{"id":6021,"date":"2022-05-19T08:20:57","date_gmt":"2022-05-19T08:20:57","guid":{"rendered":"https:\/\/www.betrisey.ch\/leon-technique"},"modified":"2025-03-09T10:02:08","modified_gmt":"2025-03-09T10:02:08","slug":"leon-technique","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.betrisey.ch\/de\/leon-technique","title":{"rendered":"Leon (technisch)"},"content":{"rendered":"\n\n

Foucaultsches Pendel und Uhr<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n\n

Kurze Foucaultsche Pendel (weniger als 1 Meter) sind weltweit \u00e4u\u00dferst selten, da die Probleme bei ihrer Konstruktion schnell un\u00fcberwindbar werden. Lange Pendel sind im Vergleich dazu unendlich viel einfacher zu bauen. Das erste Problem ist die Aufh\u00e4ngung. Sie muss perfekt sein, sonst w\u00e4hlt das Pendel die Ebene, die ihm am g\u00fcnstigsten erscheint, und h\u00e4lt sich dort fest. Der Stahldraht darf keine inneren Spannungen haben, muss vollkommen gerade und kugelf\u00f6rmig sein. Auch die Befestigung sollte perfekt sein: Die klassischen kleinen Pr\u00e4zisionsspannfutter mit 3 oder 4 Backen reichen nicht aus, da sie noch sorgf\u00e4ltig poliert werden m\u00fcssen. Das zweite Problem ist die Pr\u00e4zession der Ellipse. Dieses Ph\u00e4nomen tritt bei gro\u00dfen Pendeluhren nur sehr abgeschw\u00e4cht auf und spielt bei ihrer Konstruktion keine Rolle. Bei Pendeln mit einer L\u00e4nge von weniger als 2 m verursacht es Kr\u00e4fte, die gr\u00f6\u00dfer sind als der Foucault-Effekt. Er muss daher aufgehoben oder zumindest reduziert werden. Ein verwendetes Mittel ist die Zwischenschaltung eines Charron-Rings im oberen Drittel des Drahtes, dessen Innendurchmesser perfekt poliert sein sollte. Ein kurzes Pendel kann nicht ohne ein System zur Reduzierung der Pr\u00e4zession der Ellipse funktionieren. Es sind all diese Ph\u00e4nomene zusammengenommen, die ein Foucaultsches Pendel von weniger als einem Meter L\u00e4nge fast wie ein Wunder erscheinen lassen. Die f\u00fcr die Bearbeitung und Montage aufgewendete Zeit wird nicht mehr als ein Zehntel der Gesamtzeit betragen, alles andere geht f\u00fcr Einstellungen verloren. Und da jede neue Einstellung eine Wartezeit von mindestens 16 Stunden erfordert, um die Ergebnisse zu sehen …<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n\n\n

Dieses Pendel hat eine Schwingungsdauer, die auf eine Sekunde eingestellt ist. Ich benutze dieses Ph\u00e4nomen, um den Sekundenzeiger zu drehen, der wiederum den Minuten- und Stundenzeiger antreibt. Die Verwendung eines Foucaultschen Pendels als Uhr stellt zus\u00e4tzliche Anforderungen: <\/p>\n\n\n\n\n\n

1) Die Periodendauer muss genau eingestellt werden k\u00f6nnen, <\/p>\n\n\n\n\n\n

2) Die durch Temperaturunterschiede bedingten L\u00e4ngen\u00e4nderungen des Pendels ausgleichen, <\/p>\n\n\n\n\n\n

3) die Amplitude stabilisieren, um den Isochronismus einzuhalten. <\/p>\n\n\n\n\n\n

Das erste Foucaultsche Pendel, das ich entworfen hatte(Pestoline<\/a>), hatte ein ausgekl\u00fcgeltes, aber verbesserungsw\u00fcrdiges System: Der Faden des Pendels lief durch ein Loch und konnte in der Aufw\u00e4rtsrichtung eingestellt werden, so wie man eine Gitarrensaite stimmt. Wenn man den Faden verk\u00fcrzte oder verl\u00e4ngerte, \u00e4nderte sich auch die Position des Magneten in Bezug auf die Spule, wodurch sich die St\u00e4rke des Antriebsimpulses ver\u00e4nderte. Daher war die Feineinstellung der Amplitudendauer ein Sport. Bei diesem Modell bewegt sich der Faden nicht, sondern nur das Loch, das nach oben oder unten bewegt werden kann. Dieses System erm\u00f6glicht es sogar, die Periode der Unruh einzustellen, w\u00e4hrend sie sich bewegt, ohne ihren Lauf zu st\u00f6ren – eine Option, die man bei klassischen Uhren nicht findet. Die Temperaturkompensation wird durch ein Bimetall gew\u00e4hrleistet, das sich \u00fcber der gesamten Einheit befindet. Die Probleme, die mit der Bearbeitung des Charron-Rings verbunden waren, wurden durch die Verwendung eines Rubins gel\u00f6st. Dadurch ist die Rundung perfekt und die Abnutzung gleich null.<\/p>\n\n\n\n\n\n

Aber warum gibt es zwei getrennte Zifferbl\u00e4tter? Das linke zeigt die Zeit des Pendels an, das andere ist eine Quarzuhr, die hier als Referenz dient. Hier haben wir also endlich eine Uhr, die alle zufrieden stellt: Eilige werden immer das rechte Zifferblatt lesen, weil es genauer ist, Dichter werden sich an dem linken erfreuen (denn was wir an Menschen und Dingen wirklich lieben, ist nicht gerade die Unvollkommenheit?) und Wissenschaftler werden den Mittelwert aus beiden aufmerksam lesen. Wenn zum Beispiel der Sekundenzeiger des Pendels einen Moment lang nachl\u00e4uft, holt er 1\/4 Umdrehung sp\u00e4ter wieder auf. Dieses Ph\u00e4nomen ist auf die Exzentrizit\u00e4t des Charronschen Rings zur\u00fcckzuf\u00fchren, und der Mittelwert dieser Schwankungen ist null. Diese Uhr l\u00e4sst sich also nicht wie eine normale Uhr einstellen, denn eine eventuelle Exzentrizit\u00e4t des Charronschen Rings bewirkt eine Beschleunigung des Durchgangs der Unruh, der unweigerlich eine Verlangsamung derselben Amplitude 1\/4 Umdrehung sp\u00e4ter folgt. Man<\/strong> muss also den Mittelwert der Zeit einer halben Umdrehung einstellen<\/strong>. Diese variiert je nach Breitengrad, auf dem sich die Uhr befindet. In meiner damaligen Werkstatt in Sion betrug er 16 Stunden, 34 Minuten und 14 Sekunden.<\/p>\n\n\n\n

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Die ersten Tests ergaben eine Ungenauigkeit (die durch die Einstellung der Unruhh\u00f6he verbessert werden kann) von weniger als einer Sekunde pro Tag. Wer die untenstehenden Daten einsehen m\u00f6chte, kann sie bei mir anfordern. (Diese Daten k\u00f6nnen nur mit der MicroSet-Software von Bryan Mumford ge\u00f6ffnet werden.)
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Ein kurzes, funktionierendes Foucaultsches Pendel grenzt an ein Wunder: Es muss f\u00fcr immer installiert werden. Es ist nicht m\u00f6glich, das Pendel ohne weiteres an verschiedenen Orten einzusetzen, da die Einstellungen der Ebenen sehr genau sind und nicht mehr ver\u00e4ndert werden d\u00fcrfen, wenn das Pendel einmal richtig funktioniert. Diese Einstellungen k\u00f6nnen bei der Installation bis zu zwei Wochen in Anspruch nehmen.<\/p>\n\n\n\n\n\n

Fehlschl\u00e4ge und Prototypen<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n\n

Nicht alle meine Versuche waren erfolgreich, bei weitem nicht! Im Folgenden werden drei Prototypen vorgestellt. Ihnen ist gemeinsam, dass ich dachte, sie w\u00fcrden alle beim ersten Versuch funktionieren… obwohl sie nie funktioniert haben.<\/p>\n\n\n\n\n\n

1) Kardanische Aufh\u00e4ngung<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Dies ist eine kardanische Aufh\u00e4ngung, die aus zwei Berkel-Waagemessern besteht, die auf zwei Kugellagerk\u00e4figen ruhen und ihr Bewegungen in alle Richtungen erm\u00f6glichen. W\u00e4hrend diese Art der Aufh\u00e4ngung f\u00fcr lange Pendel am besten geeignet ist, ist sie bei einem kurzen Pendel hingegen sehr schwierig umzusetzen, da diese Aufh\u00e4ngung perfekt ausbalanciert sein muss. Dazu muss die Unterseite der Aufh\u00e4ngung deutlich leichter sein als die Oberseite, sodass sich die Aufh\u00e4ngung von selbst wieder gerade ausrichtet. Eventuelle H\u00f6henunterschiede k\u00f6nnen dann mit kleinen Gewichten korrigiert werden, bis die Federung wieder senkrecht steht. Eine weitere M\u00f6glichkeit, die H\u00f6he einzustellen, besteht darin, zwei kleine Magnete auf die beiden Messer der Aufh\u00e4ngung zu legen. Die Einstellung erfolgt, indem der Magnet von der Mitte wegbewegt wird, um den Schwerpunkt zu verschieben. Wenn dies geschehen ist, kann man die Achse der Unruh festschrauben und mit den Versuchen beginnen. Dieser Prototyp hat nie richtig funktioniert.<\/p>\n\n\n\n\n\n

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2) Aufh\u00e4ngung mit Wolframdraht<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Diese Aufh\u00e4ngung verwendet einen Wolframdraht mit einer Dicke von 0,05 mm. Er ist fast unsichtbar, und jeder, der sieht, wie sich dieses Pendel bewegt, glaubt, dass das Pendel schwebt. Ich hatte einen so d\u00fcnnen Draht gew\u00e4hlt, um zu versuchen, jegliche innere Spannung zu vermeiden, die die Rotation des Pendels beeinflussen k\u00f6nnte. Entgegen allen Erwartungen und ohne dass ich wusste, warum, funktionierte das Pendel nie. Alle Versuche, den Pegel zu regulieren und die Aufh\u00e4ngung zu drehen, blieben erfolglos.<\/p>\n\n\n\n\n\n

3) Kugelaufh\u00e4ngung<\/strong><\/p>\n\n\n\n\n\n

Noch mehr Prototypen, die nie funktionierten! Auf dem ersten Bild sehen wir, dass die Aufh\u00e4ngung aus einer 1 mm gro\u00dfen Wolframkarbidkugel besteht, die auf einem Saphirbett ruht. Die Aufh\u00e4ngung kann sich frei in jede Richtung bewegen. Praktisch drehte sie sich nie so, wie sie sollte. Dieser Prototyp schwankte 9 Monate lang, ohne dass irgendeine Einstellung ihn beeinflussen konnte. <\/p>\n\n\n\n\n\n

Auf dem unteren Bild ist ein weiterer Versuch nach demselben Prinzip zu sehen. Hierbei handelt es sich jedoch um eine Rollkugel, die auf einer Stahlplatte ruht. Die Versuche waren alle genauso erfolglos wie der Prototyp mit der Wolframkugel.
Die Einstellung des Gleichgewichts der Aufh\u00e4ngung \u00e4hnelt sehr der Einstellung des Kardangelenks. Zun\u00e4chst muss die komplette Unruh entfernt und die Aufh\u00e4ngung so leicht wie m\u00f6glich gemacht werden. Der Boden der Federung muss zwangsl\u00e4ufig deutlich schwerer sein, damit sie sich von selbst aufrichtet. Wenn sie sich nicht perfekt senkrecht aufrichtet, muss das Gleichgewicht ver\u00e4ndert werden, indem man das Gewicht des Messingrings verringert. Dazu wird der Ring einfach auf der Seite, auf der er schief h\u00e4ngt, abgeschliffen (die Spuren sind auf dem Foto zu sehen)<\/p>\n\n\n\n

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