Step#30-La scienza e la tecnica della cosa
Come è stato accennato in un post precedente, la struttura interna dell'orologio da tasca è molto complessa e la sua realizzazione richiede una conoscenza piuttosto solida della fisica, e in particolare della meccanica. Di seguito è presentata una spiegazione tecnico-scientifica del funzionamento degli orologi meccanici, categoria a cui appartiene l'orologio da tasca:
Di gran lunga i più diffusi, fino alla messa a punto dei moderni orologi a quarzo, si dividono in diverse classi che tengono conto della soluzione tecnica adottata per realizzare le quattro parti principali: oscillatore (pendolo o bilanciere), meccanismo di scappamento (a cilindro o ad ancora), motore (a peso, a molla o elettrico), rotismo (più o meno complesso secondo le indicazioni che l'orologio è in grado di fornire). Tra gli orologi meccanici i più comuni sono quelli da polso, a bilanciere, con scappamento ad ancora e motore a molla, rotismo azionante tre lancette indicanti rispettivamente le ore, i minuti e i secondi. Una molla d'acciaio contenuta in un tamburo (bariletto), opportunamente armata mediante il meccanismo di carica, costituisce il motore che fornisce l'energia necessaria ad azionare il rotismo e l'oscillatore. Il rotismo è formato da due serie di ruote dentate: la principale comprende quattro ruote coassiali ad altrettanti pignoni, ciascuno dei quali ingrana con la ruota precedente (“ruota centro”, il cui pignone ingrana con la corona dentata del bariletto, “prima intermedia”, “seconda intermedia”, “ruota di scappamento”). Dall'asse della ruota centro, che si prolunga attraverso il foro centrale del quadrante e sostiene la lancetta dei minuti, mediante un sistema a frizione si dirama la seconda serie di ruote che comprende il demoltiplicatore, che fa girare la lancetta delle ore e il meccanismo di “messa all'ora”, comandato dal bottone di carica. Negli orologi che hanno la lancetta dei secondi al centro del quadrante, questa è fissata sull'asse (interno all'asse della ruota centro, cavo) di una ruota supplementare che deriva il proprio movimento dalla seconda intermedia; se la lancetta dei secondi è fuori dal centro (generalmente sopra il segno delle ore 6), l'asse che la sostiene è quello della stessa seconda intermedia, che in tal caso si chiama “ruota secondi”. Il rotismo è molto più complesso nei cronografi e negli orologi che danno indicazioni particolari, per esempio il numero e talvolta anche il nome del giorno, le fasi lunari, ecc. Maggior complessità dei rotismi si ha negli orologi a carica automatica, generalmente fornita dallo spostamento di una massa eccentrica collegata mediante ruote dentate e arpionismi al meccanismo di carica. L'ultimo elemento del rotismo principale, cioè la ruota di scappamento, ha i denti sagomati in forma particolare, adatti a fornire gli impulsi di moto al bilanciere e precisamente attraverso i due rebbi (leve) dell'ancora (nel tipo ad ancora), direttamente sull'asse cavo, opportunamente sagomato del bilanciere, nel tipo a cilindro. Nell'uno e nell'altro caso, il meccanismo di scappamento consente la liberazione di un dente a ogni semioscillazione del bilanciere, e quindi la velocità di rotazione della ruota di scappamento è determinata dal numero di oscillazioni che il bilanciere compie nell'unità di tempo (normalmente 18.000 in un'ora). Poiché tale numero di oscillazioni dipende, oltre che dal peso del bilanciere, anche dalla lunghezza della molla a spirale che ne provoca l'inversione di senso al termine di ogni semioscillazione, ne deriva la possibilità di regolare la marcia dell'orologio agendo sulla molla a spirale del bilanciere. Precisamente, una maggiore lunghezza di questa rallenta le oscillazioni del bilanciere e quindi provoca un ritardo nella marcia, l'opposto nel caso contrario. Negli orologi a pendolo, che hanno motore generalmente a peso, il pendolo funziona, dal punto di vista teorico, esattamente come un bilanciere: anzi, questo non è altro che un caso particolare di pendolo, sul quale ha il vantaggio di potersi muovere su qualsiasi piano. Negli orologi a pendolo il meccanismo di scappamento è sempre del tipo ad ancora, mentre una variante notevole è costituita dal cosiddetto pendolo di torsione, nel quale l'oscillazione sul piano verticale è sostituita da una rotazione alternata sul piano orizzontale. Il motore è spesso costituito da una massa metallica che tende una catenella avvolta su un tamburo collegato ai rotismi.
La descrizione è stata presa da questo sito, dove vengono descritti tutti i tipi di orologi.
Un ulteriore collegamento tra l'orologio da tasca e la scienza ci porta di nuovo ad addentrarci nella fisica, in particolare nella teoria della relatività. Fino agli inizi del XX secolo si supponeva che il tempo fosse una grandezza la cui misurazione non dipendesse dalla soggettività dell'osservatore: l'orologio da tasca, che a quei tempi era in voga, non sfuggiva di certo a questa oggettività. La teoria della relatività, tuttavia, scardina questa oggettività e afferma che la misurazione di un certo istante di tempo dipende dallo stato in cui si trova l'osservatore (il tempo è, appunto, relativo).
Di seguito propongo un esempio di un aspetto della teoria della relatività che può sembrare contro-intuitivo: il paradosso dei gemelli.
Di gran lunga i più diffusi, fino alla messa a punto dei moderni orologi a quarzo, si dividono in diverse classi che tengono conto della soluzione tecnica adottata per realizzare le quattro parti principali: oscillatore (pendolo o bilanciere), meccanismo di scappamento (a cilindro o ad ancora), motore (a peso, a molla o elettrico), rotismo (più o meno complesso secondo le indicazioni che l'orologio è in grado di fornire). Tra gli orologi meccanici i più comuni sono quelli da polso, a bilanciere, con scappamento ad ancora e motore a molla, rotismo azionante tre lancette indicanti rispettivamente le ore, i minuti e i secondi. Una molla d'acciaio contenuta in un tamburo (bariletto), opportunamente armata mediante il meccanismo di carica, costituisce il motore che fornisce l'energia necessaria ad azionare il rotismo e l'oscillatore. Il rotismo è formato da due serie di ruote dentate: la principale comprende quattro ruote coassiali ad altrettanti pignoni, ciascuno dei quali ingrana con la ruota precedente (“ruota centro”, il cui pignone ingrana con la corona dentata del bariletto, “prima intermedia”, “seconda intermedia”, “ruota di scappamento”). Dall'asse della ruota centro, che si prolunga attraverso il foro centrale del quadrante e sostiene la lancetta dei minuti, mediante un sistema a frizione si dirama la seconda serie di ruote che comprende il demoltiplicatore, che fa girare la lancetta delle ore e il meccanismo di “messa all'ora”, comandato dal bottone di carica. Negli orologi che hanno la lancetta dei secondi al centro del quadrante, questa è fissata sull'asse (interno all'asse della ruota centro, cavo) di una ruota supplementare che deriva il proprio movimento dalla seconda intermedia; se la lancetta dei secondi è fuori dal centro (generalmente sopra il segno delle ore 6), l'asse che la sostiene è quello della stessa seconda intermedia, che in tal caso si chiama “ruota secondi”. Il rotismo è molto più complesso nei cronografi e negli orologi che danno indicazioni particolari, per esempio il numero e talvolta anche il nome del giorno, le fasi lunari, ecc. Maggior complessità dei rotismi si ha negli orologi a carica automatica, generalmente fornita dallo spostamento di una massa eccentrica collegata mediante ruote dentate e arpionismi al meccanismo di carica. L'ultimo elemento del rotismo principale, cioè la ruota di scappamento, ha i denti sagomati in forma particolare, adatti a fornire gli impulsi di moto al bilanciere e precisamente attraverso i due rebbi (leve) dell'ancora (nel tipo ad ancora), direttamente sull'asse cavo, opportunamente sagomato del bilanciere, nel tipo a cilindro. Nell'uno e nell'altro caso, il meccanismo di scappamento consente la liberazione di un dente a ogni semioscillazione del bilanciere, e quindi la velocità di rotazione della ruota di scappamento è determinata dal numero di oscillazioni che il bilanciere compie nell'unità di tempo (normalmente 18.000 in un'ora). Poiché tale numero di oscillazioni dipende, oltre che dal peso del bilanciere, anche dalla lunghezza della molla a spirale che ne provoca l'inversione di senso al termine di ogni semioscillazione, ne deriva la possibilità di regolare la marcia dell'orologio agendo sulla molla a spirale del bilanciere. Precisamente, una maggiore lunghezza di questa rallenta le oscillazioni del bilanciere e quindi provoca un ritardo nella marcia, l'opposto nel caso contrario. Negli orologi a pendolo, che hanno motore generalmente a peso, il pendolo funziona, dal punto di vista teorico, esattamente come un bilanciere: anzi, questo non è altro che un caso particolare di pendolo, sul quale ha il vantaggio di potersi muovere su qualsiasi piano. Negli orologi a pendolo il meccanismo di scappamento è sempre del tipo ad ancora, mentre una variante notevole è costituita dal cosiddetto pendolo di torsione, nel quale l'oscillazione sul piano verticale è sostituita da una rotazione alternata sul piano orizzontale. Il motore è spesso costituito da una massa metallica che tende una catenella avvolta su un tamburo collegato ai rotismi.
La descrizione è stata presa da questo sito, dove vengono descritti tutti i tipi di orologi.
Un ulteriore collegamento tra l'orologio da tasca e la scienza ci porta di nuovo ad addentrarci nella fisica, in particolare nella teoria della relatività. Fino agli inizi del XX secolo si supponeva che il tempo fosse una grandezza la cui misurazione non dipendesse dalla soggettività dell'osservatore: l'orologio da tasca, che a quei tempi era in voga, non sfuggiva di certo a questa oggettività. La teoria della relatività, tuttavia, scardina questa oggettività e afferma che la misurazione di un certo istante di tempo dipende dallo stato in cui si trova l'osservatore (il tempo è, appunto, relativo).
Di seguito propongo un esempio di un aspetto della teoria della relatività che può sembrare contro-intuitivo: il paradosso dei gemelli.
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