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dispositivo per la misura dello scorrere del tempo basata su un flusso di un liquido in uscita da un contenitore Da Wikipedia, l'enciclopedia libera
L'orologio idraulico è un antico strumento per la misurazione del tempo, basato sulla percolazione di un liquido - tipicamente acqua, più raramente mercurio - attraverso un foro. La sua forma più antica e primitiva è costituita dalla clessidra ad acqua, che permetteva di tenere traccia del passare del tempo in maniera sommaria e imprecisa; nella sua incarnazione più moderna, l'idrocronometro, è invece estremamente preciso.
La forma più primitiva di orologio ad acqua è data dalle clessidre, a loro volta divise in due tipologie: clessidre in cui il passare del tempo è indicato dal ridursi del livello dell'acqua mediante la sua fuoriuscita da un ugello (clessidre a svuotamento), e clessidre in cui il passare del tempo è indicato dal crescere del livello dell'acqua mediante l'ingresso di liquido (clessidre a riempimento).
In entrambi i casi esiste un problema legato al fatto che la velocità di riempimento e di svuotamento è difficile da controllare. Se, per esempio, si usa un contenitore cilindrico pieno di liquido e con un piccolo foro nella parte inferiore, la velocità di svuotamento dipende dall'altezza del liquido rispetto al foro (v è la velocità di svuotamento, h l'altezza del fluido rispetto al foro, g è l'accelerazione di gravità; d è il flusso di svuotamento, s la sezione del foro, k il coefficiente di contrazione, generalmente uguale a 0,6[1])
Come si vede da questa equazione, il flusso di svuotamento è legato alla velocità del liquido, a sua volta legata tramite la legge di Torricelli all'altezza del liquido; se l'altezza del liquido è variabile, anche la velocità e quindi il flusso saranno variabili.
In una clessidra, avere un flusso di svuotamento costante permette di calcolare correttamente lo scorrere delle ore, dividendo l'altezza di svuotamento in maniera lineare. Nel tempio di Akh-Menu a Karnak era custodita una clessidra che serviva a scandire le ore, in quanto i riti della religione egiziana dovevano essere praticati in momenti ben precisi; per limitare la variabilità del flusso di svuotamento, questa clessidra aveva forma tronco-conica, limitando in questo modo le differenze nel flusso di svuotamento all'inizio e alla fine del funzionamento della clessidra.[2]
Il problema della regolazione del flusso è stato storicamente risolto in almeno quattro modi.
Lo scienziato ellenistico Ctesibio (III secolo a.C.) progettò un orologio ad acqua che risolveva il problema del flusso con un'alimentazione a sfioramento, ma teneva conto anche della durata variabile delle ore in diversi momenti dell'anno.[3]
La descrizione dell'orologio di Ctesibio e dei relativi meccanismi è tramandata da Vitruvio.[4]
Un meccanismo di alimentazione a sfioramento produce un flusso costante d'acqua che si riversa in un contenitore cilindrico, all'interno del quale è presente un galleggiante che regge un indicatore che scorre lungo un cilindro graduato su cui sono segnate le ore.
Nella parte inferiore del contenitore cilindrico c'è un'apertura collegata a un sifone alto quanto il contenitore stesso. Inizialmente il contenitore cilindrico è vuoto, poi si riempie facendo salire il galleggiante e di conseguenza l'indicatore; quando il livello dell'acqua raggiunge la piega del sifone, questo si attiva e svuota il contenitore fino a riportare il galleggiante sul fondo.
L'acqua estratta dal cilindro fa ruotare una ruota divisa in sei raggi, che a sua volta è collegata tramite ingranaggi al un cilindro, in modo tale che il cilindro compia una rotazione intera in 365 giorni, mostrando giorno per giorno la scala graduata delle ore corrispondente al mese e al giorno corrente.
Un'altra particolarità dell'orologio di Ctesibio è che i fori di fuoriuscita dell'acqua dai contenitori erano realizzati in oro, o in gemme perforate, allo scopo di evitare le incrostazioni che, col tempo, avrebbero ridotto in maniera irregolare il flusso d'acqua.[5]
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