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Die Pendeluhr ist eine Uhr, die durch ein Pendel in Gang gehalten wird. Sie wurde von Galileo Galilei in seinen letzten Lebensjahren (um 1640) erdacht, aber erst von seinem Sohn Vincenzo gebaut. Um dieselbe Zeit befasste sich auch Christian Huygens mit Theorie und Bauart der Pendeluhr. 1657 baute der Holländer Huygens seine erste Pendeluhr. Ihr Prinzip beruht auf der gleichmäßigen Schwingung eines Pendels, das als Gangregler für die Uhr genutzt wurde.
Wie funktioniert eine Pendeluhr?
Das Prinzip einer durch Pendel in Gang gehaltenen Uhr beruht darauf, dass ein schwingendes oder rotierendes Pendel bei jedem Durchgang an einem bestimmten Punkt seines Wegs eine Aktion im Uhrwerk auslöst, durch welche die Zeitanzeige weitergeschaltet wird (am häufigsten geschieht dies durch Steigrad und Ankerhemmung). Außerdem erhält das Pendel vom Uhrwerk oder einem anderen Antrieb einen Impuls (Hebung), damit die Schwingung trotz des Energieverlustes durch Reibung aufrechterhalten bleibt. Das Gleichmaß der Pendelbewegung ist bestimmend für die Ganggenauigkeit der Uhr.
Spezielle Formen der Pendeluhr
Spezielle Formen der Pendeluhr sind astronomische Pendeluhren und Reversionspendel für Gravimetrie. Astronomische Pendeluhren sind Uhren mit besonders hoher Genauigkeit, die meist Sekundenpendel haben. Der Sekundenschlag erlaubt bei Messungen von Sterndurchgängen – etwa im Fernrohr eines Meridiankreises – die genaue Korrelation der Zeit mit dem durchs Gesichtsfeld ziehenden Stern. Mit der so genannten Auge-Ohr-Methode können Zeitmessungen auf 0,05 bis 0,1 Sekunden genau durchgeführt werden. -
Ein Pendel, das umgedreht werden kann und um beide Achsen dieselbe Schwingungsdauer hat, heißt Reversionspendel. Diese Technik erlaubt die genaue Messung der Pendellänge und daher mittels obiger Pendelformel auch der Erdbeschleunigung.
Formen privater Pendeluhren
Pendeluhren für den Privatgebrauch haben meistens Pendellängen von 15 bis 25 cm. Sie erreichen etwa eine Ganggenauigkeit von einigen Sekunden pro Tag. Kürzere, vor dem Zifferblatt schwingende Pendel haben den so genannten Zappler, bei zwei schwingenden Pendeln spricht man von Doppelzapplern. Sie sind Tisch- oder kurze Wanduhren, deren Gehäuse nur auf der Schauseite geschlossen ist. Ihre Genauigkeit liegt bei zehn Sekunden pro Tag. Unterschieden werden Bodenstanduhren, Drehpendeluhren, Augenwender und Mysterieuses. Bodenstanduhren haben Gewichtsantrieb und längere Pendel mit kleiner Amplitude und somit gute Voraussetzungen für höhere Ganggenauigkeit. Drehpendeluhren nutzen statt eines hin- und herschwingenden Pendels ein Torsionspendel als Zeitbasis. Ein „Augenwender“ ist eine Uhr, bei der sich mit dem Pendel die Augen einer Figur bewegen. Mysterieuse (frz. geheimnisvoll) ist eine Schwingpendeluhr, bei der Pendel und Uhrwerk eine Einheit bilden.
Genaueste Pendeluhr: Shortt-Uhr
Zu den genauesten Pendeluhren zählt die weitgehend von Störungen befreite Shortt-Uhr. In der Hauptuhr schwingt ein fast freies Pendel im Vakuum. Eine zweite, auf die Hauptuhr synchronisierte Uhr enthält alle anderen beweglichen Teile, welche die Hauptuhr beeinträchtigen würden. Der Fehler dieser Uhr liegt bei einigen Millisekunden pro Tag. Diese Ganggenauigkeit wurde erst um 1933 von temperaturstabilisierten Quarzuhren übertroffen.