16 Iουνίου 1657: το πρώτο ρολόι εκκρεμούς από τον Χόυχενς

Posted on 16/06/2017

0


Ο Ολλανδός φυσικός Χόυχενς (Christiaan Huygens 1629 – 1695) μπορεί να είναι περισσότερο γνωστός για την συνεισφορά του στην κυματική θεωρία του φωτός και την αστρονομία, όμως είχε τεράστια συνεισφορά στην μηχανική. Για παράδειγμα, διατύπωσε την αρχή διατήρησης της ορμής, εισήγαγε την έννοια της ροπής αδράνειας, υπολόγισε την επίδραση της φυγόκεντρης δύναμης στην τιμή της επιτάχυνσης της βαρύτητας ανάλογα με το γεωγραφικό πλάτος και επίσης μελέτησε και κατασκεύασε ακριβή ρολόγια εκκρεμούς.

Ο Christiaan Huygens

Ο Christiaan Huygens γεννήθηκε το 1629 στη Χάγη της Ολλανδίας και είχε την τύχη η οικογένειά του να είναι πλούσια και με μεγάλη κοινωνική επιρροή. Ο πατέρας του Constantijn ήταν διπλωμάτης με πολλές χρήσιμες διασυνδέσεις στην κυβέρνηση, την επιστήμη και τους πνευματικούς κύκλους. Έτσι, ο νεαρός Christiaan μορφώθηκε με κατ’ οίκον εκπαίδευση από τους καλύτερους δασκάλους εκείνης της εποχής. Από νωρίς έδειξε τις ικανότητές του στα μαθηματικά, την μηχανική και το σχέδιο και ένας από τους πιο συχνούς επισκέπτες του σπιτιού ο Rene Descartes, εξήρε τις ικανότητες του νεαρού στην γεωμετρία.

Ο Huygens σπούδασε μαθηματικά και νομικά στο Πανεπιστήμιο του Leiden, και ολοκλήρωσε τις σπουδές του το 1649 στο College of Orange στην Breda. Ο πατέρας του έλπιζε πως ο Christiaan θα ακολουθήσει τα βήματά του ως διπλωμάτης, τελικά όμως συνειδητοποίησε την κλίση του γιου του προς τις επιστήμες και τον άφησε ελεύθερο να ασχοληθεί με τα ενδιαφέροντά του.

Οι πρώτες δημοσιεύσεις στα μαθηματικά του δημιούργησαν μια καλή φήμη στην Ευρώπη και το 1655 ταξίδεψε για πρώτη φορά στο Παρίσι, παίρνοντας εύκολα μια θέση στους καλύτερους κοινωνικούς και πνευματικούς κύκλους εκεί.

Στη συνέχεια τα ενδιαφέροντα του Huygens στράφηκαν προς την αστρονομία. Ανέπτυξε μια μέθοδο λείανσης και στίλβωσης φακών για τηλεσκόπια, σχεδίασε το δικό του προσοφθάλμιο και χρησιμοποιώντας τα δικά του πρωτότυπα τηλεσκόπια ερεύνησε τον νυχτερινό ουρανό. Παρατήρησε για πρώτη φορά το 1655 έναν δορυφόρο του Κρόνου, αυτόν που αργότερα ονομάστηκε Τιτάνας και το 1659 κατάφερε να προσδιορίσει την πραγματική μορφή των δακτυλίων του πλανήτη. Ωστόσο, τα ευρήματά του αμφισβητήθηκαν για τα επόμενα δέκα χρόνια, μέχρι που οι συνεχείς βελτιώσεις των τηλεσκοπίων έπεισαν τελικά και τους τελευταίους σκεπτικιστές αστρονόμους.

Το ενδιαφέρον του για την αστρονομία τον οδήγησε να ασχοληθεί με την ακριβή μέτρηση του χρόνου, αφού ήταν πολύ κρίσιμη για τις παρατηρήσεις του. Εμπνεόμενος από την παρατήρηση του Γαλιλαίου, ότι τα εκκρεμή του ίδιου μήκους έχουν την ίδια περίοδο ταλάντωσης, ο Huygens κατασκεύασε ένα πρωτότυπο ρολόι εκκρεμούς προς τα τέλη του 1656 και προσέλαβε έναν επαγγελματία ρολογά τον Salomon Coster για να κατασκευάσει κι άλλα.

Ρολόι εκκρεμούς

Κατοχύρωσε την πατέντα της κατασκευής του στις 16 Ιουνίου 1675.
Τα ρολόγια του αποδείχθηκαν ακριβέστερα από τα επιτραπέζια ρολόγια με ελατήρια εκείνης της εποχής, χάνοντας μόνο δεκαπέντε δευτερόλεπτα την ημέρα έναντι των δεκαπέντε λεπτών (!) που έχαναν οι άλλες μορφές χρονομέτρησης.

Περαιτέρω βελτιώσεις αυτού του είδους των ρολογιών αύξησαν τόσο πολύ την ακρίβειά τους που κυριάρχησαν για εκατοντάδες χρόνια, μέχρι την εφεύρεση του ρολογιού χαλαζία το 1927.

Εκείνη την εποχή η επιστημονική κοινότητα προβληματιζόταν έντονα με το πρόβλημα της μέτρησης του γεωγραφικού μήκους στη θάλασσα. Αναπόφευκτα με το πρόβλημα ασχολήθηκε και ο Huygens πειραματιζόμενος στη θάλασσα με διάφορα ρολόγια εκκρεμούς το 1662 και το 1686 με μικτά αποτελέσματα.

Το 1673 δημοσίευσε το βιβλίο Horologium Oscillatorium, όπου περιλαμβάνεται όλη η εργασία του σχετικά με τα ρολόγια εκκρεμούς. Εκεί περιγράφεται για πρώτη φορά πως η περίοδος του απλού εκκρεμούς εξαρτάται από το πλάτος των ταλαντώσεων.
Ο Huygens κατασκεύασε εκκρεμές του οποίου το σφαιρίδιο διέγραφε μια καμπύλη που ονομάζεται κυκλοειδής έτσι ώστε η περίοδος να είναι ανεξάρτητη του πλάτους! Η κατασκευή του ήταν περίπλοκη, αλλά η βασική της ιδέα ήταν η χρήση κατάλληλων ελασμάτων που άλλαζαν το μήκος του εκκρεμούς, έτσι ώστε να διαγράφει την κυκλοειδή τροχιά η οποία εκτός από ισόχρονη είναι και βραχυστόχορνη. Στο Horologium Oscillatorium περιγράφει επίσης για πρώτη φορά τις συζευγμένες ταλαντώσεις εκκρεμών, αλλά αυτό το θέμα αξίζει μια ξεχωριστή ανάρτηση.

Προς το τέλος της ζωής του ο Huygens έγραψε τον Κοσμοθεωρό (Cosmotheoros), μια πραγματεία που δημοσιεύθηκε μετά στο θάνατό του, όπου αναφέρεται στην πιθανότητα ζωής σε άλλους κόσμους, μια σκέψη πρωτοποριακή έως και αιρετική για τα δεδομένα της εποχής. Ο Huygens θεωρούσε ότι το Σύμπαν είναι γεμάτο ζωή, την οποία μάλιστα φανταζόταν παρόμοια με τη ζωή στη Γη του 17ου αιώνα. Ο Huygens πέθανε στη Χάγη στις 8 Ιουλίου 1895.

πηγή: http://www.aps.org/publications/apsnews/201706/history.cfm

Posted in: ΜΗΧΑΝΙΚΗ