Mitä jokainen kello tarvitsee

Kello ei mittaa aikaa samalla tavalla kuin viivoitin mittaa pituutta. Ei ole mitään, mitä voisi asettaa "sekunnin" rinnalle. Kello oikeastaan laskee jotakin, joka toistuu tasaisella tahdilla, ja näyttää laskun.

Tuo "jokin, joka toistuu" voi olla heiluvapaino, pyörivä pyörä, värähtelevä kide tai värähtelevä atomi. Mikä tahansa se onkin, jokainen kello, muinainen tai nykyaikainen, koostuu samoista neljästä osasta:

• Värähtelijä: asia, joka toistuu. Se tekee saman liikkeen yhä uudelleen, ja se määrää tahdin.
• Laskuri: jokin, joka laskee toistot yhteen (hampaiset hammaspyörät tai elektroniset piirit).
• Energianlähde: putoava paino, kierretty jousi tai paristo, koska jokainen oikea värähtelijä menettää hieman energiaa joka kerta heilahtaessaan ja pysähtyisi ilman lisäenergiaa.
• Näyttö: kellotaulun viisarit tai näytön numerot, jotka muuttavat laskun tunneiksi, minuuteiksi ja sekunneiksi.

Yhden toistuman pituus on jakso, jonka merkintä on T ja joka mitataan sekunteina. Se, kuinka monta toistumaa tapahtuu sekunnissa, on taajuus, jonka merkintä on f ja yksikkö hertsi (Hz). Ne ovat kaksi tapaa sanoa sama asia:

f = 1 / T ja T = 1 / f

Heilahduksen, johon kuluu 0,5 s, taajuus on 1 / 0,5 = 2 Hz: kaksi heilahdusta sekunnissa. Hitaan, 2 s kestävän heilahduksen taajuus on 0,5 Hz. Muista nämä kaksi lukua: heiluri, jonka jakso on 2 s, on kuuluisa "sekuntiheiluri", koska se tikittää kerran sekunnissa (kerran mennessään ulospäin ja kerran palatessaan takaisin).

Kellojen historia on suurelta osin parempien värähtelijöiden historiaa. Tällä kurssilla tutustut tähän perheeseen:

Pelkkä suurempi taajuus ei tee kellosta parempaa, mutta se antaa sinulle tarkempia ajanjaksoja laskettavaksi, ja parhaat värähtelijät ovat myös erittäin hyviä säilyttämään tahtinsa.

Yksi sana kuvaa tätä viimeistä ominaisuutta: Q, eli hyvyysluku. Suuren Q-arvon värähtelijä jatkaa soimistaan pitkään ennen kuin ääni vaimenee, aivan kuten hyvä kello verrattuna tylsään tömähdykseen. Se menettää hyvin vähän energiaa jokaisella heilahduksella, joten pienet työnnöt ja pienet häiriöt muuttavat sen tahtia vain vähän. Siirtyminen heilurista tasapainopyörään, sitten kvartsiin ja lopulta atomeihin tarkoittaa pääasiassa siirtymistä yhä suurempiin Q-arvoihin. Et vielä laske Q-arvoa; pidä vain mielessäsi kuva kellosta, joka soi ja soi.

Värähtelijä erottaa myös kellon aurinkokellosta. Aurinkokello näyttää ajan Auringon liikkeen avulla, joten se toimii vain päivänvalossa ja selkeällä säällä, ja se näyttää aurinkoaikaa, joka eroaa hieman "kelloajasta" (Aurinko, Maa ja Kuu -labra selittää miksi). Heiluri tai kide jatkaa toimintaansa yöllä, luolassa, laivalla ja Kuussa. Juuri tämä riippumattomuus säästä ja taivaasta teki mekaanisista kelloista niin hyödyllisiä.