WYCHWYTY

 WYCHWYTY

Wychwyt to serce każdego zegara i zegarka mechanicznego. A najprościej wytłumaczyć, po co w ogóle jest potrzebny wychwyt można na przykładzie wahadła. Gdy powiesimy wahadło i ustalimy w punkcie równowagi, zostawiając je w spokoju, to będzie sobie wisieć i nic więcej. Taka sytuacja nic nam nie da, gdy chcemy wykorzystać wahadło do pomiaru czasu. Jeśli jednak popchniemy wahadło, zacznie ono się kołysać, a każde wahnięcie można zliczać. Czas wahnięcia zależy tu tylko od jednej rzeczy, a mianowicie od długości wahadła.  Przy każdym wahaniu wahadło przechodzi przez swój punkt równowagi i tak daleko wychyla się jak mocno jest popchnięte. Ponieważ jednak siła grawitacji, która przyciąga wahadło z powrotem do punktu równowagi, zależy od tego, jak daleko odchyli się ono od punktu równowagi, wahadło jest izochroniczne, czyli czas każdej oscylacji jest taki sam, niezależnie od amplitudy. Izochronizm jest istotną właściwością każdego oscylatora, który ma służyć do pomiaru czasu. Jak się okazuje, praktycznie wahadło jest izochroniczne tylko dla wahań o małej amplitudzie, ale ten podstawowy opis wystarczy, aby kontynuować. Jeżeli wahadło nie straci energii, raz popchnięte będzie się wahać wiecznie. Niestety wahadła nie wahają się wiecznie. Dlaczego? Krótka odpowiedź to tarcie. Tarcie w wahadle może zachodzić na dwa sposoby (pomijając inne nieistotne), pierwszy polega na oporze powietrza, a drugi na miejscu, w którym wahadło jest przymocowane do obudowy. Można zredukować jedno i drugie niemal do zera (twórcy precyzyjnych zegarów wahadłowych montowali swoje wahadła na kryształowych pryzmach o ostrych krawędziach, w szczelnie zamkniętych próżniowo obudowach), ale żadne praktyczne rozwiązanie nie jest idealne. W każdych warunkach wahadła będą stopniowo tracić energię do otoczenia, ponieważ tarcie przekształca energię kinetyczną w niewielkie ilości ciepła. Aby więc wahadło się wahało, należy je od czasu do czasu popchnąć, dodając  energii. Ale tutaj mamy nowy problem. Kiedy naciskamy wahadło, zakłócamy jego częstotliwość drgań własnych. Idealnie byłoby, gdyby wahadło otrzymało impuls natychmiastowo, w punkcie równowagi i nie byłoby żadnych zmian w szybkości. Jednak wszystko to, co faktycznie pobudzi wahadło, fizycznie spowoduje błędy.  Problem staje się jeszcze poważniejszy, jeśli chcesz mieć rzeczywisty zegar. Teraz musisz nie tylko utrzymywać wahadło w ruchu, ale także mechanicznie liczyć każde wahnięcie. Dlatego potrzebny jest jakiś mechanizm, który zarówno daje impuls wahadłu, jak i który, robiąc to, przesuwa przekładnię zaliczającą do przodu. Takie urządzenia istnieją i nazywa się je wychwytami. Wychwyt to mechaniczne połączenie w zegarach i zegarkach, które przekazuje impulsy do elementu mierzącego czas i okresowo zwalnia przekładnię, aby mogła ruszyć do przodu, przesuwając wskazówki. Pierwszy wychwyt mechaniczny, wychwyt wrzecionowy, został wynaleziony w średniowiecznej Europie w XIII wieku i był kluczową innowacją, która doprowadziła do rozwoju zegara mechanicznego.  Konstrukcja wychwytu ma duży wpływ na dokładność zegara i zegarka, a innowacje i ulepszenia w konstrukcji wychwytów wpłynęły na dokładność pomiaru czasu w epoce mechanicznego jego pomiaru.

To tyle wstępu. W następnych postach postaram się omówić poszczególne wychwyty, od najstarszych do najnowszych.