Kyvadlové mřížky - Gridiron pendulum
 | tento článek ne uvést žádný Zdroje. (Prosince 2009) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony) |
B: normální teplota
C: vyšší teplota
The zhlaví kyvadlo bylo teplotně kompenzováno hodiny kyvadlo vynalezl britský hodinář John Harrison kolem roku 1726 a později upraven John Ellicott. Používal se v přesných hodinách. U běžných hodinových kyvadel se tyč kyvadla rozpíná a smršťuje se změnami teploty. The doba houpání kyvadla závisí na jeho délce, takže rychlost kyvadlových hodin se měnila se změnami okolní teploty, což způsobilo nepřesné měření času. Roštové kyvadlo se skládá ze střídavých rovnoběžných tyčí ze dvou kovů s různými teplotní roztažnost koeficienty, jako např ocel a mosaz. Tyče jsou spojeny rámem takovým způsobem, že se jejich různé tepelné expanze (nebo kontrakce) navzájem kompenzují, takže celková délka kyvadla, a tím i jeho perioda, zůstává konstantní s teplotou.
Kyvadlo zhlaví bylo použito během Průmyslová revoluce období v hodiny regulátoru, přesné hodiny používané jako časové standardy v továrnách, laboratořích, kancelářských budovách a poštách k plánování práce a nastavování dalších hodin. Rošt se stal tak spojeným s kvalitním časomírou, že dodnes má mnoho hodin kyvadla s ozdobnými falešnými rošty, které nemají žádné vlastnosti kompenzující teplotu.
Jak to funguje
Jeho nejjednodušší a pozdější forma se skládá z pěti prutů. Centrální žehlička tyč vyběhla z bob do bodu bezprostředně pod pozastavením.
V tomto bodě vyčnívá z centrální tyče křížový díl (střední můstek) a spojuje se se dvěma zinek tyče, jedna na každé straně střední tyče, které sahají až ke spodnímu můstku těsně nad bobem a jsou k němu připevněny. Spodní můstek čistí střední tyč a připojuje se ke dvěma dalším železným tyčím, které vedou zpět k hornímu můstku připojenému k zavěšení. Jak se železné tyče rozpínají v horku, spodní můstek klesá vzhledem k zavěšení a bob klesá vzhledem ke střednímu můstku. Střední můstek však stoupá relativně ke spodnímu, protože větší rozpínání zinkových tyčí tlačí střední můstek, a tedy i bob, nahoru, aby odpovídal kombinovanému poklesu způsobenému rozpínavým železem.
B: normální teplota
C: vyšší teplota
Jednoduše řečeno, expanze zinku směrem vzhůru působí proti kombinované expanzi železa směrem dolů (která má větší celkovou délku). Délky tyčí se počítají tak, aby se efektivní délka zinkových tyčí vynásobila zinkem teplotní roztažnost koeficient se rovná efektivní délce železných tyčí vynásobené koeficientem roztažení železa, čímž se kyvadlo udrží stejné délky.
Harrisonova původní konstrukce pomocí mosaz (čistý zinek, který tehdy není k dispozici) je složitější, protože mosaz se neexpanduje tolik jako zinek. Je zapotřebí další sada prutů a můstků, která poskytne celkem devět prutů, pět železných a čtyři mosazné. Přesný stupeň kompenzace lze upravit vytvořením části střední tyče, která je částečně mosazná a částečně železná. Ty se překrývají (jako sendvič) a jsou spojeny čepem, který prochází oběma kovy. V obou částech je vytvořena řada otvorů pro čep a pohybem čepu nahoru nebo dolů se tyč mění, kolik kombinované tyče je mosaz a kolik železo. Na konci 19. století Důlek Společnost uvedla na trh další vývoj zinkového zhlaví, ve kterém byly čtyři vnější tyče nahrazeny dvěma soustřednými trubkami, které byly spojeny trubkovou maticí, kterou bylo možné zašroubovat nahoru a dolů, aby se změnil stupeň kompenzace.
Nevýhody
Vědci v 19. století zjistili, že kyvadlo zhlaví má nevýhody, díky nimž je nevhodné pro hodiny s nejvyšší přesností. Tření klouzajících tyčí v otvorech v rámu způsobilo, že se tyče přizpůsobily teplotním změnám v řadě drobných skoků, spíše než plynulým pohybem. To způsobilo, že se rychlost kyvadla, a tedy i hodiny, při každém skoku náhle změnila. Později bylo zjištěno, že zinek není rozměrově příliš stabilní; podléhá plížit se. Proto byl použit jiný typ teplotně kompenzovaného kyvadla rtuťové kyvadlo, byl používán v hodinách s nejvyšší přesností.
Do roku 1900 používaly astronomické regulátory s nejvyšší přesností kyvadlové tyče z materiálů s nízkou tepelnou roztažností, jako např invar a tavený křemen.