Perkara yang diperlukan oleh setiap jam

Jam tidak mengukur masa seperti pembaris mengukur panjang. Tiada apa-apa yang boleh dibandingkan dengan "satu saat". Sebenarnya, jam mengira sesuatu yang berulang pada kadar tetap, kemudian menunjukkan kiraan itu.

"Sesuatu yang berulang" itu boleh jadi pemberat yang berayun, roda yang berpusing, hablur yang bergetar atau atom yang bergetar. Walau apa pun bendanya, setiap jam, sama ada kuno atau moden, dibina daripada empat bahagian yang sama:

• Pengayun: benda yang berulang. Ia membuat gerakan yang sama berulang kali dan menentukan rentak.
• Pembilang: sesuatu yang menjumlahkan ulangan (gear bergigi atau litar elektronik).
• Sumber kuasa: pemberat yang jatuh, spring yang dililit atau bateri, kerana setiap pengayun sebenar kehilangan sedikit tenaga setiap kali berayun dan akan berhenti tanpa tambahan tenaga.
• Paparan: jarum pada muka jam atau digit pada skrin, yang menukarkan kiraan kepada jam, minit dan saat.

Tempoh satu ulangan ialah tempoh, ditulis sebagai T, dan diukur dalam saat. Berapa banyak ulangan yang berlaku setiap saat ialah frekuensi, ditulis sebagai f, dan diukur dalam hertz (Hz). Kedua-duanya ialah dua cara untuk menyatakan perkara yang sama:

f = 1 / T dan T = 1 / f

Ayunan yang mengambil masa 0.5 s mempunyai frekuensi 1 / 0.5 = 2 Hz: dua ayunan setiap saat. Ayunan perlahan selama 2 s mempunyai frekuensi 0.5 Hz. Ingat dua nombor ini: bandul dengan tempoh 2 s ialah "bandul saat" yang terkenal, kerana ia berdetik sekali setiap saat (sekali semasa bergerak keluar, sekali semasa bergerak kembali).

Sejarah jam kebanyakannya ialah sejarah pengayun yang semakin baik. Inilah keluarga pengayun yang akan kamu temui dalam kursus ini:

Frekuensi yang lebih tinggi sahaja tidak menjadikan jam lebih baik, tetapi ia memberikan bahagian masa yang lebih kecil untuk dikira, dan pengayun terbaik juga sangat baik dalam mengekalkan rentaknya.

Satu perkataan untuk sifat terakhir itu: Q, iaitu faktor kualiti. Pengayun Q tinggi terus berayun untuk masa yang lama sebelum perlahan dan berhenti, seperti loceng yang baik berbanding bunyi dentuman yang hambar. Ia kehilangan sangat sedikit tenaga bagi setiap ayunan, jadi tolakan kecil dan gangguan kecil hampir tidak mengubah rentaknya. Beralih daripada bandul kepada roda keseimbangan, kemudian kepada kuarza, dan seterusnya kepada atom, pada asasnya bermaksud beralih kepada Q yang semakin tinggi. Kamu belum perlu mengira Q; cuma bayangkan loceng yang terus berbunyi berulang-ulang.

Pengayun juga membezakan jam daripada jam matahari. Jam matahari menunjukkan masa menggunakan pergerakan Matahari, jadi ia hanya berfungsi pada waktu siang dan ketika langit cerah, serta menunjukkan masa suria, yang berbeza sedikit daripada "masa jam" (makmal Matahari, Bumi & Bulan menerangkan sebabnya). Bandul atau hablur terus berayun pada waktu malam, di dalam gua, di atas kapal, atau di Bulan. Kebebasan daripada cuaca dan langit itulah yang menjadikan jam mekanikal sangat berguna.