Kako delujejo analogne ure?

Ure lahko razdelimo v dve široki kategoriji glede na to, kako prikazujejo informacije.

Analogno, aka mehanski, ure uporabljajo gibljive kazalce za prikaz trenutnega časa. Digitalno ure pa prikazujejo čas kot niz številk, običajno prek LCD ali drugega elektronskega zaslona.

(Tehnično je mogoče imeti elektronsko uro z analognim zaslonom, vendar je zelo redko - zdravili bomo analogni in mehanski kot sopomenke.)

Vsaka ura potrebuje tri temeljne dele:

1. Merjenje časa mehanizem: način za natančno evidentiranje poteka časa.
2. Energija vir: način za zagotavljanje energije za gibanje drugih različnih komponent.
3. Zaslon: prikaže uporabniku, koliko je trenutni čas.

Najosnovneje je ura naprava, ki uporablja energija do zaslon čas, ki ga ureja a merjenje časa mehanizem.

Upoštevajte peščeno uro, napolnjeno s peskom - zelo preprosto analogno uro. Svoje energija vir je privlačnost gravitacije, njen zaslon je količina peska v vsaki polovici in njegova merjenje časa mehanizem je relativno konstantna hitrost, s katero pesek teče skozi ozko odprtino med obema polovicama.

V bolj dovršenih analognih urah so trije temeljni deli povezani preko zobnikov, jermenic in drugih mehanskih sistemov.

V sodobnih urah lahko mehanske komponente zamenjajo žice in električni tokovi. Obstaja več možnih konfiguracij, kot bi jih kdajkoli pokrili, zato si poglejmo podrobneje eno vrsto ure.

Nihalske ure so verjetno prve moderne ure.

Nihalo, ki se ga boste spomnili, je utež, obešena s fiksne točke in dovoljena nihanju naprej in nazaj - preprosto lahko naredite tako, da obesite par ušesnih čepkov.

Na prelomu 17. stoletja so ga s fizikalnimi poskusi italijanskega znanstvenika Galilea Galileija odkrili ta edinstvena lastnost nihal: ena bo nenehno vzemite si toliko časa, da se dokončate.

To velja tudi, ko zračni upor in drugi dejavniki počasi zmanjšujejo, kako daleč se nihalo premika z vsakim zamahom, vse do trenutka, ko se ustavi.

Takoj je prepoznal potencial nihala za merjenje časa znotraj mehanizma ure, a ni bil do leta 1656 je nizozemski znanstvenik Christiaan Huygens, navdihnjen z Galilejevim delom, oblikoval delujoče nihalo ura.

Huygens ni imel spretnosti za izvedbo njegove zasnove, zato je za izdelavo najel profesionalnega urarja Salomona Costerja.

Poglejmo, kako delujejo nihalne ure glede na tridelno razčlenitev (časovni mehanizem, vir energije in prikaz), ki smo ga uporabili zgoraj.

Vir energije: Kot peščena ura so tudi prve nihalne ure uporabljale gravitacijo za ustvarjanje energije skozi sistem uteži, ki visi na jermenicah. Če zavrtite ključ, bi ura "navijala" uro, dvigovala uteži in shranjevala potencialno energijo, tako da bi uteži držala proti gravitaciji.
Mehanizem merjenja časa: Nihalo in komponenta, imenovana pobeg regulirajo hitrost sproščanja energije iz uteži. Stopnica vključuje zarezano kolo, ki zagotavlja, da se lahko premika le v ločenih korakih ali "klopi".

Vsak zaključen zamah nihala sprosti en kljuk na ustnici, kar uteži nato pusti majhen košček.

Zaslon: Kazalke ure so prek zobniškega mehanizma povezane z ostalim mehanizmom.

Ko pobeg sprosti en kljuk energije, se prestave obrnejo in roke premaknejo pravilno količino.

Če predpostavite enosekundno nihanje nihala, kar je bilo običajno pri kasnejših izvedbah, vsak klop na koncu premakne kazalko sekunde natanko na 60. del poti okoli ure.

Najenostavneje: energija se shrani z dvignjenimi utežmi in nato s točno hitrostjo sprosti do merjenje časa nihajni mehanizem, ki obrača kazalce zaslon, da prikažete trenutni čas.

Morda se vam je zgodilo, da nihalo ne deluje v uri, ki se nenehno premika.

Namesto tega uporabljajo mehanske ure glavni tisk in kolesa za uravnoteženje. Ure, ki jih poganja vzmet, so dejansko pred nihali približno 200 let, vendar so bile precej manj natančne.

Glavna vzmet je tesno navita za shranjevanje energija. Tehtalno kolo je posebej obtežen disk; ko se enkrat sproži, se vrti naprej in nazaj z običajno hitrostjo, da deluje kot a merjenje časa mehanizem.

Danes so najpogostejše ure kremenčeve, imenovane po njihovih merjenje časa mehanizem.

Kvarčni kristali so piezoelektrični: če skozi njih vodite električni tok, vibrirajo s točno določeno hitrostjo. Ste opazili trend? Skoraj vsak postopek z določeno hitrostjo lahko deluje kot mehanizem za merjenje časa.

Tipična sodobna baterijska ura pošilja majhen električni tok skozi kremenčev kristal, ki je nastavljen v tokokrogu, ki deluje kot pobeg: sprošča majhne količine električne energije iz akumulatorja v rednih presledkih, ki jih narekujejo vibracije kremen.

Vsak običajni "tik" elektrike bodisi poganja motor, da premika analogne roke, bodisi krmili izhod na digitalni zaslon.

Morda ste že videli ali slišali za atomsko uro.

Skoraj v celoti so digitalni, zato se ne bomo spuščali v podrobnosti, vendar so osnovna načela, kako delujejo, enaka zgornjim uram. Velika razlika je v njihovem merjenju časa: zgrajeni so okoli mehanizma, ki meri natančno hitrost, s katero atomi cezija sproščajo energijo po tem, ko jih "vzbudijo" radijski valovi.

Mednarodni sistem enot je svojo definicijo ene sekunde o lastnostih cezija standardiziral leta 1967 in od takrat ostaja standard.