ΡΟΛΟΙ

Μια εργασία από τη Μαριάννα Κοκόλη

Γενικά: Τι είναι το ρολόι• Το ρολόι ή ωρολόγιο είναι όργανο μέτρησης

του χρόνου. Χρησιμοποιείται συνήθως για τη μέτρηση χρονικών διαστημάτων μικρότερων της ημέρας, σε αντίθεση π.χ. με τα ημερολόγια. Ρολόγια που χρησιμοποιούνται για τεχνικούς σκοπούς και παρουσιάζουν μεγάλη ακρίβεια στη μέτρηση σύντομων χρονικών διαστημάτων, αποκαλούνται συνήθως χρονόμετρα. (Ένα χρονόμετρο είναι επίσης σχεδιασμένο ώστε να διευκολύνει το μηδενισμό και την επανεκκίνησή του, ενώ τα ρολόγια, αν και προφανώς μπορούν να ρυθμιστούν, χρησιμοποιούνται συνήθως για να μετρούν το χρόνο αδιάλειπτα).

Ιστορία ρολογιού : Ηλιακό ρολόι Το πρώτο ρολόι που χρησιμοποίησε ο άνθρωπος ήταν το

ηλιακό, που ήταν ένας στύλος στερεωμένος σε μια επίπεδη επιφάνεια. Κατά τη διάρκεια ηλιοφάνειας η σκιά του μετατοπιζόταν ανάλογα με τη θέση του ήλιου και κάλυπτε κατά τη διάρκεια της ημέρας γωνία από 0° μέχρι 180°. Για μια πληρέστερη ένδειξη του χρόνου η επίπεδη επιφάνεια πρέπει να βρίσκεται τοποθετημένη σε οριζόντια θέση.Το ηλιακό τότε ρολόι, αν και μεγάλης ακρίβειας, δε χρησίμευε σε περίπτωση νέφωσης ή τις νυχτερινές ώρες.

Ιστορία ρολογιού : Κλεψύδρα• Αφού λοιπόν το ηλιακό ρολόι είχε κάποια

μειονεκτήματα, από τους κλασσικούς χρόνους άρχισε να χρησιμοποιείται. Η κλεψύδρα ήταν ένα κάθετο σύστημα με δύο χώρους που συγκοινωνούσαν μεταξύ τους μέσω στενού ισθμού. Ο ένας από τους δύο χώρους περιείχε αρκετή ποσότητα νερού ή, συνηθέστερα, άμμου, που έπεφτε στο χώρο που βρισκόταν κάτω από τον πρώτο μέσα σε ένα σταθερό χρονικό διάστημα. Με διάφορα μεγέθη κλεψύδρας μπορούσαν να μετρηθούν τα διάφορα κλάσματα της ώρας ή της ημέρας.

Εξέλιξη του ρολογιού• Ως το 13ο αιώνα που διαπιστώθηκε ότι η περιστροφική κίνηση

μπορούσε να χρησιμεύσει στη μέτρηση του χρόνου, δε σημειώθηκε ιδιαίτερη πρόοδος στην τεχνική της μέτρησης του χρόνου. Αν ήταν δηλαδή δυνατό να περιστρέφεται μια βελόνα ή ένας δείκτης γύρω από ένα σταθερό σημείο, θα μπορούσε να μετρηθεί ο χρόνος ως πολλαπλάσιο ή υποπολλαπλάσιο των περιστροφών που έκανε η βελόνα. Αρχικά, επειδή δεν είχε ανακαλυφτεί κινητήρια δύναμη ανάλογη μ' αυτήν που χρησιμοποιείται σήμερα, ο δείκτης κινούνταν χάρη στη δύναμη της βαρύτητας: ένα βαρίδι, κρεμασμένο από την άκρη ενός σχοινιού, αποτελούσε την κινητήρια δύναμη. Το σχοινί ήταν τυλιγμένο πάνω σε περιστρεφόμενο τύμπανο βάζοντάς το σε κίνηση. Για την αποφυγή της απότομης εκτύλιξης του τυμπάνου, που θα είχε ως συνέχεια την απώλεια της κινητικής ενέργειας του βάρους-κινητήρα, είχε προβλεφθεί να διανέμεται η κινητική ενέργεια του βάρους με τη βοήθεια ενός ζυγού. Ο ζυγός που λειτουργούσε ως εκκρεμές, είχε κίνηση ανάλογη με την κίνηση της αιώρας, δηλαδή στρεφόταν προς τα κάτω με το ένα άκρο, ενώ το άλλο ανυψωνόταν. Στη συνέχεια η κίνηση αντιστρεφόταν και το άκρο που είχε ανυψωθεί στρεφόταν προς τα κάτω.Στα πρώτα ρολόγια η πλάκα που πάνω της περιστρεφόταν ο δείκτης ήταν διαιρεμένη σε 24 τμήματα και καθένα απ' αυτά αντιστοιχούσε σε 1/24 της ημέρας, δηλαδή μια ώρα περίπου.

Ιστορία του ρολογιού: Χένλαϊ, Γαλιλαίος• Το 15ο αι. κατασκευάστηκαν φορητά ρολόγια. Αυτό έγινε όταν

ο Πέτερ Χένλαϊ αντικατέστησε τον κινητήριο μηχανισμό αντιβάρου με ελατήριο. Με τον τρόπο αυτό, το ρολόι μπορούσε να κατασκευαστεί ως αυτόνομη συσκευή με πολύ μικρότερες διαστάσεις. Η ακρίβεια της μέτρησης του χρόνου μέχρι την εποχή του Γαλιλαίου ήταν πολύ χαμηλή. Βασική επιτυχία στην τεχνική του ρολογιού υπήρξε η διαπίστωση ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί το εκκρεμές ως ρυθμιστής της κίνησης του ρολογιού. Ο Γαλιλαίος παρατηρώντας την κίνηση του εκκρεμούς, είχε διαπιστώσει ότι ο χρόνος ταλάντωσής του ήταν πάντα ο ίδιος, δηλ. σταθερός (ισοχρονισμός του εκκρεμούς). Η μόνη μεταβολή του εκκρεμούς με την οποία η κίνησή του βρισκόταν σε συνάρτηση ήταν το μήκος του. Στα μέσα του 17ου αι. κατασκευάστηκαν ρολόγια που είχαν ένα εκκρεμές που λειτουργούσε ως ρυθμιστής. Αργότερα στην τεχνική της κατασκευής ρολογιών εφαρμόστηκαν και άλλες τελειοποιήσεις, όπως π.χ. ο ταλαντωτής με ελατήριο (κοινώς τρίχα), που βοήθησε στην εξοικονόμηση χώρου. Ο ταλαντωτής αποτελείται από έναν τροχό που περιστρέφεται με ελάχιστες τριβές. Ο ταλαντωτής μπορεί να υποστεί σημαντική επιτάχυνση, χωρίς να χάσει το ρυθμό της λειτουργίας του και θεωρείται σημαντικότατη τελειοποίηση στην τεχνική του ρολογιού.

Ιστορία του ρολογιού: Τα προβλήματα που προέκυψαν• Ωστόσο και τα ρολόγια που κατασκευάστηκαν μετά την

εφαρμογή των προηγουμένων τελειοποιήσεων παρουσίαζαν σφάλματα. Αυτά οφείλονταν συνήθως σε δύο αιτίες: 1) Στις μεταβολές της θερμοκρασίας, που μπορεί να προκαλέσει ανάλογη μεταβολή στις διαστάσεις του εκκρεμούς ή του ταλαντωτή και κατά συνέπεια μεταβολή του μήκους τους. Αυτό όμως έχει άμεση επίδραση στον τρόπο ταλάντωσης και, επομένως, στη μέτρηση του χρόνου. Προτάθηκαν πολλές λύσεις για να εξαλειφτούν ή τουλάχιστον να γίνουν μηδαμινές οι μεταβολές των διαστάσεων εξαιτίας της θερμοκρασίας. Αρχικά χρησιμοποιήθηκε το σύστημα εκκρεμούς με δύο ή και περισσότερα μεταλλικά ελάσματα, ώστε να αντισταθμίζονται οι μεταβολές του μήκους που προξενούσε η θερμότητα. Αυτό έγινε κατορθωτό στις αρχές του 18ου αι. Μόνο στα τέλη του 19ου αι. κατασκευάστηκαν ρολόγια μεγάλης ακρίβειας κι αυτό χάρη στη χρησιμοποίηση κραμάτων που είχαν συντελεστή διαστολής μηδέν. 2) Στην αρνητική επίδραση που είχε ο ρυθμιστής στην ταλάντωση του εκκρεμούς. Για να μπορέσει να εξαλειφτεί και αυτή η αιτία σφάλματος αντικαταστάθηκε ο παλιός τύπος ρυθμιστή με έναν άλλο, γνωστό με το όνομα "άγκυρα" που δίνει καλύτερη διαίρεση του χρόνου

Το ρολόι σήμερα• Σήμερα ως πηγή ενέργειας για την κίνηση του ρολογιού

χρησιμοποιείται, εκτός από το ελατήριο, η ηλεκτρική ενέργεια. Είναι γνωστό πράγματι ότι, αν ένας σύγχρονος ηλεκτρικός κινητήρας περιστρέφεται ενώ τροφοδοτείται με εναλασσόμενο ρεύμα, οι στροφές του κινητήρα ανά λεπτό είναι συνάρτηση μόνο της συχνότητας του ρεύματος. Ο αριθμός στροφών στο λεπτό είναι, λοιπόν, σταθερός, αν η συχνότητα είναι σταθερή, δηλ. αν η συχνότητα παραμένει ακριβώς στην τιμή των 50 Ηz. Με τον τρόπο αυτό έγινε δυνατή η μέτρηση του χρόνου με εξαιρετικά μεγάλη ακρίβεια. Η συχνότητα του ρεύματος μπορεί να ελεγχτεί από έναν ταλαντωτή χαλαζία· για τη μέτρηση του χρόνου με εντελώς απόλυτη ακρίβεια (π.χ. για εργαστηριακούς σκοπούς) κατορθώνεται ο τέλειος έλεγχος της συχνότητας με δυνατότητα μέτρησης απειροελάχιστων χρονικών διαστημάτων. Με τα ρολόγια αυτά - γνωστά ως ατομικά - είναι δυνατή η μέτρηση του νανοδευτερολέπτου. Για την επίτευξη τέτοιας ακρίβειας η σημερινή επιστήμη καταφεύγει στον έλεγχο της μέτρησης του χρόνου βασισμένη στη συχνότητα ταλάντωσης που έχουν τα ίδια τα άτομα ορισμένων στοιχείων.

Βιομηχανίες κατασκευής ρολογιών• Σήμερα η βιομηχανία κατασκευής ρολογιών

είναι από τις πιο αναπτυγμένες, εφόσον υπάρχουν συνεχείς τελειοποιήσεις στην τεχνολογία. Οι μεγάλες βιομηχανίες κατασκευής ρολογιών βασίζονται στην "εν σειρά" παραγωγή, ώστε η κατασκευή τους να έχει χαμηλό κόστος. Γι' αυτό τα διάφορα τμήματα της συσκευής κατασκευάζονται χωριστά και στη συνέχεια συναρμολογούνται. Οι κυριότερες βιομηχανίες κατασκευής ρολογιών βρίσκονται στην Ελβετία. Τις τελευταίες δεκαετίες η Ιαπωνία κατόρθωσε να πάρει μιαν από τις πρώτες θέσεις στην παγκόσμια παραγωγή.

Άλλες φωτογραφίες

Άλλες φωτογραφίες