-T.K.
Lieber TK,
Ich denke, der einfachste Weg, Ihre Frage zu beantworten, wäre, einen Link zu Wikipedia bereitzustellen, "Lever Escapement". Das einzige Problem dabei ist, dass diese sieben Absätze der Erklärung von jemandem geschrieben wurden, der entweder noch nie eine Uhr gesehen hat oder der den ganzen Artikel aus einem 600-seitigen Buch mit dem Titel "Theoretische Uhrmacherei" kopiert hat.
Um Ihre Zeit zu sparen, habe ich den besagten Artikel erst vor einer Minute gelesen, und ehrlich gesagt war er so trocken, dass sie mich im dritten Absatz verloren haben.
Daher wird meine Erklärung irgendwie anders sein.
Kein technischer Hintergrund erforderlich, nur viel Phantasie!
Nehmen wir an, Sie und Ihr Kind haben sich entschieden, etwas Spaß im Freien zu haben und eine Schaukel zu bauen. Da der einzige geeignete Baum in Ihrem Garten ein sehr hoher ist, hatten Sie keine andere Wahl, als das Seil an einem Ast aufzuhängen, der 10 m über dem Boden liegt.
(Nutzen Sie Ihre Vorstellungskraft? Können Sie sich dieses wirklich lange Seil vorstellen? Ich möchte nicht, dass Sie an eine kleine Sandgrubenschaukel auf dem Spielplatz denken, sondern an eine GROSSE!)
Sechs Stunden später, an einem heißen Sommertag, ist Ihre Schaukel endlich bereit für eine Fahrt.
Das Kind ist an, und Sie haben ihm diesen starken ersten Schubs gegeben.
(Jetzt stellen Sie sich die Schaukel schwingend swishhh ...... swishhh.... und das Kind, das Spaß hat!)
Dann kommt deine Frau heraus und schreit: Entschleunige es!! So lässt du den Schwung verlangsamen, um sanft zu schaukeln, während du die Aktion aufrechterhältst, indem du das Kind mit nur einer sanften Berührung stößt. Wie es alle guten Väter an einem heißen Sommertag tun.
Wieder einmal sprechen wir von einem sehr langen Schwung mit einer sehr niedrigen Amplitude.
Hier ist also das erste Postulat: Um die Schaukel schwingen zu lassen, muss man ständig ein bisschen Kraft geben, oder einen Impuls, wie Uhrmacher sagen würden.
Kein Impuls, keine Freude - die Schaukeln hören auf.
Kommen wir nun zum zweiten Postulat.
Nach ein paar Minuten wird sich das Kind langweilen. Da du gerade sechs Stunden damit verbracht hast, das verdammte Ding zu bauen, willst du, dass er ein bisschen länger spielt. (Dies wird auch als Quality Time bezeichnet). Sie haben sich also ein Spiel ausgedacht: Jedes Mal, wenn der Schwung auf Sie zukommt, gibt Ihnen das Kind ein High Five und schreit eine Zahl.
Das mentale Bild: Hier kommt der Schwung - deine Hände berühren sich und er schreit EINS - dann schiebst du ihn sanft weg. Hier kommt er wieder - berühren, ZWEI, schieben; berühren, DREI, schieben ... Und so weiter.
Jedes Mal, wenn Sie beide das High Five machen, impulsiert das Kind Ihre Hand. Einen Bruchteil einer Sekunde später impulsierst du den Schwung zurück. Und weil das Kind Schaukeln zählt, fungiert es als Tick-Tock-Generator - ein Zeitmesser!
Dein Schwung ist ein Oszillator, der von außen angeregt wird, und gleichzeitig
liefert einen Impuls, der in das System "zurückgespeist" wird.
Dieses Konzept ist wirklich extrem einfach, aber großartig effizient und genau. Die Schaukel ist ein Pendel und das Kind ist ein Pendelbob (Gewicht auf der Unterseite). Da du einen Impuls empfängst und gibst, verhältst DU dich wie Uhrenpaletten.
Der Grund, warum Studenten der Uhrmacherei dieses Konzept nicht verstehen, ist, dass zwei Dinge fast augenblicklich passieren, und nur eines ist offensichtlich. Wenn Sie jedoch versuchen, die Geometrie des Impulsierens zu erklären, ohne das Grundkonzept dahinter zu verstehen, werden auch Sie in 7 Absätzen der Wiki-Erklärung verloren gehen.
Sie haben wahrscheinlich bemerkt, dass ich nicht von Uhrenpaletten spreche, sondern von Uhrenpaletten. Aus einem einfachen Grund: Während Uhrenoszillatoren nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten, ist der Impulsteil fast identisch (und einfacher in einfachen Worten auf Uhrenpendel zu demonstrieren).
Im Wesentlichen bieten Paletten eine Verbindung zwischen Zahnradarbeit und Oszillatoren und ihr Zweck ist es, die Kraft von der Zugfeder (über Zahnräder) auf den Oszillator zu übertragen UND einen Rückkopplungsimpuls zu erhalten, der die "Tick Tock" -Zählung durchführt.
Wenn wir schon bei Uhren sind, lassen Sie mich nur ein wenig auf Pendel eingehen (Ihr großer Schwung tickt bei niedriger Amplitude). Die Suche nach Genauigkeit in der mechanischen Zeitmessung dauerte mindestens 2000 Jahre. Es endete 1656. als ein kluger Holländer namens Huygens ein Pendel an einem Uhrwerk befestigte. Innerhalb weniger Wochen des Experimentierens gelang es ihm, den täglichen Fehler in den Uhren von 15 Minuten pro Tag auf 15 Sekunden pro Tag zu verbessern! Das war so eine erstaunliche und revolutionäre Entdeckung! Natürlich konnte er es nicht geheim halten und ein paar Monate später verbreitete sich die gute Nachricht in London, das zu dieser Zeit die uhrmacherische Hauptstadt der Welt war. Der Rest war nur Geschichte...
Was ist also das Besondere an Uhrenpendeln?
Wenn Sie sich erinnern, haben wir letzte Woche über Uhrenoszillatoren gesprochen und sind zu dem Schluss gekommen, dass die Schwingungsdauer von zwei Dingen abhängt: Trägheit und Versteifung der Haarfeder.
Hier ist diese Formel noch einmal:
Offensichtlich ist es schwierig, eine konstante Oszillationsrate zu erreichen, wenn Sie zwei Variablen wackeln müssen - wir haben es mit komplexen und herausfordernden technischen Anforderungen zu tun.
Anders als beim Haarfeder-Rückführungssystem ist das Schöne am Pendel folgendes: Pendel sind schwerkraftgetrieben!
Hier ist die Formel, die seine Schwingungsperiode beschreibt:
Beachten Sie nun, dass T in der Formel nicht genau definiert ist. Diese vereinfachte Formel funktioniert nur für ein Pendel mit einer sehr kleinen Amplitude. Deshalb wollte ich, dass Sie sich diesen LANGEN Schwung vorstellen, nicht einen kurzen.
(Nur für den Fall, dass Sie die Formel sehen möchten, die Amplitude oder Theta-Winkel des Schwungs berücksichtigt, hier ist dieses böse und hässliche Biest. Beachten Sie die 3 Punkte nach dem letzten + Vorzeichen: Die Gleichung erstreckt sich für immer!!!
Gehen wir also einen Schritt zurück und werfen einen genaueren Blick auf T in der vereinfachten Formel: Es steht in direktem Zusammenhang mit zwei Dingen: L = Länge des Pendels und g = Schwerkraft. Da die Schwerkraft eine Konstante ist, gibt es wirklich nur eine Sache, über die wir uns Sorgen machen müssen! Was für eine Schönheit!
In der Tat wissen Sie so gut, dass die Zeitmessungseinstellung in Uhren durch Einstellen der Länge des Pendelbobs erfolgt. Senken Sie den Bob, verlangsamen Sie die Uhr.
Und das Gewicht des Pendels ist irrelevant - ob Sie ein 10 kg schweres Kind auf einer Schaukel oder ein 30 kg schweres Kind haben, die Vorstufe der Oszillation ist immer die gleiche. Sie können tatsächlich selbst auf der Schaukel sitzen und sich vom Kind pushen lassen - und die Anzahl der Zecken und Socken wird sich kein bisschen ändern!
Aufgrund der konstanten Schwerkraft hält die in London gebaute Uhr in Sydney, Hongkong oder New York die gleiche korrekte Zeit.
Aber nehmen wir an, wir haben zwei identische Uhren gebaut und schicken eine zum Mond, während die andere in Sydney bleibt. Wir stellen die Zeit auf beiden Uhren um die Mittagszeit der Sydney-Zeit ein. Meine Frage ist: Vierundzwanzig Stunden später, würden beide Uhren die gleiche Zeit anzeigen?
Während dies nach einer kniffligen Frage klingt, ist die Antwort wirklich einfach. Nach unserer Formel -
Die Schwingungsperiode ist von der Schwerkraft abhängig. Und da die Schwerkraft auf dem Mond nur 1/6 der Schwerkraft auf der Erde beträgt, wird die Monduhr deutlich langsamer gehen. Eigentlich müssten wir die Länge des Pendels von 1m auf 16 reduzieren.6cm wenn wir wollen, dass beide Uhren identische Zeit anzeigen!
Das ist wahrscheinlich der Grund, warum Apollo-Astronauten Omegas zum Mond brachten, nicht ihre Standuhren :-)
Abschließend beginnt das Verständnis der Funktion von Uhrenpaletten mit dem Verständnis der impulsiven Aktion. Die Übertragung von Kräften ist reine Geometrie, und ich muss sagen, eine ziemlich komplexe. Seit vielen Jahren kämpfen Uhrmacher darum, die Geometrie von Palettensteinen, die Form des Ankerrads, das Polieren und die Schmierstoffe zu perfektionieren.
Die kleinste Fehlausrichtung führt unweigerlich zu einem Verlust der auf die Unruh übertragenen Leistung und zu einem Verlust der Amplitude. Der Zeitpunkt der Kraftübertragung ist absolut entscheidend und wird nicht nur durch die Form des Ankerrads und der Paletten bestimmt, sondern auch durch ihre relativen Positionen. Auch hier versteht es sich von selbst, dass externe Störungen wie Schock oder mangelnde regelmäßige Wartung zu einer schlechten Zeiterhaltung führen.
Hier ist ein Foto von (kaputten) Paletten und einem (verrosteten) Ankerrad aus meiner Schrottkiste:
Letzte Kuriosität: Das Gewicht des Rolex-Ankerrads beträgt 0,006 Gramm. Mit anderen Worten, die insgesamt 167 Räder hätten das Gesamtgewicht von 1 Gramm. Mit dem Preis von US $ 28 pro Rad ist 1 Gramm Ankerräder US $ 4.676,00 wert!
Kennen Sie ein anderes maschinell hergestelltes und in Serie produziertes Metallstück im Wert von 4,6 Millionen US-Dollar pro Kilogramm? Deshalb machen sich die Schweizer nicht die Mühe, Hämmer und Schraubendreher herzustellen. Wenn sie es täten, müssten Sie Warren Buffet sein, um Tischlerei als Hobby zu nehmen :-)
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