Wykonała: Agnieszka Czopek Kl. IIIA
Zegar- jest to przyrząd służący do mierzenia czasu. Już od dawien dawna znano zegary, lecz nie wyglądały one tak jak dzisiejsze, nowoczesne. W okresie, kiedy ludzie zajmowali się łowiectwem, rolnictwem i pasterstwem, nie przywiązywano wagi do dokonywania dokładnego pomiaru czasu, dlatego też ówczesne zegary były tak prymitywne. Większe znaczenie miały pory roku, dzień i noc. Odmierzanie godzin, minut i sekund stało się potrzebą współczesnego człowieka.
Kalendarium
3000 p. n. e- gnomon < Chiny >
2500 p. n. e- znany jest pręt pionowy rzucający cień, zegary słoneczne < Chiny, Egipt >
1400 p. n. e- zegar wodny < Egipt >
1500 p. n. e- zegary piaskowe-klepsydry < Grecja >
640 p. n. e- publiczne zegary wodne < Asyria >
300 p. n. e- świeca woskowa- zegar ogniowy < Chiny >
230 p. n. e- zegar wodny z samoczynną regulacją
724 n. e- zegar mechaniczny z wychwytem i napędem wodnym < Chiny >
850 n. e- zegar mechaniczny uruchamiany odważnikami < Pacicus-Werona >
1335 n. e- mechaniczny zegar wieżowy < Mediolan >
1364 n. e- wychwyt i bilans do zegara < Niemcy >
1510 n. e- zegar sprężynowy < Norymberga >
1657 n. e- zegar wahadłowy < Holandia >
1673 n. e- wahadło do regulacji chodu zegara < Holandia >
1844 n. e- zegar elektryczny < Szkocja >
1846 n. e- brzęczący budzik elektryczny < W. Siemens >
1929 n. e- zegar kwarcowy < A. Marrison >
1946 n. e- zasada zegara atomowego
1957 n. e- elektryczne zegarki na ręke
Zegar wodny, piaskowy
Zegar wodny stanowił postęp w porównaniu z zegarem słonecznym, ponieważ nie był uzależniony od pory doby ani od pogody. Najdawniejsze świadectwo użycia zegara wodnego pochodzi z Egiptu z XVI wieku p.n.e., a najstarszy zachowany zegar również z Egiptu z około 1400 roku p.n.e.
Najdawniejszą postacią zegara wodnego był zapewne dzban z otworem w dnie. Wypłynięcie z dzbana odmierzonej ilości wody oznaczało, że upłynął określony czas. Zegary działające na tej zasadzie (tzw. klepsydry) szeroko stosowano w starożytności np. w Grecji używano ich do ograniczania czasu przemówień podczas procesów. Jednak w prostej postaci zegar wodny był niedoskonały (min. z uwagi na zmienną prędkość wyciekania wody), a zakres jego stosowania był ograniczony.
W III wieku p.n.e. Ktesibios z Aleksandrii skonstruował udoskonalony zegar w którym dzięki pomysłowemu układowi trzech naczyń oraz zastosowaniu samoczynnego regulatora przepływu wody uzyskał stałą, równomierną prędkość jej przepływu. W zegarze wodnym Ktesibiosa woda wlewała się do naczynia, w którym znajdował się pływak, podnoszący się wraz z jej poziomem. Umieszczona na pływaku figurka wskazywała na obracającym się bębnie odpowiednią dla danego dnia godzinę (Ktesibios musiał pokonać dodatkową trudność, ponieważ w jego czasach używano tzw. godzin nierównych, dzieląc dla każdego dnia i nocy okres pomiędzy wschodem a zachodem słońca na 12 części). Ktesibios wyposażył ponadto swój zegar w rozmaitą dźwiękową i wizualną sygnalizację - budzik - upływu godzin, uruchamianą za pomocą skomplikowanego mechanizmu złożonego między innymi z kół zębatych.
W czasach rzymskich znalazł licznych naśladowców. Po upadku cesarstwa rzymskiego nadal konstruowano takie wymyślne zegary na Bliskim Wschodzie. Najwybitniejszy z nich, znany z opisów, powstał około 500 roku w Gazie. Podobne zegary wodne rozpowszechnione były w średniowieczu w krajach islamu.
Około VI wieku zaczęto budować takie zegary w Chinach, gdzie zastosowano do ich napędu koła wodne. Około 724 roku Liang Ling-can wyposażył zegar wodny w wychwyt - urządzenie pozwalające na dokładne wyregulowanie szybkości zegara i napędzanie go stosunkowo niewielką ilością energii. Chińczycy skonstruowali wiele dużych i dokładnych zegarów tego typu z których najwspanialszy był zegar Su Sunga zbudowany w Kaifengu w 1090 roku (miał on postać wieży wysokości 10 metrów).
Na tej samej zasadzie co zegary wodne funkcjonowały zegary piaskowe. W XIX wieku stosowano szeroko małe zegary piaskowe, w postaci połączonych ze sobą dwóch naczyń, do odmierzania czasu podczas gotowania jajek.
Gnomon
Jest to jeden z najstarszych i najprostszych przyrządów astronomicznych. Jest to najczęściej odpowiednio osadzony pręt (kolumna lub pionowy słup), którego cień wskazuje położenie Słońca Długość i kierunek cienia gnomonu wyznaczają wysokość i azymut słońca. Używany często też w zegarach słonecznych. Gnomony budowano w Egipcie, Mezopotamii, Chinach, Indiach, od ok. 3 tys. lat p.n.e. Wznoszone na placach publicznych, stanowiły prawzór zegarów publicznych. Obecnie wiele z nich zdobi place różnych stolic świata, np. Paryża (Place dé la Concorde), Rzymu czy Londynu
Zegar słoneczny
Zegara słonecznego używano w cywilizacjach starożytnego Wschodu już ok.3000 roku p.n.e. W III wieku p.n.e. kapłan babiloński Berossos skonstruował udoskonalony zegar słoneczny w postaci półkolistej czaszy, z której obrzeża wystawał poziomy gnomon. Stosowany w nowoczesnych zegarach słonecznych, ukośny gnomon wycelowany w kierunku Gwiazdy Polarnej wprowadził w pierwszej połowie XIII wieku n.e. Marokańczyk Al.-Marrakuski.
Najdawniejsze informacje o używaniu w Egipcie zegara wodnego pochodzą z XVI wieku p.n.e. W III wieku p.n.e. Ktesibios z Aleksandrii skonstruował udoskonalony zegar wodny, w którym - dzięki pomysłowemu układowi trzech naczyń oraz zastosowaniu samoczynnego regulatora przepływu wody - uzyskał stałą, równomierną prędkość jej przepływu.
Owe wymyślne zegary wodne konstruowano na Bliskim Wschodzie jeszcze we wczesnym średniowieczu. Rozpowszechniły się one w krajach arabskich, a w VI wieku n.e. dotarły do Chin, gdzie zastosowano do ich napędu koło wodne.
Zegar ogniowy
W Chinach oprócz zegarów wodnych stosowano zegary ogniowe. Była to świeca wykonana ze sproszkowanej kory drzewnej, wymieszanej ze smołą. Na jej powierzchni nanoszono odpowiednią podziałkę. Czasami kolejne warstwy między podziałkami nasączone były różnymi aromatami lub dawano pręciki sporządzone z wonnych kadzideł. Stąd powiedzenie: powąchaj która godzina. Po wynalezieniu świeć woskowych przez pewien czas stosowano zegary ogniowe w ten sposób, że wypalenie się jednej świecy oznaczało przeminięcie jednej godziny. W związku z tym zegar taki był bardzo kosztowny, ponieważ w ciągu nocy wypalano 12 świec. Zastosowano tańszy w eksploatacji zegar, który stanowiło naczynie wypełnione oliwą, a na jej powierzchni pływał płonący knot. Na ściankach naczynia zaznaczona była podziałka. Ilość wypalonej oliwy oznaczała upływ czasu.
Zegar mechaniczny
Wielkie skomplikowane zegary wodne były już w zasadzie zegarami mechanicznymi z napędem wodnym. Odnosi się to zwłaszcza do wyposażonych w wychwyt średniowiecznych zegarów chińskich. Jednakże prawdziwy zegar narodził się w średniowiecznej Europie.
Już w XIII wieku zaczęto tu konstruować prymitywne zegary mechaniczne napędzane ciężarkami zawieszonymi na sznurach lub łańcuchach owiniętych wokół wału. opuszczające się grawitacyjnie, ciężarki owe obracały wał napędowy zegara.
Najwspanialszy europejski zegar będący jednocześnie zegarem astronomicznym, skonstruował w 1364 roku w Padwie G. Dondi.
W XV wieku wynaleziono w Europie zegar sprężynowy, a w XVII wieku udoskonalono zegar mechaniczny wyposażając go w wahadło.
Początkowo tarcza zegara zaopatrzona była w pojedynczą wskazówkę pokazującą godziny. W XV wieku pojawiła się wskazówka minutowa, a około 1550 roku zaczęto eksperymentować ze wskazówką sekundową (znalazła ona powszechne zastosowanie dopiero w zegarach wahadłowych). Liczne ulepszenia w szczegółach konstrukcji zegarów mechanicznych zwiększały ich dokładność.
W XVIII wieku mógł już powstać bardzo precyzyjny chronometr morski. W XIX wieku, niezależnie skonstruowali zegar mechaniczny z napędem elektrycznym K.A Steinheil (1839) i A. Bain (1840).
W 1912 roku zaczęto nadawanie przez radio dokładnych sygnałów czasowych (z Wieży Eiffla w Paryżu). Obecnie termin zegar mechaniczny odnosi się wyłącznie do zegarów z wahadłem lub balansem, wprawianych w drgania mechaniczne za pośrednictwem wychwytu, niezależnie od źródła energii zasilania.
Mechaniczny zegar wieżowy
Zegary te, znacznych rozmiarów, umieszczano przeważnie na wieżach kościołów, ale też na frontonach pałaców i ratuszy. Jednym z pierwszych, zachowanych do dziś czasomierzy mechanicznych jest zegar katedralny w Wells (Anglia) datowany na rok 1325. Od tego momentu rozpoczyna się niezwykła kariera instrumentu. Stał się on powszechny również na ziemiach polskich. Najstarszy, umieszczony na frontonie ratusza wrocławskiego, pochodzi z roku 1368 (obecny mechanizm zainstalowano w końcu XIX wieku). Na początku XV wieku zegary wieżowe miały także: Gniezno, Gdańsk, Kraków, Lwów i Warszawa.
Jeszcze w XIV stuleciu dokonano istotnych zmian w konstrukcji zegarów mechanicznych poprzez dodanie tarczy i wskazówki godzinowej. Instrumenty tego typu służyły również do obserwacji astronomicznych. Pierwszym, który wykorzystywał zegar mechaniczny do tego celu był Bernard Walther z Norymbergi (1484). Jednak uzyskane wyniki nie były zadowalające. Ówczesny zegar pozwalał określić czas z dokładnością do piętnastu minut. Od momentu pojawienia się zegarów wieżowych czyniono starania w kierunku ich miniaturyzacji - stworzenia zegara domowego. Z opisów historycznych wynika, że pierwsze egzemplarze nowego czasomierza skonstruowano prawie równocześnie z zegarem wieżowym. Miały one ten sam mechanizm (oparty na obciążniku), tarczę oraz wskazówkę godzinową. Zegar wieżowy zamku Dver (Anglia).
Z lewej strony mechanizm bicia godzin,
z prawej mechanizm chodu.
Zegar sprężynowy
Zastosowanie sprężyny jako napędu zegara pozwoliło na znaczne zmniejszenie jego rozmiarów, wprowadzenie zaś do regulatora balansowego sprężyny spiralnej (włosa) zapewniło funkcjonowanie zegara bez względu na jego położenie. Umożliwiło to zastosowanie zegara sprężynowego jako przenośnego zegarka kieszonkowego.
Zegary sprężynowe pojawiły się w XV wieku. Za pierwszy zegar sprężynowy uważany jest zegar pałacowy zbudowany dla Filipa Dobrego burgundzkiego w latach 1429-1435 przez P. Lamberta z Mons i J. Poutina z Brugii, znajdujący się obecnie w muzeum w Norymberdzie.
Za wynalazcę "kieszonkowego" zegara sprężynowego uważa się P. Henleina z Norymbergii (1510 rok). Od początku XVI wieku w Norymberdze wytwarzano zegarki sprężynowe zaopatrzone w jedną wskazówkę. Niektóre z nich z uwagi na kształt nazywano "jajami norymberskimi". Owe wczesne zegary sprężynowe były jednak zbyt duże, aby je nosić w kieszeni (miały rozmiary sporego dzisiejszego budzika), zawieszano je więc na łańcuchu na szyi. Stopniowo wraz z udoskonalaniem konstrukcji rozmiary się zmniejszały.
Z 1630 roku pochodzi wiadomość o zegarze sprężynowym wyposażonym w szkiełko. W 1674 roku Ch. Huygens zastosował w zegarze sprężynowym spiralę stalową do balansu (tzw. włos). Od końca XVII wieku wyposażono zegary sprężynowe w pozytywkę.
W 1704 roku Szwajcarzy zastosowali w konstrukcji zegarów sprężynowych łożyska kamienne (szafiry).
W 1766 roku P. Leroy zbudował zegar sprężynowy mający wiele cech nowoczesnego zegarka kieszonkowego. W 1790 roku w Genewie pojawiły się pierwsze zegary sprężynowe naręczne. W 1842 roku A. Philippe wynalazł tzw. remontuar, czyli urządzenie pozwalające nakręcać zegary sprężynowe bez kluczyka, za pomocą tzw. główki.
W 1865 roku w Szwajcarii zaczęto masową produkcję tanich zegarów sprężynowych. W 1899 roku Ch. Guillaume wynalazł inwar -stop praktycznie nieczuły na zmiany temperatury, który natychmiast wykorzystano do konstrukcji zegarów sprężynowych, znacznie polepszając ich jakość.
Współczesny zegar sprężynowy poza znaczną dokładnością jest wodoszczelny, odporny na zmiany temperatury, korozję i wstrząsy, niekiedy ma świecące w ciemności oznaczenia na tarczy.
Szczególnym przypadkiem zegara sprężynowego jest tzw. stoper, który można zatrzymać w każdej chwili, używany głównie na zawodach sportowych.
Zegar wahadłowy
Według legendy, w 1581 roku Galileusz, obserwując w katedrze pizańskiej kołysanie się żyrandola odkrył izochronizm wahadła, tzn. stałość okresu wahań wahadła, zależnego tylko od jego długości. Wahadło okazało się znakomitym regulatorem mało precyzyjnych ówczesnych zegarów mechanicznych.
Pomysł zegara wahadłowego pochodzi od Galileusza. Pod jego kierunkiem pierwszy zegar wahadłowy skonstruował w 1641 roku jego syn Vincenzo.
Pierwszy użyteczny zegar zbudował w latach 1656-1657 Christiaan Huygens z Holandii;
Jednym z wczesnych pionierów zegara wahadłowego był gdański astronom J. Heweliusz. Używał on wahadła do pomiaru czasu już w 1640 roku, wiadomo też, że w 1660 roku ofiarował królowi Janowi Kazimierzowi zegar wahadłowy własnej konstrukcji. Zegary tego typu znajdują się w użyciu do dziś.
Około 1840 roku do napędu zegarów wahadłowych zastosowano prąd elektryczny. W 1924 roku W.H Schortt zbudował bardzo dokładny zegar, złożony z dwóch zegarów, głównego i pomocniczego, które wzajemnie kontrolując się wskazują czas z dokładnością rzędu 0,0001 sekundy na dobę.
Zegar kwarcowy
Pierwszy zegar elektromechaniczny na baterie wynaleziono w 1840 roku, pierwszy bateryjny bez mechanizmu zegarowego - w 1906.
Kryształ kwarcu zastosowano do zegarów w 1929 i był to zapewne największy z wynalazków, jakie udoskonaliły mierzenie czasu. Historia ta w skrócie wyglądała tak - we wczesnych latach 20-tych, naukowiec W. G. Cady odkrył, że kryształy kwarcu mogą wibrować ze stałą prędkością po umieszczeniu w polu elektrycznym. Co więcej, Cady stwierdził, że wibracje te mogą być kontrolowane przez przycięcie kwarcu w odpowiedni sposób. Bazując na pracach Cady'ego, Warren Marrison z Laboratoriów Bella zastosował wibrujący kryształ kwarcu do zegara, który był bardziej precyzyjny od wszystkich 
mechanicznych czasomierzy.
Miniaturowa wersja wibrującego kryształu Marrisona umożliwiła w roku 1967 stworzenie pierwszego kwarcowego zegarka na rękę.
Zegar atomowy
Jest to rodzaj zegara, który używa atomowego wzorca częstotliwości jako licznika. Wczesne zegary atomowe były maserami z dołączonym oprzyrządowaniem. Współcześnie najdokładniejsze zegary atomowe bazują na bardziej zaawansowanej fizyce, np. na związkach cezu. Dokładność takich zegarów dochodzi do 10-15, co oznacza 10-10 sekundy (1/10 nanosekundy) na dzień. Zegary te utrzymują ciągły i stabilny czas TAI. W zastosowaniach cywilnych używa się innej skali czasu - UTC. Czas ten jest obliczany na podstawie czasu TAI z uwzględnieniem obserwacji astronomicznych.
Brytyjscy naukowcy opracowywują najbardziej precyzyjny na świecie zegar atomowy, który teoretycznie będzie tak dokładny, że mylić się będzie maksymalnie o 1 sekundę na 1 miliard lat. Wykorzystywać będzie zachowanie się zimnych atomów, których ruch będą monitorowały ultraszybkie lasery.
Źródło:
Encyklopedia PWN
Wyszukiwarka