المحتوى
- ما هو داخل الساعة التناظرية
- ساعات البندول: الساعة الحديثة الأولى
- نظرة داخل الساعة التناظرية
- يحركها الربيع الساعات التناظرية
- ساعات الكوارتز بالبطارية
- ملاحظة أخيرة على الساعات الذرية
يمكن تقسيم الساعات إلى فئتين عريضتين استنادًا إلى كيفية عرض المعلومات.
التناظرية ، ويعرف أيضا باسم ميكانيكي، تستخدم الساعات تتحرك الأيدي للإشارة إلى الوقت الحالي. رقمي الساعات ، من ناحية أخرى ، تعرض الوقت كمجموعة من الأرقام ، عادة عبر شاشة LCD أو شاشة إلكترونية أخرى.
(من الممكن تقنيًا الحصول على ساعة إلكترونية مع شاشة عرض تمثيلية ، ولكنها نادرة جدًا - سنتعامل معها التناظرية و ميكانيكي كمرادفات.)
ما هو داخل الساعة التناظرية
كل ساعة تحتاج إلى ثلاثة أجزاء أساسية:
في أبسط المصطلحات ، الساعة هي جهاز يستخدم طاقة إلى عرض الوقت ، التي تنظمها أ ضبط الوقت آلية.
النظر في الساعة الرملية مليئة الرمال - على مدار الساعة التناظرية بسيطة جدا. انها طاقة المصدر هو سحب الجاذبية ، لها عرض هي كمية الرمال الموجودة في كل شوط وها ضبط الوقت الآلية هي معدل ثابت نسبيًا يتدفق الرمل خلال الفتحة الضيقة بين النصفين.
في الساعات التناظرية الأكثر تطوراً ، يتم توصيل الأجزاء الأساسية الثلاثة عبر التروس والبكرات والأنظمة الميكانيكية الأخرى.
في الساعات الحديثة ، يمكن استبدال المكونات الميكانيكية بالأسلاك والتيارات الكهربائية. هناك تكوينات محتملة أكثر مما يمكن أن نغطيها ، لذلك دعونا نلقي نظرة فاحصة على نوع معين من الساعة.
ساعات البندول: الساعة الحديثة الأولى
ساعات البندول يمكن القول إنها الساعات الحديثة الأولى.
ستتذكر أن البندول عبارة عن وزن معلق من نقطة ثابتة ويسمح له بالتأرجح ذهابًا وإيابًا - يمكنك جعلها بسيطة عن طريق تعليق زوج من سماعات الأذن.
في مطلع القرن السابع عشر ، دفعته تجارب العالم الإيطالي غاليليو غاليلي في الفيزياء إلى اكتشاف هذه الميزة الفريدة من البندول: إرادة واحدة دائما تأخذ نفس القدر من الوقت لإكمال البديل.
هذا صحيح حتى عندما تقلل مقاومة الهواء والعوامل الأخرى ببطء مدى تحرك البندول مع كل تأرجح ، وصولاً إلى اللحظة التي يتوقف فيها.
لقد أدرك على الفور إمكانات البندول لحفظ الوقت داخل آلية الساعة ، ولكن لم يكن حتى عام 1656 ، صمم العالم الهولندي كريستيان هيجنز ، المستوحى من أعمال جاليليو ، ساعة بندول عاملة.
لم يكن لدى Huygens المهارة اللازمة لتطبيق تصميمه ، لذا فقد عين صانع الساعات المحترف Salomon Coster لتصميمه.
نظرة داخل الساعة التناظرية
دعونا نلقي نظرة على كيفية عمل ساعات البندول وفقًا للانهيار المكون من ثلاثة أجزاء (آلية حفظ الوقت ، مصدر الطاقة ، والشاشة) التي استخدمناها أعلاه.
مصدر طاقة: مثل الساعة الرملية ، استخدمت أول ساعات البندول الجاذبية لتوليد الطاقة من خلال نظام الأوزان المتدلية من البكرات. يؤدي تشغيل المفتاح إلى "الرياح" على مدار الساعة ، ورفع الأوزان وتخزين الطاقة المحتملة عن طريق رفع الأوزان في مواجهة الجاذبية.
آلية ضبط الوقت: البندول ومكون يسمى ميزان الساعة تنظيم معدل إطلاق الطاقة من الأوزان. يتضمن الهروب عجلة مسنّنة تضمن أنها لا يمكنها التحرك إلا بخطوات منفصلة أو "علامات".
كل تأرجح كامل للبندول يصدر علامة واحدة على الهروب ، والتي بدورها تسمح للأوزان بإسقاطها قليلاً.
عرض: يتم توصيل أيدي عقارب الساعة عبر قطار التروس لبقية الآلية.
عندما تطلق العلبة علامة واحدة من الطاقة ، تتحول التروس وتحرك اليدين الكمية الصحيحة.
إذا افترضت تأرجحًا مدته ثانية واحدة في البندول ، والذي كان شائعًا في التصميمات اللاحقة ، ينتهي كل قراد بتحريك يد الثواني تمامًا 1/60 من اتجاه عقارب الساعة.
بعبارات بسيطة: طاقة يتم تخزينها باستخدام الأوزان المرتفعة ، ثم يتم إصدارها بمعدل دقيق بواسطة ضبط الوقت آلية البندول ، والتي تحول يد عرض لإظهار الوقت الحالي.
يحركها الربيع الساعات التناظرية
ربما حدث لك أن البندول لن يعمل في الساعة التي تتحرك باستمرار.
بدلاً من ذلك ، تستخدم الساعات الميكانيكية النوابض الرئيسية و عجلات التوازن. تسبق الساعات التي تحركها الربيع ساعات البندول بحوالي 200 عام ، ولكنها كانت أقل دقة بكثير.
الجرح الرئيسي هو ضيق الجرح لتخزين طاقة. عجلة التوازن هو قرص مرجح خصيصا. مرة واحدة في الحركة أنها تدور ذهابا وإيابا بمعدل منتظم لتكون بمثابة ضبط الوقت آلية.
ساعات الكوارتز بالبطارية
اليوم ، الساعات الأكثر شيوعا هي ساعات الكوارتز ، واسمه ل ضبط الوقت آلية.
بلورات الكوارتز هي كهربيضغطي كهربي إجهادي: إذا قمت بتشغيل تيار كهربائي من خلالهم ، فإنها تهتز بمعدل معين. لاحظ الاتجاه؟ يمكن أن تعمل أي عملية تقريبًا بمعدل معين كآلية لحفظ الوقت.
تمثل الساعة الحديثة النموذجية التي تعمل بالبطاريات تيارًا كهربائيًا صغيرًا من خلال بلورة كوارتز ، والتي يتم وضعها في دائرة تعمل كأنها هروب: فهي تصدر كميات صغيرة من الكهرباء من البطارية على فترات منتظمة تمليها اهتزاز الكوارتز.
كل "علامات" عادية للكهرباء تعمل إما على تشغيل المحرك لتحريك الأيدي التناظرية أو التحكم في الإخراج إلى شاشة رقمية.
ملاحظة أخيرة على الساعات الذرية
ربما تكون قد رأيت أو سمعت عن ساعة ذرية.
إنها رقمية بالكامل تقريبًا ، لذلك لن ندخل في التفاصيل ، لكن المبادئ الأساسية لكيفية عملها هي نفس الساعات المذكورة أعلاه. الفرق الكبير هو حفظ الوقت: فهي مبنية على آلية تقيس المعدل الدقيق الذي تطلق به ذرات السيزيوم الطاقة بعد "تحمسها" بواسطة الموجات الراديوية.
قام النظام الدولي للوحدات بتوحيد تعريفه لثانية واحدة على خواص السيزيوم في عام 1967 ، وبقي هو المعيار منذ ذلك الحين.