Indhold
- Hvad er der inde i en analog ur
- Pendulur: Den første moderne ur
- Et kig inde i et analogt ur
- Forårsdrevne analoge ure
- Batteridrevet kvartsur
- En sidste note om atomur
Ure kan opdeles i to brede kategorier baseret på, hvordan de viser information.
Analog, alias mekanisk, ure bruger bevægelige hænder til at indikere det aktuelle klokkeslæt. digital ure viser på den anden side tid som et sæt numre, typisk via en LCD eller anden elektronisk skærm.
(Det er teknisk muligt at have et elektronisk ur med en analog skærm, men det er meget sjældent - vi behandler det analog og mekanisk som synonymer.)
Hvad er der inde i en analog ur
Hvert ur har tre grundlæggende dele:
I de mest basale termer er et ur en enhed, der bruger energi til Skærm tid, reguleret af a tidtagning mekanisme.
Overvej et sandfyldt timeglas - et meget simpelt analogt ur. dens energi kilde er tyngdekraften, dens Skærm er mængden af sand, der holdes i hver halvdel, og dens tidtagning mekanisme er den relativt konstante hastighed, hvormed sand strømmer gennem den smalle åbning mellem de to halvdele.
I mere sofistikerede analoge ure er de tre grundlæggende dele forbundet via gear, remskiver og andre mekaniske systemer.
I moderne ure kan de mekaniske komponenter erstattes af ledninger og elektriske strømme. Der er flere mulige konfigurationer end vi nogensinde kunne dække, så lad os se nærmere på en bestemt type ur.
Pendulur: Den første moderne ur
Pendulur er uden tvivl de første moderne ure.
En pendul, husker du, er en vægt, der hænges fra et fast punkt og får lov til at svinge frem og tilbage - du kan lave en enkel ved at dingle et par ørepropper.
Ved begyndelsen af det 17. århundrede førte den italienske videnskabsmand Galileo Galileis eksperimenter i fysik ham til at opdage dette unikke træk ved pendler: en vil altid tage den samme mængde tid for at fuldføre en fuld gang.
Dette gælder, selvom luftmodstand og andre faktorer langsomt reducerer, hvor langt en pendul bevæger sig med hver sving, lige indtil det stopper.
Han genkendte øjeblikkeligt potentialet ved pendler til tidtagning i en urmekanisme, men det var først i 1656, at den hollandske videnskabsmand Christiaan Huygens, inspireret af Galileos arbejde, designede et fungerende pendulur.
Huygens havde ikke evnen til at implementere sit design, så han hyrede den professionelle urmager Salomon Coster til at bygge det.
Et kig inde i et analogt ur
Lad os se på, hvordan pendelurene fungerer i henhold til den tredelte sammenbrud (tidsbevaringsmekanisme, energikilde og display), vi brugte ovenfor.
Energikilde: Som et timeglas brugte de første pendelur tyngdekraft til at generere energi gennem et system med vægte hængende fra remskiver. Drejning af en nøgle ville "vinde" uret, løfte vægtene og opbevare potentiel energi ved at holde vægterne op mod tyngdekraften.
Timekeeping Mechanism: En pendul og en komponent kaldet en Escapement regulere den hastighed, hvormed energi fra vægten frigøres. Rømningen inkluderer et hakket hjul, der sikrer, at det kun kan bevæge sig i diskrete trin eller "kryds".
Hver færdiggjorte sving af pendelen frigiver et kryds ved flugtningen, hvilket igen gør det muligt for vægterne at falde en lille smule.
Skærm: Urets hænder forbindes via geartog til resten af mekanismen.
Når opsvindingen frigiver et kryds af energi, drejes tandhjulene, og hænderne bevæger sig den rigtige mængde.
Hvis du antager en pendelsvingning på 1 sekund, hvilket var almindeligt i senere design, ender hvert kryds med at bevæge sekundhånden nøjagtigt 1/60 af vejen rundt om uret.
På de enkleste vilkår: energi gemmes ved hjælp af forhøjede vægte, derefter frigives med en nøjagtig hastighed af tidtagning pendelmekanisme, der vender hænderne på Skærm for at vise det aktuelle klokkeslæt.
Forårsdrevne analoge ure
Det kan have forekommet dig, at en pendul ikke fungerer på et ur, der konstant bevæger sig rundt.
I stedet bruger mekaniske ure drivfjedre og balancehjul. Fjederdrevne ure foregik faktisk pendulur med ca. 200 år, men var betydeligt mindre nøjagtige.
Hovedfædene er viklet tæt til opbevaring energi. Balancehjulet er en specielt vægtet disk; når den først er sat i bevægelse, roterer den frem og tilbage med en regelmæssig hastighed for at fungere som en tidtagning mekanisme.
Batteridrevet kvartsur
I dag er de mest almindelige ure kvartsur, opkaldt efter deres tidtagning mekanisme.
Kvartskrystaller er piezoelektrisk: Hvis du kører en elektrisk strøm gennem dem, vibrerer de i en bestemt hastighed. Læg mærke til en tendens? Næsten enhver proces med en bestemt hastighed kan fungere som en timekeeping-mekanisme.
Et typisk moderne batteridrevet ur s en miniskule elektrisk strøm gennem en kvartskrystall, der er indstillet i et kredsløb, der fungerer som en eskapement: det frigiver små mængder elektricitet fra batteriet med regelmæssige intervaller dikteret af vibrationen af kvartset.
Hver almindelige "kryds" elektricitet tvinger enten en motor til at flytte analoge hænder eller kontrollerer output til en digital skærm.
En sidste note om atomur
Du har måske set eller hørt om et atomur.
De er næsten udelukkende digitale, så vi får ikke detaljer, men de grundlæggende principper for, hvordan de fungerer, er de samme som urene ovenfor. Den store forskel er deres tidsbestemmelse: De er bygget op omkring en mekanisme, der måler den nøjagtige hastighed, hvormed cæsiumatomer frigiver energi, efter at de er ”begejstrede” af radiobølger.
Det internationale enhedssystem standardiserede sin definition af et sekund på egenskaberne ved cæsium i 1967, og det har forblevet standarden siden.