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Technik und Funktionsweise
der Mechanica M1
DAS PENDEL
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Das Pendel
ist bis heute das genaueste mechanische Schwing system. Es
unterteilt die Zeit in genau definierte Abschnitte. Die Schwing ungs dauer
wird durch seine Länge und die uns alltäglich umgebende Schwer kraft
bestimmt. Diese Entdeckung machte Galileo Galilei 1585 und verhalf so
der Zeitmessung zu einem Durchbruch. Seinen Beobachtungen zu Folge
schwingt ein Pendel unabhängig von seiner Schwingungsweite zeitgleich,
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wir sagen heute isochron
. Bei genauerer Betrachtung trifft dies aber nur
bei sehr kleinen Schwin gungsweiten annähernd zu.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass die Genauigkeit des
Pen dels in einer Uhr von einer gleich bleibenden Länge, einer gleich blei -
ben den kleinen Schwingungsweite und der konstanten Schwerkraft
abhängt.
Die Länge eines Pendels oder genauer die des Pendelstabs ist nun aber
abhängig von äußeren Einflüssen wie der Temperatur. Eine Er hö hung
derselben bewirkt bei den meisten festen Materialien eine Aus deh n ung,
beim Pendelstab also eine Verlängerung. Beim Ab küh len zieht sich
der Pendelstab zusammen und wird kürzer. Das Resultat ist eine
längere Schwingungsdauer bei Erwärmung und eine Verkürzung der
Schwingungsdauer beim Abkühlen.
Um die Schwingungsweite oder Amplitude
aufrecht zu erhalten, ist es notwendig dem Pendel in regelmäßigen
Abständen die Energie zuzuführen, welche es bei jeder Schwingung durch
Reibung in der Luft und der Aufhängung (der Pendelfeder
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des Pendels konstant
*
) verliert.
Nun stellt sich die Frage, wie es den Uhrmachern in den letzten 400
Jah ren gelungen ist, diese Einflüsse zu kompensieren, die ein genaues
Gehen der Pendeluhren verhinderten. Dazu müssen wir den Aufbau
unseres Pendels erst einmal genauer betrachten.
Es besteht aus dem Pendelstab, einem Kompensationsrohr
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Pendelgewicht ruht, der Reguliermutter
und deren Konter mut ter
in der Mitte des Pendelstabs ist der Feinregulierteller und am oberen Ende
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der Abfalleinsteller
angebracht.
Zur Kompensation der durch Luftdruckschwankungen bedingten Gang-
änderungen ist als Zubehör ein Barometerinstrument erhältlich, das im
nächsten Abschnitt ausführlich erklärt wird.
Wie wir wissen, dehnt sich der Pendelstab bei Erwärmung aus und unsere
Uhr geht nach.
Aus diesem Grund ist die Verwendung eines Materials mit sehr geringer
Wärmeausdehnung wichtig. Gegen Ende des 19. Jahr hunderts entdeckte
der französische Wissenschaftler Charles- Édouard Guillaume eine Eisen-
Nickellegierung, welche sich etwa zehnmal weni ger als normaler Stahl
oder fünfmal geringer als Holz ausdehnt. Er nannte es Invar
invariabel abgeleitet.
Für normale Gebrauchsuhren waren schon mit den verwendeten Holz -
stabpendeln vorzügliche Gangergebnisse von wenigen Sekunden in der
Woche möglich. Um nun die Genauigkeit auf wenige Sekunden
Abweichung im Mo nat zu steigern, reicht es jedoch nicht aus, einfach
einen Invarstab zu ver wenden, sondern es ist erforderlich, auch noch die
schon sehr ge rin ge Länge naus dehnung des Invarstabs zu kompensieren.
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