недостатком. О нем знали, но долго мирились. В разные сезоны, то есть летом и зимой, продолжительность часа была неодинаковой. Но в период, когда господствовали аграрный строй и ремесленные отношения, в точном измерении времен нужды не было. Поэтому солнечные часы благополучно просуществовали до позднего Средневековья.

На смену гномону пришли более прогрессивные конструкции. Усовершенствованные солнечные часы, в которых этот недостаток был устранен, имели шкалы криволинейной формы. Кроме этого усовершенствования, использовались различные варианты исполнения. Так, в Европе были распространены настенные и оконные солнечные часы.

Дальнейшее усовершенствование имело место в 1431 году. Заключалось оно в ориентировании теневой стрелки параллельно земной оси. Такая стрелка называлась полуосью. Теперь тень, вращаясь вокруг полуоси, двигалась равномерно, поворачиваясь за час на 15°. Подобная конструкция позволяла изготовить достаточно точные для своего времени солнечные часы. Фото демонстрирует один из таких приборов, сохранившихся в Китае.

Для правильной установки конструкцию стали снабжать компасом. Появилась возможность использовать часы повсеместно. Удалось изготовить даже переносные модели. С 1445 года солнечные часы стали строить в виде полой полусферы, снабженной стрелкой, тень от которой падала на внутреннюю поверхность.

Поиски альтернативы

Несмотря на то что солнечные часы были удобными и точными, они имели серьезные недостатки объективного характера. Они полностью зависели от погоды, а их функционирование ограничивалось частью суток, заключенной в промежуток между восходом и закатом. В поисках альтернативы ученые стремились найти другие способы измерения отрезков времени. Требовалось, чтобы они не были связаны с наблюдением движения звезд и планет.

Поиски привели к созданию искусственных эталонов времени. Например, это был интервал, необходимый для перетекания или сгорания некоторого определенного количества вещества.

Созданные на этой основе простейшие часы прошли долгий путь развития и совершенствования конструкций, тем самым подготовив почву для создания не только механических часов, но и устройств автоматики.

Клепсидры

За водяными часами закрепилось название «клепсидры», поэтому бытует заблуждение о том, что впервые изобрели их в Греции. В действительности было не так. Самая древняя, очень примитивная клепсидра была найдена в храме Амона в Фебах и хранится в музее Каира.

При создании водяных часов необходимо обеспечить равномерное снижение уровня воды в сосуде при ее истечении через донное калиброванное отверстие. Достигалось это за счет придания сосуду формы конуса, суживающегося ближе ко дну. Получить закономерность, описывающую скорость вытекания жидкости в зависимости от ее уровня и формы емкости, удалось лишь в Средневековье. До этого форма сосуда для водяных часов подбиралась опытным путем. Например, египетская клепсидра, о которой говорилось выше, давала равномерное снижение уровня. Пусть и с некоторой погрешностью.

Поскольку клепсидра не зависела от времени суток и погоды, она максимально отвечала требованиям непрерывного измерения времени. Кроме того, необходимость дальнейшего усовершенствования прибора, добавления различных функций предоставляла простор для полета фантазии конструкторам. Так, клепсидры арабского происхождения представляли собой художественные произведения в сочетании с высокой функциональностью. Они были снабжены дополнительными гидравлическими и пневматическими механизмами: звуковой сигнализатор времени, система ночного освещения.

Не много имен создателей водяных часов сохранила история. Их изготовлением занимались не только в Европе, но и в Китае, в Индии. До нас дошла информация о греческом механике по имени Ктесибий Александрийский, жившем за 150 лет до новой эры. В клепсидрах Ктесибий использовал зубчатые передачи, теоретические разработки которых были выполнены еще Аристотелем.

Огневые часы

Эта группа появилась в начале 13 века. Первыми огневыми часами были тонкие свечи до 1 метра высотой с нанесенными на них метками. Иногда определенные деления оснащали металлическими штырьками, которые, падая на металлическую подставку при выгорании вокруг них воска, издавали отчетливый звук. Такие устройства послужили прообразом будильника.

С появлением прозрачного стекла огневые часы трансформируются в лампадные. На стенке наносилась шкала, по которой, по мере выгорания масла, и определялось время.

Наибольшее распространение такие устройства получили в Китае. Наряду с лампадными в этой стране была распространена другая разновидность огневых часов - фитильные. Можно сказать, что это была тупиковая ветвь.

Песочные часы

Когда они появились на свет, точно не известно. Можно с уверенностью утверждать лишь то, что они не могли появиться раньше изобретения стекла.

Песочные часы представляют собой две прозрачные стеклянные колбы. Через соединительную горловину содержимое пересыпается из верхней колбы в нижнюю. И в наше время все еще можно встретить песочные часы. Фото изображает одну из моделей, стилизованную под старину.

Средневековые мастера при изготовлении приборов украшали песочные часы изысканным декором. Их использовали не только для измерения отрезков времени, но и в качестве украшения интерьера. В домах многих вельмож и сановников можно было увидеть роскошные песочные часы. Фото представляет одну из таких моделей.

В Европу песочные часы попали достаточно поздно - в конце Средневековья, однако распространение их было стремительным. Благодаря простоте, возможности использования в любое время они быстро стали очень популярными.

Один из недостатков песочных часов - довольно короткий отрезок времени, измеряемый без их переворачивания. Не прижились кассеты, составленные из них. Тормозили распространение таких моделей их невысокая точность, а также износ при длительной эксплуатации. Происходило это следующим образом. Калиброванное отверстие в диафрагме между колбами истиралось, увеличиваясь в диаметре, частицы песка - наоборот, дробились, уменьшаясь в размере. Скорость истечения увеличивалась, время - уменьшалось.

Механические часы: предпосылки появления

Потребность в более точном измерении отрезков времени с развитием производства и общественных отношений неуклонно возрастала. Лучшие умы работали над решением этой проблемы.

Изобретение механических часов - эпохальное событие, которое произошло в Средние века, ведь они - самый сложный прибор, созданный в те годы. В свою очередь, это послужило толчком к дальнейшему развитию науки и техники.

Изобретение часов и их совершенствование требовало более совершенного, точного и высокопроизводительного технологического оборудования, новых методов расчета и конструирования. Это стало началом новой эпохи.

Создание механических часов стало возможным с изобретением шпиндельного спуска. Это устройство преобразовывало поступательное движение висящей на веревке гири в колебательное движение взад-вперед часового колеса. Здесь четко прослеживается преемственность - ведь сложные модели клепсидр уже имели и циферблат, и зубчатую передачу, и бой. Нужно было только поменять движущую силу: заменить струю воды тяжелой гирей, с которой проще было обращаться, и добавить спусковое устройство и регулятор хода.

На этой основе были созданы механизмы для башенных часов. Куранты со шпиндельным регулятором вошли в обиход примерно с 1340 года и стали гордостью многих городов и соборов.

Становление классической колебательной хронометрии

История возникновения часов сохранила для потомков имена ученых и изобретателей, которые сделали возможным их создание. Теоретической базой послужило открытие, которое сделал Галилео Галилей, озвучив законы, описывающие колебания маятника. Он же - автор идеи механических маятниковых часов.

Реализовать идею Галилея удалось в 1658 году талантливому голландцу Христиану Гюйгенсу. Он же - автор изобретения балансового регулятора, что позволило создать карманные, а затем и наручные часы. В 1674 году Гюйгенс разработал усовершенствованный регулятор за счет присоединения к колесику-маховику спиральной пружинки в виде волоска.

Другое знаковое изобретение принадлежит часовому мастеру из Нюрнберга по имени Петер Генлейн. Он изобрел заводную пружину, а в 1500 году на ее основе создал карманные часы.

Параллельно происходили изменения внешнего вида. Сначала было достаточно одной стрелки. Но так как часы стали очень точными, они требовали соответствующей индикации. В 1680 году была добавлена минутная стрелка, и циферблат обрел привычный нам вид. В восемнадцатом веке стали устанавливать секундную стрелку. Вначале боковую, а позже она стала центральной.

В семнадцатом веке создание часов было переведено в категорию искусства. Изысканно декорированные корпуса, украшенные эмалью циферблаты, которые к тому времени накрывали стеклом, - все это превращало механизмы в предмет роскоши.

Работа по усовершенствованию и усложнению приборов продолжалась непрерывно. Повышалась точность хода. В начале восемнадцатого века стали использовать в качестве опор для балансира и шестерен камни - рубиновые и сапфировые. Это позволило снизить трение, повысить точность и увеличить запас хода. Появились интересные усложнения - вечный календарь, автоматический завод, указатель запаса хода.

Толчком к развитию маятниковых часов послужило изобретение английского часовщика Клемента. Примерно в 1676 году он разработал якорно-анкерный спуск. Это устройство хорошо подходило к маятниковым часам, которые имели небольшую амплитуду колебаний.

Кварцевые часы

Дальнейшее совершенствование приборов для измерения времени происходило лавинообразно. Развитие электроники и радиотехники подготовило почву для появления кварцевых часов. Их работа основана на пьезоэлектрическом эффекте. Он был обнаружен в 1880 году, но кварцевые часы изготовили лишь в 1937 году. От классических механических вновь созданные кварцевые модели отличались поразительной точностью. Началась эра часов электронных. В чем их особенность?

Кварцевые часы имеют механизм, состоящий из электронного блока и так называемого шагового электродвигателя. Как это работает? Двигатель, получая сигнал от электронного блока, передвигает стрелки. Вместо привычного циферблата в кварцевых часах может использоваться цифровой дисплей. У нас их называют электронными. На Западе - кварцевыми с цифровой индикацией. Сути это не меняет.

Фактически, кварцевые часы - это мини-компьютер. Очень легко добавляются дополнительные функции: секундомер, указатель фаз Луны, календарь, будильник. Цена часов при этом, в отличие от механики, возрастает не так сильно. Это делает их более доступными.

Кварцевые часы очень точные. Их погрешность составляет ±15 секунд/месяц. Корректировать показания приборов достаточно дважды в год.

Настенные электронные часы

Цифровая индикация и компактность - вот отличительная особенность такого рода механизмов. повсеместно используются в качестве интегрированных. Их можно увидеть на приборной доске автомобиля, в мобильном телефоне, в микроволновке и телевизоре.

Как элемент интерьера чаще можно встретить более популярное классическое исполнение, то есть со стрелочной индикацией.

Часы электронные настенные органично вписываются в интерьер в стиле хай-тек, модерн, техно. Они привлекают прежде всего своей функциональностью.

По типу дисплея электронные часы бывают жидкокристаллическими и светодиодными. Последние более функциональны, так как имеют подсветку.

По типу источника питания часы электронные (настенные и настольные) делятся на сетевые, работающие от сети 220В, и батареечные. Более удобны приборы второго типа, так как не требуют наличия поблизости розетки.

Настенные часы с кукушкой

Германские мастера начали изготавливать их с начала восемнадцатого века. Традиционно настенные часы с кукушкой изготавливались из древесины. Богато декорированные резьбой, выполненные в виде домика для птички, они были украшением богатых особняков.

В свое время недорогие модели были популярны в СССР и на постсоветском пространстве. Долгие годы настенные часы с кукушкой марки «Маяк» выпускал завод в российском городе Сердобск. Гирьки в виде еловых шишек, украшенный незамысловатой резьбой домик, бумажные меха звукового механизма - такими запомнились они представителям старшего поколения.

Сейчас классические настенные часы с кукушкой - редкость. Связано это с высокой ценой качественных моделей. Если не принимать во внимание кварцевые поделки азиатских умельцев, изготовленные из пластика, сказочные кукушки кукуют только в домах истинных ценителей часовой экзотики. Точный, сложный механизм, кожаные меха, изысканная резьба на корпусе - все это требует большого объема ручного высококвалифицированного труда. Лишь самые солидные производители могут выпускать такие модели.

Часы-будильник

Это самые распространенные «ходики» в интерьере.

Будильник - первая дополнительная функция, которая была реализована в часах. Запатентован в 1847 году французом Антуаном Редье.

В классическом механическом настольном будильнике звук производится за счет ударов молоточком по металлическим тарелочкам. Электронные модели более мелодичны.

По исполнению будильники разделяются на малогабаритные и крупногабаритные, настольные и дорожные.

Настольные часы-будильник изготавливают с раздельными двигателями для и сигнала. Заводятся они по отдельности.

С появлением кварцевых часов популярность механических будильников упала. Причин тому несколько. с кварцевым механизмом имеют перед классическими механическими приборами ряд преимуществ: они более точные, не требуют ежедневного завода, их легко подобрать под дизайн помещения. Кроме того, они легкие, не так боятся ударов и падений.

Наручные механические часы с будильником обычно называют «сигнал». Подобные модели выпускают немногие фирмы. Так, коллекционерам известна модель под названием «президентский сверчок»

«Сверчок» (по англ. cricket) - под этим названием швейцарская компания Vulcain выпускала наручные часы с функцией будильника. Известны они тем, что их владельцами были американские президенты: Гарри Трумэн, Ричард Никсон и Линдон Джонсон.

История часов для детей

Время - сложная философская категория и одновременно физическая величина, требующая измерения. Человек живет во времени. Уже с детского сада программой обучения и воспитания предусмотрено развитие у детей навыков ориентирования во времени.

Приучать ребенка к пользованию часами можно, как только он усвоил счет. Помогут в этом макеты. Можно совместить часы из картона с распорядком дня, разместив все это для большей наглядности на листе ватмана. Организовать занятия можно с элементами игры, используя для этого загадки с рисунками.

История в возрасте 6-7 лет изучается на тематических занятиях. Материал подавать необходимо так, чтобы вызвать интерес к теме. Детей в доступной форме знакомят с историей часов, их видами в прошлом и настоящем. Затем закрепляют полученные знания. Для этого демонстрируют принцип работы простейших часов - солнечных, водяных и огневых. Эти занятия пробуждают у детей интерес к исследованиям, развивают творческое воображение и любознательность. Они воспитывают бережное отношение ко времени.

В школе, в 5-7 классах, изучается история изобретения часов. Она базируется на знаниях, полученных ребенком на уроках астрономии, истории, географии, физики. Таким образом закрепляется усвоенный материал. Часы, их изобретение и совершенствование рассматриваются как часть истории материальной культуры, достижения которой направлены на удовлетворение потребностей общества. Тему занятия можно сформулировать так: «Изобретения, изменившие историю человечества».

В старших классах целесообразно продолжить изучение часов как аксессуара с точки зрения моды и эстетики интерьера. Важно познакомить детей с часовым этикетом, рассказать об основных принципах подбора Одно из занятий можно посвятить тайм-менеджменту.

История изобретения часов наглядно показывает преемственность поколений, ее изучение - эффективное средство формирования мировоззрения молодого человека.

11.01.2017 в 23:25

История происхождения механических часов наглядно демонстрирует начало разработки сложных технических приборов. Когда изобрели часы, они на протяжении нескольких столетий оставались главным техническим изобретением. И до сегодняшнего дня историки не могут сойтись во мнении - кто же на самом деле первым изобрел механические часы, опираясь на исторические факты.

История часов

Еще до революционного открытия - разработки механических часов, первым и простейшим прибором для измерения времени являлись солнечные часы. Уже более 3,5 тысяч лет назад, основанные на корреляции движения Солнца и длиной, положением тени от предметов, солнечные часы были наиболее широко использованным прибором для определения времени. Также в дальнейшем появлялись в истории упоминания о водяных часах, с помощью которых пытались перекрыть недостатки и погрешности солнечного изобретения.

Чуть позже в истории появились упоминания об огневых часах или свечных часах. Данный способ измерения - тонкие свечи, длина которых достигала до метра, с нанесением по всей длине временной шкалой. Иногда дополнительно к боковым сторонам свечи крепили металлические стержни, и когда воск выгорал, боковые крепежи, падая вниз, издавали характерные удары по металлической чаше подсвечника - означая звуковой сигнал определенного периода времени. К тому же свечи помогали не только определять время, но и в ночной период помогали освещать помещения.
Следующим, не маловажным изобретением до механических приборов, стоит выделить песочные часы, которые позволяли измерять лишь небольшие промежутки времени, не более получаса. Но, как и огневый прибор, песочные часы не смогли достичь точности солнечных.
Шаг за шагом с каждым прибором у людей выработалось более четкое представление о времени, непрерывно продолжались поиски совершенного способа его измерения. Уникально новым, революционным прибором стало изобретение первых колесных часов, и с момента его возникновения наступила эра хронометрии.

Создание первых механических часов

Это часы, с помощью которых время измеряется по механическим колебаниям маятника или системы баланс-спираль. К сожалению, точная дата и имена мастеров изобретения первых в истории механических часов остаются неизвестными. И остается лишь обращаться к историческим фактам, свидетельствующих о этапах создания революционного прибора.

Историки определили, что начали использовать механические часы в Европе на рубеже XIII - XIV веков.
Башенные колесные часы стоит назвать первым представителем механического поколения измерения времени. Суть работы была простой - одноприводной механизм состоял из нескольких частей: гладкая деревянная ось и камень, который привязывали канатом к валу, таким образом заработала функция гири. Под действием влияния тяжести камня, канат постепенно разматывался и за собой способствовал вращение оси, определяя ход времени. Главной сложностью такого механизма были колоссальный вес, а также громоздкость элементов (высота башни составляла минимум 10 метров, а масса гири достигал отметки 200 кг), что влекло за собой последствия в виде больших погрешностей во временных показателях. В результате в средневековье пришли к выводу, что работа часов должна зависеть не только от единственного движения гири.
Механизм в дальнейшем дополнили еще несколькими составляющими, которые сумели управлять движением - регулятор «Билянец» (представлял собой металлическую основу, расположенную параллельно поверхности храпового колеса) и спусковой распределитель (сложная составляющая в механизме, с помощью которой осуществляется взаимодействие резуляттора и передаточного механизма). Но, не смотря на все дальнейшие нововведения, башенный механизм продолжал требовать непрерывного наблюдения, оставаясь при этом самым точным прибором измерения времени, даже не глядя на все свои недостатки и большие погрешности.

Кто изобрел механические часы

В конечном итоге со временем механизмы башенных часов превратились в сложную конструкцию со многими автоматически подвижными элементами, разнообразной системой боя, со стрелками и декоративными украшениями. С этого момента часы стали не только практичным изобретением, но и предметом восхищения - изобретение техники и искусства одновременно! Безусловно, стоит выделить некоторые из них.
Из ранних механизмов, таких как башенные часы в Вестминстерском аббатстве в Англии (1288 г.), в храме Кентербери (1292 г.), в Флоренции (1300 г.), к сожалению, ни один не сумел сберечь имена их создателей, оставшись неизвестными.
В 1402 году были сооружены Пражские башенные часы, оснащенные автоматически подвижными фигурками, которые во время каждого боя курант отображали определенный набор движений, олицетворяя историю. Самая древняя часть Орлоя - механические часы и астрономический циферблат, была реконструирована в 1410 году. Каждая составляющая деталь была произведена часовым мастером Микулашем из Кадани по проекту астронома и математика Яна Шинделя.

Например, часовому мастеру Джунелло Турриано понадобилось 1800 колес для изготовления башенных часов, которые демонстрировали дневное движение Сатурна, годовое движение Солнца, перемещение Луны, а также направление всех планет в соответствии с птолемеевской системой мироздания, и ход времени в течение дня.
Все вышеперечисленные часы были изобретены относительно независимо друг от друга и имели высокую погрешность показателей времени.
Первые затрагивания темы об изобретении часов с пружинным двигателем ориентировочно возникли во второй половине XV века. Именно благодаря этому изобретению следующим шагом стало открытие уменьшенных вариаций часов.

Первые карманные часы

Следующим шагом революционных приборов стали первые карманные часы. Новая разработка появилась ориентировочно в 1510 году благодаря механику из немецкого города Нюрберга - Петеру Хенлейну. Главной особенностью прибора стала заводная пружина. Модель показывала время с помощью всего одной стрелки, демонстрируя приблизительный период времени. Корпус был изготовлен из позолоченной латуни в форме овала, в результате получив название «Нюренбергское яйцо». В дальнейшем часовые мастера стремились повторить и усовершенствовать по примеру и подобию первых.

Кто изобрел первые современные механические часы

Если же говорить о современных часах, в 1657 году изобретатель голландец Христиан Гюйгенс впервые применил маятник как регулятор часов, и этим сумел значительно уменьшить погрешность показаний в своем изобретении. В первых часах Гюйгенса суточная погрешность не превышала 10 секунд (для сравнения ранее погрешность колебалась от 15 до 60 минут). Часовой мастер сумел предложить решение - новые регуляторы и для гиревых, и для пружинных часов. Теперь с этого момента механизмы стали значительно совершеннее.
Следует отметить, что во все периоды поиска идеального решения оставались незаменимым предметом восторга, удивления и восхищения. Каждое новое изобретение поражало своей красотой, трудоемкой работой и кропотливыми находками для усовершенствования механизма. И даже сегодня часовые мастера не перестают радовать нас новыми решениями в производстве механических моделей, подчеркивая уникальность и точность каждого своего прибора.

Тик так, Тик так – этот звук мы вспоминаем, когда думаем о часах. Хотя подавляющее большинство современных часов едва ли издают хоть какой-то звук. Не так давно почти каждые часы издавали характерный для часов звук, потому что они были полностью , а не электронными. Раньше для того чтобы часы работали было необходимо поворачивать ключ, заводить пружину, после прислушавшись можно было услышать как работают шестерни. Так давайте разберёмся, как на самом деле работают старомодные маятниковые часы.

Что такое маятник?

Маятник представляет собой стержень, который висит вертикально и раскачивается из стороны в сторону под действием силы тяжести. Как обнаружил итальянский учёный Галилео Галилей(1564-1642), полное колебание маятника занимает одинаковое время. В теории, единственное, что влияет на колебание маятника, это его длина и сила тяжести. Для относительно небольших колебаний, время (Т), которое требуется для того, чтобы маятник сделал одно полное колебание(известное как период) вычисляется по следующему уравнению:

Где, l — это длина маятника, g – мера силы тяжести(ускорение свободного падения). Из этого уравнения видно, что вам надо в 4 раза увеличить длину маятника, чтобы в 2 раза увеличить колебания.

Как маятник работает?

Маятник работает путём преобразования кинетической энергии в потенциальную и обратно. Когда маятник находится в крайнем положении он имеет максимальную накопленную энергию(потенциальную энергию). В самой нижней точке, максимально близкой к земле потенциальная энергия переходит в кинетическую и имеет её максимальное значение в этой точке. Таким образом, маятник постоянно переводит потенциальную и кинетическую энергии друг в друга, что является примером простого гармонического колебания. Если бы трение соприкасающихся элементов и сопротивление среды(воздуха) отсутствовало, то есть были созданы идеальные условия, то маятник бы совершал колебания вечно. Но в реальных условиях маятник учитывая вышеперечисленные факторы замедляется. Но что является очень важным для хронометража, даже при уменьшении амплитуды колебания время колебания маятника не изменяется. Галилей сразу отметил эту полезную функцию, но построить маятниковые часы ему так и не удалось, удалось лишь представить модель маятниковых часов в 1642 году. Галилей передал свои труды датскому учёному Христиану Гюйгенсу. Он и сделал первые маятниковые часы в 1650 году.

Как работают маятниковые часы?

Почти все маятниковые часы сконструированы следующим образом: в часовом механизме, который Вы видите, груз 1 с помощью троса через валик 2 приводит в движение систему колес. Этот груз обеспечивает энергию для часов. Усилие через несколько колесных пар передается на тормозное колесико 3. Проворачивание часового механизма тормозится в результате взаимодействия тормозного колесика 3 и анкера 4 и регулируется маятником 5. Тормозное колесико будет продвигаться дальше лишь в том случае, если маятник приведет анкер в такое положение, когда он отпустит тормозную шестеренку. Одновременно другой конец анкера проходит в пространство между шестеренками и тем самым ограничивает движение тормозного колесика 3 на половину длины зубчика. Теперь, когда маятник будет совершать обратное движение, зубчик надавит на анкер и через стержень передаст усилие на маятник. Маятник при этом получает небольшую дополнительную энергию, что компенсирует имеющиеся у него потери на трение. Эта игра повторяется при каждом движении маятника. Таким образом, тормозное колесико движется в такт колебаниям маятника. Через несколько шестеренок оно соединено с минутной шестеренкой 7. Скорости промежуточных шестеренок рассчитаны таким образом, чтобы минутная шестеренка проворачивалась один раз в час, т.е. со скоростью большой стрелки, соединенной с минутной шестеренкой. И, наконец, шестеренки 8, 9 и 10 служат для того, чтобы маленькая стрелка двигалась в 12 раз медленнее, чем большая. Комбинацию из стрелок 8, 9 и 10 называют также стрелочным механизмом.

Недостатки маятниковых часов.

Как мы рассмотрели выше, время колебания маятника зависит от длины стержня и силы тяжести. Но длина металлического стержня может изменяться при изменении температуры, это изменение незначительное, но будет оказывать влияние на времени. То же касается силы притяжения. Часы ближе к центру земли, на уровне моря и высоко в горах будут отсчитывать время не одинаково. Так же применение маятников часов на корабле практически невозможно, или очень затруднено. Но все эти проблемы были только на заре появления маятниковых часов. В процессе развития науки все проблемы были решены.

Маятниковые часы

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

Первые механические часы.

Первые упоминания о механических часах относятся к концу VI века. Скорее всего, это были водяные часы, в которые было встроено механическое устройство для приведения в действие дополнительных функций, например механизма боя.

Настоящие механические часы появились в XIII веке в Европе. Они еще не были достаточно надежными, поэтому приходилось постоянно проверять время по солнечным часам. Их часовой механизм работал, используя энергию опускающегося груза, в качестве которого долгое время применялись каменные гири. Чтобы запустить такие часы, приходилось поднимать очень тяжелую гирю на значительную высоту.

Стоит отметить, что механические часы, созданные в XIII-XIV веках, были очень большими и использовались крайне редко. Их устанавливали лишь в монастырях, чтобы монахи вовремя могли собираться на службу. Именно монахи и решили нанести на круг 12 делений, каждое из которых соответствовало одному часу. Только в XVI веке часы появились на городских зданиях.

В XIV-XV веках были созданы первые напольные и настенные часы. Поначалу они были довольно тяжелыми, так как приводились в действие с помощью груза, который надо было подтягивать каждые 12 часов. Такие часы изготавливали из железа, а чуть позже из латуни, и по конструкции они повторяли башенные часы.

Во второй половине XV века были созданы первые часы с пружинным двигателем. Источником энергии в таких часах была стальная пружина, которая во время раскручивания поворачивала колеса часового механизма. Первые настольные пружинные часы были изготовлены неизвестным мастером из бронзы. Высота этих часов составляла полметра.

Первые переносные пружинные часы были сделаны из латуни и имели форму круглой или квадратной коробки. Циферблат таких часов был горизонтальным. На нем по кругу размещались выпуклые шарики из латуни, что помогало определять время на ощупь в темное время суток. Стрелка была выполнена в форме дракона или другого мифического существа.

Наука продолжала развиваться, а вместе с ней усовершенствовались механические часы. В XVI веке появились первые карманные часы. Такие приборы были большой редкостью, поэтому позволить себе их приобретение могли только богатые люди. Очень часто карманные часы украшали драгоценными камнями. Но и тогда время продолжали сверять по солнечным часам. Некоторые часы даже имели два циферблата: с одной стороны механический, а с другой солнечный.

В 1657 году Христиан Гюйгенс собрал механические маятниковые часы. Они отличались необыкновенной точностью по сравнению со всеми существующими на тот момент приборами для отсчета времени. Если до появления маятника точными считались часы, отстающие или спешащие на 30 минут в сутки, то теперь погрешность составляла не более 3 минут в неделю. В 1674 году Гюйгенс усовершенствовал регулятор пружинных часов. Его изобретение потребовало создания качественно нового спускового механизма. Немного позже этот механизм был придуман. Им стал анкер.

Изобретения Гюйгенса получили широкое распространение во многих странах. Часовое мастерство начало активно развиваться. Постепенно снижалась погрешность хода часов, к тому же заводить механизмы можно было уже раз в восемь дней.

В связи с повышением точности часов в 1680 году были созданы первые механизмы с минутной стрелкой. В то же время на циферблатной пластине появился второй ряд цифр для обозначения минут, в котором использовались арабские цифры. А в середине XVIII века появились часы с секундной стрелкой.

В это время во всех видах искусства господствовал стиль рококо. В часовом деле его влияние выразилось в разнообразии форм часов и используемых материалов, обилии резных узоров, завитков, внешних украшений из золота и драгоценных камней. В то же время вошли в моду каретные часы. Считается, что дорожные, или каретные часы появились благодаря французскому механику и часовщику Абрагаму-Луи Бреге.

Чаще всего они были прямоугольной формы со стеклянными боковыми стенками. Сверху к корпусу крепилась латунная ручка, которая служила для переноски часов. Все латунные поверхности часов имели покрытие из золота. Стоит заметить, что внешний вид дорожных часов практически не менялся в течение всего столетия.

Благодаря усовершенствованиям часового механизма во второй половине XVIII века часы стали более плоскими и уменьшились в размерах. Но, несмотря на изменения внешнего облика часов, они все еще продолжали оставаться прерогативой избранных. Только во второй половине XIX века их стали производить в больших количествах в Германии, Англии, США, а также Швейцарии.

Механические часы развивались не менее пяти веков. Сегодня их условно подразделяют не только по типу часового механизма (маятниковые, балансовые, камертонные, кварцевые, квантовые), но и по назначению (бытовые и специальные).

К бытовым часам можно отнести башенные, настенные, настольные, наручные и карманные часы. Специализированные часы подразделяют в зависимости от назначения. Среди них можно встретить часы для подводного плавания, сигнальные, шахматные, антимагнитные часы, а также многие другие. Прототипом современных механических часов являются созданные в 1657 году маятниковые часы Х. Гюйгенса.

Первое упоминание о так называемых механических часах ученые нашли в древних византийских текстах - оно относится к 578 году.

Конструкции первых механических часов была простой. Гири на веревке, намотанной на
горизонтальный вал, опускались и двигали стрелки с помощью зубчатых колес.

Революцию в определении времени совершили механические часы. Их усовершенствовали в течение пяти веков.

Сам часовой механизм был очень большим, поэтому первые часы помещали на башнях. В XI в. в Западной Европе появились башенные железные механические часы с одной стрелкой и с колокольным боем, приводившиеся в движение массивной гирей. С восходом Солнца их ставили на 0 ч. Зимой на цепь вешали тяжёлую гирю, а летом лёгкую. Чем тяжелее гиря, тем быстрее, преодолевая трение колёс, шли эти заводные часы без маятника. Сторож несколько раз в день поправлял их по солнечным часам.

В 1288 году уже ходили железные башенные Вестминстерские куранты. На циферблатах того периода была только одна стрелка - часовая, эти часы каждый час били в колокол

Часы Страсбурского собора были чудом средневековой техники. Они были установлены в 1354 г. и несколько позже соединены с колоколом, отбивавшим каждый час. На часах кроме циферблата со стрелкой размешался еще целый планетарий: врашаюшееся звёздное небо, календарь и зодиак с перемещающимися по нему планетами. У часов не было еще точного маятникового регулирования хода, и их приходилось периодически поправлять по солнечным часам.

В 1510 году немецкий механик Генлайн приспособил к часовому механизму стальную пружину и сделал первые карманные часы. Они имели округлую форму, футляр был украшен затейливым орнаментом, отчего такие часы получили название "нюренбергские яйца". Состоятельные люди обзавелись такими маленькими часиками со множеством колёсиков, их можно было носить в кошельке.

Введение пружинного привода в начале XVI в. существенно расширило возможности использования механических часов. Этот вид привода до сих пор преобладает у массовых часов.

Затем был изобретен маятник. Следующим шагом вперед стал анкерный механизм. В 1657 году голландский ученый Христиан Гюйгенс, изучив свойства маятника, изготовил механические часы с маятником.

Он предложил использовать в качестве регулятора колебаний крутильный маятник – балансир со спиралью. Маятник, раскачиваясь вправо и влево, не позволяя колесу перемещаться при каждом размахе больше, чем на один зубчик. Позднее были изобретены часы с минутной и секундной стрелками. Точность часов возросла многократно, но перевозить такие часы все равно было невозможно.

Современный вариант часов с гирями и маятником.

К сожалению, механические колесные часы исправно работали только на суше, а мореплаватели до тех пор полдьзовались песочными часами – «склянками». Морские часы были изготовлены в 18 веке йоркширским столяром Дж. Харрисоном. Испытывал хронометр капитан Джеймс Кук, составивший благодаря ему карту островов Полинезии.