Ιστορία των ρολογιών εκκρεμούς

Το ρολόι με εκκρεμές εφευρέθηκε το 1656 από τον Ολλανδό επιστήμονα και εφευρέτη Christian Huygens και κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το επόμενο έτος. Ο Χάιγκενς εμπιστεύτηκε τη ρολόι του σχεδιασμού στον ωρολογοποιό Solomon Coste, ο οποίος στην πραγματικότητα κατασκεύασε το ρολόι. Ο Huygens εμπνεύστηκε από τη μελέτη του Galileo Galilei για τα εκκρεμή, η οποία ξεκίνησε γύρω στο 1602. Ο Galileo ανακάλυψε μια βασική ιδιότητα που κάνει τα εκκρεμή χρήσιμα χρονομετρητές: ισοχρονισμός, που σημαίνει ότι τα εκκρεμή έχουν περίπου την ίδια περίοδο ταλάντωσης για διαφορετικά μεγέθη ταλάντευσης. Ο Γαλιλαίος περιέγραψε στον γιο του το 1637 έναν μηχανισμό που μπορούσε να κρατήσει το εκκρεμές σε κίνηση, ο οποίος έγινε γνωστός ως σχέδιο εκκρεμούς xxx (παραπάνω). Μέρος του χτίστηκε από τον γιο του το 1649, αλλά κανένα από αυτά δεν ολοκληρώθηκε ζωντανό. Τα εκκρεμή είναι xxx αρμονικοί ταλαντωτές που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση χρόνου και η εισαγωγή τους έχει βελτιώσει σημαντικά την ακρίβεια των ρολογιών, αυξάνοντας από περίπου 15 λεπτά την ημέρα σε 15 δευτερόλεπτα την ημέρα, με αποτέλεσμα να εξαπλώνονται γρήγορα, καθώς τα υπάρχοντα ρολόγια "Verge and Floloot" είναι ρολόγια φτιαγμένο με εκκρεμή.

Αυτά τα πρώιμα ρολόγια, χάρη στις διαφυγές των άκρων τους, είχαν ευρεία ταλάντωση {{0}} μοιρών . Η ανάλυση του 1673 του Huygens για το Horologium Oscillatorium έδειξε ότι οι μεγάλες ταλαντεύσεις καθιστούν το εκκρεμές ανακριβές, με αποτέλεσμα ο κύκλος του, καθώς και ο ρυθμός του ρολογιού, που ποικίλλει ανάλογα με τις αναπόφευκτες αλλαγές στην κινητήρια δύναμη που παρέχει ο πυρήνας. Ο ωρολογοποιός συνειδητοποίησε ότι συγχρονίστηκαν μόνο μικρά εκκρεμή με λίγες μοίρες ταλάντωσης, γεγονός που ώθησε τον Robert Hooke να εφεύρει τη διαφυγή άγκυρας γύρω στο 1658, η οποία μείωσε το πλάτος της ταλάντωσης σε 4-6 μοίρες. Η άγκυρα έγινε η τυπική διαφυγή που χρησιμοποιείται στα ρολόγια εκκρεμούς. Εκτός από τη βελτίωση της ακρίβειας, η στενή ταλάντωση του εκκρεμούς της άγκυρας επιτρέπει στο περίβλημα του ρολογιού να φιλοξενεί μακρύτερα, πιο αργά εκκρεμή, τα οποία απαιτούν λιγότερη ισχύ και λιγότερη φθορά κατά την κίνηση. Το δεύτερο εκκρεμές (γνωστό και ως βασιλικό εκκρεμές) έχει μήκος 0,994 μέτρα (39,1 ίντσες) και έχει χρονική περίοδο δύο δευτερολέπτων, καθιστώντας το ευρέως χρησιμοποιούμενο σε ποιοτικά ρολόγια. Τα επιμήκη ρολόγια που χτίστηκαν γύρω από αυτά τα εκκρεμή κατασκευάστηκαν αρχικά από τον William Clement γύρω στο 1680 και έγιναν γνωστά ως ρολόγια παππού. Από το 1690 περίπου, η βελτιωμένη ακρίβεια λόγω αυτών των εξελίξεων οδήγησε στην προσθήκη ενός σπάνιου λεπτοδείκτη στο παρελθόν στην πρόσοψη του ρολογιού.

Το κύμα της ωρολογικής καινοτομίας τον 18ο και 19ο αιώνα με την εφεύρεση του εκκρεμούς έφερε πολλές βελτιώσεις στο εκκρεμές. Η διαφυγή αδράνειας, που εφευρέθηκε από τον Richard Towneley το 1675 και διαδόθηκε από τον George Graham στα καλά ρυθμισμένα ρολόγια του γύρω στο 1715, αντικατέστησε σταδιακά τη διαφυγή άγκυρας και χρησιμοποιείται τώρα στα περισσότερα σύγχρονα ρολόγια εκκρεμούς. Η παρατήρηση της επιβράδυνσης του ρολογιού του εκκρεμούς κατά τους καλοκαιρινούς μήνες οδήγησε στην αναγνώριση ότι η θερμική διαστολή και συστολή του εκκρεμούς με τη θερμοκρασία ήταν πηγή λάθους.

Η εφεύρεση του εκκρεμούς αντιστάθμισης της θερμοκρασίας έλυσε αυτό το πρόβλημα. Το εκκρεμές υδραργύρου του Γκράχαμ το 1721 και το εκκρεμές πλέγματος του Τζον Χάρισον το 1726. Με αυτές τις βελτιώσεις, από τα μέσα-18ου αιώνα, τα ρολόγια εκκρεμούς ακριβείας είχαν ακρίβεια σε λίγα δευτερόλεπτα την εβδομάδα.

Μέχρι τον 19ο αιώνα, τα ρολόγια κατασκευάζονταν χειροποίητα από μεμονωμένους τεχνίτες και ήταν πολύ ακριβά. Η πλούσια διακόσμηση των ρολογιών με εκκρεμές αυτής της περιόδου δείχνει την αξία τους ως σύμβολο θέσης για τους πλούσιους. Οι ωρολογοποιοί από διάφορες ευρωπαϊκές χώρες και περιοχές έχουν αναπτύξει τα δικά τους μοναδικά στυλ. Μέχρι τον 19ο αιώνα, η εργοστασιακή παραγωγή ανταλλακτικών ρολογιών έφερε σταδιακά τα ρολόγια εκκρεμούς στο φάσμα κατανάλωσης των οικογενειών της μεσαίας τάξης.