Cum functioneaza un ceas?

ceasIdeea articolului mi-a venit de la întrebarea unei cititoare care dorea lămuriri suplimentare despre mecanismele de ceas. M-am gândit să vin cu o explicaţie de tip şcolar, sau de ştiinţă populară ca să-i zic aşa, şi în felul acesta să vedem care sunt asemănările şi deosebirile dintre diferitele tipuri de ceasuri. În principiu, majoritatea ceasurilor ca instrumente de măsurat timpul, sunt alcătuite din trei componente principale: oscilatorul, numărătorul şi sistemul de afişare al orei.

Ce înseamnă asta? Păi să vedem prin exemple. Cel mai uşor pentru înţelegere este să ne imaginăm un ceas cu pendulă. Pendula este oscilatorul, ale cărui mişcări sunt mereu aceleaşi şi care sunt apoi „numărate” de sistemul de roţi dinţate aflat în interiorul corpului ceasului. Tot roţile dinţate mişcă acele sau limbile ceasului, care astfel indică ora. Pentru că mişcările pendulei sunt frânate de forţele de frecare şi aceasta în timp s-ar opri după un timp mai lung sau mai scurt, este nevoie de o sursă de energie care să le menţină. Această sursă poate fi un arc sau nişte greutăţi fixate pe lanţuri, care „cad” lent şi trebuie „ridicate” după o vreme (o dată la câteva zile sau o săptămână).

La ceasurile de mână sau de masă mecanice cu arc, indiferent că sunt simple sau cu mecanism automatic, oscilatorul este un mic arc ce se numeşte popular şi „păr”. Oscilaţiile acestuia reprezintă baza de măsură a timpului, iar roţile dinţate sunt „numărătorul”. Sistemul de afişaj al orei este tot mecanic, cu ace care indică ora, minutele şi secundele. Dacă energia necesară ceasului este furnizată de un arc, ceasul trebuie „întors” o dată pe zi de exemplu, sau mai rar, după cum este conceput. Aceasta înseamnă că vom răsuci un mic buton care astfel „încordează” arcul din interior (se zice că arcul se armează). La ceasurile mecanice automatice, care au de asemenea arc, nu trebuie să mai răsucim butonul de armare, pentru că mişcările obişnuite ale mâinii purtătorului realizează armarea permanentă a arcului, prin intermediul unei greutăţi semicirculare. Se înţelege că dacă ceasul nu este purtat o vreme, arcul care înglobează energia se dezarmează şi ceasul se va opri.

Ceasurile electronice au ca oscilator un cristal de cuarţ. Acesta produce oscilaţii stabile în timp atunci când prin el trece un curent electric. Numărarea oscilaţiilor este realizată tot de circuite electronice. În ceea ce priveşte afişarea orei, au fost adoptate de către producători două sisteme. Aceasta se face fie digital (adică ora este „scrisă” ca atare pe un display cu cristale lichide), fie analogic (adică cu ace de ceas). Am văzut şi ceasuri electronice care au ambele sisteme de afişare, şi cu ace şi cu cifre. Multe modele frumoase şi interesante puteţi vedea şi aici. Energia necesară funcţionării este dată de o baterie micuţă de tip „nasture”. Şi computerul vostru are în el un ceas electronic, la fel ca şi telefonul mobil sau tableta, televizorul, combina muzicală sau chiar… cuptorul cu microunde.

Cele mai precise, dar şi cele mai scumpe ceasuri din lume, sunt cele atomice. Oscilatorul este un sistem atomic (de atomi de cesiu de exemplu), ale căror oscilaţii numite tranziţii între nivele de energie (dar nu intrăm în detalii care nu-şi au aici rostul), sunt foarte stabile în timp, nefiind influenţate de factori ca presiune, temperatură, mişcarea Pământului pe orbită etc., factori care influenţează toate celelalte ceasuri din lume. Aceste oscilaţii sunt „numărate” cu sisteme complicate opto-electronice şi ora se afişează în ce sistem se doreşte. Pentru că sunt foarte scumpe, acest tip de ceasuri sunt doar câteva în fiecare ţară care şi le permite. Cred că există şi ţări care nu au nici un ceas atomic. În orice caz, precizia oferită de astfel de ceasuri este necesară tot mai mult acum, în era zborurilor spaţiale.

Eu nu-mi doresc un ceas atomic, că nici n-aş avea ce face cu el. O precizie de câteva secunde la douăzeci şi patru de ore îmi este suficientă pentru tot ceea ce fac zilnic🙂 .

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s