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Zeitmessung mit schiefer Ebene

Von / 15. April 2014 / 5 Kommentare / Seite 2 von 3 / Auf einer Seite lesen
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Eine Rolluhr ließ sich aber auch so bauen, dass das Zifferblatt aufrecht stehen bleibt, wie Kumpergers Uhr zeigt. Ihr Werk sitzt in einem zylindrischen Käfig, im Durchmesser 9,5cm und in der Breite 5cm, mit dem es durch eine zentrale Achse verbunden ist. Überraschend schwer liegt sie mit ihren 1,07 Kilogramm in der Hand, denn ein Bleigewicht im unteren Teil sorgt für die nötige Antriebskraft. Wenn die Uhr auf die schiefe Ebene gesetzt wird, rollt der äußere „Rollkäfig“ mitsamt innerem Uhrwerk zunächst so weit, dass die XII oben steht. Würde die ganze Uhr das Brett weiter hinab rollen, so würde das Gewicht verlagert, denn es liegt exzentrisch im Uhrwerk. Der Käfig ist durch eine Vierkant-Achse mit dem zentral angeordneten Zahnrad des Uhrwerks verbunden, so dass das Gewicht auf das Räderwerk der Uhr wirkt. Das Räderwerk wird in Bewegung versetzt, die Spindelhemmung beginnt zu ticken: Die Uhr läuft. Währenddessen bleibt das Gewicht etwas nach links ausgelenkt, und zwar so viel, wie es zum Antrieb des Uhrwerks nötig ist. Somit dreht sich das gesamte Uhrwerk mit Zifferblatt entgegen dem Uhrzeigersinn im Rollkäfig. Dabei bewegt sich das Gewicht nach unten, wodurch sich der Schwerpunkt der gesamten Einheit Uhrwerk–Käfig ebenfalls ein kleines Stückchen nach unten verlagert. Gleichzeitig rollt nun der Käfig mit Uhr um exakt den Betrag weiter, der das exzentrische Gewicht wieder in seine ursprüngliche Position bringt. Da das Gewicht durch die Übersetzung des Räderwerkes seine Position im Takt der Unruh in winzig kleinen Schritten verlagert, rollt die Uhr theoretisch in ebenso kleinen Schritten die schiefe Ebene hinab. Dieses Spiel wiederholt sich so lange, bis die Uhr nach etwa acht Stunden (je nach Neigung der Ebene) am Ende des 45 Zentimeter langen Bretts angekommen ist.

Haftreibung, fertigungsbedingte Kraftschwankungen im Räderwerk, Unebenheiten auf der schiefen Ebene sowie die Tatsache, dass der Käfig nicht exakt rund läuft, hemmen die gleichmäßige Bewegung der Uhr. Diese Schwankungen lassen sich im Zeitraffervideo gut erkennen.

So rollt die Tischuhr von Philipp Kumperger in einigen Stunden ein Brett hinab. Die „Sprünge“, die sie macht, sind Phasen, in denen das Uhrwerk der Rollbewegung wenig Widerstand entgegen setzt. Nur im Zeitraffervideo war dieses Phänomen zu erschließen.

Die Bedeutung der Uhr liegt darin, dass sie zeigt wie weit die Beschäftigung mit wissenschaftlichen Themen schon in der Neuzeit verbreitet war. Vor etwa 250 Jahren war dies auch im ländlichen Raum nichts ungewöhnliches: In den Klöstern wollte man auf diese Weise Gottes Schöpfung verstehen und ihr gleichzeitig huldigen. Zudem halfen Kenntnisse in Physik, Mathemetik und Astronomie auch dabei, die Landwirtschaft und Technik weiterzuentwickeln, von denen der Wohlstand der Klöster und der Dörfer um sie herum wesentlich abhing.

Daher wusste ein sonst relativ unbekannter Mechaniker, Philipp Kumperger, aus einer kleinen Stadt in Süddeutschland von originellen Uhren und baute selbst eine solche Uhr nach. Diese Wissenskommunikation in ländlichen Regionen trug damit über die Säkularisierung stark zur Vielfalt des Instrumentenbestands bei, den die Bayerische Akademie der Wissenschaften nutzen konnte.

Zum Weiterlesen:

Bassermann-Jordan, Ernst von: Uhren. 2., verm. Aufl., Braunschweig 1920.

Franks, Jonathan W.: “Uhren auf schiefer Ebene”. In: Klassik Uhren 2 (2005). S. 46–55.

Good, Richard: “The Inclined Plane Clock”. In: Horological Journal 136 (1994). S. 628–631.

Grollier de Servière, Gaspard: Recueil D’Ouvrages Curieux De Mathématique Et De Mecanique, Ou Description Du Cabinet De Monsieur [Nicolas] Grollier de Servière. Paris 1751, S. 18-20 und Tafeln 42-44.

Krausen, Edgar: Die Zisterzienserabtei Raitenhaslach. Berlin [u.a.] 1977, insbes. S. 28 und 169.

Lübke, Anton: Das große Uhrenbuch. 2. Ausg., Tübingen 1977, S. 310.

Schott, Kaspar: P. Gasparis Schotti Regiscuriani E Societate Jesu, Olim in Panormitano Siciliae, posteà in Herbipolitano Franconiae Gymnasio ejusdem Societatis Jesu Matheseos Professoris Technica Curiosa, Sive Mirabilia Artis, Libris XII. Comprehensa. [Nürnberg] 1687.

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Kommentare (5)

  1. #1 hubert taber
    April 15, 2014

    jede uhr zeigt nur den quotient der division WEG / GESCHWINDIGKEIT an, den wir zeit nennen.
    egal ob pendel, unruhe, schwingquarz oder atomuhr.

    die zeit ist eine stufenlose rechnung, ohne quantelung und stückelung.
    diese stufenlose rechnung beherrschen unsere mathematiker aber nicht.
    es gibt auch den absoluten stillstand, also die DIVISION NULL DURCH NULL.
    die unsere mathematiker als “unzulässig” darstellen.

    und wir haben einen SUBJEKTIVEN zeitsinn, unser erinnerungsvermögen, wo wir taktmässig zurückblättern können.

    diese division s / v = t wird bewiesen niemals relativ, auch nicht bei geschwindigkeiten über der vakuumlichtgeschwindigkeit.

    siehe unter :
    https://science.orf.at/stories/1687300

    trotz aller unkenrufen ist dieser fakt bewiesen, und jeder mit entsprechendem equipment kann sich davon überzeugen.

    mfg. hubert taber

  2. #2 hubert taber
    April 17, 2014

    p.s. : alle angeblichen beweise für die “relativität” der zeit sind ausschliesslich wirre und widerlegbare SCHEINLOGIK.

    und leider ist es fakt, dass auch inkompetente lehren, fachbücher schreiben und im wikipedia wirr eintragen.

    mfg. hubert taber

  3. #3 hubert taber
    April 27, 2014

    die erklärung der division 0 / 0, die in folge den absoluten stillstand erklärt, befindet sich hier :
    https://cdvolko.blogspot.co.at/2013/08/kurt-godel.html

    mfg. h.t.

  4. #4 hubert taber
    Mai 6, 2014

    hier noch eine ergänzung, und zwar die division 0 / 0, die in folge den absoluten stillstand erklärt.
    der natürlich existiert, trotz aller relativ-bewegungen rundum.

    bei jeder division ist nur ein ergebnis wahr, und jedes andere “ergebnis” ist unwahr.
    die “umkehrung” ist die division 0 / 0.
    hier ist jedes ergebnis als wahr enthalten, und nur ein “ergebnis” ist unwahr, nämlich unendlich.

    der beweis :
    eine gerade strecke ist zugleich das niedrigstmögliche rechtwinkelige dreieck. auch die winkelsumme 180° bleibt erhalten. alpha 0°, beta 90° und gamma 90°.
    es gilt auch der sinus-satz : sin = G / H oder H = G / sin.
    also die division gegenkathete 0 / sin 0.
    welche länge hat die hypothenuse ?
    nun, von 0 bis extrem viel ist jedes ergebnis als wahr enthalten, und nur ein “ergebnis” ist unwahr, nämlich unendlich.

    diese division ist die rechnung “zeit” im zustand absoluter stillstand.

    mfg. hubert taber

  5. #5 hubert taber
    November 29, 2015

    hier noch eine ergänzung zum absoluten stillstand.
    wo ich in allen foren nur verständnislosigkeit ernte :

    wenn z,b. ein elektron im all absolut stillsteht dann hat es in keine richtung wucht.
    dieser zustand ist ohne referenzpunkte definierbar.

    siehe auch :
    https://science.orf.at/stories/1764824/#forum

    mfg. hubert taber