Esimene ajateadus on astronoomia. Vanade observatooriumide vaatlustulemusi kasutati põllumajanduses ja religioossetes riitustes. Käsitöö arenedes tekkis aga vajadus mõõta lühikesi ajavahemikke. Nii jõudis inimkond kella leiutamiseni. Protsess oli pikk ja täis parimate mõtete rasket tööd.
Kellade ajalugu ulatub paljude sajandite taha, see on inimkonna vanim leiutis. Maasse torgatud pulgast ülitäpse kronomeetrini – sadade põlvkondade pikkune teekond. Kui reastada inimtsivilisatsiooni saavutused, siis nominatsioonis "suured leiutised" on kell ratta järel teisel kohal.
Oli aeg, mil inimestele piisas kalendrist. Kuid käsitöö ilmus, oli vaja fikseerida tehnoloogiliste protsesside kestus. See võttis tunde, mille eesmärk on mõõta päevast lühemaid ajavahemikke. Selleks on inimene sajandeid kasutanud erinevaid füüsilisi protsesse. Vastavad olid ka neid teostavad konstruktsioonid.
Kellade ajalugu jaguneb kahekssuur periood. Esimene on mitu aastatuhandet pikk, teine vähem kui üks.
1. Kella ajalugu, mida nimetatakse kõige lihtsamaks. Sellesse kategooriasse kuuluvad päikese-, vee-, tule- ja liivaseadmed. Periood lõpeb pendliperioodi mehaaniliste kellade uurimisega. Need olid keskaegsed kellamängud.
2. Kellade uus ajalugu, alates pendli ja tasakaalu leiutamisest, mis tähistas klassikalise võnkekronomeetria arengu algust. See periood ei ole veel läbi.
Päikesekell
Kõige iidsemad, mis on meieni jõudnud. Seetõttu on päikesekella ajalugu see, mis avab suurte leiutiste paraadi kronomeetria vallas. Vaatamata näilisele lihtsusele eristusid need laia disainivaliku poolest.
Päikesekell põhineb Päikese näilisel liikumisel kogu päeva jooksul. Pöördloendus põhineb telje poolt heidetud varjul. Nende kasutamine on võimalik ainult päikesepaistelisel päeval. Vana-Egiptuses olid selleks soodsad kliimatingimused. Suurim levik Niiluse kallastel sai päikesekella, mis oli obeliskide kujul. Need paigaldati templite sissepääsu juurde. Vertikaalse obeliski kujul olev gnomon ja maapinnale märgitud skaala – selline nägi välja iidne päikesekell. Allolev foto näitab ühte neist. Üks Euroopasse veetud Egiptuse obeliskidest on säilinud tänapäevani. 34 meetri kõrgune gnomoon seisab praegu ühel Rooma väljakul.
Tavalisel päikesekellal oli märkimisväärne puudus. Nad teadsid temast, kuid talusid teda kaua. Erinevatel aastaaegadel ehk siis suvel ja talvel ei olnud tunni kestus sama. Kuid perioodil, mil domineeris agraarsüsteem ja käsitöösuhted, polnud täpset aegade mõõtmist vaja. Seetõttu eksisteeris päikesekell eduk alt kuni hiliskeskajani.
Gnomon asendati progressiivsemate kujundustega. Täiustatud päikesekelladel, milles see puudus kõrvaldati, olid kõverad kaalud. Lisaks sellele parendusele kasutati erinevaid versioone. Seega olid Euroopas seina- ja aknapäikesekellad levinud.
Edasine täiustamine toimus 1431. aastal. See seisnes varjunoole suunamises paralleelselt maa teljega. Sellist noolt nimetati poolteljeks. Nüüd liikus ümber pooltelje pöörlev vari ühtlaselt, pöördudes 15° tunnis. Selline disain võimaldas toota oma aja kohta piisav alt täpset päikesekella. Fotol on üks neist Hiinas säilinud seadmetest.
Korralikuks paigaldamiseks hakkasid nad konstruktsiooni varustama kompassiga. Tekkis võimalus kella igal pool kasutada. Oli võimalik teha isegi kaasaskantavaid mudeleid. Alates 1445. aastast hakati päikesekella ehitama õõnsa poolkera kujul, mis oli varustatud noolega, mille vari langes sisepinnale.
Otsi alternatiive
Hoolimata asjaolust, et päikesekellad olid mugavad ja täpsed, oli neil tõsiseid objektiivseid vigu. Need sõltusid täielikult ilmast ja nende toimimine piirdus osagapäev päikesetõusu ja -loojangu vahel. Alternatiivi otsides püüdsid teadlased leida muid viise ajavahemike mõõtmiseks. Nõuti, et neid ei seostataks tähtede ja planeetide liikumise jälgimisega.
Otsing viis kunstlike ajastandardite loomiseni. Näiteks oli see intervall, mis oli vajalik teatud koguse aine voolamiseks või põlemiseks.
Sellel alusel loodud lihtsaimad kellad on disainide väljatöötamisel ja täiustamisel kaugele jõudnud, sillutades sellega teed mitte ainult mehaaniliste kellade, vaid ka automaatikaseadmete loomisele.
Clepsydra
Nimi “clepsydra” on jäänud veekella taha, mistõttu on eksiarvamus, et see leiutati esmakordselt Kreekas. Tegelikkuses see nii ei olnud. Vanim, väga primitiivne klepsydra leiti Phoebes Amoni templist ja seda hoitakse Kairo muuseumis.
Veekella loomisel on vaja tagada veetaseme ühtlane langus anumas, kui see voolab läbi põhja kalibreeritud augu. See saavutati, andes anumale põhjale lähemale kitseneva koonuse kuju. Alles keskajal saadi seaduspärasus, mis kirjeldab vedeliku väljavoolu kiirust sõltuv alt selle tasemest ja anuma kujust. Enne seda valiti veekella jaoks anuma kuju empiiriliselt. Näiteks ülalpool käsitletud Egiptuse klepsydra andis ühtlase taseme languse. Isegi mõne veaga.
Kuna klepsydra ei sõltunud kellaajast ja ilmast, vastas see pideva liikumise nõueteleaja mõõtmised. Lisaks andis disaineritele ruumi fantaasia lennutamiseks seadme edasise täiustamise vajadus, erinevate funktsioonide lisamine. Seega olid araabia päritolu klepsydrad kunstiteosed, mis olid kombineeritud kõrge funktsionaalsusega. Need olid varustatud täiendavate hüdrauliliste ja pneumaatiliste mehhanismidega: helitaimeriga, öövalgustussüsteemiga.
Vesikella loojate nimesid pole ajaloos palju säilinud. Neid ei valmistatud mitte ainult Euroopas, vaid ka Hiinas ja Indias. Oleme saanud teavet kreeka mehaaniku nimega Ctesibius Aleksandriast, kes elas 150 aastat enne uut ajastut. Klepsydras kasutas Ctesibius hammasrattaid, mille teoreetilise väljatöötamise viis läbi Aristoteles.
Tulekatel
See rühmitus ilmus 13. sajandi alguses. Esimesed süütamise kellad olid õhukesed kuni 1 meetri kõrgused küünlad, millele oli peale kantud märgid. Mõnikord olid teatud divisjonid varustatud metallist tihvtidega, mis metallist alusele kukkudes, kui vaha ümber põles, tegid selget heli. Sellised seadmed toimisid äratuskella prototüübina.
Läbipaistva klaasi tulekuga muutuvad tulekellad ikoonlampideks. Seinale kanti skaala, mille järgi õli ära põledes määrati kellaaeg.
Kõige levinumad sellised seadmed on Hiinas. Ikoonlampide kõrval oli siin maal levinud veel üks tulekellade tüüp – tahikellad. Võite öeldaet see oli tupikharu.
Liivakell
Millal nad sündisid, pole täpselt teada. Ainus, mida võib kindl alt väita, on see, et need ei saanud ilmuda enne klaasi leiutamist.
Liivakell on kaks läbipaistvat klaaskolbi. Ühenduskaela kaudu valatakse sisu ülemisest kolvist alumisse. Ja meie ajal võib liivakella ikka kohata. Fotol on üks modellidest, stiliseeritud antiik.
Keskaegsed instrumentide valmistamise käsitöölised kaunistasid liivakella oivalise kaunistusega. Neid ei kasutatud mitte ainult ajavahemike mõõtmiseks, vaid ka sisekujunduseks. Paljude aadlike ja kõrgete isikute majades võis näha luksuslikke liivakellasid. Fotol on üks neist mudelitest.
Liivakell jõudis Euroopasse üsna hilja – keskaja lõpus, kuid nende levik oli kiire. Tänu oma lihtsusele ja võimalusele neid igal ajal kasutada, muutusid need kiiresti populaarseks.
Liivakella üks puudusi on üsna lühike aeg, mida mõõdetakse ilma seda ümber pööramata. Nendest koostatud kassetid ei juurdunud. Selliste mudelite levikut pidurdas nende madal täpsus, samuti kulumine pikaajalisel kasutamisel. See juhtus järgmisel viisil. Kolbide vahelise diafragma kalibreeritud auk oli kulunud, läbimõõt suurenes, liivaosakesed, vastupidi, purustati, nende suurus vähenes. Vooluhulk suurenesaeg vähenes.
Mehaanilised kellad:
tekkimise eeltingimused
Vajadus ajaperioodide täpsemaks mõõtmiseks koos tootmise ja sotsiaalsete suhete arenguga on pidev alt kasvanud. Parimad pead on selle probleemi lahendamise nimel töötanud.
Mehaanilise kella leiutamine on keskajal aset leidnud verstapost, sest tegemist on kõige keerukama seadmega, mis neil aastatel loodud. See andis omakorda tõuke teaduse ja tehnoloogia edasisele arengule.
Kellade leiutamine ja nende täiustamine nõudis arenenumat, täpsemat ja suure jõudlusega tehnoloogilisi seadmeid, uusi arvutus- ja disainimeetodeid. See oli uue ajastu algus.
Mehaaniliste kellade loomine sai võimalikuks spindli väljapääsu leiutamisega. See seade muutis nööril rippuva raskuse translatsioonilise liikumise tunniratta edasi-tagasi võnkuvaks liikumiseks. Järjepidevus on siin selgelt näha – klepsydra keerukatel mudelitel oli ju juba sihverplaat, hammasratas ja lahing. Vaja oli vaid muuta liikumapanevat jõudu: asendada veejuga raske raskusega, mida oli lihtsam käsitseda, ning lisada laskur ja kiiruse regulaator.
Selle põhjal loodi tornikellade mehhanismid. Spindliga töötavaid kellamänge on kasutatud umbes aastast 1340 ning neist on saanud paljude linnade ja katedraalide uhkus.
Klassikalise ostsilleeriva kronomeetria tõus
Kellade ajalugu on järglastele säilitanud teadlaste ja leiutajate nimed, kesvõimaldas neid luua. Teoreetiliseks aluseks oli Galileo Galilei avastus, kes esitas pendli võnkumisi kirjeldavad seadused. Ta on ka mehaaniliste pendelkellade idee autor.
Galileo idee realiseeris 1658. aastal andekas hollandlane Christian Huygens. Ta on ka tasakaaluregulaatori leiutise autor, mis võimaldas luua taskukella ja seejärel käekella. 1674. aastal töötas Huygens välja täiustatud regulaatori, kinnitades hoorattale karvakujulise spiraalvedru.
Veel üks oluline leiutis kuulub Nürnbergi kellassepale nimega Peter Henlein. Ta leiutas vedru ja 1500. aastal lõi selle põhjal taskukella.
Paralleelselt toimusid muutused välimuses. Algul piisas ühest noolest. Kuid kuna kellad muutusid väga täpseks, vajasid nad vastavat näitu. 1680. aastal lisandus minutinäitaja ja sihverplaat võttis meile tuttava kuju. Kaheksateistkümnendal sajandil hakkasid nad paigaldama kasutatud käsi. Esimene pool ja hiljem sai see keskseks.
Seitsmeteistkümnendal sajandil viidi kellade loomine üle kunsti kategooriasse. Peenelt kaunistatud korpused, emailitud sihverplaadid, mis selleks ajaks olid kaetud klaasiga – kõik see muutis liigutused luksuskaubaks.
Töö instrumentide täiustamisel ja keerulisemaks muutmisel jätkus katkematult. Suurenenud jooksutäpsus. Kaheksateistkümnenda sajandi alguses hakati rubiini- ja safiirikive kasutama tasakaaluratta ja hammasrataste tugedena. See võimaldas vähendada hõõrdumist,parandada täpsust ja suurendada võimsusreservi. Ilmunud on huvitavad komplikatsioonid - igikalender, automaatne mähis, võimsusvaru indikaator.
Pendelkellade väljatöötamise tõukejõuks oli inglise kellassepp Clementi leiutis. 1676. aasta paiku töötas ta välja ankrust põgenemise. See seade sobis hästi pendelkelladega, millel oli väike võnkeamplituud.
Kvarts
Aja mõõtmise instrumentide edasine täiustamine oli nagu laviin. Elektroonika ja raadiotehnika areng sillutas teed kvartskellade tekkele. Nende töö põhineb piesoelektrilisel efektil. See avastati 1880. aastal, kuid kvartskell valmistati alles 1937. aastal. Äsja loodud kvartsmudelid erinesid klassikalistest mehaanilistest mudelitest hämmastava täpsuse poolest. Elektrooniliste kellade ajastu on alanud. Mis teeb need eriliseks?
Kvartskelladel on mehhanism, mis koosneb elektroonilisest seadmest ja nn samm-mootorist. Kuidas see töötab? Mootor, saades elektrooniliselt seadmelt signaali, liigutab nooli. Kvartskella tavapärase sihverplaadi asemel saab kasutada digitaalset kuvarit. Me nimetame neid elektroonilisteks. Läänes - digitaalse näiduga kvarts. See ei muuda olemust.
Tegelikult on kvartskell miniarvuti. Lisafunktsioonid lisanduvad väga lihts alt: stopper, kuufaasi indikaator, kalender, äratuskell. Samas kellade hind erinev alt mehaanikast nii palju ei tõuse. See muudab need paremini juurdepääsetavaks.
Kvartskellad on väga täpsed. Nende viga on ±15 sekundit kuus. Piisab mõõteriistade näitude korrigeerimisest kaks korda aastas.
Seinakellad
Selliste mehhanismide eripäraks on digitaalne näit ja kompaktsus. Integreeritud kelladena kasutatakse laialdaselt elektroonilisi kellasid. Neid võib näha auto armatuurlaual, mobiiltelefonis, mikrolaineahjus ja televiisoris.
Sisustuse elemendina võib sageli leida populaarsema klassikalise versiooni ehk noolenäitusega.
Elektrooniline seinakell sobitub orgaaniliselt interjööri stiilis hi-tech, modern, techno. Need tõmbavad ligi eelkõige oma funktsionaalsusega.
Ekraani tüübi järgi on elektroonilised kellad vedelkristall- ja LED-kellad. Viimased on funktsionaalsemad, kuna need on taustvalgustusega.
Vastav alt toiteallika tüübile jagunevad elektroonilised kellad (seina- ja lauaarvuti) võrguks, toiteks 220 V ja akuga. Teist tüüpi seadmed on mugavamad, kuna need ei vaja läheduses olevat pistikupesa.
Kägu seinakell
Saksa käsitöölised on neid valmistanud alates 18. sajandi algusest. Traditsiooniliselt valmistati kägu seinakellad puidust. Rikkalikult kaunistatud nikerdustega, tehtud linnumaja kujul, kaunistasid need rikkalikke häärbereid.
Omal ajal olid odavad mudelid populaarsed NSV Liidus ja postsovetlikus ruumis. Tehas tootis aastaid Mayak kaubamärgi kägu seinakellaVenemaal Serdobski linnas. Kuusekäbide kujul raskused, lihtsate nikerdustega kaunistatud maja, helimehhanismi paberist karusnahad - nii jäid need meelde vanema põlvkonna esindajatele.
Klassikaline käguga seinakell on tänapäeval haruldane. Selle põhjuseks on kvaliteetsete mudelite kõrge hind. Kui te ei võta arvesse Aasia käsitööliste plastist valmistatud kvartsist käsitööd, siis muinasjutulised kägud kukuvad ainult eksootiliste kellade tõeliste asjatundjate kodudes. Täpne, keerukas mehhanism, nahast lõõts, peen nikerdus kerel – kõik see nõuab suurt hulka kõrgelt kvalifitseeritud käsitsitööd. Selliseid mudeleid saavad toota ainult kõige mainekamad tootjad.
Äratuskell
Need on interjööris kõige levinumad "kõndijad".
Äratuskell on esimene lisafunktsioon, mida kellas rakendati. Patenteeris 1847. aastal prantslane Antoine Redier.
Klassikalises mehaanilises lauaarvuti äratuskellas tekitatakse heli metallplaatidele löömise teel. Elektroonilised mudelid on meloodilisemad.
Teostuse järgi jaotatakse äratuskellad väikesteks ja suurteks, laua- ja reisikelladeks.
Laua äratuskellad on valmistatud eraldi mootoritega kellakeeramiseks ja signaalimiseks. Need algavad eraldi.
Kvartskellade tulekuga on mehaaniliste äratuskellade populaarsus langenud. Sellel on mitu põhjust. Kvartsliikumisega lauakell-äratuskellal on ees hulk klassikalisi mehaanilisi seadmeideelised: need on täpsemad, ei vaja igapäevast mähist, neid on lihtne ruumi kujundusega sobitada. Lisaks on need kerged, ei karda nii palju põrutusi ja kukkumisi.
Randmemehhaanilisi äratuskellasid nimetatakse tavaliselt "signaaliks". Selliseid mudeleid toodavad vähesed ettevõtted. Niisiis teavad kollektsionäärid mudelit nimega "presidendi kriket"
"Cricket" (inglise kriketi järgi) - selle nime all tootis Šveitsi firma Vulcain äratusfunktsiooniga kellasid. Need on tuntud selle poolest, et need kuulusid Ameerika presidentidele: Dwight Eisenhower, Harry Truman, Richard Nixon ja Lyndon Johnson.
Lastekellade ajalugu
Aeg on keeruline filosoofiline kategooria ja samal ajal füüsikaline suurus, mida tuleb mõõta. Inimene elab ajas. Juba lasteaiast alates näeb õppe- ja kasvatusprogramm ette laste ajas orienteerumisoskuste arendamist.
Saate õpetada lapse kella kasutama kohe, kui ta on konto selgeks saanud. Paigutused aitavad selles. Saate kombineerida papist kella igapäevase rutiiniga, asetades selle kõik suurema selguse huvides joonistuspaberile. Saate korraldada tunde mängu elementidega, kasutades selleks piltidega mõistatusi.
Teematundides õpitakse 6-7-aastaste laste käekellade ajalugu. Materjal tuleb esitada nii, et see teema vastu huvi ärataks. Lastele tutvustatakse juurdepääsetavas vormis kellade ajalugu, nende tüüpe minevikus ja olevikus. Seejärel kinnistatakse omandatud teadmised. Selleks demonstreerige kõige lihtsama kella tööpõhimõtet -päike, vesi ja tuli. Need tegevused äratavad lastes huvi uurimistöö vastu, arendavad loovat kujutlusvõimet ja uudishimu. Nad kasvatavad austust aja vastu.
Koolis õpitakse 5.-7. klassis kellade leiutamise ajalugu. See põhineb teadmistel, mida laps omandab astronoomia, ajaloo, geograafia, füüsika tundides. Sel viisil koondatakse omandatud materjal. Kellasid, nende leiutamist ja täiustamist käsitletakse materiaalse kultuuri ajaloo osana, mille saavutused on suunatud ühiskonna vajaduste rahuldamisele. Tunni teema võib sõnastada järgmiselt: “Leiutised, mis muutsid inimkonna ajalugu.”
Keskkoolis on soovitav jätkata käekellade kui aksessuaari õpet moe- ja interjööriesteetika osas. Oluline on tutvustada lastele kella etiketti, rääkida interjööri kellade valimise põhiprintsiipidest. Ühe tunni saab pühendada ajaplaneerimisele.
Kellade leiutamise ajalugu näitab selgelt põlvkondade järjepidevust, selle uurimine on tõhus vahend noore inimese maailmapildi kujundamisel.
