Ceasurile pot fi împărțite în două mari categorii pe baza modului în care afișează informații.
Analog, aka mecanic, ceasurile folosesc mâini în mișcare pentru a indica ora curentă. Digital ceasurile, pe de altă parte, afișează ora ca un set de numere, de obicei prin intermediul unui ecran LCD sau alt ecran electronic.
(Din punct de vedere tehnic, este posibil să aveți un ceas electronic cu afișaj analog, dar este foarte rar - vom trata analogic și mecanic ca sinonime.)
Ce se află în interiorul unui ceas analogic
Fiecare ceas are nevoie de trei părți fundamentale:
- Pontaj mecanism: o modalitate de a urmări cu exactitate trecerea timpului.
- Energie sursă: o modalitate de a furniza energie pentru mișcarea celorlalte componente.
- Afişa: arată utilizatorului care este ora curentă.
În termenii de bază, un ceas este un dispozitiv care folosește energie la afişa timp, reglementat de un pontaj mecanism.
Luați în considerare o clepsidră plină de nisip - un ceas analogic foarte simplu. Este energie sursa este atracția gravitației
În ceasurile analogice mai sofisticate, cele trei părți fundamentale sunt conectate prin angrenaje, scripeți și alte sisteme mecanice.
La ceasurile moderne, componentele mecanice pot fi înlocuite cu fire și curenți electrici. Există mai multe configurații posibile decât am putea acoperi vreodată, așa că să aruncăm o privire mai atentă asupra unui anumit tip de ceas.
Ceasuri cu pendul: primul ceas modern
Ceasurile cu pendul sunt, fără îndoială, primele ceasuri moderne.
Vă veți aminti că un pendul este o greutate atârnată de un punct fix și care se permite să se balanseze înainte și înapoi - puteți face una simplă, atârnând o pereche de căști.
La începutul secolului al XVII-lea, experimentele de fizică ale omului de știință italian Galileo Galilei l-au determinat să descopere această caracteristică unică a pendulelor: mereu ia aceeași perioadă de timp pentru a finaliza un swing complet.
Acest lucru este adevărat chiar dacă rezistența la aer și alți factori reduc încet cât de mult se mișcă un pendul cu fiecare leagăn, chiar în momentul în care se oprește.
El a recunoscut imediat potențialul pendulelor pentru cronometrarea în interiorul unui mecanism de ceas, dar nu a fost până în 1656, omul de știință olandez Christiaan Huygens, inspirat de opera lui Galileo, a proiectat un pendul funcțional ceas.
Huygens nu avea abilitatea de a-și pune în aplicare designul, așa că a angajat ceasornicarul profesionist Salomon Coster să-l construiască.
O privire în interiorul unui ceas analogic
Să vedem cum funcționează ceasurile cu pendul în funcție de defalcarea în trei părți (mecanism de cronometrare, sursă de energie și afișaj) pe care le-am folosit mai sus.
Sursa de energie: Ca o clepsidră, primele ceasuri cu pendul au folosit gravitația pentru a genera energie printr-un sistem de greutăți atârnate de scripete. Rotirea unei chei ar „înfășura” ceasul, ridicând greutățile și stocând energia potențială prin menținerea greutăților împotriva gravitației.
Mecanismul de cronometrare: Un pendul și o componentă numită an evadare reglați viteza cu care se eliberează energia din greutăți. Scăparea include o roată crestată care asigură că se poate mișca doar în trepte discrete sau „căpușe”.
Fiecare oscilație completă a pendulului eliberează o bifă pe scăpare, care la rândul său permite greutăților să scadă un pic.
Afişa: Mâinile ceasului sunt conectate printr-un tren de transmisie la restul mecanismului.
Când evadarea eliberează o căpușă de energie, uneltele se întorc și mâinile mișcă cantitatea corectă.
Dacă presupuneți o oscilație a pendulului de o secundă, ceea ce a fost obișnuit în modelele ulterioare, fiecare căpușă ajunge să miște maneta de secunde exact la 1/60 din drumul ceasului.
În termeni simpli: energie este stocat folosind greutăți ridicate, apoi eliberat cu o rată precisă de pontaj mecanismul pendulului, care întoarce mâinile afişa pentru a arăta ora curentă.
Ceasuri analogice cu primăvară
S-ar putea să vă fi trecut prin minte că un pendul nu ar funcționa într-un ceas, care se mișcă constant.
În schimb, ceasurile mecanice se folosesc izvoarele principale și roți de echilibru. Ceasurile cu arc primează de fapt ceasurile cu pendul cu aproximativ 200 de ani, dar erau considerabil mai puțin precise.
Izvorul este strâns înfășurat pentru depozitare energie. Cilindrul este un disc special ponderat; odată pus în mișcare se rotește înainte și înapoi cu o rată regulată pentru a acționa ca un pontaj mecanism.
Ceasuri de cuarț alimentate cu baterie
Astăzi, cele mai frecvente ceasuri sunt ceasurile de cuarț, denumite astfel pontaj mecanism.
Cristalele de cuarț sunt piezoelectric: dacă rulați un curent electric prin ele, acestea vibrează într-un ritm specific. Observați o tendință? Aproape orice proces cu o rată specifică poate acționa ca un mecanism de cronometrare.
Un ceas tipic modern, alimentat cu baterie, trimite un curent electric minuscul printr-un cristal de cuarț, care este setat într-un circuit care acționează ca o evacuare: eliberează cantități mici de energie electrică din baterie la intervale regulate dictate de vibrația cuarţ.
Fiecare „căpușă” obișnuită de energie electrică fie alimentează un motor pentru a muta mâinile analogice, fie controlează ieșirea pe un ecran digital.
O notă finală despre ceasurile atomice
Este posibil să fi văzut sau auzit de un ceas atomic.
Sunt aproape în întregime digitale, deci nu vom intra în detalii, dar principiile de bază ale modului lor de funcționare sunt aceleași cu ceasurile de mai sus. Marea diferență constă în cronometrarea lor: sunt construite în jurul unui mecanism care măsoară viteza exactă la care atomii de cesiu eliberează energie după ce sunt „excitați” de undele radio.
Sistemul internațional de unități și-a standardizat definiția unei secunde în ceea ce privește proprietățile cesiului în 1967 și a rămas standardul de atunci.
