Pierwszą nauką o czasie jest astronomia. Wyniki obserwacji w starożytnych obserwatoriach wykorzystano w rolnictwie i obrzędach religijnych. Jednak wraz z rozwojem rzemiosła konieczne stało się mierzenie krótkich okresów czasu. W ten sposób ludzkość doszła do wynalezienia zegara. Proces był długi, wypełniony ciężką pracą najlepszych umysłów.
Historia zegarków sięga wielu wieków, jest to najstarszy wynalazek ludzkości. Od kija wbitego w ziemię po ultraprecyzyjny chronometr – podróż setek pokoleń. Jeśli zaszeregujemy osiągnięcia cywilizacji ludzkiej, to w nominacji „wielkie wynalazki” zegar znajdzie się na drugim miejscu za kołem.
Był czas, kiedy kalendarz wystarczał ludziom. Ale pojawiło się rzemiosło, pojawiła się potrzeba ustalenia czasu trwania procesów technologicznych. Zajęło to godziny, których celem jest mierzenie odstępów czasu krótszych niż jeden dzień. W tym celu człowiek od wieków wykorzystywał różne procesy fizyczne. Konstrukcje, które je realizują, również odpowiadały.
Historia zegarków jest podzielona na dwie częściduży okres. Pierwsza trwa kilka tysięcy lat, druga mniej niż jeden.
1. Historia zegara, zwana najprostszą. Ta kategoria obejmuje urządzenia solarne, wodne, ogniowe i piaskowe. Okres ten kończy się badaniem zegarów mechanicznych okresu wahadłowego. To były średniowieczne dzwonki.
2. Nowa historia zegarków, począwszy od wynalezienia wahadła i równowagi, które zapoczątkowały rozwój klasycznej chronometrii oscylacyjnej. Ten okres jeszcze się nie skończył.
Zegar słoneczny
Najstarsze, które do nas przyszły. Dlatego to właśnie historia zegara słonecznego otwiera paradę wielkich wynalazków w dziedzinie chronometrii. Mimo pozornej prostoty wyróżniały się różnorodnością wzorów.
Zegar słoneczny opiera się na pozornym ruchu Słońca w ciągu dnia. Odliczanie opiera się na cieniu rzucanym przez oś. Ich użycie jest możliwe tylko w słoneczny dzień. Starożytny Egipt miał do tego sprzyjające warunki klimatyczne. Największy podział nad brzegami Nilu otrzymał zegar słoneczny, który miał formę obelisków. Zostały zainstalowane przy wejściu do świątyń. Krasnal w formie pionowego obelisku i zaznaczona na ziemi łuska – tak wyglądał starożytny zegar słoneczny. Poniższe zdjęcie pokazuje jeden z nich. Do dziś zachował się jeden z egipskich obelisków przetransportowanych do Europy. Na jednym z placów w Rzymie stoi obecnie 34-metrowy gnomon.
Zwykły zegar słoneczny miał poważną wadę. Wiedzieli o nim, ale znosili go przez długi czas. W różnych porach roku, czyli latem i zimą, czas trwania godziny nie był taki sam. Ale w okresie dominacji systemu agrarnego i stosunków rzemieślniczych nie było potrzeby dokładnego mierzenia czasów. Dlatego zegar słoneczny z powodzeniem istniał aż do późnego średniowiecza.
Gnomon został zastąpiony bardziej postępowymi projektami. Ulepszone zegary słoneczne, w których wyeliminowano tę wadę, miały zakrzywione łuski. Oprócz tego ulepszenia zastosowano różne wersje. Tak więc w Europie zegary ścienne i okienne były powszechne.
Dalsza poprawa miała miejsce w 1431 roku. Polegała ona na ustawieniu strzałki cienia równolegle do osi Ziemi. Taką strzałę nazwano półosią. Teraz cień, obracając się wokół półosi, poruszał się równomiernie, obracając się o 15° na godzinę. Taka konstrukcja umożliwiła wyprodukowanie zegara słonecznego wystarczająco dokładnego na swoje czasy. Zdjęcie przedstawia jedno z tych urządzeń zachowane w Chinach.
W celu prawidłowej instalacji zaczęli dostarczać konstrukcji kompas. Wszędzie można było używać zegara. Możliwe było wykonanie nawet przenośnych modeli. Od 1445 r. zaczęto budować zegar słoneczny w postaci wydrążonej półkuli, wyposażonej w strzałę, której cień pada na wewnętrzną powierzchnię.
Wyszukaj alternatywy
Pomimo tego, że zegary słoneczne były wygodne i dokładne, miały poważne obiektywne wady. Były całkowicie zależne od pogody, a ich funkcjonowanie ograniczało się do częścidzień między wschodem a zachodem słońca. W poszukiwaniu alternatywy naukowcy szukali innych sposobów mierzenia odstępów czasu. Wymagano, aby nie były one związane z obserwacją ruchu gwiazd i planet.
Wyszukiwanie doprowadziło do stworzenia sztucznych standardów czasu. Na przykład był to okres wymagany do przepłynięcia lub spalenia określonej ilości substancji.
Najprostsze zegarki stworzone na tej podstawie przeszły długą drogę w rozwoju i doskonaleniu projektów, torując tym samym drogę do tworzenia nie tylko zegarków mechanicznych, ale także urządzeń automatyki.
Klepsydra
Nazwa „klepsydra” utknęła za zegarem wodnym, więc istnieje błędne przekonanie, że została wynaleziona w Grecji. W rzeczywistości tak nie było. Najstarsza, bardzo prymitywna klepsydra została znaleziona w świątyni Amona w Phoebe i jest przechowywana w muzeum w Kairze.
Tworząc zegar wodny, konieczne jest zapewnienie równomiernego spadku poziomu wody w naczyniu, gdy przepływa ona przez dolny otwór kalibrowany. Osiągnięto to poprzez nadanie naczyniowi kształtu stożka, zwężającego się bliżej dna. Dopiero w średniowieczu uzyskano prawidłowość opisującą szybkość wypływu płynu w zależności od jego poziomu i kształtu pojemnika. Wcześniej kształt naczynia do zegara wodnego został wybrany empirycznie. Na przykład omówiona powyżej egipska klepsydra dała równomierny spadek poziomu. Nawet z pewnym błędem.
Ponieważ klepsydra nie zależała od pory dnia i pogody, spełniała wymogi ciągłościpomiary czasu. Dodatkowo potrzeba dalszego ulepszania urządzenia, dodawania różnych funkcji, dała projektantom przestrzeń do polotu wyobraźni. Tak więc klepsydry pochodzenia arabskiego były dziełami sztuki połączonymi z wysoką funkcjonalnością. Zostały wyposażone w dodatkowe mechanizmy hydrauliczne i pneumatyczne: dźwiękowy timer, system oświetlenia nocnego.
W historii zachowało się niewiele nazwisk twórców zegara wodnego. Powstały nie tylko w Europie, ale także w Chinach i Indiach. Otrzymaliśmy informację o greckim mechaniku imieniem Ctesibius z Aleksandrii, który żył 150 lat przed nową erą. W klepsydrze Ktesibius używał kół zębatych, których teoretyczny rozwój przeprowadził Arystoteles.
Obserwacja ognia
Ta grupa pojawiła się na początku XIII wieku. Pierwsze wypalane zegary były cienkimi świecami o wysokości do 1 metra z naniesionymi na nich znakami. Czasami niektóre dywizje zaopatrzone były w metalowe kołki, które spadając na metalowy stojak, gdy wokół nich palił się wosk, wydawały wyraźny dźwięk. Takie urządzenia służyły jako prototyp budzika.
Wraz z pojawieniem się przezroczystego szkła, zegary przeciwpożarowe zamieniają się w lampy-ikony. Na ścianę nałożono skalę, według której w miarę wypalania się oleju określano czas.
Najbardziej rozpowszechnione takie urządzenia znajdują się w Chinach. Oprócz lamp-ikonach w tym kraju powszechny był inny rodzaj zegara przeciwpożarowego – zegary knotowe. Możesz powiedziećże to był ślepy zaułek.
Klepsydra
Kiedy się urodzili, nie wiadomo dokładnie. Jedyne, co można z całą pewnością powiedzieć, to to, że nie mogły pojawić się przed wynalezieniem szkła.
Klepsydra to dwie przezroczyste szklane kolby. Przez szyjkę łączącą zawartość przelewa się z górnej kolby do dolnej. A w naszych czasach wciąż można spotkać klepsydrę. Na zdjęciu jeden z modeli stylizowany na antyczny.
Średniowieczni rzemieślnicy w produkcji instrumentów ozdobili klepsydrę wykwintnym dekorem. Były używane nie tylko do mierzenia czasu, ale także jako dekoracja wnętrz. W domach wielu szlachciców i dostojników można było zobaczyć luksusowe klepsydry. Zdjęcie przedstawia jeden z tych modeli.
Klepsydry dotarły do Europy dość późno - pod koniec średniowiecza, ale ich dystrybucja była szybka. Ze względu na swoją prostotę, możliwość użycia w dowolnym momencie, szybko stały się bardzo popularne.
Jedną z wad klepsydry jest dość krótki czas mierzony bez obracania jej. Złożone z nich kasety nie zapuściły korzeni. Dystrybucję takich modeli spowalniała ich niska dokładność, a także zużycie podczas długotrwałej eksploatacji. Stało się to w następujący sposób. Skalibrowany otwór w przeponie między kolbami był zużyty, zwiększając średnicę, natomiast cząsteczki piasku, przeciwnie, były kruszone, zmniejszając rozmiar. Zwiększone natężenie przepływuczas się zmniejszał.
Zegarki mechaniczne: warunki do pojawienia się
Potrzeba dokładniejszego pomiaru okresów czasu wraz z rozwojem produkcji i stosunków społecznych stale rośnie. Najlepsze umysły pracowały nad rozwiązaniem tego problemu.
Wynalezienie zegara mechanicznego jest wydarzeniem milowym, które miało miejsce w średniowieczu, ponieważ są one najbardziej złożonym urządzeniem stworzonym w tamtych latach. To z kolei stało się impulsem do dalszego rozwoju nauki i technologii.
Wynalezienie zegarków i ich ulepszanie wymagało bardziej zaawansowanego, precyzyjnego i wysokowydajnego sprzętu technologicznego, nowych metod obliczania i projektowania. To był początek nowej ery.
Stworzenie zegarków mechanicznych stało się możliwe dzięki wynalezieniu wychwytu wrzeciona. To urządzenie przekształciło ruch translacyjny ciężarka wiszącego na linie w ruch oscylacyjny tam iz powrotem koła godzinowego. Wyraźnie widać tu ciągłość - w końcu skomplikowane modele klepsydry miały już tarczę, przekładnię i bitwę. Wystarczyło zmienić siłę napędową: zastąpić strumień wody cięższym, łatwiejszym w obsłudze ciężarem oraz dodać przyrząd do zjazdu i regulator prędkości.
Na tej podstawie powstały mechanizmy zegarów wieżowych. Dzwonki sterowane wrzecionem są używane od około 1340 roku i stały się ozdobą wielu miast i katedr.
Powstanie klasycznej chronometrii oscylacyjnej
Historia zegarków zachowała dla potomności nazwiska naukowców i wynalazców, którzyumożliwiło ich tworzenie. Podstawą teoretyczną było odkrycie Galileusza Galilei, który sformułował prawa opisujące drgania wahadła. Jest także autorem pomysłu mechanicznych zegarów wahadłowych.
Pomysł Galileo został zrealizowany w 1658 roku przez utalentowanego Holendra Christiana Huygensa. Jest także autorem wynalazku regulatora równowagi, który umożliwił stworzenie zegarka kieszonkowego, a następnie zegarka na rękę. W 1674 firma Huygens opracowała ulepszony regulator, dołączając sprężynę śrubową w kształcie włosa do koła zamachowego.
Kolejny przełomowy wynalazek należy do norymberskiego zegarmistrza, Petera Henleina. Wynalazł sprężynę, a w 1500 roku stworzył na jej podstawie zegarek kieszonkowy.
Równolegle nastąpiły zmiany w wyglądzie. Na początku wystarczyła jedna strzała. Ale kiedy zegary stały się bardzo dokładne, wymagały odpowiedniego wskazania. W 1680 roku dodano wskazówkę minutową, a tarcza przybrała znajomą nam formę. W XVIII wieku zaczęto instalować używane. Pierwsza strona, a później stała się centralna.
W XVII wieku tworzenie zegarków zostało przeniesione do kategorii sztuki. Kunsztownie zdobione koperty, emaliowane tarcze, które do tego czasu były pokryte szkłem - wszystko to zmieniło mechanizmy w luksusowy przedmiot.
Prace nad ulepszaniem i komplikowaniem instrumentów trwały nieprzerwanie. Zwiększona dokładność biegu. Na początku XVIII wieku kamienie rubinowe i szafirowe zaczęto stosować jako podpory dla balansu i przekładni. Umożliwiło to zmniejszenie tarcia,poprawić dokładność i zwiększyć rezerwę mocy. Pojawiły się ciekawe komplikacje - wieczny kalendarz, automatyczny naciąg, wskaźnik rezerwy chodu.
Bodźcem do rozwoju zegarów wahadłowych był wynalazek angielskiego zegarmistrza Clementa. Około 1676 opracował wychwyt kotwiczny. To urządzenie było dobrze przystosowane do zegarów wahadłowych, które miały małą amplitudę oscylacji.
Kwarc
Dalsze ulepszanie przyrządów do pomiaru czasu było jak lawina. Rozwój elektroniki i inżynierii radiowej utorował drogę do pojawienia się zegarków kwarcowych. Ich praca opiera się na efekcie piezoelektrycznym. Został odkryty w 1880 roku, ale zegar kwarcowy powstał dopiero w 1937 roku. Nowo powstałe modele kwarcowe różniły się od klasycznych mechanicznych niesamowitą dokładnością. Rozpoczęła się era zegarków elektronicznych. Co czyni je wyjątkowymi?
Zegarki kwarcowe mają mechanizm składający się z jednostki elektronicznej i tak zwanego silnika krokowego. Jak to działa? Silnik odbierający sygnał z jednostki elektronicznej porusza strzałkami. Zamiast zwykłej tarczy zegarka kwarcowego można zastosować wyświetlacz cyfrowy. Nazywamy je elektronicznymi. Na Zachodzie - kwarc ze wskazaniem cyfrowym. To nie zmienia istoty.
Właściwie zegarek kwarcowy to minikomputer. Dodatkowe funkcje są dodawane bardzo łatwo: stoper, wskaźnik faz księżyca, kalendarz, budzik. Jednocześnie cena zegarków, w przeciwieństwie do mechaniki, nie wzrasta tak bardzo. Dzięki temu są bardziej dostępne.
Zegarki kwarcowe są bardzo dokładne. Ich błąd wynosi ±15 sekund/miesiąc. Wystarczy korygować odczyty przyrządu dwa razy w roku.
Zegary ścienne
Cyfrowe wskazania i zwartość to cechy wyróżniające tego rodzaju mechanizmy. Zegary elektroniczne są szeroko stosowane jako zegary zintegrowane. Można je zobaczyć na desce rozdzielczej samochodu, w telefonie komórkowym, w kuchence mikrofalowej i telewizorze.
Jako element wnętrza często można znaleźć bardziej popularną wersję klasyczną, czyli ze wskazaniem strzałki.
Elektroniczny zegar ścienny organicznie wpasował się we wnętrze w stylu hi-tech, modern, techno. Przyciągają przede wszystkim swoją funkcjonalnością.
W zależności od rodzaju wyświetlacza, zegarki elektroniczne są ciekłokrystaliczne i LED. Te ostatnie są bardziej funkcjonalne, ponieważ są podświetlane.
W zależności od rodzaju źródła zasilania, zegary elektroniczne (ścienne i biurkowe) dzielą się na sieciowe, zasilane napięciem 220 V i baterię. Urządzenia drugiego typu są wygodniejsze, ponieważ nie wymagają gniazdka w pobliżu.
Zegar ścienny z kukułką
Niemieccy rzemieślnicy robią je od początku XVIII wieku. Tradycyjnie zegary ścienne z kukułką wykonywano z drewna. Bogato zdobione rzeźbieniami, wykonane w formie domku dla ptaków, były ozdobą bogatych dworów.
Kiedyś niedrogie modele były popularne w ZSRR i przestrzeni postsowieckiej. Przez wiele lat fabryka produkowała zegar ścienny z kukułką marki Mayakw rosyjskim mieście Serdobsk. Wagi w postaci szyszek jodłowych, dom ozdobiony nieskomplikowanymi rzeźbieniami, papierowe futra mechanizmu dźwiękowego – tak zapamiętali je przedstawiciele starszego pokolenia.
Klasyczny zegar ścienny z kukułką jest obecnie rzadkością. Wynika to z wysokiej ceny modeli wysokiej jakości. Jeśli nie weźmiesz pod uwagę kwarcowego rzemiosła azjatyckich rzemieślników z plastiku, bajeczna kukułka tylko w domach prawdziwych koneserów egzotycznych zegarków. Precyzyjny, skomplikowany mechanizm, skórzane miechy, wykwintne rzeźbienie na ciele – wszystko to wymaga dużej ilości wysoko wykwalifikowanej pracy ręcznej. Tylko najbardziej renomowani producenci mogą produkować takie modele.
Budzik
Są to najczęstsze „spacery” we wnętrzu.
Budzik to pierwsza dodatkowa funkcja, która została zaimplementowana w zegarku. Opatentowany w 1847 przez Francuza Antoine'a Rediera.
W klasycznym mechanicznym budziku stacjonarnym dźwięk jest wytwarzany przez uderzanie w metalowe płyty. Modele elektroniczne są bardziej melodyjne.
Według wykonania budziki dzielą się na małe i duże, stacjonarne i podróżne.
Budziki stołowe są wykonane z oddzielnymi silnikami do pracy w zegarku i sygnalizacji. Zaczynają się osobno.
Wraz z pojawieniem się zegarków kwarcowych spadła popularność mechanicznych budzików. Powodów jest kilka. Zegar stołowy-budzik z mechanizmem kwarcowym ma przed sobą szereg klasycznych urządzeń mechanicznychzalety: są dokładniejsze, nie wymagają codziennego nawijania, łatwo je dopasować do wystroju pomieszczenia. Ponadto są lekkie, nie boją się uderzeń i upadków.
Mechaniczne budziki na nadgarstku są powszechnie nazywane „sygnałami”. Niewiele firm produkuje takie modele. Tak więc kolekcjonerzy znają model zwany „krykietem prezydenckim”
"Cricket" (według angielskiego krykieta) - pod tą nazwą szwajcarska firma Vulcain produkowała zegarki z funkcją alarmu. Znani są z tego, że byli własnością amerykańskich prezydentów: Dwighta Eisenhowera, Harry'ego Trumana, Richarda Nixona i Lyndona Johnsona.
Historia zegarków dla dzieci
Czas jest złożoną kategorią filozoficzną i jednocześnie wielkością fizyczną, którą należy zmierzyć. Człowiek żyje w czasie. Już od przedszkola program edukacji i wychowania przewiduje rozwój umiejętności orientacji w czasie u dzieci.
Możesz nauczyć dziecko obsługi zegarka, gdy tylko opanuje konto. Pomogą w tym układy. Możesz połączyć tekturowy zegar z codzienną rutyną, umieszczając to wszystko dla większej przejrzystości na kartce papieru do rysowania. Możesz organizować zajęcia z elementami gry, używając do tego puzzli z obrazkami.
Historia zegarków dla dzieci w wieku 6-7 lat jest badana na zajęciach tematycznych. Materiał musi być przedstawiony w taki sposób, aby wzbudzić zainteresowanie tematem. Dzieci w przystępnej formie zapoznają się z historią zegarków, ich rodzajami w przeszłości i teraźniejszości. Następnie zdobyta wiedza jest utrwalana. Aby to zrobić, zademonstruj zasadę działania najprostszego zegara -słoneczna, woda i ogień. Zajęcia te rozbudzają u dzieci zainteresowanie badaniami, rozwijają twórczą wyobraźnię i ciekawość. Kultywują szacunek dla czasu.
W szkole, w klasach 5-7, studiuje się historię wynalezienia zegarków. Opiera się na wiedzy zdobytej przez dziecko na lekcjach astronomii, historii, geografii, fizyki. W ten sposób nabywany materiał jest konsolidowany. Zegarki, ich wymyślanie i ulepszanie zaliczane są do historii kultury materialnej, której osiągnięcia mają na celu zaspokojenie potrzeb społeczeństwa. Temat lekcji można sformułować następująco: „Wynalazki, które zmieniły historię ludzkości.”
W szkole średniej wskazane jest kontynuowanie nauki zegarków jako dodatku pod względem mody i estetyki wnętrz. Ważne jest zapoznanie dzieci z etykietą zegarka, omówienie podstawowych zasad wyboru zegarków do wnętrz. Jedno z zajęć może być poświęcone zarządzaniu czasem.
Historia wynalezienia zegarków wyraźnie pokazuje ciągłość pokoleń, jej badanie jest skutecznym sposobem kształtowania światopoglądu młodego człowieka.
