Shortovy volné kyvadlové hodiny jsou přesné elektromechanické kyvadlové hodiny vynalezené v roce 1921 anglickým železničním inženýrem Williamem Hamiltonem Shorttem za účasti renomovaného hodináře Franka Hope-Jonese a vyrobené společností Synchronome v Londýně . Před vynálezem hodin AChF v roce 1954 sovětským inženýrem F. M. Fedčenkem to byly nejpřesnější kyvadlové hodiny na světě. Od svého vzniku až do konce 40. let 20. století byly standardem pro měření času a byly nakupovány pro astronomické a námořní observatoře, vědecké ústavy a služby přesného času po celém světě, ale poté ustoupily hodinám quartzovým . Shortovy hodiny byly prvním zařízením na měření času, které bylo přesnější než Země ; v roce 1926 byly použity k určení nepatrných sezónních změn v rychlosti rotace planety. Standardní přesnost Shortových hodin byla řádově 1 sekunda za rok, i když pozdější měření ukázala, že tyto hodiny byly ještě přesnější. V letech 1922 až 1956 bylo vyrobeno asi 100 hodinek.
Hodiny měly dvě kyvadla. Jeden z nich, "free" ( anglický mistr ), byl umístěn do baňky se vzácnou atmosférou a zajišťoval přesnost hodin. Druhé, „pracovní“ ( anglicky slave pendulum ), bylo synchronizováno s volným pomocí elektrického obvodu a elektromagnetů a bylo také připojeno k indikaci ukazatele.
Shortovy hodiny se skládaly ze dvou bloků. První, což byla měděná termoska o průměru 26 cm a výšce 125 cm s volným kyvadlem uvnitř, byla připevněna ke stěně. Druhé, pomocné přesné kyvadlové hodiny, což byly mírně upravené řídicí hodiny ( anglicky precision regulator clock ) Synchronom, byly umístěny v určité vzdálenosti od prvních. V Lickově observatoři však byl pracovní blok dokonce umístěn v jiné budově, aby se vyloučila možnost jakéhokoli fyzického spojení mezi kyvadly; bloky byly umístěny tak, aby roviny kmitání kyvadel byly na sebe kolmé . Oba bloky byly propojeny elektrickými obvody, které ovládaly elektromagnety, které synchronizovaly oscilace kyvadel. Volná tyč kyvadla a její hmotnost 5,6 kilogramu byly vyrobeny z Invaru , aby se snížila tepelná roztažnost a smršťování kyvadla, což by vedlo ke změně periody se změnou teploty. Zbytková rychlost tepelné roztažnosti byla kompenzována na nulu pomocí kovové vložky pod olovnicí. Vzduch z prvního bloku byl evakuován pomocí ruční pumpy na tlak přibližně 30 mm Hg. Umění. eliminovat vliv změn atmosférického tlaku na rychlost kyvadla a také výrazně snížit aerodynamický odpor , což vedlo ke zvýšení kvalitativního faktoru kyvadla z 25 000 na 110 000 a čtyřnásobnému zlepšení přesnosti. Shortovy experimenty ukázaly, že při 30 mm Hg. Umění. energie spotřebovaná ohybem závěsné pružiny se rovná energii spotřebované odrazem zbývajících molekul vzduchu; nebyl tedy zapotřebí velký stupeň vakua.
Obě kyvadla měla délku asi 1 metr a byla sekundová ( angl. seconds pendulum ), tj. každá oscilace trvala 1 s a perioda byla 2 s, i když přirozená rychlost pracovního kyvadla byla o něco menší. Aby se udržely oscilace každých 30 sekund, dostala kyvadla tlak od speciálního mechanismu. Aby bylo možné sledovat stav synchronizace, měly pracovní hodiny dva číselníky ukazující čas na každém z kyvadel. Hodinky měly také elektronický terminál, který produkoval signál o frekvenci 1 Hz . Tento signál by mohl přenášet přesný čas do hodin v jiných městech nebo jej vysílat přes rádio.
V roce 1984 provedl Pierre Boucheron ( fr. Pierre Boucheron ) studii o přesnosti Shortových hodin uložených na US Naval Observatory . Boucheron s pomocí moderních optických senzorů, které umožňovaly zjistit přesný čas kmitání kyvadla bez jeho ovlivnění, měsíc pozoroval rychlost Shortových hodin ve srovnání s atomovými . Zjistil, že jejich odchylka nepřesahuje 200 mikrosekund za den nebo 1 s za 12 let, což výrazně zlepšilo předchozí odhad přesnosti 1 s za rok. Jeho práce ukázala, že hodiny byly tak přesné, že dokázaly detekovat nejmenší odchylky v gravitaci na zemském povrchu , způsobené přitažlivostí Měsíce a Slunce .
| Hodinky | |
|---|---|
| Podle principu jednání | |
| Po domluvě | |
| Typ |
|
| Detaily a mechanismy hodinek | |
| slavné hodiny | |