Iparjogvédelmi és Szerzői Jogi Szemle, 2005 (110. évfolyam, 1-6. szám)
2005 / 3. szám - Technikatörténet. Szilágyi József: Nagy tudósok az órakészítés történetében
Nagy tudósok az órakcszítcs történetében 75 újabb akadály merült fel: túlságosan kis időket kellene mérni ahhoz, hogy a törvényt igazoljuk. Galilei ezen a nehézségen úgy segített, hogy kis hajlásszögű lejtőt vett, és ezzel — megtartva a jelenség időbeli lefolyásának jellegét - mintegy lelassította a szabadesés folyamatát úgy, hogy most már a rendelkezésére álló időmérő eszközzel is kellő pontosságú mérést tudott végezni. Gondolata az volt, hogy a lejtő esési szögének növelésével, más szóval a lejtő egyre meredekebbé tételével végül is a függőleges irányú szabadeséshez jutunk. A mechanika történetében, pontosabban a mozgásokkal kapcsolatban először találkozunk egy kísérletnek, a kísérlet körülményeinek részletes leírásával úgy, ahogy ma azt egy tudományos közleményben megkívánják. Mint már szó volt róla, az idő mérésére Galilei a vízóra egy változatát használta. Egy tartályból vékony csövön át vizet engedett egy edénybe a lejtőn elindított golyó futásának időtartamára. A kifolyt vizet egy pontos mérlegen megmérte, és ebből következtetett a futás idejére. Ily módon valóban sikerült az út és az idő négyzetének viszonyát megállapítania, és ennek állandóságát egy adott lejtőre bizonyítania. /. ábra Galilei a szabadesés törvényszerűségeinek vizsgálata közben jutott el az inga mozgástörvényeinek vizsgálatához, mivel feltételezései igazolásához ingára volt szüksége. Ő még csak hipotézisként feltételezte, hogy egy lejtőn eső test sebessége kizárólag a lejtő magasságától függ. A tételt egy inga segítségével demonstrálta (1. ábra). Az ingát meghatározott szöggel kitérítette, majd a súlyt tartó fonál útjába lengés közben egy akadályt helyezett úgy, hogy a súly kisebb sugáron lengett tovább. Azt találta, hogy a test ilyenkor ugyanolyan magasságig emelkedik, mint amilyen magasságból eredetileg indította a testet. Ebben a meglátásban csírájában már az energiamegmaradás elvét, pontosabban a kinetikus és potenciális energia egymásba alakulását lehet felfedezni. Galilei elévülhetetlen érdeme, hogy megállapította azt a tényt, hogy az ingamozgás periódusa a testek súlyától, anyagi minőségétől független. Kis amplitúdók esetén még az amplitúdótól függetlenül is állandó. Nagy amplitúdók esetén azonban ez a törvény nem érvényes. Galilei még számos maradandó megállapítást tett, például felismerte, hogy az elhajított test parabolapályát ír le. A XVII. századig a legtöbb mechanikus óra ún. fóliószabályozással működött (2. ábra). Az ábra szerinti óraszerkezet középpontjában helyezkedik el a fogazott koronakerék, amelynek tengelyére egy dob van rögzítve. A dobra egy nem ábrázolt kötél van feltekerve a végén egy súllyal. Ez a súly működteti 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 legördiilés 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, hiszen 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 is alig valamicskét 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, Vincenzinoval és Vincenzo Viviani nevű tanítványával fejlesztette ki, akik megrajzolták elképzelését. Fia elkezdte megépíteni az órát, amelynek aztán az évszázadok során nyoma veszett. Galilei 1642-ben halt meg, fia 1649-ben, az óráról fennmaradt egyetlen vázlatot tanítványa rajzolta 1659-ben. A vázlat alapján azonban készültek modellek (3. ábra). A GalileiáItal tervezett óra még nem volt működőképes, azonban így is nagyon fontos állomás, mivel ez volt az első kísérlet az inga alkalmazására az óra szabályozásában. GALILEI egy ilyen kísérlettel valószínűsítette alaphipotézisét, hogy a lejtőn leguruló test sebessége csak a lejtő magasságától függ
