Vsebina
- Kaj je znotraj analogne ure
- Nihatne ure: Prva moderna ura
- Pogled v notranjost analogne ure
- Pomladno vodene analogne ure
- Kvarčne ure na baterije
- Zaključna opomba o atomskih urah
Ure lahko razdelimo na dve široki kategoriji glede na to, kako prikazujejo informacije.
Analog, aka mehanski, ure uporabljajo gibljive roke za prikaz trenutnega časa. Digitalni ure na drugi strani prikazujejo čas kot nabor številk, običajno preko LCD ali drugega elektronskega zaslona.
(Tehnično je mogoče imeti elektronsko uro z analognim zaslonom, vendar je zelo redko - obravnavali bomo analogno in mehanski kot sopomenke.)
Kaj je znotraj analogne ure
Vsaka ura potrebuje tri osnovne dele:
V najbolj osnovnih pogledih je ura naprava, ki uporablja energija do prikaz čas, ki ga ureja a merjenje časa mehanizem.
Razmislite o peščeno polnih peščenih urah - zelo preprosta analogna ura. Svoje energija vir je gravitacija, njena prikaz 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 izpopolnjenih analognih urah so trije osnovni deli povezani preko zobnikov, jermenic in drugih mehanskih sistemov.
V sodobnih urah se mehanske komponente lahko nadomestijo z žicami in električnimi tokovi. Obstaja več možnih konfiguracij, kot bi jih lahko kdaj zajeli, zato si podrobneje oglejmo eno točno določeno uro.
Nihatne ure: Prva moderna ura
Nihalske ure so verjetno prve moderne ure.
Nihalo, se boste spomnili, je teža, obešena s fiksne točke in dovoljena nihanju naprej in nazaj - preprosto lahko naredite tako, da obesite par ušesnih ušes.
Na prelomu 17. stoletja so ga poskusi italijanskega znanstvenika Galilea Galileija iz fizike odkrili to edinstveno lastnost nihala: ena bo nenehno vzemite enako količino časa, da opravite polni zamah.
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 potenco nihala za merjenje časa znotraj mehanizma ure, toda šele leta 1656 je nizozemski znanstvenik Christiaan Huygens, navdihnjen z Galileovim delom, zasnoval delujočo nihajno uro.
Huygens ni imel veščine, da bi izvedel svojo zasnovo, zato je za izdelavo najel profesionalnega urarja Salomona Costerja.
Pogled v notranjost analogne ure
Poglejmo, kako delujejo ure nihala glede na tridelno razčlenitev (mehanizem merjenja časa, vir energije in prikaz), ki smo ga uporabili zgoraj.
Vir energije: Kot peščene ure so tudi prve nihajne ure uporabile gravitacijo za pridobivanje energije s sistemom uteži, ki visi iz škripcev. Z vrtenjem ključa bi ura "navijala", dvignila uteži in shranila potencialno energijo, tako da bi uteži držala proti gravitaciji.
Mehanizem merjenja časa: Nihalo in sestavni del, imenovan an pobeg regulirajo hitrost sproščanja energije iz uteži. Reševanje vključuje zarezano kolo, ki zagotavlja, da se lahko premika samo z diskretnimi koraki ali "klopi".
Vsak zaključen nihaj nihala sprosti en klopa na izlivu, kar posledično omogoča, da uteži spustijo droben košček.
Zaslon: Roke ure so prek zobnika priključene na preostali del mehanizma.
Ko izhod v sili sprosti en klopa energije, se prestave obrnejo in roke premaknejo pravilno količino.
Če domnevate, da nihalo niha za eno sekundo, kar je bilo običajno pri poznejših modelih, se vsak klopi premika sekundno roko točno 1/60 v smeri ure.
Najpreprosteje: energija se shrani z dvignjenimi utežmi, nato pa jih s točno določeno hitrostjo sprosti do merjenje časa nihalo mehanizem, ki obrača roke prikaz da pokaže trenutni čas.
Pomladno vodene analogne ure
Morda vam je prišlo na misel, da nihalo ne bi delovalo v straži, ki se nenehno premika naokoli.
Namesto tega uporabljajo mehanske ure glavni tisk in ravnotežna kolesa. Vzmetno usmerjene ure so pred približno 200 leti dejansko nihale na nihala, vendar so bile precej manj natančne.
Napajalni kabel je dobro navit energija. Ravnotežno kolo je posebej obtežen disk; Ko se enkrat sproži, se vrti naprej in nazaj z enako hitrostjo, da deluje kot merjenje časa mehanizem.
Kvarčne ure na baterije
Danes so najpogostejše ure kvarčne ure, poimenovane po njihovih merjenje časa mehanizem.
Kvarčni kristali so piezoelektrični: če skozi njih poganjate električni tok, vibrirajo z določeno hitrostjo. Opažate trend? Skoraj vsak postopek z določeno hitrostjo lahko deluje kot mehanizem za merjenje časa.
Značilna sodobna baterijska ura je minimalen električni tok skozi kremenčev kristal, ki je nastavljen v vezju, ki deluje kot pobeg: sprošča majhne količine električne energije iz akumulatorja v rednih presledkih, ki jih narekuje vibracija kremena.
Vsak redni "klopi" električne energije motor prisili, da premika analogne roke, ali nadzoruje izhod na digitalni zaslon.
Zaključna opomba o atomskih urah
Morda ste videli ali slišali atomsko uro.
Skoraj v celoti so digitalni, zato se ne bomo spuščali v podrobnosti, osnovna načela njihovega delovanja pa so enaka zgornjim uram. Velika razlika je v njihovem merjenju časa: zgrajena je okoli mehanizma, ki meri natančno hitrost, s katero cezijevi atomi sproščajo energijo, potem ko jih "valijo" radijski valovi.
Mednarodni sistem enot je leta 1967 standardiziral svojo definicijo glede lastnosti cezija in od takrat ostaja standard.