Kako rade analogni satovi?

Satovi se mogu podijeliti u dvije široke kategorije na temelju načina na koji prikazuju informacije.

Analog, zvani mehanički, satovi koriste pokretne kazaljke za prikaz trenutnog vremena. Digitalni s druge strane, satovi prikazuju vrijeme kao skup brojeva, obično putem LCD-a ili drugog elektroničkog zaslona.

(Tehnički je moguće imati elektronički sat s analognim zaslonom, ali to je vrlo rijetko - liječit ćemo analog i mehanički kao sinonimi.)

Svaki sat treba tri temeljna dijela:

1. Mjerenje vremena mehanizam: način za precizno praćenje protoka vremena.
2. Energija izvor: način da se osigura energija za kretanje ostalih različitih komponenata.
3. Prikaz: prikazuje korisniku trenutno vrijeme.

U najosnovnijim terminima, sat je uređaj koji koristi energije do prikaz vrijeme, regulirano a mjerenje vremena mehanizam.

Razmislite o pješčanom satu ispunjenom pijeskom - vrlo jednostavnom analognom satu. Njegova energije izvor je privlačenje gravitacije, njegov prikaz je količina pijeska u svakoj polovici i njegova

U sofisticiranijim analognim satovima, tri temeljna dijela povezana su zupčanicima, remenicama i drugim mehaničkim sustavima.

U modernim satovima mehaničke komponente mogu se zamijeniti žicama i električnim strujama. Postoji više mogućih konfiguracija nego što bismo ih ikad mogli pokriti, pa pogledajmo bliže jednu određenu vrstu sata.

Satovi s njihalom vjerojatno su prvi moderni satovi.

Klatno je, sjetit ćete se, uteg obješen o fiksnu točku i dopušten da se njiše naprijed-natrag - jednostavno možete objesiti viseće naušnice.

Na prijelazu u 17. stoljeće, eksperimenti u fizici talijanskog znanstvenika Galilea Galileija doveli su ga do otkrića ove jedinstvene značajke njihala: netko će stalno odvojite isto toliko vremena da postignete pun zamah.

To je točno čak i kad otpor zraka i drugi čimbenici polako smanjuju koliko se visak kreće sa svakim zamahom, sve do trenutka kad se zaustavi.

Odmah je prepoznao potencijal njihala za mjerenje vremena unutar satnog mehanizma, ali nije do 1656. taj je nizozemski znanstvenik Christiaan Huygens, nadahnut Galilejevim djelom, dizajnirao radno njihalo sat.

Huygens nije imao vještine da implementira svoj dizajn, pa je za njegovu izradu angažirao profesionalnog urara Salomona Costera.

Pogledajmo kako satovi s klatnom rade prema trodijelnoj raščlambi (mehanizam za mjerenje vremena, izvor energije i zaslon) koji smo gore koristili.

Izvor energije: Poput pješčanog sata, prvi satovi s njihalom koristili su gravitaciju za stvaranje energije kroz sustav utega koji visi na remenicama. Okretanje ključa bi "namotalo" sat, podizalo utege i spremalo potencijalnu energiju držeći utege u odnosu na gravitaciju.
Mehanizam za mjerenje vremena: Klatno i komponenta zvana an bjekstvo reguliraju brzinu oslobađanja energije iz utega. Prolaz uključuje urezani kotač koji osigurava da se može kretati samo diskretnim koracima ili "krpeljima".

Svaki dovršeni zamah njihala oslobađa jedan kvačica na silaznoj cijevi, što zauzvrat omogućuje da tegovi padnu za malo.

Prikaz: Kazaljke sata povezane su preko zupčanika s ostatkom mehanizma.

Kad bijeg oslobodi jedan tik energije, zupčanici se okreću i kazaljke pomiču točnu količinu.

Ako pretpostavite zamah njihala u trajanju od jedne sekunde, što je bilo uobičajeno u kasnijim dizajnom, svaki krpelj završi pomicanjem kazaljke sekunde točno na 1/60 puta puta oko sata.

Najjednostavnije rečeno: energije pohranjuje se s povišenim utezima, a zatim pušta po točno određenoj brzini do mjerenje vremena klatno mehanizam, koji okreće kazaljke na prikaz za prikaz trenutnog vremena.

Možda vam je palo na pamet da visak ne bi radio u satu koji se neprestano kreće.

Umjesto toga koriste se mehanički satovi glavni ispisi i kotači za ravnotežu. Proljetni satovi zapravo prethode satima s klatnom za otprilike 200 godina, ali bili su znatno manje precizni.

Glavna opruga je čvrsto namotana za čuvanje energije. Kotačić za vagu je posebno ponderirani disk; jednom pokrenut, on se redovito okreće naprijed-nazad kako bi djelovao kao mjerenje vremena mehanizam.

Danas su najčešći satovi od kvarca, nazvani po njihovim mjerenje vremena mehanizam.

Kvarcni kristali su pijezoelektrični: ako kroz njih prođete električnu struju, oni će vibrirati određenom brzinom. Primjećujete trend? Gotovo svaki postupak s određenom stopom može djelovati kao mehanizam za mjerenje vremena.

Tipični suvremeni sat na baterijama šalje malu električnu struju kroz kristal kvarca, koji je postavljen u krug koji djeluje poput bijega: u redovitim intervalima ispušta male količine električne energije iz baterije diktirane vibracijom kvarcni.

Svaki redoviti "krpelj" električne energije pokreće motor da pomiče analogne kazaljke ili kontrolira izlaz na digitalni zaslon.

Možda ste vidjeli ili čuli za atomski sat.

Gotovo su u potpunosti digitalni, pa nećemo ulaziti u detalje, ali osnovni principi kako funkcioniraju jednaki su gornjim satovima. Velika je razlika u njihovom računanju vremena: izgrađeni su oko mehanizma koji mjeri preciznu brzinu kojom atomi cezija oslobađaju energiju nakon što ih "pobude" radio valovi.

Međunarodni sustav jedinica standardizirao je svoju definiciju sekunde o svojstvima cezija 1967. godine i od tada je ostao standard.