Az ingaóra egy olyan mechanikus időmérő szerkezet, amelyben a meghajtást (ami spirálrugó, vagy egy súly gyorsuló mozgása gátlóművel) egyenletesen mozgó inga szabályozza, mert az inga lengési ideje csak az inga hosszától függ, tehát állandó. Az inga periódusidejének, lengési idejének számítása egyszerű: 2π (l/g)0.5 , ahol l az inga hossza, g a nehézségi gyorsulás. A kutatás módja az internetes keresés volt, célja az ismereterjesztés.
Galileo Galilei előtt is (1564-1642) az órákat már sorozatban készítették, időmérő műszerré Galilei munkája nyomán fejlődött. Az elégtelen szabályozó szerkezet, a gátlómű Galilei idejéig csak pontatlan időmérést tett lehetővé. Galilei tanulmányozta a szabadesést és az inga lengési idejét is. Megállapította, hogy az ingák lengésideje, a kitérés nagyságától független és állandó. Tervrajzait csak halála után valósították meg.
A XVII. századig a legtöbb mechanikus óra ún. fólió-szabályozással működött. Az óraszerkezet középpontjában helyezkedett el a fogazott koronakerék, amelynek tengelyére egy dob van rögzítve:
Foliószabályozás, a dobra egy nem ábrázolt kötél volt feltekerve, a végén egy súllyal.
A dobra egy nem ábrázolt kötél volt feltekerve, a végén egy súllyal, a súly működtette az órát, elforgatva a koronakereket az óramutató járásával ellenkező irányba. A függőleges tengelyre két retesz van rögzítve, amelyek a koronakerék fogaihoz kapcsolódnak. A tengelyre egy vízszintes rúd, a fólió van rögzítve, amelyről súlyok függenek. A koronakerék fogaiban felütköző reteszek a kerék forgásával alternáló elfordulásra késztetik a fóliót, amely ide-oda billeg, miközben a koronakerék fokról fokra elfordul. Ez a fokonkénti legördülés adja az óra ritmusát, amely a mutatók egy-egy időegységnyi elmozdulásában jelenik meg. Az óra ritmusát a fólión lévő súlyok által kifejtett forgatónyomaték változtatásával lehetett szabályozni, azaz a súlyok kifelé vagy befelé történő elmozdításával. Ha az óra például sietett, akkor a fólió súlyait kifelé mozgatták, lassítva ezzel a ritmust. A fóliószabályozás pontossága igen korlátozott volt, napi 15 perc körül ingadozott. Sokkal megbízhatóbb órákat tett lehetővé az inga lengésére alapozott szabályozás, mert az inga lengésideje állandó.
Galilei 1582-ben a pisai katedrálisban megfigyelte egy kötélen függő lámpa ingását, és úgy találta, hogy az ingamozgás periódusa a közben eltelt hosszú idő alatt alig változott. 1637-ben született az az ötlete, hogy az óra vezérlését is lengő súllyal kellene megoldani úgy, hogy a súly egy-egy lengésére egy kerék fordulna el egy bizonyos szögmennyiségnyit. Ekkorra Galilei már megvakult, így elgondolását fiával és a tanítványával fejlesztette ki, akik megrajzolták elképzelését. Fia elkezdte megépíteni az órát, amelynek aztán az évszázadok során nyoma veszett. Galilei 1642-ben meghalt, fia pedig 1649-ben, az óráról fennmaradt egyetlen vázlatot tanítványa rajzolta 1659-ben. A Galilei által tervezett óra még nem volt működőképes, azonban így is nagyon fontos állomás, mivel ez volt az első kísérlet az inga alkalmazására az óra szabályozásában.
Huygens holland fizikus és csillagász 1657-ben szabadalmaztatott órájában a függőleges síkban elforduló gátkerék, a fent vízszintes síkban elforduló koronakerék, továbbá az orsó, rajta a gátkerékbe kapaszkodó karmokkal, több száz évre meghatározták az ingaóra szerkesztési elveit. A hajszálrugós billegő ugyancsak Huygens találmánya. Az órát ténylegesen egy rugó működteti, a többi alkatrésznek csak szabályozó szerepe van. Az ide-oda billegő kerék mozgását simává, rugalmassá teszi. A hajszálrugós gátkerék: egy billegő szerkezet, ami az órás szaknyelv szerint a balansz. Az álló, kandalló ingaórák egyben szobadíszek is lettek.
Huygens hajóórája is egy speciális ingaóra volt. Súlyos ólomlencse kettős fonálra felfüggesztve végezte a mozgást. A nagyobb hullámzás okozta bólogatás ingás kiegyenlítésére tengelyes felfüggesztést alkalmazott. Tengeri használatnál erős tekercsrugót épített óráiba. Az órával a földrajzi hosszúságot, és ezáltal a hajók helyzetét pontosabban lehetett meghatározni, mint az akkor szokásos navigálással. A hajóórát 50 kg súlyú ólomnehezék tartotta függőlegesen.
Később John Harrison (1693-1776) egész életében a tengerészeti kronométerein dolgozott, amelyekkel végül is elnyerte a király által a pontos helymeghatározásra kiírt komoly jutalmat. Az óra és táblázatok segítségével, ha látszott valamely égitest, meghatározható volt a hajó földrajzi helyzete. A negyedik zsebóra méretű eszközét (H4) a GPS-ek koráig használták, annyira pontos és megbízható volt.
(Az Északi féltekén a Sarkcsillag horizont fölötti magasságából közvetlenül megkaphatjuk azt, hogy melyik szélességi körön vagyunk, a helyi dél és a greenwichi idő eltéréséből pedig azt, hogy melyik hosszúsági körön vagyunk, az utóbbihoz pontos óra szükséges. Csillagászati táblázatokból bármelyik két bolygó közötti szögből, vagy nagyjából déli észleléssel, de a mérés időpontjának rögzítésével és a Nap horizont fölötti magasságából kiszámolható volt az aktuális helyzet. A hajóórákat Cardano-felfüggesztéssel dobozokban tárolták, a méréshez a hajóórához igazított zsebkronométert használtak. Régen a greenwichi obszervatórium egy kosár ejtésével jelezte a delet a hajósok számára, a kronométereket ehhez igazították. Találkozó hajók egyeztették az óráikat, a jelzett eltéréseket naplóban rögzítették, nem nyúltak az óraműhöz. A rádióadások elterjedésével, 1910-es évektől, a pontos időjel is segítette a hajósokat.)
Kúpingás óra: A kúpingás óra fonalra erősített nehezékkel, mint ingával működik. Az inga körbejár, fonala kúppalástot ír le, miközben mozgatja az orsó karmait, amellyel a gátkerékbe akad. Mivel folyamatosan egyenletesen forog körbe, a ketyegő hang nagyon halkan hallatszik. Napjainkban papírszalagra író műszerórákban alkalmazzák. A légnyomásváltozásokat leíró barográfok szalagtovábbító óraművét is kúpingás óramű hajtja. A kúpinga egy fonalra felfüggesztett (https://hu.wikipedia.org/wiki/Matematikai_inga), egy pontszerű testből áll, amelyre szabad erőként csak a nehézségi erő hat. Az egyensúlyi helyzetéből kitérített inga csillapítatlan periodikus mozgást végez, elméletileg. Az idealizált modellnek a gyakorlati megvalósítása egy vékony fonálra felfüggesztett fémgolyó (egy fonálinga), ami az egyensúlyi helyzetéből kitérítve, függőleges síkban egy körív mentén a két szélső helyzet között közelítőleg csillapítatlanul leng. A matematikai inga mozgását a dinamika alapegyenletéből meg lehet határozni. A nehézségi erőn kívül hat még a fonálban ébredő erő, ami mindig a fonál irányában hat, azaz a mozgás során mindig sugárirányú. Ez a fonálerő és a nehézségi erőnek a sugárirányú komponense hozza létre a körpályán való mozgáshoz a centripetális erőt.
Az inga mozgásának közelítő megoldásából látszik, hogy kis kitérési szögek esetén a lengések frekvenciája nem függ az inga tömegétől és a lengések amplitúdójától, csak az inga hosszától és a nehézségi gyorsulástól. A közelítés megfelelő (1%-os relatív hiba alatti), ha a kilengések 9,9 foknál kisebbek, és még elfogadható (maximum 2,5%-os bizonytalanságú), ha a kilengések maximum 15 fokosak.
A torziós ingánál a testet egy vékony drótszálra függesztjük fel, majd a drótot elcsavarva a tárgyat forgásba hozzuk. Az elcsavarodó drótszálban olyan deformáció okozta rugalmas erők lépnek fel, amelyek az elforgatás ellen hatnak. A fellépő forgatónyomaték egyenesen arányos az elcsavarodás szögével.
A forgó ingás óráknál egy torziós szálra felfüggesztett súly, pontosabban a szimmetria miatt általában négy darab, gyakran gömb alakú súly forog.
Forgó ingasúlyok
A forgó ingasúlyos óra
Toronyórák: A hengerkerékre csavart kötél végén leereszkedő súly hozza forgásba az egész kerékrendszert, amit az ingával vezérelt gátlómű szabályoz. A középkori városokban a toronyórák harangjai jelezték az idő múlását, a falakon napórák voltak, miden városban eltért a delelés ideje. Majd később mechanikus működésű toronyórákat használtak, a legújabb korokig.
. Érdekesség: az Újvidék (Novi Sad) péterváradi városrészében a középkorban a törökök elleni védelmet szolgálta az erődítménye. A vár toronyórájának mutatói fordított nagyságúak. A nagymutató mutatja az órák múlását abból a célból, hogy a Dunán elhaladó hajók messziről láthassák a helyi időt.
A csillagászati óra: kétféle létezik, vagy ingaóra, vagy kronométer. Utóbbi elnevezés minden órára illik, de a tengerészeti kronométer megnevezésen csak szabad lengési szerkezetű, hordozható órát értünk. A csillagászati órák a lehető legpontosabban vannak készítve, az ingájuk úgy van szerkesztve, hogy a hőmérséklet változásnak, a légnyomásváltozásnak nem lehet hatása a működésére. A csillagászati órák számtáblája is eltér a megszokottól, a másodperc-, perc- és óraosztás mutatói el vannak különítve. A nagy-kör a perceket mutatja, a felső kis kör a másodperceket, az alsó az órákat.
Érdekesség egy a gőzóra: ami Vancouverben az utcán látható. Gőzgép hajtja, ingás gátszerkezete van. Az egész órákat dudálással jelzi.
Időmérésünk ősidők óta a csillagászati jelenségekhez igazodott. A kezdeti időkben a Nap látszólagos járását figyelve alkották meg a napórát, de volt víz- és homokórájuk is, sőt még a gyertyák egyenletes égését is felhasználták időmérésre a középkorban. Hordozható napórákat már az egyiptomiak is készítettek. Fából faragott kb. T alakú, eszközük felső részének árnyéka a hosszabb nyúlványra esett, s az odavésett (általában római számokon) jelezte az időt. Zsebműszerként is készítették. A napot – általában – 24 órára, az órát 60 percre, a percet 60 másodpercre osztották és kialakultak az éjszaka is használható órák. Az úgynevezett napgyűrű egy szélesebb fémszalag gyűrűvé alakítva. Az órák, a percek jelölése a belső felületén vannak. A gyűrű nyílásán beeső napsugár végighalad az osztásokon. Láncra függesztve használták. Ilyen típusú napórát Egerben, a volt Líceum régi csillagvizsgálójában találunk.
*
Strasbourgi csillagászati óra: 1015-ben Werner von Habsburg püspök tette le az első kövét a Strasbourg-i új katedrálisnak egy karoling bazilika romjain. Ő volt az, aki megtervezte román stílusban a templomot. Azonban ez sem volt hosszú életű: 1176-ban leégett az egész a faváz miatt.
A tragédia után Heinrich von Hasenburg egy új katedrális építése mellett döntött, mely felül múlja szépségben az akkoriban befejezett Baselben találhatót. Az előző helyére húzták fel alig egy század leforgása alatt. Werner kriptáját (mely nem égett le) meghagyták, és kibővítették nyugat felé.
Az építkezést román stílusban kezdték el, azonban 1225-ben megérkezett egy csapat Chartres-ból, akik a gótikus stílust ajánlották. Ezért lebontották a már majdnem elkészülő főhajót, és újrakezdték.
A katedrális sokáig fontos szerepet töltött be: például a reformáció idején Kálvin János is tartott itt beszédet és protestáns templommá vált. 1539-ben bent állították fel a világ első dokumentált karácsony fáját. A katolikusokhoz 1681-ben tért vissza, mikor XIV. Lajos visszafoglalta a várost a németektől.
A 19. században Strasbourg ostromakor egy porosz ágyú eltalálta a templomot, és meghajlította a keresztet a tetején. A második világháborúban Hitler többször is meglátogatta és a németek nemzeti szent helyévé akarta tenni. A nagy üvegablakot sikerült is kivennie, és egy Heilbronn-hoz közeli sóbányában tárolta. A háború után az amerikaik révén sikerült visszatenni méltó helyére. Többször is lebombázták, a károkat csak az 1990-es évek elején sikerült teljesen helyrehozni. 1988-ban II. János Pál pápa is ellátogatott ide, és misét tartott.
A déli szárnyban található egy 18 méter hosszú csillagászati óra, a világ egyik legnagyobbja. Számos csillagászati adat mellett a húsvét időpontját is ki tudja számolni, jelzi az éppen látható csillagképeket, a bolygók állását, a pontos időt, dátumot. A legenda szerint készítőjének utána kiszúrták a szemét, hogy ne tudja még egyszer megalkotni. Ugyanabban a szobában található egy szobor egy férfiról, ahogy a korlátra könyököl. Ehhez is fűződik egy történet: állítólag ő volt a katedrális építészének a riválisa, aki arra vár, hogy ledőljön az egész templom.
.jpg)
