il meccanismo

Il pendolo Se si osserva con un po’ di attenzione un orologio a pendolo dall’esterno, si notano subito alcune parti che sono estremamente importanti per il corretto funzionamento dell’orologio: •Il quadrante e le lancette •Uno o più contrappesi (talvolta sostituiti da una molla) •Il pendolo.

pendolo e scappamento pendolo e contrappesi I contrappesi hanno il compito di accumulare energia potenziale, da restituire lentamente per un periodo di tempo il più lungo possibile. Quando si dà la carica ad un orologio, si agisce su una fune o una catenella che non fa altro che portare il contrappeso il più in alto possibile. L’orologio sfrutterà la discesa del contrappeso, attirato dalla forza di gravità, per mantenersi in movimento. Immaginiamo di costruire un orologio il più semplice possibile (come in figura a lato), che sfrutti la discesa di un contrappeso per il suo movimento. Per semplicità il nostro orologio avrà solo la lancetta dei secondi. Il suo movimento dovrà essere tale, che la lancetta esegua una rotazione completa in 60 secondi. Ovviamente un orologio di questo tipo non potrà funzionare, perché non appena il peso viene rilasciato, questo inizia a scendere rapidamente e nella sua discesa farà ruotare il tamburo altrettanto velocemente, e il moto terminerà quando il contrappeso arriverà al pavimento. Possiamo però, frenando opportunamente il tamburo, rallentare la sua rotazione, e fare in modo che la lancetta, alla fine, compia un giro completo in un minuto. Sarebbe però un risultato solamente temporaneo, perché al variare delle condizioni ambientali (pressione, umidità, temperatura), gli attriti cambierebbero e la nostra lancetta andrà “fuori tempo" Fino dal XIV secolo i costruttori di orologi hanno cercato di risolvere questo problema, cioè di fare in modo che la lancetta eseguisse una rivoluzione completa in 60 secondi, e mantenesse la sua regolarità nel tempo. Galileo per primo, pensò di sfruttare le peculiarità del pendolo, per regolarizzare il moto degli orologi. Gli studi successivi dell’astronomo danese Christiaan Huygens portarono alla realizzazione del primo orologio meccanico che avesse un certo grado di precisione.

meccanismi ed ingranaggi del pendolo pendolo e meccanismi Il moto regolare del pendolo, viene utilizzato per interrompere ad intervalli di tempo costanti la discesa del contrappeso. L’effetto viene ottenuto tramite un sistema di “scappamento”. Lo scappamento è composto da una ruota dentata di foggia particolare (alla quale il contrappeso trasmette il movimento) e da un arpionismo rigidamente collegato all’asta del pendolo (v. figura a lato). Il pendolo, oscillando da destra a sinistra, libera e lascia “scappare”, alternativamente uno dei denti della ruota, che quindi avanza di una frazione di giro, corrispondente a metà della distanza tra due denti, emettendo il classico “tic-tac” caratteristico di questo tipo di orologio. A questo punto compare però un problema: il pendolo, a causa degli attriti, non continuerà ad oscillare all’infinito, ed è destinato inesorabilmente ad arrestarsi. Un compito addizionale dello scappamento è quello di dare un impulso al pendolo ad ogni oscillazione, in misura tale da compensare l’energia persa per gli immancabili attriti. Questo viene ottenuto, sagomando con una foggia particolare sia i denti della ruota di scappamento che quelli dell’arpionismo. Ecco che se costruiamo una ruota di scappamento con 60 denti e la colleghiamo ad un pendolo che abbia un periodo di 1 secondo, otteniamo un orologio la cui lancetta dei secondi compie un giro completo in 60 secondi. Regolando opportunamente la lunghezza del pendolo siamo in grado di ottenere un contasecondi con un elevato grado di precisione. Pur essendo molto accurato, il nostro orologio non è ancora di uso molto pratico perche' manca l’indicazione delle ore e dei minuti e perche' la sua autonomia è limitata. Se infatti il tamburo compie 1 giro al minuto, il contrappeso che lo fa muovere arriverà al suolo in qualche decina di minuti. I due problemi vengono risolti inserendo una serie di ingranaggi tra il tamburo con i contrappesi e la ruota dello scappamento. Dimensionando opportunamente le ruote dentate possiamo fare in modo che il tamburo compia un giro, anziché in un minuto, in sei o dodici ore, aumentando così di parecchio l’autonomia del nostro orologio.