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Un orologio a pendolo a torsione è un orologio meccanico che basa il suo funzionamento su un meccanismo chiamato pendolo a torsione o "di torsione". Comunemente noto anche come pendolo anniversario o pendolo 400 giorni, esso deve tali nomi al fatto di riuscire spesso a funzionare per un anno intero con una sola carica; ciò non significa tuttavia che essi mantengano l'ora precisa per tutto questo arco di tempo, quindi è comunque consigliato di caricare l'orologio con una maggiore frequenza.[1]
Contrariamente a quanto avviene in un comune orologio a pendolo da parete, nell'orologio a pendolo a torsione, il pendolo è costituito da un corpo rigido, spesso realizzato a forma di ruota decorativa con 3 o 4 sfere cromate poste all'estremità di raggi decorati, sospeso a un sottile filo o nastro che funge da molla a barra di torsione. Ruotando attorno all'asse verticale del filo e torcendolo, il corpo rigido produce un momento torcente che tende a farlo ruotare nel verso opposto al moto. Il pendolo a torsione oscilla quindi alternativamente in senso orario e antiorario e in seguito a ciò, ad ogni rotazione, gli ingranaggi dell'orologio applicano un impulso di coppia alla parte superiore della molla a torsione atto a mantenere il corpo rigido in movimento.
Poiché il pendolo di un orologio a pendolo a torsione ruota più lentamente e richiede quindi meno energia rispetto a quello degli ordinari orologi a pendolo, questo tipo di orologi è in grado di funzionare, a parità di avvolgimenti di carica, molto di più di questi ultimi, pur risultando talvolta un po' meno precisi. Ciò, assieme alla loro relativa difficoltà di configurazione, è dovuto a diversi fattori, primo fra tutti il fatto che il periodo di oscillazione del pendolo a torsione è piuttosto sensibile alla temperatura a causa della dipendenza da quest'ultima dell'elasticità della molla a barra di torsione, cosa che negli ultimi anni è stata parzialmente mitigata grazie all'utilizzo di materiali innovativi in fase di costruzione. Per questo, e per la loro intrinseca delicatezza, tali orologi sono solitamente corredati da una cupola di vetro atta a proteggerli dalle correnti d'aria e sono utilizzati come orologi da mensola, necessitando della stabilità offerta da tale superficie orizzontale.
La rotazione del corpo rigido può essere resa più o meno veloce grazie a un meccanismo a vite che permette di regolare la distanza delle sopraccitate sfere cromate dall'asse di rotazione. Più le sfere sono vicine all'asse, minore è il momento di inerzia del pendolo a torsione e più velocemente gira il corpo rigido, allo stesso modo in cui un pattinatore sul ghiaccio gira più velocemente su se stesso avvicinandosi le braccia al corpo.
Un'oscillazione del pendolo a torsione richiede solitamente 12, 15 o 20 secondi. Il sistema di scappamento, atto a trasformare il movimento rotatorio degli ingranaggi dell'orologio in impulsi che azionano il pendolo a torsione, funziona praticamente con un meccanismo ad àncora. Un dispositivo a gruccia, chiamato àncora, posto alla sommità della molla a torsione e all'estremità dei cui due bracci sono poste due palette mobili, ingrana alternativamente, tramite queste ultime, i denti della ruota di scappamento. Quando l'àncora rilascia un dente della ruota di scappamento, un bilanciere, detto anche "asta dell'àncora", che è fissato all'ancora, si sposta di lato e, tramite la forchetta, impartisce alla sommità della molla una piccola torsione sufficiente a mantenere l'oscillazione in corso che, a regime, si attesta sui 270°.[2]
Nel 1927, l'ingegnere svizzero Jean-Léon Reutter mise a punto un orologio a pendolo a torsione auto-ricaricante, il primo degli orologi oggi noti come "Atmos" e prodotti dalla svizzera Jaeger-LeCoultre. In tali orologi, la torsione della molla a barra di torsione viene mantenuta utilizzando un meccanismo a soffietto azionato da piccoli cambiamenti della pressione atmosferica e/o della temperatura locale. Pertanto, gli orologi Atmos possono funzionare per anni senza necessità di ricarica e senza alcun intervento umano.[3]
L'orologio a pendolo a torsione fu inventato e brevettato per la prima volta dall'orologiaio statunitense Aaron Crane nel 1841.[4] L'uomo pubblicizzò la propria invenzione come "orologio 12 mesi" e "orologio 376 giorni" e arrivò anche ad applicare il pendolo a torsione nella realizzazione di orologi astronomici di precisione.
Nel 1882, del tutto indipendentemente da Crane, anche il tedesco Anton Harder inventò e brevettò un orologio a pendolo a torsione, ispirato, a suo dire, dall'aver osservato un lampadario sospeso ruotare dopo che un servitore lo aveva girato per accenderne le candele.[5] L'uomo aprì la ditta Jahresuhrenfabrik per commercializzare la propria invenzione, la quale però si rivelò piuttosto imprecisa, benché efficientissima, tanto da convincere l'uomo a cedere il proprio brevetto a F. A. L. de Gruyter, di Amsterdam, il quale lo lasciò scadere nel 1887. Da quell'anno, quindi, altre aziende entrarono nel mercato di questi orologi, dando inizio alla loro produzione di massa, quantomeno in Germania, e al loro successo commerciale.
Nel tempo, con l'introduzione di nuovi materiali, qual è ad esempio il Nivarox, una lega di nichel utilizzata nelle molle a barra di torsione sviluppata negli anni 1930, e di nuove tecnologie, come una particolare molla a torsione in grado di compensare gli effetti della temperatura inventata da Charles Terwilliger, della Horolovar Co., nel 1951, gli orologi a pendolo a torsione hanno raggiunto un grado di precisione sempre più elevato.[1]
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