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Isochronismus bezeichnet eine Eigenschaft von Schwingsystemen bei Uhren, die darin besteht, dass die Schwingungsdauer von Störungen unabhängig ist, d.h. das ein frei schwingenden Pendel für eine Schwingung immer die gleiche Zeit benötigt. Diese Gesetzmäßigkeit wurde zuerst von Galileo Galilei (1583) und später (1656) vom niederländischen Astronomen und Physiker Christiaan Huygens entdeckt und in seinem Pendelgesetz formuliert.
Spiralfelder einer Unruh verhält sich isochron
Darüber hinaus entdeckte Huygens, dass sich die Spiralfeder einer Unruh ebenso isochron verhält. Er erkannte, dass sich Pendel und Unruh aufgrund dieser gleichförmigen Schwingungen ideal als Gangregler für Räderuhren eignen und ließ Ende 1656 von Salomon Coster die erste Uhr mit freiem Pendel anfertigen. In der Praxis wird durch diverse Fehler der für Uhren angestrebte völlig isochrone Gang nur erreicht, wenn solche Fehler durch Kompensation ausgeglichen werden.
Gründe für Isochronismusfehler
Die Schwingungszeit fast aller Uhrenpendel ändert sich (unter anderem) mit dem Winkel des Pendelausschlags, weil der Weg des Pendels angenähert ein Kreisbogen ist. Ist dieser Weg eine Zykloide, so ist die Schwingungszeit unabhängig vom Ausschlag (isochron). -
Isochronismusfehler entstehen insbesondere durch den Einfluss der Temperatur, des Luftdrucks und durch Stöße bzw. Bewegungen, aber auch durch Amplitudenunbeständigkeit infolge des Eingriffs zwischen Hemmung und Schwingsystem, des Spiralspieles im Rückerschlüssel, der Änderung der Elastizität der Spirale, der Befestigung der Spirale, des außermittigen Schwerpunktes von Unruh und Spirale und des schwankenden Antriebs. Das Erreichen des Isochronismus durch Beseitigen bzw. Kompensation des Isochronismusfehlers ist die Voraussetzung für eine hohe Ganggenauigkeit. Die Abhilfe erfolgt sowohl durch konstruktive und technologische Maßnahmen als auch durch die Verwendung entsprechender Werkstoffe.
Isochroner Gang durch Kompensation
Soll eine gute Uhr ihren Zweck, genau die Zeit zu messen, erreichen, so müssen fortan alle Schwingungen des Pendels oder der Unruhe stets von gleicher Dauer, das heißt isochron sein. Diese Bedingung wird nur erfüllt, wenn die Länge des Pendels unveränderlich und die Größe der Unruhe dieselbe bleibt. Allerdings wird die Erfüllung dieser wichtigen Bedingung durch den Einfluss der Temperatur fortwährend erschwert, weil die Wärme alle Körper ausdehnt, die Kälte hingegen sie zusammenzieht. Man muss daher die Kompensation, das heißt diejenige Vorrichtung anbringen, wodurch der gestörte Isochronismus wieder hergestellt wird.