zegarmistrz 731[05] o1 06 u

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Mirosław Kroma

Identyfikowanie wyrobów zegarmistrzowskich
731[05].O1.06

Poradnik dla ucznia

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2006

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Recenzenci:
mgr inż. Bartosik Krzysztof
mgr inż. Dubis Piotr

Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Kroma Mirosław

Konsultacja:
mgr inż. Zych Andrzej

Korekta:

Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 731[05].O1.06.
Identyfikowanie wyrobów zegarmistrzowskich zawartej w programie nauczania dla zawodu
zegarmistrz.

Wydawca:

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2006.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1. Rozróżnianie historycznych metod pomiaru czasu

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Identyfikowanie wyrobów zegarmistrzowskich

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

Sprawdzian osiągnięć

Literatura

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy i kształtowaniu umiejętności

identyfikowania wyrobów zegarmistrzowskich.

Poradnik zawiera materiał nauczania składający się z 2 tematów, są to: „Rozróżnianie

historycznych metod pomiaru czasu” i „Identyfikowanie wyrobów zegarmistrzowskich”.

Temat „Historyczne pomiary czasu” pomoże Ci zapoznać się z problematyką konstrukcji

czasomierzy historycznych, dawnych metod pomiaru upływającego czasu oraz wprowadzi
Cię w podstawowe wielkości określające pojęcie czasu .

Temat „Identyfikowanie wyrobów zegarmistrzowskich” pomoże Ci nauczyć się

rozpoznawać znaki poszczególnych firm zegarmistrzowskich oraz identyfikować ich wyroby.

Poradnik ten posiada następującą strukturę:

1) Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś

mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej.

2) Cele kształcenia tej jednostki modułowej.
3) Materiał nauczania (rozdział 4) umożliwia samodzielne przygotowanie się do wykonania

ćwiczeń. Materiał nauczania obejmuje:

−

niezbędne informacje z danego tematu,

−

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczeń,

−

zestaw ćwiczeń,

−

sprawdzian postępów.

4) Sprawdzian osiągnięć zawierający zestaw zadań testowych z zakresu całej jednostki

modułowej.
Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela

o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.
Po przerobieniu materiału spróbuj zaliczyć sprawdzian z zakresu jednostki modułowej.

W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów

bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju
wykonywanych prac wymagania te poznasz podczas trwania nauki.

Poniżej przedstawiono miejsce tej jednostki modułowej w strukturze całego modułu:

Techniczne podstawy zawodu zegarmistrza

731[05].O1

731[05].O1.01

731[05].O1.02

731[05].O1.03

731[05].O1.04

731[05].O1.05

731[05].O1.06

731[05].O1.07

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji tej jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

analizować zjawiska fizyczne,

−

poszukiwać informacji,

−

analizować informacje,

−

dokumentować informacje,

−

przeprowadzać proste rozumowania logiczne,

−

interpretować związki wyrażone za pomocą wzorów, tabel, wykresów,

−

odczytać dokumentację techniczną,

−

prezentować skutki własnych działań,

−

obsługiwać komputer osobisty (PC) w stopniu podstawowym,

– stosować zasady bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej

oraz ochrony środowiska.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

rozróżnić historyczne metody pomiaru czasu,

−

scharakteryzować konstrukcje czasomierza w epokach historycznych,

−

rozpoznawać symbole – znaki zegarmistrzowskie,

−

zidentyfikować charakterystyczne cechy wyrobów wiodących firm zegarmistrzowskich,

−

zidentyfikować oryginalne czasomierze firm zegarmistrzowskich,

−

zastosować zasady bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej
oraz ochrony środowiska.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Rozróżnianie historycznych metod pomiaru czasu

4.1.1. Materiał nauczania

Czas – jest skalarną wielkością fizyczną, służąca do chronologicznego uszeregowania

wszystkich zdarzeń. Według koncepcji wielu osób próbujących poznać istotą czasu, czas jest
wielkością bezwzględną, absolutną (stąd tzw. czas absolutny), całkowicie niezależną od
przestrzeni i jakichkolwiek czynników fizycznych, zmiana czasu (upływ czasu) jest
jednakowy wszędzie.

W życiu codziennym czas traktuje się właśnie jako wielkość absolutną. Posługiwanie się

czasem do charakteryzowania zdarzeń (w tym zjawisk) pod względem kolejności ich
występowania i trwania wymaga stworzenia możliwości określenia chwili (współrzędnej
czasowej) zajścia zdarzenia oraz określenia odstępu czasu między poszczególnymi
zdarzeniami. Do tego celu służą skale czasu realizowane za pomocą wybranych stabilnych
zjawisk okresowych. W każdej skali umownie przyjmuje się wybraną chwilę jako
początkową oraz określa jednostkę czasu, związaną z okresem zjawiska określającego skalę
czasu. Do dokładnego wyznaczania chwili czasu oraz mierzenia upływu czasu służą zegary
wyskalowane w określonej skali czasu. Obecnie stosowane są cztery systemy czasowe (skale
czasu): czas atomowy międzynarodowy, czas uniwersalny, czas uniwersalny skoordynowany,
czas efemeryd.

Czas atomowy międzynarodowy – (ang. Temps Atomique International) – jest to czas

ustalany przez Sekcję Czasu Międzynarodowego Biura Miar, na podstawie porównań wielu
wzorców (etalonów) jednostki czasu (np. zegarów atomowych) rozmieszczonych w różnych
miejscach na kuli ziemskiej. Ze względu na dużą stabilność okresu czasu stanowi bardzo
dobry wzorzec czasu absolutnego. Jednostką czasu absolutnego jest sekunda (określenie
sekundy zamieszczone jest w dalszej części poradnika).

Czas uniwersalny – (ang. Temps Universal) – jest to czas oparty na uśrednionym

w zakresie roku ruchu obrotowym Ziemi. Punktem początkowym doby jest dolna kulminacja
Słońca na południku 0 (w Greenwich).

Czas uniwersalny skoordynowany – (ang. Temps Universal Coordonne) – jest to czas

atomowy międzynarodowy skorygowany o całkowitą liczbę sekund tak, aby różnica
pomiędzy czasem uniwersalnym skorygowanym a czasem uniwersalnym nie przekraczała
0,9 s. Obecnie do czasu atomowego dodaje się 1s raz w roku, aby skompensować szybszy
bieg czasu atomowego niż uniwersalnego. W ten sposób uzyskano możliwość stosowania
czasu atomowego w obserwacjach astronomicznymi, wykorzystywanych np. w nawigacji.

Czas efemeryd – (ang. Temps des Ephémérides) – jest to czas oparty na okresie obiegu

Ziemi dookoła Słońca (rok zwrotnikowy). Czas ten służył do określenia jednostki czasu
– sekundy. Jednak, ze względu na to, że okres ten (między dwoma kolejnymi przejściami
Ziemi przez punkt Barana) ulega systematycznemu skracaniu, do zdefiniowania jednostki
czasu — sekundy (zw. efemerydalną) wybrano określony rok: sekunda jest to 1/31 556
925,974 7 częścią roku zwrotnikowego 1900, 0 stycznia, godz. 12. Czas efemeryd jest zgodny
z międzynarodowym czasem atomowym.

W każdym miejscu można określić czas lokalny: jest to pora dnia. Czas lokalny

określony jest według położenia Słońca obserwowanego z danego miejsca (lub według innej
umownie przyjętej reguły). Czas lokalny jest jednakowy dla wszystkich punktów leżących
na tym samym południku ziemskim i inny dla punktów leżących na różnych południkach.
Ze względu na ruch obrotowy Ziemi w kierunku wschodnim czasy lokalne na południkach

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

leżących na wschód od danego południka są późniejsze, a leżące na zachód — wcześniejsze.
Posługiwanie się zarówno czasem lokalnym jak i czasem uniwersalnym jest niepraktyczne
ponieważ w danej chwili ta sama godzina na całej kuli ziemskiej odpowiada różnym porom
dnia.

Wprowadzenie czasu strefowego zmieniło sytuację. Powierzchnię Ziemi podzielono

płaszczyznami południkowymi na 24 strefy czasu co 15° długości geograficznej,
co odpowiada różnicy czasu lokalnego 1 h (godziny). Ten sam czas umownie przyjęto za
obowiązujący w całej strefie obejmującej 15° – po 7,5° na wschód i na zachód od południka
środkowego strefy. Czas zachodnioeuropejski odpowiada strefie 0 (południk przechodzący
przez Greenwich), czas środkowoeuropejski, odpowiada strefie 1 (południk 15° długości
wschodniej), czas wschodnioeuropejski, odpowiada strefie 2 (południk 30° długości
wschodniej). W niektórych krajach stosuje się odmienny czas w zimie i w lecie (np. w Polsce
czasem zimowym jest czas środkowoeuropejski, a letnim czas o 1h późniejszy).
Z zagadnieniem czasu strefowego wiąże się sprawa datowania dni. Na mapie czasów
strefowych w pobliżu południka 180° przebiega linia zmiany daty rozgraniczająca obszary na
kuli ziemskiej różniące się datą kalendarzową o 1 dzień (przy jej przekraczaniu ze wschodu
na zachód dodaje się w rachubie czasu 1 dzień, zaś z zachodu na wschód odejmuje
1 dzień).

System rachuby czasu należy do najdawniejszych zagadnień astronomii. Podstawowe

jednostki czasu, doba i rok, są związane z ruchem obrotowym i obiegowym Ziemi. Miarą
czasu w astronomii jest kąt godzinny (współrzędne astronomiczne) wybranego punktu na
sferze niebieskiej. W zależności od wyboru tego punktu rozróżnia się czas słoneczny
prawdziwy, czas słoneczny średni i czas gwiazdowy. Czas słoneczny prawdziwy jest to kąt
godzinny środka tarczy słonecznej powiększony o 12h. Północ prawdziwa wypada w chwili
kulminacji dolnej Słońca, a odstęp między kolejnymi kulminacjami dolnymi nazywa się dobą
słoneczną prawdziwą. Wskutek niejednostajnego ruchu rocznego Słońca po ekliptyce, czas
słoneczny prawdziwy płynie niejednostajnie, a doba słoneczna prawdziwa ma zmienną
długość. Aby zapobiec temu wprowadzono czas słoneczny średni – jako kąt godzinny tzw.
słońca średniego — punktu poruszającego się po równiku niebieskim ruchem jednostajnym
ze średnią prędkością Słońca prawdziwego, oraz dobę słoneczną średnią — okres między
kolejnymi kulminacjami dolnymi słońca średniego; dobę słoneczną średnią dzieli się na 24h,
godzinę na 60 minut, a minutę na 60 sekund słonecznych średnich. Miarą czasu gwiazdowego
jest kąt godzinny punktu Barana, a doba gwiazdowa to odstęp między kolejnymi
kulminacjami górnymi punktu Barana. Doba gwiazdowa jest ok. 3 minuty i 56 sekund krótsza
od doby słonecznej średniej. Czas gwiazdowy znajduje zastosowanie tylko przy obserwacjach
astronomicznych.

Do rachuby większych odstępów czasu służy kalendarz. Jednostką czasu

we współczesnym kalendarzu jest rok zwrotnikowy, w ciągu którego Ziemia dokonuje
pełnego obiegu wokół Słońca. Droga Ziemi dookoła Słońca ma kształt elipsy, w której
ognisku znajduje się Słońce. Czas obiegu Ziemi wokół Słońca wynosi 365 dni, 5 godzin, 48
minut i 46 sekund, czyli 365,2422 doby. Rok kalendarzowy powinien zawierać całkowitą
liczbę dni. Uwzględniając 0,2422 doby i uzależniając początek roku kalendarzowego
od Słońca, powoduje początek każdego roku o innej porze i powoduje niezgodność
ze zjawiskami astronomicznymi. W 46 r. n.e. Juliusz Cezar wprowadził w Rzymie kalendarz
(juliański) w którym, trzy lata liczyły po 365 dni, a rok czwarty (przestępny) – 366 dni.
Dodatkowy dzień 29 lutego dołączano do roku którego liczba była podzielna przez cztery.
Ten kalendarz dawał pewne niezgodności z porami roku i z ruchem Słońca. W końcu XVI w.
różnica ta dochodziła do 10 dni. W 1582 r. został wprowadzony nowy kalendarz (gregoriański
od imienia papieża Grzegorza XIII, za którego wprowadzono zmianę) w którym najpierw
wyrównano różnicę 10 dni, wprowadzając po 4 października od razu dzień 15 października.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby zapobiec powtórnemu powstaniu błędu przyjęto, że dni przestępne stosowane

dotychczas co 4 lata opuszczane będą w takich latach, których liczba wyrażona jest pełnymi
setkami, z wyjątkiem tych stuleci, które wyrażone są liczbą podzielną przez 400. Pozostałe
lata liczyć należy jako zwykłe – po 365 dni. Uzyskana różnica pomiędzy nowym kalendarzem
a rachubą lat zwrotnikowych dochodzi do jednej doby po upływie 3300 lat.

Podczas obiegu Słońca oś Ziemi odchylona jest od normalnej do płaszczyzny obrotu

o kąt 23º27

’

(rys. 1)

. Wskutek tego pochylenia w jednym półroczu bardziej oświetlona jest

półkula północna, a w drugim półroczu półkula południowa. Jest to powodem zmian

Rys. 1. Ruch Ziemi dookoła Słońca [1, s 25].

temperatury, a w konsekwencji pór roku. Skutkiem odchylenia osi ziemskiej jest jeszcze to,
że dni w lecie są dłuższe a noce krótsze a w zimie odwrotnie. Tylko dwa razy w roku dni
i noce są sobie równe – 21 marca i 23 września, najdłuższy dzień to 22 czerwca a najkrótszy
to 22 grudnia. Dni te są dniami zmian pór roku.

Już od najdawniejszych czasów rok dzielono na 12 części. Liczba ta jest ilością obiegów

w roku Księżyca (dawniej nazywanego miesiącem) wokół Ziemi. Pełnego obiegu wokół
Ziemi dokonuje Księżyc w ciągu 27,32 doby. Okres ten nazywany jest miesiącem
gwiazdowym. Miesiąc kalendarzowy, będący 1/12 częścią roku kalendarzowego liczy 30,44
doby. A dokładnie 30 dni, 10 godzin, 29 minut i 3,8 sekundy. Przyjęcie długości miesiąca
z taką dokładnością jest bardzo niepraktyczne. Podobnie jak z latami przyjęto pewne
ułatwienia. Miesiące kalendarzowe liczą po 30 lub 31 dni, a luty 28 lub 29. Ta niejednakowa
liczba dni w miesiącu wynika z braku pełnego podziału (bez reszty) liczby dni w roku przez
liczbę miesięcy. Tydzień składa się z siedmiu dni. Przyjęcie dziesięcio dniowego tygodnia nie
przyjęło się.

Doba jest jednostką czasu, w ciągu której Ziemia wykonuje jeden pełen obrót wokół

własnej osi. Wyraz dzień może oznaczać zarówno czas przebywania Słońca nad
widnokręgiem, jak i okres pełnego obrotu Ziemi, dlatego lepiej zamiast dzień, czas obrotu
Ziemi dookoła osi nazywać dobą. W ramach doby można wyróżnić dzień i noc. Moment
południa i długość dnia przedstawia rysunek (rys. 2). Ziemia przedstawiona jest od strony
bieguna północnego. Na kuli ziemskiej po przeciwnej stronie słońca panuje noc.

Rys. 2. Dzień słoneczny na kuli ziemskiej [1, s 27].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Linia łącząca Słońce i Ziemię przebiega przez południk 0 (zerowy – w Greenwich). Na

skutek ruchu obrotowego Ziemi wszystkie południki ustawiają się na wprost Słońca
i wówczas na każdym z nich jest południe. Gdy w Londynie jest południe, to w Warszawie
już minęło, a w Nowym Jorku jest poranek. W Tokio jest noc – Japonia leży w cieniu
(Możesz to dokładnie określić na szkolnym globusie, dla ułatwienia na rysunku (rys. 2)
zaznaczony jest kierunek obrotu Ziemi). Wskutek obrotu Ziemi każdy południk znajduje się
co 24 godziny na wprost Słońca – ten okres czasowy nazywa się dobą słoneczną. Doba
słoneczna nie jest wygodną jednostką, gdyż jej długość w ciągu roku się zmienia. Aby
zachować związek rachuby czasu ze Słońcem i jednocześnie ujednolicić długość doby
wprowadzona została średnia doba słoneczna. Obliczono ją dzieląc długość roku
zwrotnikowego przez rzeczywistą ilość dni (1/365,2422 część roku).

Obecnie dobę dzieli się na 24 godziny. Godzina (h) dzielona jest na 60 minut (min),

a minuta na 60 sekund (s) nie sec., sek. tylko 1 s.
Podczas XIII Generalnej Konferencji Miar w r. 1967/8 w Paryżu przyjęta została inna
definicja sekundy. Wyniknęło to z potrzeby dokładniejszego zdefiniowania wzorca, gdyż
zegary atomowe zapewniały dużo większą dokładność pomiaru, niż wzorzec utworzony na
podstawie podzielenia roku zwrotnikowego przez ilość sekund w tym roku. Dla przeciętnego
użytkownika zegara różnica jest całkowicie nieuchwytna. Z punktu widzenia nauki definicja
sekundy jest następująca:
Sekunda jest czasem trwania 9 192 631 770 okresów promieniowania, odpowiadającego
przejściu pomiędzy dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu 133.
Oznacza to, że w atomie tym odbywa się w ciągu jednej sekundy 9 192 631 770 drgań.

Zegar – jest to przyrząd do wyznaczania czasu. Działanie zegara a właściwie sposoby

wyznaczania czasu – są oparte na zjawiskach okresowych (obrót Ziemi dookoła Słońca
i dookoła własnej osi, ruchy pulsarów, ruch wahadłowy i drgający) lub na zjawiskach
nieokresowych, opisanych określonym prawem (połowiczny okres rozpadu pierwiastków
promieniotwórczych, wypływ cieczy z naczynia). Zjawiska nieokresowe są obecnie
wykorzystywane w rachubie czasu tylko do specjalnych celów (np. datowanie odległych
w czasie zdarzeń na podstawie przebiegu rozpadu pierwiastków promieniotwórczych), a także
w starego typu np. klepsydrach.
Budowa większości współczesnych zegarów jest oparta na zjawiskach okresowych. Zegary
takie składają się z następujących zasadniczych części: oscylatora, tj. elementu
wytwarzającego przebieg okresowy („generującego” powtarzające się zdarzenia, tj. własną
skalę czasu), układu przetwarzającego informację o liczbie okresów na wskazanie, układu
nastawczego oraz układu zasilającego (źródła energii). Oscylatory konstruowane przez
człowieka to gł.: wahadło, koło zamachowe ze sprężyną (balans), kryształ kwarcu wprawiony
w ruch drgający (oscylator kwarcowy); oscylatory naturalne to atomy i cząsteczki oraz ciała
niebieskie. W zależności od rodzaju oscylatora dzieli się zegary odpowiednio na mechaniczne
(wahadłowe i balansowe), kwarcowe, atom. i astronomiczne. Cechą charakterystyczną
każdego zegara jest stałość lub niedokładność jego chodu, określona wielkością fluktuacji
wskazań czasu w określonym przedziale czasu.

W zegarach wahadłowych wykorzystuje się ruch harmoniczny wahadła a źródłem napędu

jest siła ciężkości (opadanie obciążnika) lub siła sprężystości (naciągana sprężyna).
W zegarach balansowych wykorzystuje się izochroniczne drgania balansu (izochronizm).
Balans ma np. postać pierścienia (osadzonego na wałku), mogącego się obracać dookoła osi,
przechodzącej przez jego środek ciężkości, i wykonującego wokół tej osi obrotowy ruch
drgający pod działaniem przymocowanej do wałka sprężyny (tzw. włosa). Stałość chodu
zegara mechanicznych zależy od warunków zewn. (temperatury, ciśnienia) oraz zużywania
się części zegara i zwykle jest rzędu kilku sekund na dobę. Zegary te są ostatnio zastępowane
różnego rodzaju zegarami kwarcowymi.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W zegarach kwarcowych wzorcem jest kryształ kwarcu pobudzany do drgań

przykładanym do jego ścian okresowo zmiennym napięciem (zjawisko piezoelektryczne).
Drgania te są podtrzymywane za pomocą układów elektronicznych. W układach generatora
– źródła drgań – element kryształu kwarcu stanowi jego najważniejszy element. Z racji
określonych właściwości kryształ drga z określoną właściwościami kryształu częstotliwością
o wysokiej stałości. Dokładność wspomagana układem elektronicznym zapewnia bardzo
wysoką dokładność wskazań. Stałość chodu takiego zegara w małym stopniu zależy od
temperatury i innych czynników zewnętrznych, w większym stopniu — od parametrów płytki
kwarcowej. Dokładność chodu zegarów kwarcowych wynosi dla zegarów naręcznych co
najmniej 10

-3

s na dobę, a dla zegarów laboratoryjnych 10

–3

–10

–5

s na dobę. Zegary kwarcowe

są stosowane jako zegary i zegarki powszechnego użytku, a także jako elementy przyrządów
pomiarowych, nawigacyjnych, elementy sterowania procesami technologicznymi, elementy
kontrolujące wzorcowe sygnały.

W zegarach atomowych wykorzystuje się zjawisko absorpcji lub emisji promieniowania

elektromagnetycznego, przez atomy lub cząstki, podczas ich przejścia z jednego stanu
energetycznego do drugiego. Dla danej cząstki częstotliwość promieniowania odpowiadająca
określonemu przejściu jest niezmienna w czasie i zwykle w bardzo małym stopniu zależy od
warunków zewnętrznych. Umożliwia to konstruowanie identycznych egzemplarzy danego
zegara atomowego (co nie jest możliwe lub jest bardzo trudne w przypadku innych zegarów).
Zegary atomowe odznaczających się ponadto bardzo dużą stałością chodu. Z tego względu
na osiągane dokładności, zostały uznane za najdokładniejsze wzorce czasu i częstotliwości.
Obecnie stosowane wzorce atomowe to głównie: wzorce cezowe, wykorzystujące
właściwości atomu izotopu cezu

133

Cs. Wzorce cezowe pracują na zasadzie stabilizacji

częstotliwości oscylatora kwarcowego, względem częstotliwości 9 192 631 770 Hz,
odpowiadającej przejściu pomiędzy 3 i 4 poziomami energetycznymi (F

3,0

→ F

4,0

) atomu

izotopu

cezu

133

Cs.

Stałość

chodu

laboratoryjnego

zegara

cezowego

wynosi

ok. 2 · 10

-9

s na dobę. Stanowi on wzorzec, na podstawie którego zdefiniowano

międzynarodowy czas atomowy i podstawową jednostkę czasu — sekundę. Zegary atomowe
ze względu na ich zastosowanie w metrologii czasu i częstotliwości stały się istotnym
czynnikiem rozwoju wielu dziedzin nauki i techniki. Przenośne wzorce cezowe, produkowane
seryjnie przez kilka firm na świecie, odznaczają się stałością chodu ok. 2 · 10

-7

s na dobę.

Ostatnio są prowadzone intensywne badania nad właściwościami kilkudziesięciu atomów
i cząsteczek, które mogą być wykorzystywane do budowy wzorców czasu i częstotliwości
pracujących w różnych zakresach widma promieniowania elektromagnetycznego.

Współczesne zegary używane w codziennym życiu mają rozbudowaną część wskazującą

i podają godziny, minuty i sekundy, a także dane kalendarzowe. Pod względem wskazań
rozróżnia się: zegary analogowe – z tarczą i z naniesionymi na nią wskazami oraz
ze wskazówką, cyfrowe – ze wskaźnikami najczęściej z diod świecących lub ciekłych
kryształów. Rozróżnia się też zegary samodzielne, tzn. mające własny, niezależny układ
oscylacyjny (własny takt), oraz zegary zależne, wykorzystujące obcy układ oscylacyjny
(np. zegary sterowane sygnałami elektrycznymi z centralnego zegara–matki – zegary
pierwotne i wtórne lub z sieci elektroenergetycznej, wykorzystując jako wzorzec
częstotliwość sieci. Wszystkie zegary w danej strefie geograficznej powinny być ze sobą
zsynchronizowane. Do tego celu służą podawane przez radio sygnały czasu. Ostatnio
pojawiły się kwarcowe zegary naręczne synchronizowane drogą radiową z odległych
radiostacji, nadających zakodowane sygnały czasu.

Zegary są też wykorzystywane w urządzeniach napędzających elementy przyrządów,

których działanie jest związane z upływem czasu, m.in. programatorów, rejestratorów,
sygnalizatorów,

wyłączników

automatycznych.

Zegary

atomowe

znalazły

liczne

zastosowania, m.in. przemyśle, w telekomunikacji, wojsku itp.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyznaczenie pomiar czasu jest konieczne do uporządkowania życia, oraz wszelkich

działań naukowo – technicznych. Mierzenie czasu nie jest jednak przedsięwzięciem prostym.
Przestrzeń łatwo jest zmierzyć – odległości punktów materialnych są uchwytne dla zmysłów.
Pomiary czasu, którego istota jest pojęciem niematerialnym, są skomplikowane
już u podstaw. Przy pomiarach czasu konieczna jest obserwacja ruchu, ruch ten musi być
jednostajny lub powtarzający się. Takie to rozumowanie nasunęło w przeszłości myśl
o zbudowaniu zegara – przyrządu pomiarowego do mierzenia czasu.

W początkowym okresie cywilizacji dla uzmysłowienia biegu czasu posługiwano się

tylko zmianami,

jakie obserwowano w przyrodzie. Najważniejszymi

najłatwiej

rozróżnialnymi były dni i noce. Już na niższych szczeblach rozwoju cywilizacji powstaje
potrzeba podziału tych naturalnych jednostek czasu na mniejsze odcinki. Środek dnia
wyróżnia się największą wysokością słońca na niebie, w jego pozornym ruchu, a wtedy cień
człowieka stojącego jest najkrótszy. Czas można było określać przez mierzenia długości
cienia. Ten sposób pomiaru czasu przetrwał długo. Ok. 3000 lat p.n.e. pojawiły się w Egipcie,
Babilonii, Chinach i Indiach pierwsze gnomony – pionowe słupy lub pręty ustawione na
poziomym terenie (rys. 3). Ich cień przesuwając się w ciągu dnia po ziemi oraz zmieniając
swoją długość, umożliwiał orientację w czasie. Były to pierwowzory zegarów słonecznych.
Gnomon nie jest dokładnym miernikiem czasu, a w starożytności był używany tylko dlatego,
że nie dostrzegano jego błędnych wskazań.

Rys. 3. Gnomon w starożytnym Rzymie [1, s 8].

Astronomowie, początkowo dzielili dobę na dwanaście odcinków czasu, dla podkreślenia

dwunastu znaków zodiaku, czyli gwiazdozbiorów znajdujących się na niebie w pasie drogi
Słońca wśród gwiazd. Wkrótce przyjęty został podział dokładniejszy, dzielący dobę
na 24 części. Jedną taką cześć nazwano hora (w języku łacińskim – godzina), od nazwy
Horusa bożka słońca. Przez długi czas zachował się w Egipcie zwyczaj dzielenia dnia
na 12 godzin i nocy na 12 godzin. Godziny nie były równe ponieważ długość dnia zmienia
się w ciągu roku. Za twórców dzisiejszego podziału doby na równe 24 godziny uważa
się Babilończyków. Od nich przejęli ten podział inni. Jednak babilońska rachuba czasu
przyjęła się początkowo tylko w astronomii. W życiu codziennym liczono nadal czas według
godzin egipskich. Rzymianie zmienili tylko porę rozpoczynania doby: zamiast od południa,
zaczynali dobę od północy.

W drugim tysiącleciu p.n.e. wynaleziono w Egipcie przenośny zegar słoneczny. Zegar

ten składał się z dwóch listew w kształcie litery T. Na dłuższej listwie umieszczone są znaki
sześciu godzin, a krótsza, znajdująca się nieco powyżej, stanowi wskazówkę. Do odczytania
czasu należało tylko właściwie zegar ustawić. Później Egipcjanie budowali ulepszone zegary
słoneczne, które ustawiało się w kierunku południowym. Zegary tego typu wskazywały czas

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

długością cienia. Egipcjanie znali także zasadę budowy pionowych zegarów słonecznych.
Zasadniczą modyfikację zegara słonecznego dokonali Babilończycy, umieszczając gnomon
we wnętrzu półkuli (rys. 4). Odmianą takiego zegara było zastąpienie gnomona otworem
wykonanym w półkuli.

Rys. 4. Babiloński zegar słoneczny [1, s 10].

Przez

otwór

przez

który

padał

promień

słoneczny

tarczę

dawał

wskazania. Ten sposób wyznaczania czasu spotykany był w niektórych kościołach
średniowiecza – modyfikacja dotyczyła tylko miejsca wykonania otworu – w sklepieniu
od strony południowej. Kolejną modyfikację zegara dokonali Arabowie, zastępując pionowy
gnomon wskazówką biegunową – czyli równoległa do osi Ziemi. Zastosowanie
tej wskazówki zwanej polosem było dużym ulepszeniem zegara. Czas przestał być mierzony
długością cienia, lecz kierunkiem cienia wskazówki, zmieniającym swe położenie tylko
w zależności od pory dnia. Zbudowanie takiego zegara wymaga tylko wyznaczenia dla każdej
godziny poszczególnych kątów wskazówki. Wiek XV i następne doprowadziły gnomonikę
(naukę o zegarach słonecznych) do szczytu rozwoju. Jeszcze dzisiaj można zobaczyć zegary
zbudowane w tamtym okresie – najstarszy polski gnomon przechowywany jest w British
Museum, pochodzi on z 1476 roku., jest to praca Mikołaja Wodki, zegar słoneczny
zbudowany przez Mikołaja Kopernika można zobaczyć na zamku w Olsztynie. Jan Heweliusz
budował zegary słoneczne w Gdańsku i w Wilanowie. Największe muzeum zegarów
słonecznych w Europie znajduje się w Jędrzejowie. Istnieje wiele różnych zegarów
słonecznych. Pod względem konstrukcji można je podzielić na stałe i przenośne (rys. 5 i 6).
Stałe mogą być poziome i pionowe (rys. 7). Przenośne zegary zbudowane są tak, że mogą
wskazywać czas w każdym miejscu kuli ziemskiej po odpowiednim nastawieniu wskazówki
i podziałki godzinowej. Ciekawostką jest budowanie w XVII i XVIII w. kieszonkowych
zegarów słonecznych.

Rys. 5. Równikowy

Rys. 6. Poziomy

Rys. 7. Pionowy

zegar słoneczny [1s, 12].

Zegar słoneczny [1, s 12].

zegar słoneczny [1, s 13].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Używanie wody do pomiaru czasu jest praktycznie tak dawne jak cienia. Potrzeba

mierzenia czasu w nocy lub pochmurne dni zmusiła człowieka do poszukiwania innej metody
pomiaru. Najprostszy zegar wodny to naczynie z otworem napełnione wodą, która wycieka
z naczynia przez otwór. Wysokość wody w naczyniu informowała o upływającym czasie.
Jeden z najstarszych takich zegarów pochodzi z czasów faraona Amenhotepa
(ok. 1400 r. p.n.e.), wykonany z alabastru z podziałką wewnątrz (rys. 8). Ponieważ w Egipcie
obowiązywał podział na 12 – to godzinny dzień i 12 – to godzinną noc, dla każdego miesiąca
potrzebna była inna podziałka. Podobne zegary, lecz o przeciwnym działaniu były używane
na wyspach Pacyfiku. Puste naczynie z otworem wstawiane było do naczynia z wodą, poziom
wypływającej z naczynia przez otwór wody określał czas. Kroniki chińskie podają, że zegar
wodny był pomysłem cesarza Huang-Ti ok. 2700 r. p.n.e. Rozwój zegarów wodnych
w Europie zaczyna się w połowie pierwszego tysiąclecia p.n.e. i ma ścisły związek
z rozwojem mechaniki – szczególnie kół zębatych. Kto pierwszy zastosował koła zębate nie
udało się ustalić. Koła zębate są i dziś podstawą wielu mechanizmów zegarowych. Ulepszony
zegar wodny wyposażony w koło zębate, zębatkę i pływak (rys. 9), stosowany był w Egipcie
w III w. p.n.e. Woda wypływa małym otworem z górnego zbiornika do cylindrycznego
naczynia. Przepływająca woda podnosi pływak wraz z zębatka, która napędza koło zębate
obracające wskazówkę przesuwającą się po podziałce godzinowej w tym czasie zegary nie

Rys. 8. Egipski zegar wodny [ 1, s 13].

Rys. 9. Grecki zegar wodny [1, s 14].

posiadały wskazówki minutowej. Grecy budowali małe zegary wodne – klepsydry do
mierzenia krótkich odstępów czasu. Zegary wodne wciąż ulepszano. Jeszcze w średniowieczu
uważano bijący zegar wodny za „cud” świata. Wybijanie godzin odbywało się dzięki wodzie
– spadająca woda uruchamiała w określonym czasie mechanizm. Zegary wodne były
używane w domach jeszcze do XVI w. Tradycyjnym symbolem czasu jest zegar piaskowy
– klepsydra – podobnie jak klepsydra wodna służył do pomiaru krótkich odstępów czasu. Kto
był jego twórcą nie udało się ustalić. Zbudowano go później niż wodny – dopiero po
wynalezieniu szkła. Zegar piaskowy (rys. 10), składa się z dwóch naczyń szklanych,

Rys. 10. Klepsydra piaskowa [1, s 15].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

najczęściej stożkowych, połączonych małym otworem. Przez otwór ten przesypuje się piasek
z górnego naczynia do dolnego. Gdy piasek przesypie się klepsydrę należy odwrócić. Czas
przesypywania się piasku zależy od wielkości otworu i ilości piasku (wielkości klepsydry).
Klepsydra piaskowa to jedyny zegar starożytności używany do dziś – np.: podczas gotowania
jaj. W starożytnych Chinach używane były zegary ogniowe. Zegar taki stanowiła świeca
z podziałka, pręt z palnej masy lub sznurek nasączony tłuszczem. Powolne spalanie tych
przedmiotów dawało orientację o upływie czasu. Podobnie działały zegary oliwne.
Obniżający się poziom spalanej oliwy wskazywał czas według podziałki na wskaźniku.

Omówione wcześniej zegary były mało dokładne i niewygodne w użyciu. Dążenie do

wzrostu dokładności pomiaru i niezawodności wymusiło szukanie innych rozwiązań. Duże
nadziej wiązano z wynalezionym zegarem mechanicznym. Najstarszy znany zegar jaki
zachował się do naszych czasów pochodzi z XIV w. (rys. 11). Mechanizm zegara
mechanicznego składa się z wielu kół zębatych. Źródłem ich ruchu jest energia mechaniczna

Rys. 11. Zegar mechaniczny z XIV w. [1, s 17].

zgromadzona w naciągniętej sprężynie lub energia potencjalna odważnika. Podstawowym
warunkiem pomiaru czasu jest równomierne obracanie się kół mechanizmu. Część
mechanizmu zapewniająca tą równomierność ruchu to regulator i wychwyt. Ten kto wymyślił
to jest twórcą zegara mechanicznego. W literaturze znaleźć można zapiski iż twórcą zegara
mechanicznego był uczony chiński Liang Lingzan ( w VIII w.), a wg innych źródeł
Gerbert z Aurillac, francuski astronom i matematyk (od 999 papież Sylwester II). W połowie
XIV w. zegary mechaniczne znajdowały się w kilku miastach Włoch i Francji. Pierwsze
zegary mechaniczne nie były dokładne i często musiały być regulowane według zegarów
słonecznych. Sam mechanizm zegara składał sięz przekładni zębatej, koła wychwytowego
o skośnych zębach oraz kolebnika o pionowej osi obrotu. Na tej osi znajdowały się dwie
łopatki (palety), które w takt kolebania się regulatora zatrzymywały na przemian zęby koła
wychwytowego. Zegary wtedy miały jeszcze tylko jedną wskazówkę – godzinową. Mała
dokładność wynikała z niedoskonałych pierwszych mechanizmów: wychwytu i regulatora.
Wynalezienie ok. 1400 r. sprężyny napędowej umożliwiło budowanie zegarków noszonych.
Pierwszy taki zegarek został wykonany przez P. Henleina, ślusarza z Norymbergii, w 1510 r.
W zegarku tym kolebnik został zastąpiony prototypem regulatora balansowego. Nie było
w nim jeszcze sprężyny spiralnej (włosa), lecz proste włosy – szczecina. I chociaż włosy te
zastąpiono spiralną sprężyną, nazwa włos pozostała. Większą dokładność chodu zegara
uzyskano dopiero po zastosowaniu regulatora wahadłowego w XVII w. przez CH. Huygens’a,
on też zastosował balans ze sprężyną spiralną (włosem). Dokładność zegarów wzrosła,

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

co umożliwiło dodanie ok. 1690 r. wskazówki minutowej. Dokładność zegarów wzrastała
dzięki stosowaniu coraz lepszych wychwytów. Przełom wieku XVII i XVIII
to skonstruowany przez R. Hooke’a wychwyt hakowy (cofający), stosowany w popularnych
zegarach wahadłowych do dziś oraz skonstruowany przez G. Graham’a wychwyt
spoczynkowy, stosowany w precyzyjnych zegarach wahadłowych. Dalsze udoskonalenia
dotyczyły zegarków noszonych: wprowadzony w 1695 r. wychwyt cylindrowy
(spoczynkowy),

oraz

1825

wychwyt

kotwicowy

zwany

szwajcarskim.

W 1748 r. P.le Roy opracował wychwyt chronometrowy, który po poprawkach
i ulepszeniach jest stosowany w chronometrach okrętowych. Od 1704 r. zaczęto stosować
w zegarkach łożyska z kamieni szlachetnych przeważnie z rubinu (krystaliczna odmiana
trójtlenku glinu (chem. AL

), zwane ogólnie „kamieniami”. Dzięki takim łożyskom,

twardszym od stali, trwałość i dokładność chodu zegarków wzrosła. Poprawił się też wygląd
mechanizmu. Przy uzyskanej wtedy dokładności chodu zegarów zauważono, że nawet dobrze
skonstruowane zegary, zmieniają swoją dokładność w zależności od temperatury
– wcześniej zmiany temperaturowe były niezauważalne ze względu na niewielką dokładność
chodu. Aby usunąć te zmiany wprowadzone zostały mechanizmy kompensujące. Były
to wahadła kompensacyjne dla zegarów wahadłowych lub balanse kompensacyjne dla
zegarków noszonych. Współczesne mechanizmy kompensujące dla balansów nie są
konieczne, gdyż współczesne materiały stosowane do produkcji sprężyn włosowych nie
zmieniają właściwości sprężystych pod wpływem zmian temperatury a i wpływ temperatury
na zmiany ich długości materiałów też jest pomijalny. W 1923 r. wprowadzono samoczynny
naciąg zegarków noszonych. W tym okresie pojawiło się też sprężyste ułożyskowanie
balansów w celu ochrony czopów przed złamaniem podczas silnych wstrząsów. Pojawiło się
również szereg dodatków np.: datowniki.

Pierwszą próbę zastosowania elektryczności do napędu zegara podjął J. Ferguson w 1775

r. jednak ze względu na brak właściwego źródła prądu próba się nie udała. W połowie XIX w.
A. Wheatstone i A. Bain dokonali próby przekazania wskazań zegara na odległość. Dało to
początek budowania tzw. sieci czasu, która składa się z jednego zegara pierwotnego
i dowolnej liczby zegarów wtórnych. Dużą zaletą sieci jest fakt że wszystkie zegary wskazują
czas jednakowy, zgodny ze wskazaniem zegara pierwotnego (matki). Sieci zegarowe mają
i dziś duże zastosowanie: na dworcach kolejowych, lotniskach, fabrykach itp. A. Bain
skonstruował elektryczny zegar wahadłowy bez napędu mechanicznego i bez przekładni
zębatej. Wahadło sterowane było elektromagnesem, jednak ze względu na niedokładne
impulsy sterujące zegar był niedokładny. Podobny zegar skonstruował w 1860 r. M. Hipp,
wahadło otrzymywało impulsu od elektromagnesu tylko wtedy gdy jego amplituda
zmniejszyła się do określonego poziomu. W 1924 r. dokładniejszy zegar elektryczny
z wahadłem, skonstruował W. H. Shortt. Zegar ten składał się z dwóch zegarów połączonych
przewodami i współpracujących ze sobą. Ta mikrosieć synchronizuje się co pół minuty.
Zegary tego typu odznaczają się dużą dokładnością chodu i stosowane do dziś.
W 1918 r. H. E. Warren skonstruował zegar synchroniczny – zegar zamiast mechanizmu miał
wmontowany silnik synchroniczny – dokładność obrotów takiego silnika zależy tylko od
dokładności częstotliwości energetycznej sieci zasilającej. Jeżeli częstotliwość sieci jest stała
zegar pracuje prawidłowo.

Zegary elektryczne znane są od ponad 100 lat, ale dopiero po zastosowaniu elementów

elektronicznych nastąpił ich szybki rozwój. Powstała nowa grupa zegarów i zegarków
elektronicznych. Nowoczesne zegarki elektroniczne z regulatorem kamertonowym
odznaczają się dokładnością chodu, o uchybieniu rzędu 0,1 s na dobę. Ostatnim osiągnięciem
techniki są zegary i zegarki kwarcowe. Źródłem częstotliwości (a raczej okresu) jest generator
kwarcowy. Napęd wskazówek zapewnia silnik krokowy. Częstotliwość pracy oscylatora
może dochodzić do kilku MHz. Najczęściej w przeciętnych zegarach i zegarkach
częstotliwość drgań wynosi 32, 768 kHz. Po wielokrotnym podziale uzyskiwany jest sygnał

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1 Hz, służący do sterowania silnika obracającego wskazówki. Dokładność takich zegarów jest
wysoka, uchybienie chodu zegara kwarcowego przeciętnego wynosi 0,01 – 0,1 s na dobę,
zegara ze stabilizatorem cieplnym 0,001 s na dobę. Zegary kwarcowe są wrażliwe na zmiany
temperatury, jednak wysoka częstotliwość pracy oscylatora i jej błąd wynikający ze zmian
temperatury ulegają zmniejszeniu w wyniku podziału częstotliwości (błędy maleją w taki sam
sposób) do 1 Hz. W celu zmniejszenia zużycia energii – szczególnie podczas zasilania zegara
z baterii, zamiast wskaźników analogowych (wskazówki) zastosowane zostały wyświetlacze
ciekłokrystaliczne

(ang.

Liquid

Cristals

Display).

Wyświetlacze

wykorzystujące

półprzewodnikowe diody świecące (ang. Light Emitting Diodes ) stosowany jest w zasadzie
w zegarach zasilanych z sieci energetycznej – diody pobierają większy prąd. Zegary i zegarki
elektroniczne umożliwiły w prosty sposób (dzięki elektronice) realizację dodatkowych
funkcji
takich jak: stoper, kalkulator czy kalendarz wbudowane w strukturę zegara lub zegarka – stało
się to możliwe dzięki zastosowanie układów scalonych. W 1949 r. w USA zbudowano zegar
atomowy. Teoretycznie jest on milion razy dokładniejszy od zegara kwarcowego,
w praktyce uchybienie chodu tego zegara wynosi 0,000001 s na dobę. Daje to orientacyjnie
uchybienie chodu rzędu 1s na 3000 lat. Zainstalowany w 1977 r. w Braunschweigu (Niemcy)
zespół zegarów atomowych służący do nadawania impulsów radiowych dokładnego czasu,
wykaże uchybienie chodu 1s po 300 000 lat (zakładane uchybienie dokładności chodu).

Zastosowanie nowoczesnych technologii i materiałów, nowoczesnego sposobu myślenia

i postępu nauki zaowocowało tym, że dokładność zegarów współczesnych przewyższyła
nawet dokładność ruchu Ziemi (rys. 12).

Rys. 12. Porównanie dokładności zegarów z różnych epok [1, s 24].

Do celów dokładnego wyznaczania i przekazywania czasu zorganizowana została sieć

obserwatoriów astronomicznych i laboratoriów pomiaru czasu i urządzeń nadawczych.
Ta sieć to tzw. służba czasu. Zadaniem instytucji wchodzących w skład służby czasu jest:
wyznaczanie czasu na podstawie obserwacji astronomicznych, porównywanie wskazań
zegarów wzorcowych z wynikami obserwacji oraz nadawanie i kontrola radiowych sygnałów
czasu. Rozróżnia się sygnały czasu do celów naukowych oraz sygnały popularne nadawane
przez rozgłośnie radiowe i telewizyjne. Większość rozgłośni przyjęła taki układ sygnału,
że początek ostatniego z sześciu sygnałów w odstępach sekundowych oznacza pełną godzinę.
Radiowe sygnały czasu nadawane są z dokładnością do setnych części sekundy.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Czym jest czas?
2. W jaki sposób określa się upływ czasu?
3. Jakie znasz rodzaje zegarów?
4. Jakie znasz jednostki czasu?
5. Po co powstała służba czasu?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie kalendarza określ, wybranego wycinku czasu (np.: długość najdłuższego

i najkrótszego dnia w roku, dowolnego miesiąca itp.). Porównaj uzyskane wyniki. Uzyskane
rozbieżności uzasadnij. Załóż, że zakład zegarmistrzowski posiada dostęp do niezbędne
informacji i materiałów.

Tabela 1

Lp.

Analizowany wycinek czasu

Ilość godzin

Ilość minut

Ilość sekund

1. 23 września

2. 22 grudnia

3. miesiąc luty

4. II kwartał

5. rok 1658

6. 38 - my tydzień 1957

7. ............

8. ............

Sposób wykonania ćwiczenie

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
2) scharakteryzować zadany, do analizy wycinek czasu,
3) pozyskać, z różnych źródeł, niezbędne informacje (np.: godzinę wschodu Słońca,

Księżyca),

4) wykonać, niezbędne działania logiczno – matematyczne,
5) wypełnić tabelę (dopuszczalna jest inna forma wykonania zadania – np.: wykres),
6) ocenić, zgodność uzyskanych wyników z literaturą (źródłem),
7) dokonać samooceny,
8) zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

poradnik astronoma (lub tożsamy),

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

detale ćwiczeniowe, modele (np.: globus, model układu słonecznego) z dokumentacją,

−

inne stosownie do potrzeb.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Zbuduj, prosty równikowy zegar słoneczny (rys. do ćwiczenia 2). Zegar powinien

zapewnić możliwość zadania nastaw korekcyjnych w zależności od miejsca pomiaru czasu.
Zegar może zostać uzupełniony o pomocniczy mechanizm ułatwiający jego orientację
w przestrzeni (np.: kompas). Załóż że zakład zegarmistrzowski posiada niezbędne
wyposażenie i środki.

W przypadku braku rzeczywistych możliwości technologicznych, możliwa jest

modyfikacja ćwiczenia polegająca na wykonaniu projektu zegara.

Rys. do ćwiczenia 2.

Sposób wykonania ćwiczenie

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
2) przeanalizować działanie zegara słonecznego,
3) określić wszystkie niezbędne koordynaty dla wybranego (zadanego) miejsca na Ziemi,
4) wykonać projekt podstawowych elementów zegara (wskazówki i tarczy),
5) wykonać podstawowe elementy zegara,
6) zmontować, na podłożu (można wykorzystać jako podstawę z dowolny posiadany

materiał o odpowiednich wymiarach np.: drewno, metal, tworzywo sztuczne),

7) ocenić prawidłowość i estetykę montażu zegara,
8) dokonać samooceny,
9) zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko obróbcze,

−

poradnik ucznia,

−

poradnik mechanika,

−

stanowisko do montażu elementów,

−

przyrządy i pomoce kreślarskie (pisak, ołówek, cyrkiel, gumka),

−

przyrządy pomiarowe (kątomierz, suwmiarka, lupa ),

−

detale ćwiczeniowe (modele zegarów słonecznych) wraz z dokumentacją lub ich opis.

Ćwiczenie 3

Dokonaj pomiaru zadanego wycinka czasu, wykorzystując wykonany wcześniej

(rys. do ćwiczenia 3) lub oryginalny posiadany równikowy zegar słoneczny. Przed pomiarem
dokonaj zadania nastaw korekcyjnych właściwych dla miejsca dokonywania pomiaru czasu.
Załóż że zakład zegarmistrzowski posiada niezbędne materiały pomocnicze i środki.

W przypadku braku fizycznego zegara równikowego możliwe jest dokonanie pomiaru

z wykorzystaniem innego zegara słonecznego lub pomiar teoretyczny polegająca
na wykonaniu procedury pomiaru czasu z zastosowaniem równikowego zegara słonecznego.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. do ćwiczenia 3.

Tabela 2

Lp.

Analizowany wycinek czasu pomiar zegarem

słonecznym

pomiar zegarem

wzorcowym

Różnica

czasu

1. 15 minut

2. 1 godzina

3. 3 godziny

4. ............

Sposób wykonania ćwiczenie

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
2) przeanalizować działanie zegara słonecznego,
3) określić wszystkie niezbędne koordynaty dla wybranego (zadanego) miejsca na Ziemi,
4) zadać, wszystkie niezbędne koordynaty dla wybranego (zadanego) miejsca na Ziemi,
5) określić, mierzony wycinek czasu,
6) dokonać pomiaru określonego (zadanego) wycinku czasu,
7) skontrolować (spodziewaną) zgodność uzyskanych wyników z dokumentacją,
8) określić, wielkość błędu pomiaru,
9) wyjaśnić (lub wyjaśnić potencjalne) przyczyny niedokładności pomiaru,
10) ocenić jakość wykonania zadania,
11) dokonać samooceny,
12) zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko badawcze z dostępem do światła słonecznego,

−

poradnik ucznia,

−

poradnik astronoma (lub tożsamy),

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie),

−

przyrządy pomiarowe (zegar wzorcowy, kątomierz, suwmiarka, lupa),

−

detale ćwiczeniowe, modele (np.: globus, model układu słonecznego) z dokumentacją,

−

inne według potrzeb.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) scharakteryzować istotę czasu

2) scharakteryzować historyczne zegary i czasomierze

3) scharakteryzować historyczne metody pomiaru czasu

4) scharakteryzować współczesne metody pomiaru czasu

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Identyfikowanie wyrobów zegarmistrzowskich

4.2.1. Materiał nauczania

W celu ułatwienia identyfikacji czasowej elementów, podzespołów czy też całych

mechanizmów zegarowych w pracy zostało zamieszczone krótkie kalendarium historycznego
rozwoju zegarów od konstrukcji bardzo historycznych do praktycznie współczesnych
osiągnięć techniki zegarowej, mechaniki precyzyjnej czy elektroniki.

Niektóre daty z historii rozwoju techniki zegarowej (8) :

ok.2500 p.n.e. w Chinach były znane zegary słoneczne i wodne,
ok.1500 p.n.e.

Thutmosis III ustawia w Heliopolis tzw. iglice Kleopatry, które służyły
do wyznaczenia pór dnia; posiadał on także słoneczny zegar podróżny,

ok.1400 p.n.e. w Egipcie były znane zegary wodne,
ok. 630 p.n.e.

w Asyrii budowano publiczne zegary wodne,

ok. 380 p.n.e.

Platon zbudował zegar wodny z budzikiem,

ok. 250 p.n.e.

Ktesibios buduje b. dokładne zegary wodne ruchomymi figurami,

ok. 50 p.n.e.

w Rzymie ustawiono pochodzące z Grecji obeliski jako zegary słoneczne,

724 r.

w Chinach zbudowano zegar mechaniczny z napędem wodnym,

ok. 820 r.

w Fuldzie istniał najstarszy niemiecki zegar słoneczny,

ok. 1000 r.

Gerbert z Aurillac (późniejszy papież Sylwester II) zbudował
w Magdeburgu pierwszy w Europie zegar mechaniczny,

ok.1300 r.

najstarsza znana wzmianka o zegarze mechanicznym w "Boskiej Komedii"

Dantego,

1335 r.

pierwszy zegar wieżowy w Mediolanie,

1344 r.

zegar wieżowy w Padwie,

1348 r.

zegar wieżowy w Londynie,

1354 r.

zegar wieżowy w Strassburgu,

1368 r.

zegar wieżowy na wieży ratusza we Wrocławiu,

1370 r.

zegar wieżowy w Paryżu,

1404 r.

zegar wieżowy na Kremlu w Moskwie,

ok. 1414 r.

zegar wieżowy na katedrze w Gnieźnie (nieco później także w Gdańsku,
Krakowie i Warszawie),

1425 r.

zbudowano udoskonalony zegar słoneczny (ze wskazówką równoległą do
osi Ziemi),

ok. 1450 r.

wynaleziono zegar z napędem sprężynowym,

1470 r.

Hans Düringer ukończył budowę zegara astronomicznego w kościele
Mariackim w Gdańsku,

1490 r.

zbudowano słynny "Orloj" na wieży ratuszowej w Pradze,

1510 r.

P. Henlein (l479–1542) zbudował w Niemczech pierwszy zegarek
kieszonkowy,

1518 r.

J. Couldray zbudował pierwszy zegarek kieszonkowy we Francji,

1583 r.

Galileo Galilei (1564–1642) w Pizie odkrył prawa ruchu wahadła,

ok. 1600 r.

pierwsze zegary z mechanizmami grającymi,

1622 r.

uruchomiono zegar na wieży Zamku Królewskiego w Warszawie,

1649 r.

Vincezo Galilei zbudował zegar wahadłowy według szkiców wykonanych
przez jego ojca Galileo,,

1657 r.

Ch. Huygens (1629–1695) zbudował pierwszy zegar wahadłowy,

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1664 r.

A. Kochański (1631–1700) napisał rozdział o zegarmistrzostwie w dziele
K. Schotta "Technica Curiosa" (Kochański zaproponował także szereg
ulepszeń w mechanizmach zegarowych),

1675 r.

Ch. Huygens wynalazł regulator balansowy ze sprężyną zwrotną,

ok. 1676 r.

pojawiły się zegarki – repetiery wybijające godziny i kwadranse,

1676 r.

R. Hooke (1635–1703) wynalazł wychwyt hakowy do zegarów
wahadłowych,

1695 r.

T. Tompion (1638–1713) wynalazł wychwyt cylindrowy (ulepszony
w 1715 r. przez G. Grahama),

ok. 1690 r.

zastosowano wskazówkę minutową,

1704 r.

N. Fatio (1664–1741) zastosował pierwsze "kamienie zegarkowe",

1715 r.

G. Graham (1673–1751) skonstruował kotwicowy wychwyt spoczynkowy
(później nazwany jego imieniem),

1722 r.

J. Hautefeuilles (1647–1724) zastosował wychwyt kotwicowy do balansu,

1726 r.

J. Harrison (1693–1776) wynalazł wahadło z kompensacją temperaturową,

ok. 1730 r.

pierwszy zegar z kukułką,

1748 r.

P. Le Roy (1717–1785) wynalazł wychwyt chronometrowy,

1755 r.

T. Mudge (1715–1794) ulepszył swobodny wychwyt kotwicowy,

1756 r.

zbudowano zegarek kieszonkowy z naciągiem automatycznym,

1759 r.

J. Harrison ulepszył wychwyt chronometrowy,

1761 r.

M. Hahn (1739–1781) zbudował zegar astronomiczny wskazujący
m.in. ruchy planet i ich satelitów,

1761 r.

J. Harrison skonstruował zegar nadający się do żeglugi morskiej,

1811 r.

w Poznaniu ukazała się pierwsza w języku polskim mała książeczka
o zegarkach autorstwa A. Masłowskiego (1767–1828),

1824 r.

w Genewie powstała pierwsza szkoła zegarmistrzowska,

1825 r.

G. A. Leschot ulepszył wychwyt kotwicowy swobodny i zastosował
go w obecnej postaci (jest to tzw. wychwyt kotwicowy szwajcarski),

1839 r.

Polacy A. Patek i F. Czapek założyli w Genewie pierwszą fabrykę
zegarków,

1842 r.

ukazały się pierwsze zegarki nakręcane koronką zamiast oddzielnym
kluczykiem,

1843 r.

zbudowano pierwszy sekundomierz (stoper),

1844 r.

w wychwycie Grahama zastosowano wymienne palety,

1845 r.

F.A. Lange (1815–1875) założył fabrykę zegarków w Glashütte k. Drezna,

1848 r.

A. Louis Brandt założył w Biel (Szwajcaria) fabrykę zegarków, która
od 1894 r. przyjęła nazwę "Omega",

1850 r.

uruchomiono produkcję zegarów w fabryce założonej przez Gustawa
Beckera (1819–1885) w Świebodzicach (d. nazwa Freiburg); do 1875 r.
fabryka wyprodukowała 100 tys., a do 1892 r. – 1 milion zegarów,

ok.1850 r.

A.L. Breguet (1747–1823) zastosował sprężynę balansową z tzw. krzywą
końcową,

1856 r.

F. Breguet (1804–1883) skonstruował zegar mechaniczny z naciągiem
elektrycznym,

1860 r.

w Lipsku wydano pierwszy podręcznik dla zegarmistrzów w języku
polskim, napisany przez F. Czapka,

1860 r.

uruchomiono masową produkcję zegarów w fabryce „Junghans",

1864 r.

M. Hipp (1813–1893) skonstruował zegar wahadłowy z napędem
elektrycznym,

1868 r.

w Schaffhausen powstała fabryka zegarków IWC ,

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1886 r.

w Warszawie firma F. Woronieckiego ustawiła pierwszy publiczny zegar
elektryczny,

1891 r.

w Warszawie powstała fabryka budzików "GF",

1901 r.

M. Mięsowicz (1861–1938) założył "Pierwszą Krajową Fabrykę Zegarów
Wieżowych" w Krośnie,

1905 r.

w USA po raz pierwszy nadano radiowy sygnał czasu,

1911 r.

w Paryżu rozpoczęto nadawanie radiowych sygnałów czasu z nadajnika
zainstalowanego na wieży Eifla,

1918 r.

W.H. Eccles skonstruował generator z rezonatorem kamertonowym,

1919 r.

wyprodukowano pierwsze zegarki naręczne,

1923 r.

opatentowano zegarek naręczny z naciągiem automatycznym,

1924 r.

zbudowano zegar astronomiczny o dwóch wahadłach – system Shorta,

1929 r.

W. A. Marrison zgłosił patent na generator (zegar) kwarcowy,

1934 r.

odkrycie nieregularności w ruchu wirowym Ziemi (przy wykorzystaniu
zegara kwarcowego),

1947 r.

w Łódzkiej Fabryce Zegarów uruchomiono produkcję budzików,

1948 r.

ukazały się pierwsze dwa tomy z serii "Zegarmistrzostwo" autorstwa braci
W.

Podwapińskiego

(1903–1983)

Bartnika

(1918–2002)

z Niepokalanowa,

1949 r.

zbudowano tzw. zegar atomowy (z generatorem cezowym),

1951 r.

W Toruńskiej Fabryce Wodomierzy uruchomiono produkcję zegarów
domowych (późniejsza nazwa: METRON),

1952 r.

we Francji i w USA rozpoczęto seryjną produkcję zegarków naręcznych
z elektrycznym napędem balansu (ze sterowaniem stykowym),

1956 r.

przyjęto definicję jednostki czasu – sekundy jako części roku
zwrotnikowego (tzw. czas efemerydalny),

1957 r.

w USA i Szwajcarii rozpoczęto produkcję zegarków naręcznych
z regulatorem kamertonowym (produkowano je do 1964 r.),

1958 r.

w Japonii, USA i Szwajcarii wyprodukowano pierwsze zegarki naręczne
z rezonatorem kwarcowym,

1959 r.

w Błoniu k. Warszawy uruchomiono produkcję zegarków naręcznych
(mechanicznych) na licencji radzieckiej; produkcję te przerwano w 1969 r.

1964 r.

rozpoczęto seryjną produkcję zegarków naręcznych z rezonatorem
kwarcowym (od 1969 r. – z układami scalonymi),

1967 r.

przyjęto definicję jednostki czasu – sekundy opartą na wzorcu cezowym
(tzw. czas atomowy),

1973 r.

uruchomiono produkcję zegarków kwarcowych z ciekłokrystalicznym
urządzeniem wskazującym,

1974 r.

uruchomiono nowy zegar na wieży odbudowanego Zamku Królewskiego
w Warszawie,

1978 r.

firma "Omega" rozpoczęła produkcję kwarcowych chronometrów
okrętowych

1979 r.

Łódzkiej Fabryce Zegarów uruchomiono produkcję zegarów

samochodowych z rezonatorem kwarcowym,

1981 r.

szwajcarska firma ETA rozpoczęła produkcję tanich zegarków kwarcowych
o nazwie "Swatch",

1984 r.

w Toruńskiej Fabryce Wodomierzy i Zegarów uruchomiono produkcję
zegarów domowych z rezonatorem kwarcowym,

1997 r.

ukończono odbudowę zabytkowego zegara astronomicznego w kościele
Mariackim w Gdańsku,

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ogólny rozwój techniki w XIX w. i powstanie wielkiego przemysłu znalazło także

odbicie w produkcji zegarów. Powstały fabryki produkujące zegary seryjnie, co pozwoliło na
obniżkę ich ceny i poprawę jakości. Ustaliła się także pewna specjalizacja: jedne zakłady
produkowały zegary domowe, inna zegarki noszone a jeszcze inna precyzyjne. Pierwsza
fabryka zegarków powstała w Genewie w 1804 r. Od początku prym w produkcji zegarków
wiodła Szwajcaria i prymat ten nadal utrzymuje. Do czołówki światowej należy ponadto
Japonia. Do większych producentów zaliczyć można również USA i do niedawna Rosję
(ZSRR). Długa tradycja Szwajcarska i brak tradycji w Japonii znalazły swoje odbicie
w strukturze produkowanych wyrobów. Szwajcarskie wyroby to głównie wyroby tradycyjne
mechaniczne, charakteryzujące się dopracowanym do perfekcji mechanizmem zegarowym,
wysoką jakością wykonania i wysoką estetyką. Zegary Japońskie charakteryzują się
nowoczesną technologią elektroniczną i jej zastosowaniem w wyrobach zegarmistrzowskich.
Japońskie zegarki to przede wszystkim zegarki kwarcowe. Ciekawą rzeczą jest to że oba kraje
zaczęły rozwijać wspólny obszar produkcji uzupełniając rynek usług zegarmistrzowskich.
Procentowy udział produkcji wyrobów kwarcowych w Szwajcarii to ok. 15 – 20%, a Japonii
60 – 70%. Duże zapotrzebowanie na wyroby zegarmistrzowskie wysokiej jakości, oraz na
wyspecjalizowane wyroby umożliwiło powstanie wielu firm produkujących wyroby
zegarmistrzowskie. By przyciągnąć klienta do własnych wyrobów firmy zaczęły od początku
oznaczać własnymi symbolami produkowane przez siebie wyroby. Znaki te zmieniały się na
skutek zmian zachodzących w firmach a po ugruntowaniu swojej pozycji przez firmę
najczęściej pozostawały niezmienione. Zdarzały się też przypadki że nazwa lub symbol firmy
ma niewiele lub nie ma nic wspólnego z obecnym właścicielem, ale ze względu na tradycję
lub wyrobioną wcześniej markę kolejny właściciel nie zmienił nazwy lub znaku.

Firmy zegarmistrzowskie i ich znaki firmowe:

PATEK-PHILIPPE

W dniu 1 maja 1839 roku w Genewie Antoni Patek wraz z innym polskim emigrantem,

warszawskim zegarmistrzem Franciszkiem Czapkiem – z pochodzenia Czechem, utworzyli
manufakturę wytwarzającą zegarki. Wobec dużej konkurencji na rynku, w początkowym
okresie swego istnienia firma produkowała zegarki na zamówienia – głównie od polskich
emigrantów, a także od patriotów w kraju. Były to przede wszystkim zegarki kieszonkowe,
których koperty były ozdabiane miniaturami i napisami o treściach patriotycznych
i religijnych. W 1845 roku Patek i Czapek rozstali się. Miejsce Czapka w spółce zajął
trzydziestoletni Francuz, Adrien Philippe, wynalazca mechanizmu naciągowego z koronką
– zamiast dotychczas stosowanego kluczyka. Powstała wówczas nowa spółka, pod nazwą
"Patek i Spółka", przekształcona z dniem 1 stycznia 1851 r. w istniejącą do dziś firmę
o nazwie PATEK-PHILIPPE. Firma ta rozpoczęła seryjną produkcję zegarków
kieszonkowych, a później także naręcznych. Obaj wspólnicy, uznając perfekcję za swój ideał,
postanowili produkować najlepsze zegarki na świecie. I tak jest do dziś.

Rys. 13. Znak firmy Patek – Philippe [8].

Spośród

zastosowanych

przez

firmę

nowatorskich

rozwiązań

technicznych

najważniejszymi były: naciąg za pomocą koronki (1841 r.) i niezależny sekundnik (1846 r.),
a także rozpoczęcie produkcji zegarków naręcznych, które obecnie zdominowały wszystkie
inne rodzaje zegarków.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 14. Przykładowy wyrób firmy Patek – Philippe [8].

Po śmierci Antoniego Patka firma kilkakrotnie zmieniała właścicieli. Od kilkudziesięciu

lat jest ona w posiadaniu rodziny Sternów, zachowała jednak znak i dawną nazwę.

TAG HEUER

Założona w 1860 roku w miejscowości Saint – Imier przez Edouarda Heuera, firma TAG

Heuer produkuje zegarki i chronografy, odznaczające się dużą precyzją i estetyką wykonania.
W śród wielu wyrobów firmy stosowane są wprowadzone przez konstruktorów firmy własne

Rys. 15. Znak firmy Tag Heuer [8].

pomysły i patenty. Do rozwiązań technicznych wprowadzonych przez firmę wymienić należy:
pierwszy chroniony patentem mechanizm chronografu (1882 r.), specjalny zębnik (1887),
chronograf (1916 r.) stoper, mierzący czas z dokładnością 1/100 s oraz Microtimer –
(1966r.) mechanizm mierzący czas z dokładnością do 1/1000s. Firma aktywnie uczestniczy
w różnych imprezach sportowych, w wielu prestiżowych ma status oficjalnego dostawcy
urządzeń pomiarowych.

Rys. 16. Przykładowy wyrób firmy Tag Heuer [8].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

OMEGA

W 1848 roku A. Louis Brandt założył w miejscowości Biel w Szwajcarii fabrykę

zegarów. W 1894 r. fabryka przyjęła nazwę „Omega”. Omega produkuje zegarki
i chronometry, głównie mechaniczne o różnym przeznaczeniu i specyfikacji,

Rys. 17. Znak firmy Omega [8].

wszystkie cechuje wysoka precyzja wykonania i trwałość. Jako jedna z pierwszych wykonała
zegarek z odczytem cyfrowym (GURZELEN PATENT 19'' w 1885 r.).

Rys. 18. Przykładowy wyrób firmy Omega [8].

TISSOT

W 1853 roku Charles F. Tissot wraz synem założył, w miejscowości Le Locle

w Szwajcarii, firmę zegarmistrzowską. Jest to jedyna firma mająca w swoim symbolu flagę
szwajcarską. Swą produkcję rozpoczęła od zegarków kieszonkowych. Później do produkcji

Rys. 19. Znak firmy Tissot [8].

wprowadziła zegarki naręczne. W 1930 r. zaprezentowała zegarek antymagnetyczny. W 1985
r. Wykonała „kamienny” zegarek z mechanizmem osadzonym w alpejskim granicie. Firma
produkuje zegarki o różnym przeznaczeniu, zarówno mechaniczne jak i elektroniczne.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 20. Przykładowy wyrób firmy Tissot [8].

ROLEX

W 1905 r. została założona przez H. Wilsdorfa i A. Davisa, firma „ Wilsdorf & Davis”

– produkująca zegarki. W roku 1908 H. Wilsdorf zarejestrował w La Chaux–de–Fonds znak
handlowy „Rolex”. Od 1912 r. siedziba firmy mieści się w Genewie. Oficjalnie firma pod swą
obecną nazwą została zarejestrowana w 15 XI 1915 r.

Rys. 21. Znak firmy Rolex [8].

Podczas swojej działalności firma wprowadziła wiele ciekawych i nowoczesnych

w swoim czasie rozwiązań, wytyczając nowe kierunki rozwoju: obudowę wodoodporną,
zegarek z datownikiem, zegarek dla różnych stref czasowych i inne.

Rys. 22. Przykładowy wyrób firmy Rolex [8].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZENITH

W 1865 r została założona. przez Georges Favre – Jacot w Le Locle fabryka zegarków.

Podstawową filozofią firmy było od początku „jakość, perfekcja i precyzja”. Ciągle dążenie
do tego celu odnaleźć można w każdym wyrobie firmy.

Rys. 23. Znak firmy Zenith [8].

Przykładowy wyrób firmy Zenith – szczególnie dobrze widoczna precyzja mechanizmu

w odsłoniętym oknie tarczy zegarowej.

Rys. 24. Przykładowy wyrób firmy Zenith [8].

Przykładowe wyroby innych firm zegarmistrzowskich

Rys. 25. Przykładowe wyroby innych firm zegarmistrzowskich [8].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 26. Przykładowe wyroby innych firm zegarmistrzowskich [8].

Rys. 27. Przykładowe wyroby innych firm zegarmistrzowskich [8].

Znaki szwajcarskich firm zegarmistrzowskich

Zamierzeniem autora nie jest reklamowanie konkretnej lub konkretnych firm

zegarmistrzowskich. Zamieszczone poniżej znaki firm mają pomoc uczniowi (słuchaczowi)
w identyfikowaniu wyrobów zegarmistrzowskich dostępnych na rynku pierwotnym
i wtórnym. W pracy, zamierzeniem autora było zamieszczenie znaków wszystkich
szwajcarskich firm zegarmistrzowskich, jeżeli któraś z firm została pominięta to jest to
spowodowane wyłącznie trudnością z dostępem autora do pominiętej firmy.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 28. Znaki szwajcarskich firm zegarmistrzowskich [8].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 29. Znaki szwajcarskich firm zegarmistrzowskich [8].

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Czy potrafisz umiejscowić w czasie najważniejsze udoskonalenia zegara lub zegarka?
2. Czy potrafisz określić na podstawie zastosowanych rozwiązań czas powstania

określonego mechanizmu zegarowego?

3. Dlaczego zostały wprowadzone znaki firmowe?
4. Czy potrafisz opisać kilka znanych Ci znaków firm zegarmistrzowskich?
5. Czy potrafisz na podstawie znaku rozpoznać producenta mechanizmu zegarowego?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W przedstawionym na rysunku (rys. do ćwiczenia 1) mechanizmie zegarowym,

zastosowano wychwyt Grahama z krótką kotwicą i wysuwanymi paletami. Na podstawie
zastosowanego rozwiązania określ czas powstania mechanizmu.

Rys. do ćwiczenia 1: a) symboliczny widok mechanizmu, b) wychwyt Grahama.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 3

Lp.

Analizowany mechanizm

Zastosowane

rozwiązanie

Czas powstania

UWAGI

1. Mechanizm zegarowy

wychwyt

.....

2. Mechanizm ......

regulator

.....

3. ..........

........

4. ..........

5. ..........

wskazówka

minutowa

6. ..........

Czas powstania mechanizmu

ok. 1725 r.

---

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) scharakteryzować analizowany fragment mechanizmu zegarowego,
2) wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
3) pozyskać, w razie potrzeby, z różnych innych źródeł, dodatkowe informacje,
4) wykonać, niezbędne działania logiczno – matematyczne,
5) wypełnić tabelę (dopuszczalna jest inna forma wykonania zadania – np.: opis),
6) ocenić, zgodność uzyskanych wyników z literaturą (źródłem),
7) dokonać samooceny,
8) zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko zegarmistrzowskie,

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

literatura z wykazu literatury,

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

mechanizmy zegarowe ćwiczeniowe lub modele z dokumentacją,

−

katalogi wyrobów zegarmistrzowskich,

−

inne stosownie do potrzeb (plansze, zdjęcia, foliogramy, adresy witryn internetowych).

Ćwiczenie 2

W przedstawionym na rysunku (rys. do ćwiczenia 2) mechanizmie zegarowym,

zastosowano regulator balansowy z „bregetowską” sprężyną włosową. Na podstawie
zastosowanego rozwiązania określ czas powstania mechanizmu.

Rys. do ćwiczenia 2: a) symboliczny widok mechanizmu, b) regulator balansowy.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 4

Lp.

Analizowany mechanizm

Zastosowane

rozwiązanie

Czas powstania

UWAGI

1. Mechanizm zegarowy

wychwyt

.....

2. Mechanizm ......

regulator

.....

3. ..........

........

4. ..........

5. ..........

Czas powstania mechanizmu

ok. 1825 r.

---

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko zegarmistrzowskie,

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

literatura,

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

mechanizmy zegarowe ćwiczeniowe lub modele z dokumentacją,

−

katalogi wyrobów zegarmistrzowskich,

−

inne stosownie do potrzeb (plansze, zdjęcia, foliogramy, adresy witryn internetowych).

Ćwiczenie 3

Do punktu naprawy, trafił zegarek kieszonkowy (rys. do ćwiczenia 3). Cechą

charakterystyczną tego zegarka był brak wskazówek. Zamiast wskazówek, informację
o czasie pokazywały liczby. Na podstawie zastosowanego rozwiązania określ markę
mechanizmu.

Rys. do ćwiczenia 3.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 5

Lp.

Analizowany mechanizm

Zastosowane

rozwiązanie

Czas powstania

Stosowany

przez

1. Mechanizm zegarowy

wychwyt

.....

2. Mechanizm ......

regulator

.....

3. ..........

Czas powstania mechanizmu

ok. 1825 r.

---

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) scharakteryzować analizowany mechanizm zegarowy,
2) wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
3) pozyskać, w razie potrzeby, z różnych innych źródeł, dodatkowe informacje,
4) wykonać, niezbędne działania logiczno – matematyczne,
5) wypełnić tabelę (dopuszczalna jest inna forma wykonania zadania – np.: opis),
6) ocenić, zgodność uzyskanych wyników z literaturą (źródłem),
7) dokonać samooceny,
8) zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko zegarmistrzowskie,

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

literatura,

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

mechanizmy zegarowe ćwiczeniowe lub modele z dokumentacją,

−

katalogi wyrobów zegarmistrzowskich,

−

inne stosownie do potrzeb (plansze, zdjęcia, foliogramy, adresy witryn internetowych).

Ćwiczenie 4

Do punktu naprawy, trafił zegarek (rys. do ćwiczenia 4). Cechą charakterystyczną tego

zegarka był wytłoczony na tylnej pokrywie żaglowiec. Na podstawie symbolu
i zastosowanego rozwiązania spróbuj określić markę mechanizmu.

Rys. do ćwiczenia 4.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) scharakteryzować znak analizowanego mechanizmu,
2) scharakteryzować, w przypadku koniecznym, mechanizm zegarowy,
3) wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
4) pozyskać, w razie potrzeby, z różnych innych źródeł, dodatkowe informacje,
5) wykonać, niezbędne działania logiczno – matematyczne,
6) przypisać znak na kopercie właściwej firmie zegarmistrzowskiej,
7) ocenić, zgodność uzyskanych wyników z literaturą (źródłem),
8) dokonać samooceny,
9) zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko zegarmistrzowskie,

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

literatura,

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

mechanizmy zegarowe ćwiczeniowe lub modele z dokumentacją,

−

katalogi wyrobów zegarmistrzowskich,

−

inne stosownie do potrzeb (plansze, zdjęcia, foliogramy, adresy witryn internetowych).

Ćwiczenie 5

Do zakładu zegarmistrzowskiego, trafił zegarek (rys. do ćwiczenia 5). Zegarek jest

konstrukcją współczesną. Na podstawie poradnika określ markę mechanizmu.

Rys. do ćwiczenia 5.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6) przypisać znak na szkielecie zegarka właściwej firmie zegarmistrzowskiej,
7) ocenić, zgodność uzyskanych wyników z literaturą (źródłem),
8) dokonać samooceny,
9) zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko zegarmistrzowskie,

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

literatura,

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

mechanizmy zegarowe ćwiczeniowe lub modele z dokumentacją,

−

katalogi wyrobów zegarmistrzowskich,

−

inne stosownie do potrzeb (plansze, zdjęcia, foliogramy, adresy witryn internetowych).

Ćwiczenie 6

Do zakładu zegarmistrzowskiego, trafił zegarek (rys. do ćwiczenia 6). Zegarek jest

konstrukcją współczesną. Na podstawie poradnika określ markę mechanizmu.

Rys. do ćwiczenia 6.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) scharakteryzować fragment znaku analizowanego mechanizmu,
2) scharakteryzować, w przypadku koniecznym, mechanizm zegarowy,
3) wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
4) pozyskać, w razie potrzeby, z różnych innych źródeł, dodatkowe informacje,
5) wykonać, niezbędne działania logiczno – matematyczne,
6) przypisać znak na szkielecie zegarka właściwej firmie zegarmistrzowskiej,
7) ocenić, zgodność uzyskanych wyników z literaturą (źródłem),
8) dokonać samooceny,
9) zaprezentować wykonanie zadania.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko zegarmistrzowskie,

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

literatura,

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

mechanizmy zegarowe ćwiczeniowe lub modele z dokumentacją,

−

katalogi wyrobów zegarmistrzowskich,

−

inne stosownie do potrzeb (plansze, zdjęcia, foliogramy, adresy witryn internetowych).

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) scharakteryzować konstrukcje mechanizmów zegarowych

2) scharakteryzować rozwój mechanizmów zegarowych

3) rozpoznać znaki firm zegarmistrzowskich

4) zidentyfikować wyroby firm zegarmistrzowskich

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1) Przeczytaj uważnie instrukcję.
2) Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3) Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4) Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi.
5) W przypadku odpowiedzi zbliżonych wybierz tę, która wydaje ci się najlepsza.
6) Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7) Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny.

8) Na rozwiązanie testu masz 60 min.

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Zegar, jest to przyrząd służący do:

a) wyznaczania czasu,
b) zmiany czasu,
c) analizy czasu,
d) ograniczania czasu.

2. Czas, jest wielkością fizyczną:

a) wektorową zmienną,
b) skalarną stałą,
c) wektorową stałą,
d) skalarną zmienną.

3. Przedstawione obok zegar do

określenia czasu potrzebował:

a) piasku,
b) wody,
c) wiatru,
d) światła słonecznego.

4. Jedna godzina, to:

a) 30 minut,
b) 3600 sekund,
c) 1/12 doby,
d) 5 kwadransów.

5. Przedstawiony obok zegarek jest produktem:

a) niemieckim,
b) szwajcarskim,
c) francuskim,
d) angielskim.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. Podczas pochmurnego dnia, zegar słoneczny będzie:

a) pracował prawidłowo,
b) przyspieszał,
c) zwalniał,
d) przestawał pracować.

7. Przedstawiony

obok

mechanizm,

to średniowieczny zegar:

a) słoneczny,
b) piaskowy,
c) wodny,
d) powietrzny.

8. Pierwsze regulatory wahadłowe zaczęto stosować w mechanizmach zegarowych w:

a) XVI w.,
b) XVII w.,
c) XVIII w.,
d) XIX w..

9. Wyroby zegarmistrzowskie, oznaczone literą Ω produkuje firma o nazwie:

a) Olimpia,
b) Omega,
c) Omron,
d) Oris.

10. Przedstawiony na rysunku równikowy zegar słoneczny określał czas:

a) w dowolnym miejscu na równiku,
b) w ściśle określonym miejscu ,
c) w ściśle określonym miejscu na równiku,
d) w dowolnym miejscu Ziemi.

11. Flagę szwajcarską w symbolu firmy zegarmistrzowskiej posiada:

a) Omega,
b) Tissot,
c) Seiko,
d) Festina.

12. Zegar kwarcowy, jako wzorzec okresu wykorzystuje:

a) elementy indukcyjne,
b) kamerton kwarcowy,
c) elementy półprzewodnikowe,
d) specjalny rezonator piezoelektryczny.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13. Wskazówkę minutową wprowadzono do zegarów dzięki:

a) zmniejszeniu wymiarów mechanizmu zegarowego,
b) zwiększeniu wymiarów tarczy zegarowej,
c) zwiększeniu dokładności chodu mechanizmu zegarowego,
d) zmniejszeniu masy wskazówek.

14. Łożyska z kamieni szlachetnych zaczęto stosować w mechanizmach zegarowych w:

a) XVI w.,
b) XVII w.,
c) XVIII w.,
d) XIX w..

15. Dokładność wskazań zegara słonecznego

zależała od dokładności pomiaru:
a) wielkości gnomona
b) szerokości cienia,
c) długości cienia,
d) kąta padania cienia.

16. Czas, oparty na obiegu Ziemi wokół Słońca to:

a) czas strefowy,
b) czas uniwersalny,
c) czas efemeryd,
d) czas absolutny.

17. Przyjęcie w 1967 r. nowej definicji sekundy spowodowane zostało:

a) wzrostem dokładności zegarów,
b) zwolnieniem biegu ziemi,
c) konsekwencją stosowania kalendarza gregoriańskiego,
d) wprowadzeniem stref czasowych.

18. Istotą pomiaru czasu w zegarze wodnym,

było określenie różnicy:
a) czystości wody,
b) gęstości wody,
c) poziomu wody,
d) temperatury wody.

19. Najmniejszy współczynnik rozszerzalności cieplnej z poniższych materiałów posiada:

a) stal,
b) inwar,
c) drewno jodłowe suche,
d) szkło.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20. Klepsydra stosowana była do pomiaru:

a) krótkich okresów czasu,
b) długich okresów czasu,
c) ciągłości czasu,
d) zmiennych odcinków czasu.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ......................................................................................... .

Identyfikowanie wyrobów zegarmistrzowskich

Zakreśl poprawną odpowiedź

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem:

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. LITERATURA

1. Bartnik B.S.: Podwapiński W.A.: Technologia mechanizmów zegarowych. Tom I WSiP

Warszawa 1986

2. Bartnik B.S.: Podwapiński W.A.: Technologia mechanizmów zegarowych. Tom II WSiP

Warszawa 1986

3. Bartnik B.S.: Podwapiński W.A.: Zegarmistrzostwo, – Ilustrowany słownik

zegarmistrzowski. Wyd. Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1985

4. Czajkowski J.: Elementy przyrządów precyzyjnych. WSiP, Warszawa 1986
5. Mrugalski Z.: Kalendarium zegarowe. Klub Miłośników Zegarów i Zegarków
6. Sydenham P. H.: Podręcznik metrologii. WKŁ Warszawa 1988
7. Mały poradnik mechanika. Praca zbiorowa. WNT, Warszawa 1999
8. http://www.zegarkiclub.pl

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
zegarmistrz 731[05] o1 06 n
zegarmistrz 731[05] o1 04 n
zegarmistrz 731[05] o1 03 u
zegarmistrz 731[05] z2 06 n
zegarmistrz 731[05] o1 02 u
zegarmistrz 731[05] o1 07 n
zegarmistrz 731[05] z1 06 u
zegarmistrz 731[05] o1 03 n
zegarmistrz 731[05] o1 05 n
zegarmistrz 731[05] z2 06 u
zegarmistrz 731[05] o1 01 n
zegarmistrz 731[05] z1 06 n
zegarmistrz 731[05] o1 01 u
zegarmistrz 731[05] o1 07 u
zegarmistrz 731[05] o1 02 n

więcej podobnych podstron