Sejarah Jam Mekanik

Selama sebagian besar Abad Pertengahan, dari sekitar 500 hingga 1500 M, kemajuan teknologi berada di posisi virtual di Eropa. Gaya jam matahari berevolusi, tetapi mereka tidak bergerak jauh dari prinsip-prinsip Mesir kuno.

Jam matahari sederhana ditempatkan di atas pintu digunakan untuk mengidentifikasi tengah hari dan empat "pasang" dari hari yang diterangi matahari di Abad Pertengahan. Beberapa jenis jam saku sedang digunakan pada abad ke-10 - satu model Inggris mengidentifikasi pasang surut dan bahkan mengkompensasi perubahan musiman ketinggian matahari.

Pada awal hingga pertengahan abad ke-14, jam mekanis besar mulai muncul di menara beberapa kota Italia. Tidak ada catatan model kerja apa pun sebelum jam-jam publik ini yang digerakkan oleh berat badan dan diatur oleh pelarian tepi dan foliot. Mekanisme ambang dan foliot memerintah selama lebih dari 300 tahun dengan variasi dalam bentuk foliot, tetapi semua memiliki masalah dasar yang sama: Periode

Kemajuan lain adalah penemuan oleh Peter Henlein, tukang kunci Jerman dari Nuremberg, sekitar tahun 1500 dan 1510. Henlein menciptakan jam bertenaga pegas. Mengganti bobot hard disk menghasilkan jam dan arloji portabel yang lebih kecil dan lebih portabel. Henlein menjuluki jamnya "Nuremberg Eggs."

Meskipun mereka melambat sebagai pereda utama, mereka populer di kalangan orang kaya karena ukuran mereka dan karena mereka dapat ditempatkan di rak atau meja, bukannya digantung di dinding. Mereka adalah arloji portabel pertama, tetapi mereka hanya memiliki jarum jam. Jarum menit tidak muncul hingga 1670, dan jam tidak memiliki pelindung kaca selama waktu ini. Kaca ditempatkan di atas muka arloji tidak terjadi sampai abad ke-17. Namun, kemajuan Henlein dalam desain adalah pendahulu dari ketepatan waktu yang benar-benar akurat.

Christian Huygens, seorang ilmuwan Belanda, membuat jam pendulum pertama pada 1656. Itu diatur oleh mekanisme dengan periode osilasi "alami". Meskipun Galileo Galilei kadang-kadang dikreditkan dengan menciptakan pendulum dan ia mempelajari gerakannya pada awal 1582, desainnya untuk jam tidak dibangun sebelum kematiannya. Jam pendulum Huygens memiliki kesalahan kurang dari satu menit sehari, pertama kali akurasi tersebut tercapai. Perbaikannya yang kemudian mengurangi kesalahan jamnya menjadi kurang dari 10 detik sehari.

Huygens mengembangkan roda keseimbangan dan rakitan pegas sekitar tahun 1675 dan masih ditemukan di beberapa jam tangan saat ini. Peningkatan ini memungkinkan jam tangan abad ke-17 menjaga waktu hingga 10 menit sehari.

William Clement mulai membangun jam dengan pelepasan "jangkar" atau "mundur" yang baru di London pada 1671. Ini adalah peningkatan substansial di ambang karena kurang mengganggu gerakan pendulum.

Pada 1721, George Graham meningkatkan akurasi jam pendulum menjadi satu detik sehari dengan mengkompensasi perubahan panjang pendulum karena variasi suhu. John Harrison, seorang tukang kayu dan pembuat jam otodidak, menyempurnakan teknik kompensasi suhu Graham dan menambahkan metode baru untuk mengurangi gesekan. Pada 1761, ia telah membangun kronometer laut dengan pegas dan roda keseimbangan yang telah menang hadiah 1714 pemerintah Inggris ditawarkan untuk sarana penentuan garis bujur hingga dalam setengah a gelar. Itu membuat waktu naik kapal bergulir sekitar seperlima detik, hampir seperti jam pendulum bisa di darat, dan 10 kali lebih baik dari yang dibutuhkan.

Selama abad berikutnya, perbaikan mengarah ke jam Siegmund Riefler dengan pendulum yang hampir bebas pada tahun 1889. Itu mencapai akurasi seratus detik per hari dan menjadi standar di banyak observatorium astronomi.

Prinsip pendulum bebas sejati diperkenalkan oleh R. J. Rudd sekitar tahun 1898, merangsang pengembangan beberapa jam pendulum bebas. Salah satu yang paling terkenal, W. H. Jam pendek, diperagakan pada tahun 1921. Jam Shortt segera menggantikan jam Riefler sebagai pencatat waktu tertinggi di banyak observatorium. Jam ini terdiri dari dua pendulum, satu budak dan satu master. Pendulum budak memberi pendulum utama dorongan lembut yang diperlukan untuk mempertahankan gerakannya, dan juga menggerakkan tangan jam. Ini memungkinkan pendulum induk tetap bebas dari tugas mekanis yang akan mengganggu keteraturannya.

Kuarsa jam kristal menggantikan jam Shortt sebagai standar pada 1930-an dan 1940-an, meningkatkan kinerja ketepatan waktu jauh melampaui pendulum dan roda keseimbangan.

Operasi jam kuarsa didasarkan pada sifat piezoelektrik kristal kuarsa. Ketika medan listrik diterapkan pada kristal, itu mengubah bentuknya. Ini menghasilkan medan listrik ketika diperas atau ditekuk. Ketika ditempatkan di sirkuit elektronik yang sesuai, interaksi antara tekanan mekanik dan medan listrik ini menyebabkan kristal bergetar dan menghasilkan sinyal listrik frekuensi konstan yang dapat digunakan untuk mengoperasikan jam elektronik tampilan.
Jam kristal kuarsa lebih baik karena mereka tidak memiliki roda gigi atau pelarian untuk mengganggu frekuensi reguler mereka. Meski begitu, mereka mengandalkan getaran mekanis yang frekuensinya sangat tergantung pada ukuran dan bentuk kristal. Tidak ada dua kristal yang persis sama dengan frekuensi yang persis sama. Jam kuarsa terus mendominasi pasar dalam jumlah karena kinerjanya sangat baik dan tidak mahal. Tetapi ketepatan waktu kinerja jam kuarsa telah secara substansial dilampaui oleh jam atom.

Informasi dan ilustrasi disediakan oleh Institut Nasional Standar dan Teknologi dan Departemen Perdagangan A.S.