Az inga - precíz mechanikus rezgőrendszer Erwin Sattler GmbH; Co
Már a 16. században ismert csillagászok és természettudósok foglalkoztak az inga vagy az akkor gravitációs inga sajátosságaival és viselkedésével. Kiterjedt kísérletek és számítások alapján arra a következtetésre jutottak, hogy az inga szálfelfüggesztéssel történő lengésének időszaka nem az inga testének tömegétől vagy alakjától függ, hanem csak magától az inga hosszától. Tehát volt értelme használni ezt a hatást, hogy az inga, miután elindult, mindig ugyanolyan hosszúra van szüksége egy lengéshez, a kerékórákban történő használatra. Abban az időben az órák viszonylag pontatlanok voltak, és nem zárult le a lehető legpontosabb oszcilláló rendszer keresése, amellyel az idő mérhető vagy megjeleníthető volt.
Ma már különféle rezgőrendszereket ismerünk, mint például a mérlegtárcsa (mechanikus karórákhoz), a kvarc (akkumulátoros órákhoz) vagy akár az inga. Ez utóbbi még mindig a legpontosabb mechanikus oszcillátor, amelyet továbbra is nagy pontosságú, rögzített vagy függesztett órákhoz használnak.
1585-ben, amint azt fentebb említettük, Galileo Galilei felfedezte, hogy az inga lengésének frekvenciáját elsősorban hossza és az azt körülvevő mindennapi gravitáció határozza meg. Ezenkívül megfigyelte, hogy az inga rezgési tartománya nincs hatással az inga rezgésének időtartamára, amelyet most az izokron kifejezéssel írnak le. Ami az izokronizmust illeti, ma már tudjuk, hogy ez csak nagyon kicsi inga lengések esetén érhető el.
Mivel az inga, miután elindult, különféle zavaró hatások, például gravitáció, légellenállás vagy az inga felfüggesztésének súrlódása miatt véglegesen elveszíti rezgési tartományát, ezért rendszeres időközönként erőt kell táplálni hozzá. Finom ingaóra esetén ezért egy súly felelős, amely az óramű segítségével továbbítja az energiát az ingának. Ezen a ponton meg kell említeni, hogy ebben az esetben a tömeg az energiatároló, amelyet mindenképp előnyben kell részesíteni, mivel állandóan állandó (súly) erővel bír.
Ha egy inga állandóan beépített órába van építve, akkor állandó erővel hajtja és hosszát a pontos földrajzi helyzethez igazítja, ezért az órának a lehető legpontosabban kell megjelenítenie az időt. Ez azonban nem automatikusan történik meg! Most további zavaró tényezők befolyásolják a meglévő rendszert. Mindenekelőtt ezek a hőmérséklet-ingadozások, valamint a légnyomás ingadozása és a páratartalom ingadozása.
A bosszantó páratartalom nagyon gyorsan orvosolható, ha fából készült inga rudakat festenek, vagy akár fémből készült rudakat is felhasználnak.
Nagyobb problémát jelentenek a hőmérséklet-ingadozások miatti eltérések: magas hőmérsékleten az anyagok kitágulnak, az inak hosszabbak és ezért lassabbak, az órák lelassulnak. Alacsony hőmérsékleten a hatás megfordul. Az első lépés az olyan speciális erdők használata volt, amelyek kevéssé reagáltak ezekre az ingadozásokra, majd kísérleteket folytattak különböző fémekből készült különféle rudak összetett és drága szerkezeteivel, amelyek állítólag kompenzálták egymást annak érdekében, hogy elkerüljék az inga rúd hosszának változását a hőmérséklet miatt, ún. Rozsda inga. Végül a 19. század végén Charles-Edouard Guillaume francia tudós úttörő vas-nikkel ötvözetet fedezett fel. Ennek az új anyagnak a hőtágulási együtthatója tízszer alacsonyabb volt, mint az acélé, és ötször kisebb, mint a kiválasztott fáké. Ez az új „változatlan” fém ezért nyilvánvalóan az Invar nevet kapta.
Mivel azonban az Invar még mindig alacsony hőtágulással rendelkezik, havi néhány másodperces sebességeltéréssel rendelkező órák lehetségesek voltak, de jobb értékeket nem lehetett csak az Invar segítségével elérni.
1896-ban Sigmund Riefler vállalkozó feltalált egy további javított kompenzációt a hőmérséklet-ingadozások ellensúlyozására. Az Invart használta az inga rúdjára, és egy úgynevezett kompenzációs csövet helyezett a rúd alján lévő szabályozó anyára. Ezt a csövet alulról a szabályozó anya korlátozta, de felülről szabadon tágulhatott (melegítve). A kompenzáció tökéletesítése érdekében a kompenzációs cső pontosan az inga testének közepéig ért. Leegyszerűsítve: a kompenzációs cső felfelé tágul, ha az inga rúdja lefelé tágul. Az inga test tehát pontosan ugyanabban a helyzetben marad különböző hőmérsékleteken! Most egyengették az utat a nagy pontosságú ingaórák építéséhez, és a kivételesen jó sebességértékek elérését már nem befolyásolták a hőmérséklet-ingadozások.
Végül, de nem utolsósorban a harmadik zavaró tényező, a folyamatosan változó légnyomás. Itt is egy innovatív találmány tette lehetővé a pontosság jelentős javulását - de erről egyre többet a következő folyóiratcikkek egyikében!
Most szeretnénk röviden foglalkozni a szabályozással, vagyis az ingaóra pontos beállításával.
Nagyjából ez az inga hosszának beállításával történik, ami azt jelenti, hogy az inga lencséjét felfelé kell mozgatni az inga lerövidítéséhez és ezáltal az óra felgyorsításához. Lefelé mozgatása lassabb lengő ingát okoz. Az ingaórák többségében ezt az úgynevezett szabályozó anya végzi. Ez az inga alsó végén helyezkedik el, és az inga testét hordozza. Ha az anyát most úgy forgatjuk, hogy az inga teste felemelkedjen, azaz felfelé tolódjon, az inga felgyorsul, mert rövidebb lett (súlypontját tekintve).
Ez a szabályozási módszer elegendő a legtöbb órához a jó sebességértékek eléréséhez, de a precíziós ingaórákkal nem. Egy másik nem feltűnő találmányt használunk itt lényegesen jobb járási eredmények elérésére. Az úgynevezett Huygenschen futó vagy finombeállító lemez. Pontosan középen van a felfüggesztési pont és az inga rúdjának közepe között - ebben a helyzetben a következő finombeállítás hatása a legnagyobb.
Ha az inga a szabályozó anyával már a lehető legpontosabban lett beállítva, akkor azt a lehető legegyenletesebben kell lengeni. Ez fordítva azt jelenti, hogy a lengő inga pontosságát tovább kell/kell javítani. Ha azt szeretné, hogy az inga gyorsabban lendüljön, azaz rövidítsen, kis súlyokat kell elhelyezni a szabályozó lemezen. Ennek megfelelően a már a szabályozó lemezen lévő súlyok eltávolításával pont az ellenkezőjét érjük el. Ennek a kis trükknek a segítségével a legfinomabb sebességváltás elvégezhető a lengő ingán.
Eddig jónak kellett lennie ezen a ponton, de maga az inga témája annyira átfogó, hogy egész könyveket írtak rá.
Ha továbbra is érdekli az ilyen irodalom, akkor a következő könyveket ajánljuk:
- Karl Giebel - Teljes művek - ISBN: 978-3-941539-67-9
- Dipl.-Ing. Ludwig Lehotzky - A mechanikus órák műszaki alapjai - ISBN: 978-3-9809557-3-7
- Klaus Menny - Az óra és funkciója - ISBN: 978-3-86852-506-9
Ezeket és más érdekes könyveket a