Кто и когда сконструировал первые маятниковые часы? Как они тогда использовались?

B 1657 году голландец Христиан Гюйгенс построил первые маятниковые часы

Маятниковые часы.
До того, как были изобретены первые маятниковые часы, Питером Хендеином (Peter Henlein) из Германии был изобретен роликовый механизм приблизительно в 1510 году, однако, эти данные не совсем точны. Первые часы с минутной стрелкой были изобретены в 1577 году Джостом Бурги (Jost Burgi), однако, и в этих часах были существенные недостатки. Первые, относительно точные часы – это были маятниковые часы, которые были изобретены и созданы приблизительно в период с 1656 по 1600 годы Кристианом Хуидженсом (Christian Huygens). В этих маятниковых часах уже была минутная стрелка. Благодаря колебаниям маятника, раскачивавшегося влево и вправо, поворачивалось зубчатое колесо. А, благодаря движению колеса, уже изменяли свое положение минутная и часовая стрелки. В первых маятниковых часах, он (маятник) раскачивался достаточно сильно, приблизительно на 50 градусов. В дальнейшем, когда маятниковые часы были усовершенствованы, угол раскачивания маятника стал относительно небольшим – всего лишь, 10 – 15 градусов. Основным недостатком маятниковых часов было то, что через некоторое время маятник останавливался, и его нужно было снова раскачивать. Первые маятниковые часы с внешними батареями были созданы приблизительно в 1840 году, уже к 1906 году, батареи располагались непосредственно в самих часах. Как вы уже знаете, на часах отражались только 12 часов, для того, чтобы «отмерить» весь день, часовая стрелка должна была пройти по кругу дважды. Именно поэтому, в некоторых странах используются следующие обозначения:

- A.M. (Ante meridiem) – это время до полудня, обозначение произошло от латинского слова, означавшего "перед полуднем";
- P.M. (Post meridiem) – это время после обеда, обозначение произошло от латинского слова, означавшего "после полудня".

Галилей использовал для измерения промежутков времени и сконструировал часы с маятником. Конструкцию своих часов он не успел опубликовать. Она была опубликована после его смерти, когда маятниковые часы уже были запатентованы Гюйгенсом.

Изобретение маятниковых часов имело огромное научное и практическое значение, и Галилей чутко понял значение своего открытия. Гюйгенс исправил ошибку Галилея, показав, что изохронной является циклоида, и использовал в своих часах циклоидальный маятник. Но теоретически правильный циклоидальный маятник практически оказался неудобным, и практики перешли к галилеевскому, круговому маятнику, который и поныне применяется в часах.

Еще при жизни Галилея Эванджелиста Торричелли (1608—1647) обратил на себя его внимание своим сочинением, в котором решил задачу о движении тела, брошенного с начальной скоростью под углом к горизонту. Торричелли определил траекторию полета (она оказалась параболой) , вычислил высоту и дальность полета, показав, что при заданной начальной скорости наибольшая дальность достигается при направлении скорости под углом 45° к горизонту. Торричелли разработал метод построения касательной к параболе. Задача нахождения касательных к кривым привела к возникновению дифференциального исчисления. Галилей пригласил Торричелли к себе и сделал его своим учеником и преемником.

Имя Торричелли навсегда вошло в историю физики как имя человека, впервые доказавшего существование атмосферного давления и получившего «торричеллиеву пустоту» . Еще Галилей сообщал о наблюдении флорентийских колодезников, что вода не вытягивается насосом на высоту более некоторого определенного значения, составляющего немного более Юм. Галилей заключил отсюда, что аристотелевская «боязнь пустоты» не превышает некоторого измеряемого значения.

Галилей, изучив свойство изохронизма маятника, проектировал настоящие Ч. с маятником. Проект Галилея после его смерти (1642) разработали его сын (Винченцо) и ученик Вивиани. Неизвестно были ли ими в действительности построены Ч. (механизм, хранящийся в музее Галилея, построен впоследствии на основании чертежей Вивиани) . Истинным изобретателем (независимо от Галилея) маятника как измерителя времени, творцом математической теории маятника, сумевшим приложить теорию к практике, изобретателем "спуска", основателем всего современного часового искусства необходимо признать Гюйгенса. Он указал на зависимость времени колебания от амплитуды кругового маятника, изобрел циклоидальный, вполне изохронный маятник (хотя и не получивший практического применения) . Гюйгенсу принадлежит и начало теории конического маятника. Открытия Гюйгенса изложены в его брошюре "Ноrоlоgium" (1658), а затем в большом сочинении "Horologium oscillatorium" (1673). Кроме того, Гюйгенс (и одновременно с ним Гук) указал на упругую спираль как на лучшее средство для регулировки колебаний баланса в переносных Ч. , где маятник не может быть употреблен. "До Гюйгенса Ч. были грубыми, топорно и наугад построенными машинами, после Гюйгенса - они стали точными приборами, механизмами, основанными на выводах науки и служащими ей".

Маятниковые часы
Маятниковые часы Галилея

В конце XVI века были изобретены маятниковые часы. Молодой Галилео Галилей, наблюдая за движением самых разных лампад в Пизанском соборе во время богослужения и отсчитывая удары своего пульса, установил, что ни вес, ни форма лампад, а лишь длина цепей, на которых они подвешены, определяет периоды их колебаний от ветра, врывающегося в окна. Галилею и принадлежит идея создания часов с регулятором нового типа - маятником. В конце жизни Галилей стал конструировать такие часы, но дальше разработок дело не пошло. Первые маятниковые часы были созданы уже после смерти великого учёного его сыном. Устройство этих часов держалось в строгом секрете.

Голландец астроном, физик и математик Христиан Гюйгенс ничего не знал об открытии Галилея и повторил его через 20 лет. В первых часах Гюйгенса размах маятника достигал 40-50 градусов, что неблагоприятно сказывалось на точности хода. Маятниковые часы Но он изобрёл новый регулятор равномерности хода, что значительно повысило точность хода. Суточная погрешность его часов не превышала 10 секунд. Специально для мореплавания он сконструировал маятниковые часы с тремя отдельными циферблатами для часов минут и секунд.

Гениальный французский драматург Бомарше, родившийся в семье часовщика, мечтал стать мастером, работать в мастерской отца. Юный Пьер Огюст усовершенствовал механизм маятниковых часов и отправился к члену Парижского цеха часовщиков Лепоту за одобрением. "Консультант" воспользовался неопытностью подмастерья и присвоил себе удачную новинку. Бомарше обратился в суд, произнес на нем блестящую, остроумную речь - и выиграл дело. Имя никому неизвестного юноши привлекло внимание, завязались знакомства с аристократами, последовало приглашение во дворец. Пригодились и способности часовых дел мастера. Бомарше преподносит королевской фаворитке маркизе Помпадур перстень, в который искусно вделаны часы собственной работы.

В 1676 г. английский часовщик Клемент изобрёл якорно-анкерный спуск для маятниковых часов.
Маятниковые часы

Маятниковые часы на протяжении многих лет усовершенствовались. Конструкторы выбрасывали из них многие детали: гири с цепями, спусковое колесо, кукушку. В итоге от часов остался только маятник под колпаком с электромагнитами, батарейкой и проводами, которые шли к циферблату. Эти маятниковые часы, появившиеся в 1925 г., назывались часами Шорта и имели колебания хода ± 0,002 сек. в сутки.

Последним усовершенствованным маятником были часы Федченко, созданные в 1954 г., их точность составляла 0,0003 сек. в сутки.