Zegarmistrz_731[05]_O1.06

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

SPIS TREŚCI

Wprowadzenie

Wymagania wstępne

Cele kształcenia

Materiał nauczania

4.1. Rozróżnianie historycznych metod pomiaru czasu

4.1.1. Materiał nauczania

4.1.2. Pytania sprawdzające

4.1.3. Ćwiczenia

4.1.4. Sprawdzian postępów

4.2. Identyfikowanie wyrobów zegarmistrzowskich

4.2.1. Materiał nauczania

4.2.2. Pytania sprawdzające

4.2.3. Ćwiczenia

4.2.4. Sprawdzian postępów

Sprawdzian osiągnięć

Literatura

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1. WPROWADZENIE

Poradnik ten będzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy i kształtowaniu umiejętności

identyfikowania wyrobów zegarmistrzowskich.

Poradnik zawiera materiał nauczania składający się z 2 tematów, są to: „Rozróżnianie

historycznych metod pomiaru czasu” i „Identyfikowanie wyrobów zegarmistrzowskich”.

Temat „Historyczne pomiary czasu” pomoże Ci zapoznać się z problematyką konstrukcji

czasomierzy historycznych, dawnych metod pomiaru upływającego czasu oraz wprowadzi
Cię w podstawowe wielkości określające pojęcie czasu .

Temat „Identyfikowanie wyrobów zegarmistrzowskich” pomoże Ci nauczyć się

rozpoznawać znaki poszczególnych firm zegarmistrzowskich oraz identyfikować ich wyroby.

Poradnik ten posiada następującą strukturę:

1) Wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś

mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej.

2) Cele kształcenia tej jednostki modułowej.
3) Materiał nauczania (rozdział 4) umożliwia samodzielne przygotowanie się do wykonania

ćwiczeń. Materiał nauczania obejmuje:

−

niezbędne informacje z danego tematu,

−

pytania sprawdzające wiedzę potrzebną do wykonania ćwiczeń,

−

zestaw ćwiczeń,

−

sprawdzian postępów.

4) Sprawdzian osiągnięć zawierający zestaw zadań testowych z zakresu całej jednostki

modułowej.
Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela

o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność.
Po przerobieniu materiału spróbuj zaliczyć sprawdzian z zakresu jednostki modułowej.

W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzegać regulaminów, przepisów

bezpieczeństwa i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpożarowych, wynikających z rodzaju
wykonywanych prac wymagania te poznasz podczas trwania nauki.

Poniżej przedstawiono miejsce tej jednostki modułowej w strukturze całego modułu:

Techniczne podstawy zawodu zegarmistrza

731[05].O1

731[05].O1.01

731[05].O1.02

731[05].O1.03

731[05].O1.04

731[05].O1.05

731[05].O1.06

731[05].O1.07

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji tej jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

analizować zjawiska fizyczne,

−

poszukiwać informacji,

−

analizować informacje,

−

dokumentować informacje,

−

przeprowadzać proste rozumowania logiczne,

−

interpretować związki wyrażone za pomocą wzorów, tabel, wykresów,

−

odczytać dokumentację techniczną,

−

prezentować skutki własnych działań,

−

obsługiwać komputer osobisty (PC) w stopniu podstawowym,

– stosować zasady bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej

oraz ochrony środowiska.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

−

rozróżnić historyczne metody pomiaru czasu,

−

scharakteryzować konstrukcje czasomierza w epokach historycznych,

−

rozpoznawać symbole – znaki zegarmistrzowskie,

−

zidentyfikować charakterystyczne cechy wyrobów wiodących firm zegarmistrzowskich,

−

zidentyfikować oryginalne czasomierze firm zegarmistrzowskich,

−

zastosować zasady bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej
oraz ochrony środowiska.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Rozróżnianie historycznych metod pomiaru czasu

4.1.1. Materiał nauczania

Czas – jest skalarną wielkością fizyczną, służąca do chronologicznego uszeregowania

wszystkich zdarzeń. Według koncepcji wielu osób próbujących poznać istotą czasu, czas jest
wielkością bezwzględną, absolutną (stąd tzw. czas absolutny), całkowicie niezależną od
przestrzeni i jakichkolwiek czynników fizycznych, zmiana czasu (upływ czasu) jest
jednakowy wszędzie.

W życiu codziennym czas traktuje się właśnie jako wielkość absolutną. Posługiwanie się

czasem  do  charakteryzowania  zdarzeń  (w  tym  zjawisk)  pod  względem  kolejności  ich
występowania  i  trwania  wymaga  stworzenia  możliwości  określenia  chwili  (współrzędnej
czasowej)  zajścia  zdarzenia  oraz  określenia  odstępu  czasu  między  poszczególnymi
zdarzeniami.  Do  tego  celu  służą  skale  czasu  realizowane  za  pomocą  wybranych  stabilnych
zjawisk  okresowych.  W  każdej  skali  umownie  przyjmuje  się  wybraną  chwilę  jako
początkową  oraz  określa  jednostkę  czasu,  związaną  z  okresem  zjawiska  określającego  skalę
czasu.  Do  dokładnego  wyznaczania  chwili  czasu  oraz  mierzenia  upływu  czasu  służą  zegary
wyskalowane w określonej skali czasu. Obecnie stosowane są cztery systemy czasowe (skale
czasu): czas atomowy międzynarodowy, czas uniwersalny, czas uniwersalny skoordynowany,
czas efemeryd.

Czas atomowy międzynarodowy – (ang. Temps Atomique International) – jest to czas

ustalany  przez  Sekcję  Czasu  Międzynarodowego Biura  Miar,  na  podstawie  porównań  wielu
wzorców (etalonów)  jednostki  czasu  (np. zegarów atomowych)  rozmieszczonych  w  różnych
miejscach  na  kuli  ziemskiej.  Ze  względu  na  dużą  stabilność  okresu  czasu  stanowi  bardzo
dobry  wzorzec  czasu  absolutnego.  Jednostką  czasu  absolutnego  jest  sekunda  (określenie
sekundy zamieszczone jest w dalszej części poradnika).

Czas uniwersalny – (ang. Temps Universal) – jest to czas oparty na uśrednionym

w zakresie roku ruchu obrotowym Ziemi. Punktem początkowym doby jest dolna kulminacja
Słońca na południku 0 (w Greenwich).

Czas uniwersalny skoordynowany – (ang. Temps Universal Coordonne) – jest to czas

atomowy  międzynarodowy  skorygowany  o  całkowitą  liczbę  sekund  tak,  aby  różnica
pomiędzy  czasem  uniwersalnym  skorygowanym  a  czasem  uniwersalnym  nie  przekraczała
0,9  s.  Obecnie  do  czasu  atomowego  dodaje  się  1s  raz  w  roku,  aby  skompensować  szybszy
bieg  czasu  atomowego  niż  uniwersalnego.  W  ten  sposób  uzyskano  możliwość  stosowania
czasu atomowego w obserwacjach astronomicznymi, wykorzystywanych np. w nawigacji.

Czas efemeryd – (ang. Temps des Ephémérides) – jest to czas oparty na okresie obiegu

Ziemi  dookoła  Słońca  (rok  zwrotnikowy).  Czas  ten  służył  do  określenia  jednostki  czasu
–  sekundy.  Jednak,  ze  względu  na  to,  że  okres  ten  (między  dwoma  kolejnymi  przejściami
Ziemi  przez  punkt  Barana)  ulega  systematycznemu  skracaniu,  do  zdefiniowania  jednostki
czasu  —  sekundy  (zw.  efemerydalną)  wybrano  określony  rok:  sekunda  jest  to  1/31  556
925,974 7 częścią roku zwrotnikowego 1900, 0 stycznia, godz. 12. Czas efemeryd jest zgodny
z międzynarodowym czasem atomowym.

W każdym miejscu można określić czas lokalny: jest to pora dnia. Czas lokalny

określony jest według położenia Słońca obserwowanego z danego miejsca (lub według innej
umownie  przyjętej  reguły).  Czas  lokalny  jest  jednakowy  dla  wszystkich  punktów  leżących
na  tym  samym  południku  ziemskim  i  inny  dla  punktów  leżących  na  różnych  południkach.
Ze  względu  na  ruch  obrotowy  Ziemi  w  kierunku  wschodnim  czasy  lokalne  na  południkach

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

leżących na wschód od danego południka są późniejsze, a leżące na zachód — wcześniejsze.
Posługiwanie się zarówno czasem lokalnym jak i czasem uniwersalnym jest niepraktyczne
ponieważ w danej chwili ta sama godzina na całej kuli ziemskiej odpowiada różnym porom
dnia.

Wprowadzenie czasu strefowego zmieniło sytuację. Powierzchnię Ziemi podzielono

płaszczyznami  południkowymi  na  24  strefy  czasu  co  15°  długości  geograficznej,
co  odpowiada  różnicy  czasu  lokalnego  1  h  (godziny).  Ten  sam  czas  umownie  przyjęto  za
obowiązujący w całej strefie obejmującej 15° – po 7,5° na wschód i na zachód od południka
środkowego  strefy.  Czas  zachodnioeuropejski  odpowiada  strefie  0  (południk  przechodzący
przez  Greenwich),  czas  środkowoeuropejski,  odpowiada  strefie  1  (południk  15°  długości
wschodniej),  czas  wschodnioeuropejski,  odpowiada  strefie  2  (południk  30°  długości
wschodniej). W niektórych krajach stosuje się odmienny czas w zimie i w lecie (np. w Polsce
czasem  zimowym  jest  czas  środkowoeuropejski,  a  letnim  czas  o  1h  późniejszy).
Z  zagadnieniem  czasu  strefowego  wiąże  się  sprawa  datowania  dni.  Na  mapie  czasów
strefowych w pobliżu południka 180° przebiega linia zmiany daty rozgraniczająca obszary na
kuli  ziemskiej  różniące  się  datą  kalendarzową o 1  dzień  (przy  jej  przekraczaniu ze  wschodu
na  zachód  dodaje  się  w  rachubie  czasu  1  dzień,  zaś  z  zachodu  na  wschód  odejmuje
1 dzień).

System rachuby czasu należy do najdawniejszych zagadnień astronomii. Podstawowe

jednostki  czasu,  doba  i  rok,  są  związane  z  ruchem  obrotowym  i  obiegowym  Ziemi.  Miarą
czasu  w  astronomii  jest  kąt  godzinny  (współrzędne  astronomiczne)  wybranego  punktu  na
sferze  niebieskiej.  W  zależności  od  wyboru  tego  punktu  rozróżnia  się  czas  słoneczny
prawdziwy,  czas  słoneczny  średni  i  czas  gwiazdowy.  Czas  słoneczny  prawdziwy  jest  to  kąt
godzinny środka  tarczy  słonecznej  powiększony  o 12h.  Północ  prawdziwa  wypada  w chwili
kulminacji dolnej Słońca, a odstęp między kolejnymi kulminacjami dolnymi nazywa się dobą
słoneczną  prawdziwą.  Wskutek  niejednostajnego  ruchu  rocznego  Słońca  po  ekliptyce,  czas
słoneczny  prawdziwy  płynie  niejednostajnie,  a  doba  słoneczna  prawdziwa  ma  zmienną
długość.  Aby  zapobiec  temu  wprowadzono  czas  słoneczny  średni  –  jako  kąt  godzinny  tzw.
słońca  średniego  —  punktu  poruszającego  się  po  równiku  niebieskim  ruchem  jednostajnym
ze  średnią  prędkością  Słońca  prawdziwego,  oraz  dobę  słoneczną  średnią  —  okres  między
kolejnymi kulminacjami dolnymi słońca średniego; dobę słoneczną średnią dzieli się na 24h,
godzinę na 60 minut, a minutę na 60 sekund słonecznych średnich. Miarą czasu gwiazdowego
jest  kąt  godzinny  punktu  Barana,  a  doba  gwiazdowa  to  odstęp  między  kolejnymi
kulminacjami górnymi punktu Barana. Doba gwiazdowa jest ok. 3 minuty i 56 sekund krótsza
od doby słonecznej średniej. Czas gwiazdowy znajduje zastosowanie tylko przy obserwacjach
astronomicznych.

Do rachuby większych odstępów czasu służy kalendarz. Jednostką czasu

we  współczesnym  kalendarzu  jest  rok  zwrotnikowy,  w  ciągu  którego  Ziemia  dokonuje
pełnego  obiegu  wokół  Słońca.  Droga  Ziemi  dookoła  Słońca  ma  kształt  elipsy,  w  której
ognisku  znajduje się Słońce. Czas obiegu Ziemi  wokół Słońca wynosi 365 dni, 5 godzin, 48
minut  i  46  sekund,  czyli  365,2422  doby.  Rok  kalendarzowy  powinien  zawierać  całkowitą
liczbę  dni.  Uwzględniając  0,2422  doby  i  uzależniając  początek  roku  kalendarzowego
od  Słońca,  powoduje  początek  każdego  roku  o  innej  porze  i  powoduje  niezgodność
ze zjawiskami astronomicznymi. W 46 r. n.e. Juliusz Cezar wprowadził w Rzymie kalendarz
(juliański)  w  którym,  trzy  lata  liczyły  po  365  dni,  a  rok  czwarty  (przestępny)  –  366  dni.
Dodatkowy  dzień  29  lutego  dołączano  do  roku  którego  liczba  była  podzielna  przez  cztery.
Ten kalendarz dawał pewne niezgodności z porami roku  i z ruchem Słońca. W końcu XVI w.
różnica ta dochodziła do 10 dni. W 1582 r. został wprowadzony nowy kalendarz (gregoriański
od  imienia  papieża  Grzegorza  XIII,  za  którego  wprowadzono  zmianę)  w  którym  najpierw
wyrównano różnicę 10 dni, wprowadzając po 4 października od razu dzień 15 października.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Aby zapobiec powtórnemu powstaniu błędu przyjęto, że dni przestępne stosowane

dotychczas co 4  lata opuszczane  będą w takich  latach, których  liczba wyrażona jest pełnymi
setkami,  z  wyjątkiem  tych  stuleci,  które  wyrażone  są  liczbą  podzielną  przez  400.  Pozostałe
lata liczyć należy jako zwykłe – po 365 dni. Uzyskana różnica pomiędzy nowym kalendarzem
a rachubą lat zwrotnikowych dochodzi do jednej doby po upływie 3300 lat.

Podczas obiegu Słońca oś Ziemi odchylona jest od normalnej do płaszczyzny obrotu

o kąt 23º27

’

(rys. 1)

. Wskutek tego pochylenia w jednym półroczu bardziej oświetlona jest

półkula północna, a w drugim półroczu półkula południowa. Jest to powodem zmian

Rys. 1. Ruch Ziemi dookoła Słońca [1, s 25].

temperatury,  a  w  konsekwencji  pór  roku. Skutkiem  odchylenia osi  ziemskiej  jest  jeszcze  to,
że  dni  w  lecie  są  dłuższe  a  noce  krótsze  a  w  zimie  odwrotnie.  Tylko  dwa  razy  w  roku  dni
i noce są sobie równe – 21 marca i 23 września, najdłuższy dzień to 22 czerwca a najkrótszy
to 22 grudnia. Dni te są dniami zmian pór roku.

Już od najdawniejszych czasów rok dzielono na 12 części. Liczba ta jest ilością obiegów

w  roku  Księżyca  (dawniej  nazywanego  miesiącem)  wokół  Ziemi.  Pełnego  obiegu  wokół
Ziemi  dokonuje  Księżyc  w  ciągu  27,32  doby.  Okres  ten  nazywany  jest  miesiącem
gwiazdowym.  Miesiąc  kalendarzowy,  będący 1/12 częścią  roku kalendarzowego  liczy  30,44
doby.  A  dokładnie  30  dni,  10  godzin,  29  minut  i  3,8  sekundy.  Przyjęcie  długości  miesiąca
z  taką  dokładnością  jest  bardzo  niepraktyczne.  Podobnie  jak  z  latami  przyjęto  pewne
ułatwienia. Miesiące kalendarzowe liczą po 30 lub 31 dni, a luty 28 lub 29. Ta niejednakowa
liczba dni w  miesiącu wynika z braku pełnego podziału (bez reszty)  liczby dni w roku przez
liczbę miesięcy. Tydzień składa się z siedmiu dni. Przyjęcie dziesięcio dniowego tygodnia nie
przyjęło się.

Doba jest jednostką czasu, w ciągu której Ziemia wykonuje jeden pełen obrót wokół

własnej  osi.  Wyraz  dzień  może  oznaczać  zarówno  czas  przebywania  Słońca  nad
widnokręgiem,  jak  i  okres  pełnego  obrotu  Ziemi,  dlatego  lepiej  zamiast  dzień,  czas  obrotu
Ziemi  dookoła  osi  nazywać  dobą.  W  ramach  doby  można  wyróżnić  dzień  i  noc.  Moment
południa  i  długość  dnia  przedstawia  rysunek  (rys.  2).  Ziemia  przedstawiona  jest  od  strony
bieguna północnego. Na kuli ziemskiej po przeciwnej stronie słońca panuje noc.

Rys. 2. Dzień słoneczny na kuli ziemskiej [1, s 27].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Linia łącząca Słońce i Ziemię przebiega przez południk 0 (zerowy – w Greenwich). Na

skutek  ruchu  obrotowego  Ziemi  wszystkie  południki  ustawiają  się  na  wprost  Słońca
i  wówczas  na każdym  z  nich  jest południe. Gdy w Londynie jest południe, to w Warszawie
już  minęło,  a  w  Nowym  Jorku  jest  poranek.  W  Tokio  jest  noc  –  Japonia  leży  w  cieniu
(Możesz  to  dokładnie  określić  na  szkolnym  globusie,  dla  ułatwienia  na  rysunku  (rys.  2)
zaznaczony  jest  kierunek  obrotu  Ziemi).  Wskutek  obrotu  Ziemi każdy  południk  znajduje się
co  24  godziny  na  wprost  Słońca  –  ten  okres  czasowy  nazywa  się  dobą  słoneczną.  Doba
słoneczna  nie  jest  wygodną  jednostką,  gdyż  jej  długość  w  ciągu  roku  się  zmienia.  Aby
zachować  związek  rachuby  czasu  ze  Słońcem  i  jednocześnie  ujednolicić  długość  doby
wprowadzona  została  średnia  doba  słoneczna.  Obliczono  ją  dzieląc  długość  roku
zwrotnikowego przez rzeczywistą ilość dni  (1/365,2422 część roku).

Obecnie dobę dzieli się na 24 godziny. Godzina (h) dzielona jest na 60 minut (min),

a minuta na 60 sekund (s) nie sec., sek. tylko 1 s.
Podczas  XIII  Generalnej  Konferencji  Miar  w  r.  1967/8  w  Paryżu  przyjęta  została  inna
definicja  sekundy.  Wyniknęło  to  z  potrzeby  dokładniejszego  zdefiniowania  wzorca,  gdyż
zegary  atomowe  zapewniały  dużo  większą  dokładność  pomiaru,  niż  wzorzec  utworzony  na
podstawie podzielenia roku zwrotnikowego przez ilość sekund w tym roku. Dla przeciętnego
użytkownika zegara różnica  jest całkowicie  nieuchwytna.  Z punktu widzenia nauki  definicja
sekundy jest następująca:
Sekunda  jest  czasem  trwania  9  192  631  770  okresów  promieniowania,  odpowiadającego
przejściu pomiędzy dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu 133.
Oznacza to, że w atomie tym odbywa się w ciągu jednej sekundy 9 192 631 770 drgań.

Zegar – jest to przyrząd do wyznaczania czasu. Działanie zegara a właściwie sposoby

wyznaczania  czasu  –  są  oparte  na  zjawiskach  okresowych  (obrót  Ziemi  dookoła  Słońca
i  dookoła  własnej  osi,  ruchy  pulsarów,  ruch  wahadłowy  i  drgający)  lub  na  zjawiskach
nieokresowych,  opisanych  określonym  prawem  (połowiczny  okres  rozpadu  pierwiastków
promieniotwórczych,  wypływ  cieczy  z  naczynia).  Zjawiska  nieokresowe  są  obecnie
wykorzystywane  w  rachubie  czasu  tylko  do  specjalnych  celów  (np.  datowanie  odległych
w czasie zdarzeń na podstawie przebiegu rozpadu pierwiastków promieniotwórczych), a także
w starego typu np. klepsydrach.
Budowa  większości  współczesnych  zegarów  jest  oparta  na  zjawiskach  okresowych.  Zegary
takie  składają  się  z  następujących  zasadniczych  części:  oscylatora,  tj.  elementu
wytwarzającego  przebieg  okresowy  („generującego”  powtarzające  się  zdarzenia,  tj.  własną
skalę  czasu),  układu  przetwarzającego  informację  o  liczbie  okresów  na  wskazanie,  układu
nastawczego  oraz  układu  zasilającego  (źródła  energii).  Oscylatory  konstruowane  przez
człowieka to gł.: wahadło, koło zamachowe ze sprężyną (balans), kryształ kwarcu wprawiony
w ruch drgający (oscylator kwarcowy); oscylatory naturalne to atomy  i  cząsteczki oraz ciała
niebieskie. W zależności od rodzaju oscylatora dzieli się zegary odpowiednio na mechaniczne
(wahadłowe  i  balansowe),  kwarcowe,  atom.  i  astronomiczne.  Cechą  charakterystyczną
każdego  zegara  jest  stałość  lub  niedokładność  jego  chodu,  określona  wielkością  fluktuacji
wskazań czasu w określonym przedziale czasu.

W zegarach wahadłowych wykorzystuje się ruch harmoniczny wahadła a źródłem napędu

jest  siła  ciężkości  (opadanie  obciążnika)  lub  siła  sprężystości  (naciągana  sprężyna).
W  zegarach  balansowych  wykorzystuje  się  izochroniczne  drgania  balansu  (izochronizm).
Balans  ma np. postać pierścienia (osadzonego na wałku), mogącego się obracać dookoła osi,
przechodzącej  przez  jego  środek  ciężkości,  i  wykonującego  wokół  tej  osi  obrotowy  ruch
drgający  pod  działaniem  przymocowanej  do  wałka  sprężyny  (tzw.  włosa).  Stałość  chodu
zegara  mechanicznych  zależy  od  warunków  zewn.  (temperatury,  ciśnienia)  oraz  zużywania
się części zegara i zwykle jest rzędu kilku sekund na dobę. Zegary te są ostatnio zastępowane
różnego rodzaju zegarami kwarcowymi.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

W zegarach kwarcowych wzorcem jest kryształ kwarcu pobudzany do drgań

przykładanym  do  jego  ścian  okresowo  zmiennym  napięciem  (zjawisko  piezoelektryczne).
Drgania  te  są  podtrzymywane  za  pomocą  układów  elektronicznych.  W  układach  generatora
–  źródła  drgań  –  element  kryształu  kwarcu  stanowi  jego  najważniejszy  element.  Z  racji
określonych  właściwości kryształ drga z określoną właściwościami kryształu częstotliwością
o  wysokiej  stałości.  Dokładność  wspomagana  układem  elektronicznym  zapewnia  bardzo
wysoką  dokładność  wskazań.  Stałość  chodu  takiego  zegara  w  małym  stopniu  zależy  od
temperatury i innych czynników zewnętrznych, w większym stopniu — od parametrów płytki
kwarcowej.  Dokładność  chodu  zegarów  kwarcowych  wynosi  dla  zegarów  naręcznych  co
najmniej 10

-3

s na dobę, a dla zegarów laboratoryjnych 10

–3

–10

–5

s na dobę. Zegary kwarcowe

są stosowane jako zegary i zegarki powszechnego użytku, a także jako elementy przyrządów
pomiarowych, nawigacyjnych, elementy sterowania procesami technologicznymi, elementy
kontrolujące wzorcowe sygnały.

W zegarach atomowych wykorzystuje się zjawisko absorpcji lub emisji promieniowania

elektromagnetycznego,  przez  atomy  lub  cząstki,  podczas  ich  przejścia  z  jednego  stanu
energetycznego do drugiego. Dla danej cząstki częstotliwość promieniowania odpowiadająca
określonemu przejściu jest niezmienna w czasie i zwykle w bardzo małym stopniu zależy od
warunków  zewnętrznych.  Umożliwia  to  konstruowanie  identycznych  egzemplarzy  danego
zegara atomowego (co nie jest możliwe lub jest bardzo trudne w przypadku innych zegarów).
Zegary  atomowe  odznaczających  się  ponadto  bardzo  dużą  stałością  chodu.  Z  tego  względu
na  osiągane  dokładności,  zostały  uznane  za  najdokładniejsze  wzorce  czasu  i  częstotliwości.
Obecnie  stosowane  wzorce  atomowe  to  głównie:  wzorce  cezowe,  wykorzystujące
właściwości  atomu  izotopu  cezu

133

Cs. Wzorce cezowe pracują na zasadzie stabilizacji

częstotliwości oscylatora kwarcowego, względem częstotliwości 9 192 631 770 Hz,
odpowiadającej przejściu pomiędzy 3 i 4 poziomami energetycznymi (F

3,0

→ F

4,0

) atomu

izotopu

cezu

133

Cs.

Stałość

chodu

laboratoryjnego

zegara

cezowego

wynosi

ok. 2 · 10

-9

s na dobę. Stanowi on wzorzec, na podstawie którego zdefiniowano

międzynarodowy czas atomowy i podstawową jednostkę czasu — sekundę. Zegary atomowe
ze względu na ich zastosowanie w metrologii czasu i częstotliwości stały się istotnym
czynnikiem rozwoju wielu dziedzin nauki i techniki. Przenośne wzorce cezowe, produkowane
seryjnie przez kilka firm na świecie, odznaczają się stałością chodu ok. 2 · 10

-7

s na dobę.

Ostatnio są prowadzone intensywne badania nad właściwościami kilkudziesięciu atomów
i cząsteczek, które mogą być wykorzystywane do budowy wzorców czasu i częstotliwości
pracujących w różnych zakresach widma promieniowania elektromagnetycznego.

Współczesne zegary używane w codziennym życiu mają rozbudowaną część wskazującą

i  podają  godziny,  minuty  i  sekundy,  a  także  dane  kalendarzowe.  Pod  względem  wskazań
rozróżnia  się:  zegary  analogowe  –  z  tarczą  i    z  naniesionymi  na  nią  wskazami  oraz
ze  wskazówką,  cyfrowe  –  ze  wskaźnikami  najczęściej  z  diod  świecących  lub  ciekłych
kryształów.  Rozróżnia  się  też  zegary  samodzielne,  tzn.  mające  własny,  niezależny  układ
oscylacyjny  (własny  takt),  oraz  zegary  zależne,  wykorzystujące  obcy  układ  oscylacyjny
(np.  zegary  sterowane  sygnałami  elektrycznymi  z  centralnego  zegara–matki  –  zegary
pierwotne  i  wtórne  lub  z  sieci  elektroenergetycznej,  wykorzystując  jako  wzorzec
częstotliwość sieci.   Wszystkie  zegary  w  danej  strefie  geograficznej  powinny  być  ze  sobą
zsynchronizowane.  Do  tego  celu  służą  podawane  przez  radio  sygnały  czasu.  Ostatnio
pojawiły  się  kwarcowe  zegary  naręczne  synchronizowane  drogą  radiową  z  odległych
radiostacji, nadających zakodowane sygnały czasu.

Zegary są też wykorzystywane w urządzeniach napędzających elementy przyrządów,

których działanie jest związane z upływem czasu, m.in. programatorów, rejestratorów,
sygnalizatorów,

wyłączników

automatycznych.

Zegary

atomowe

znalazły

liczne

zastosowania, m.in. przemyśle, w telekomunikacji, wojsku itp.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyznaczenie pomiar czasu jest konieczne do uporządkowania życia, oraz wszelkich

działań naukowo – technicznych. Mierzenie czasu nie jest jednak przedsięwzięciem prostym.
Przestrzeń łatwo jest zmierzyć – odległości punktów materialnych są uchwytne dla zmysłów.
Pomiary  czasu,  którego  istota  jest  pojęciem  niematerialnym,  są  skomplikowane
już  u  podstaw.  Przy  pomiarach  czasu  konieczna  jest  obserwacja  ruchu,  ruch  ten  musi  być
jednostajny  lub  powtarzający  się.  Takie  to  rozumowanie  nasunęło  w  przeszłości  myśl
o zbudowaniu zegara – przyrządu pomiarowego do mierzenia czasu.

W początkowym okresie cywilizacji dla uzmysłowienia biegu czasu posługiwano się

tylko zmianami,

jakie obserwowano w przyrodzie. Najważniejszymi

najłatwiej

rozróżnialnymi  były  dni  i  noce.  Już  na  niższych  szczeblach  rozwoju  cywilizacji  powstaje
potrzeba  podziału  tych  naturalnych  jednostek  czasu  na  mniejsze  odcinki.  Środek  dnia
wyróżnia się  największą wysokością słońca na niebie, w  jego pozornym ruchu, a wtedy cień
człowieka  stojącego  jest  najkrótszy.  Czas  można  było  określać  przez  mierzenia  długości
cienia. Ten sposób pomiaru czasu przetrwał długo. Ok. 3000 lat p.n.e. pojawiły się w Egipcie,
Babilonii,  Chinach  i  Indiach  pierwsze  gnomony  –  pionowe  słupy  lub  pręty  ustawione  na
poziomym  terenie  (rys.  3).  Ich  cień  przesuwając  się  w  ciągu  dnia  po  ziemi  oraz  zmieniając
swoją  długość,  umożliwiał  orientację  w  czasie.  Były  to  pierwowzory  zegarów  słonecznych.
Gnomon nie jest dokładnym miernikiem czasu, a w starożytności był używany tylko dlatego,
że nie dostrzegano jego błędnych wskazań.

Rys. 3. Gnomon w starożytnym Rzymie [1, s 8].

Astronomowie, początkowo dzielili dobę na dwanaście odcinków czasu, dla podkreślenia

dwunastu  znaków  zodiaku,  czyli  gwiazdozbiorów  znajdujących  się  na  niebie  w  pasie  drogi
Słońca  wśród  gwiazd.  Wkrótce  przyjęty  został  podział  dokładniejszy,  dzielący  dobę
na  24  części.  Jedną  taką  cześć  nazwano  hora  (w  języku  łacińskim  –  godzina),  od  nazwy
Horusa  bożka  słońca.  Przez  długi  czas  zachował  się  w  Egipcie  zwyczaj  dzielenia  dnia
na 12  godzin  i  nocy  na  12  godzin.  Godziny  nie  były równe  ponieważ długość  dnia zmienia
się  w  ciągu  roku.  Za  twórców  dzisiejszego  podziału  doby  na  równe  24  godziny  uważa
się  Babilończyków.  Od  nich  przejęli  ten  podział  inni.  Jednak  babilońska  rachuba  czasu
przyjęła się początkowo tylko w astronomii. W życiu codziennym liczono nadal czas według
godzin  egipskich.  Rzymianie  zmienili  tylko  porę rozpoczynania  doby:  zamiast  od  południa,
zaczynali dobę od północy.

W drugim tysiącleciu p.n.e. wynaleziono w Egipcie przenośny zegar słoneczny. Zegar

ten składał się z dwóch listew w kształcie litery T. Na dłuższej listwie umieszczone są znaki
sześciu godzin, a krótsza, znajdująca się nieco powyżej, stanowi wskazówkę. Do odczytania
czasu należało tylko właściwie zegar ustawić. Później Egipcjanie budowali ulepszone zegary
słoneczne, które ustawiało się w kierunku południowym. Zegary tego typu wskazywały czas

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

długością  cienia.  Egipcjanie  znali  także  zasadę  budowy  pionowych  zegarów  słonecznych.
Zasadniczą  modyfikację  zegara  słonecznego  dokonali  Babilończycy,  umieszczając  gnomon
we  wnętrzu  półkuli  (rys.  4).  Odmianą  takiego  zegara  było  zastąpienie  gnomona  otworem
wykonanym w półkuli.

Rys. 4. Babiloński zegar słoneczny [1, s 10].

Przez

otwór

przez

który

padał

promień

słoneczny

tarczę

dawał

wskazania.  Ten  sposób  wyznaczania  czasu  spotykany  był  w  niektórych  kościołach
średniowiecza  –  modyfikacja  dotyczyła  tylko  miejsca  wykonania  otworu  –  w  sklepieniu
od strony południowej.  Kolejną  modyfikację  zegara dokonali  Arabowie, zastępując pionowy
gnomon  wskazówką  biegunową  –  czyli  równoległa  do  osi  Ziemi.  Zastosowanie
tej wskazówki zwanej polosem  było dużym ulepszeniem zegara. Czas przestał być mierzony
długością  cienia,  lecz  kierunkiem  cienia  wskazówki,  zmieniającym  swe  położenie  tylko
w zależności od pory dnia. Zbudowanie takiego zegara wymaga tylko wyznaczenia dla każdej
godziny  poszczególnych  kątów  wskazówki.  Wiek  XV  i  następne  doprowadziły  gnomonikę
(naukę o  zegarach słonecznych) do szczytu rozwoju. Jeszcze dzisiaj można zobaczyć zegary
zbudowane  w  tamtym  okresie  –  najstarszy  polski  gnomon  przechowywany  jest  w  British
Museum,  pochodzi  on  z  1476  roku.,  jest  to  praca  Mikołaja  Wodki,  zegar  słoneczny
zbudowany przez Mikołaja Kopernika można zobaczyć na zamku w Olsztynie. Jan Heweliusz
budował  zegary  słoneczne  w  Gdańsku  i  w  Wilanowie.  Największe  muzeum  zegarów
słonecznych  w  Europie  znajduje  się  w  Jędrzejowie.  Istnieje  wiele  różnych  zegarów
słonecznych. Pod względem konstrukcji można  je podzielić  na stałe  i przenośne (rys. 5  i 6).
Stałe  mogą  być  poziome  i  pionowe  (rys.  7).  Przenośne  zegary  zbudowane  są  tak,  że  mogą
wskazywać  czas  w  każdym  miejscu  kuli  ziemskiej po  odpowiednim  nastawieniu wskazówki
i  podziałki  godzinowej.  Ciekawostką  jest  budowanie  w  XVII  i  XVIII  w.  kieszonkowych
zegarów słonecznych.

Rys. 5. Równikowy

Rys. 6. Poziomy

Rys. 7. Pionowy

zegar słoneczny [1s, 12].

Zegar słoneczny [1, s 12].

zegar słoneczny [1, s 13].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Używanie wody do pomiaru czasu jest praktycznie tak dawne jak cienia. Potrzeba

mierzenia czasu w nocy lub pochmurne dni zmusiła człowieka do poszukiwania innej metody
pomiaru.  Najprostszy  zegar  wodny  to  naczynie  z  otworem  napełnione  wodą,  która  wycieka
z  naczynia  przez  otwór.  Wysokość  wody  w  naczyniu  informowała  o  upływającym  czasie.
Jeden  z  najstarszych  takich  zegarów  pochodzi  z  czasów  faraona  Amenhotepa
(ok. 1400 r. p.n.e.), wykonany z alabastru z podziałką wewnątrz (rys. 8). Ponieważ w Egipcie
obowiązywał podział na 12 – to godzinny dzień i 12 – to godzinną noc, dla każdego miesiąca
potrzebna  była  inna  podziałka.  Podobne  zegary,  lecz o  przeciwnym  działaniu  były  używane
na wyspach Pacyfiku. Puste naczynie z otworem wstawiane było do naczynia z wodą, poziom
wypływającej  z  naczynia  przez  otwór  wody  określał  czas.  Kroniki  chińskie  podają, że  zegar
wodny  był  pomysłem  cesarza  Huang-Ti  ok.  2700  r.  p.n.e.  Rozwój  zegarów  wodnych
w  Europie  zaczyna  się  w  połowie  pierwszego  tysiąclecia  p.n.e.  i  ma  ścisły  związek
z rozwojem  mechaniki  – szczególnie kół zębatych.  Kto pierwszy zastosował koła zębate  nie
udało się ustalić. Koła zębate są i dziś podstawą wielu mechanizmów zegarowych. Ulepszony
zegar wodny wyposażony w koło zębate, zębatkę i pływak (rys. 9), stosowany był w Egipcie
w  III  w.  p.n.e.  Woda  wypływa  małym  otworem  z  górnego  zbiornika  do  cylindrycznego
naczynia.  Przepływająca  woda  podnosi  pływak  wraz  z  zębatka,  która  napędza  koło  zębate
obracające  wskazówkę  przesuwającą  się  po  podziałce  godzinowej  w  tym  czasie  zegary  nie

Rys. 8. Egipski zegar wodny [ 1, s 13].

Rys. 9. Grecki zegar wodny [1, s 14].

posiadały  wskazówki  minutowej.  Grecy  budowali  małe  zegary  wodne  –  klepsydry  do
mierzenia krótkich odstępów czasu. Zegary wodne wciąż ulepszano. Jeszcze w średniowieczu
uważano bijący zegar wodny za „cud” świata. Wybijanie godzin odbywało się dzięki wodzie
–    spadająca  woda  uruchamiała  w  określonym  czasie  mechanizm.  Zegary  wodne  były
używane  w  domach  jeszcze  do  XVI  w.  Tradycyjnym  symbolem  czasu  jest  zegar  piaskowy
– klepsydra – podobnie jak klepsydra wodna służył do pomiaru krótkich odstępów czasu. Kto
był  jego  twórcą  nie  udało  się  ustalić.  Zbudowano  go  później  niż  wodny  –  dopiero  po
wynalezieniu  szkła.  Zegar  piaskowy  (rys.  10),  składa  się  z  dwóch  naczyń  szklanych,

Rys. 10. Klepsydra piaskowa [1, s 15].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

najczęściej stożkowych, połączonych małym otworem. Przez otwór ten przesypuje się piasek
z  górnego  naczynia  do  dolnego.  Gdy  piasek  przesypie  się  klepsydrę  należy  odwrócić.  Czas
przesypywania  się  piasku  zależy  od  wielkości  otworu  i  ilości  piasku  (wielkości  klepsydry).
Klepsydra piaskowa to jedyny zegar starożytności używany do dziś – np.: podczas gotowania
jaj.  W  starożytnych  Chinach  używane  były  zegary  ogniowe.  Zegar  taki  stanowiła  świeca
z  podziałka,  pręt  z  palnej  masy  lub  sznurek  nasączony  tłuszczem.  Powolne  spalanie  tych
przedmiotów  dawało  orientację  o  upływie  czasu.  Podobnie  działały  zegary  oliwne.
Obniżający się poziom spalanej oliwy wskazywał czas według podziałki na wskaźniku.

Omówione wcześniej zegary były mało dokładne i niewygodne w użyciu. Dążenie do

wzrostu  dokładności  pomiaru  i  niezawodności  wymusiło  szukanie  innych  rozwiązań.  Duże
nadziej  wiązano  z  wynalezionym  zegarem  mechanicznym.  Najstarszy  znany  zegar  jaki
zachował  się  do  naszych  czasów  pochodzi  z  XIV  w.  (rys.  11).  Mechanizm  zegara
mechanicznego składa się z wielu kół zębatych. Źródłem ich ruchu jest energia mechaniczna

Rys. 11. Zegar mechaniczny z XIV w. [1, s 17].

zgromadzona  w  naciągniętej  sprężynie  lub  energia  potencjalna  odważnika.  Podstawowym
warunkiem    pomiaru  czasu  jest  równomierne  obracanie  się  kół  mechanizmu.  Część
mechanizmu zapewniająca tą równomierność ruchu to regulator i wychwyt. Ten kto wymyślił
to  jest  twórcą  zegara  mechanicznego.  W  literaturze  znaleźć  można  zapiski  iż  twórcą  zegara
mechanicznego  był  uczony  chiński  Liang  Lingzan  (  w  VIII  w.),  a  wg  innych  źródeł
Gerbert z Aurillac, francuski astronom i matematyk (od 999 papież Sylwester II). W połowie
XIV  w.  zegary  mechaniczne  znajdowały  się  w  kilku  miastach  Włoch  i  Francji.  Pierwsze
zegary    mechaniczne  nie  były  dokładne  i  często  musiały  być  regulowane  według  zegarów
słonecznych.  Sam  mechanizm  zegara  składał  sięz  przekładni  zębatej,  koła  wychwytowego
o  skośnych  zębach  oraz  kolebnika  o  pionowej  osi  obrotu.  Na  tej  osi  znajdowały  się  dwie
łopatki (palety), które w takt kolebania się regulatora zatrzymywały  na przemian zęby koła
wychwytowego.  Zegary  wtedy  miały  jeszcze  tylko  jedną  wskazówkę  –  godzinową.  Mała
dokładność  wynikała  z  niedoskonałych  pierwszych  mechanizmów:  wychwytu  i  regulatora.
Wynalezienie  ok.  1400  r.  sprężyny  napędowej  umożliwiło  budowanie  zegarków  noszonych.
Pierwszy taki zegarek został wykonany przez  P. Henleina, ślusarza z Norymbergii, w 1510 r.
W  zegarku  tym  kolebnik  został  zastąpiony  prototypem  regulatora  balansowego.    Nie  było
w nim  jeszcze  sprężyny  spiralnej (włosa),  lecz proste włosy –  szczecina. I chociaż włosy te
zastąpiono  spiralną  sprężyną,  nazwa  włos  pozostała.    Większą  dokładność  chodu  zegara
uzyskano dopiero po zastosowaniu regulatora wahadłowego w XVII w. przez CH. Huygens’a,
on  też  zastosował  balans  ze  sprężyną  spiralną  (włosem).  Dokładność  zegarów  wzrosła,

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

co  umożliwiło  dodanie  ok.  1690  r.  wskazówki  minutowej.  Dokładność  zegarów  wzrastała
dzięki  stosowaniu  coraz  lepszych  wychwytów.  Przełom  wieku  XVII  i  XVIII
to skonstruowany  przez  R.  Hooke’a  wychwyt  hakowy  (cofający),  stosowany  w  popularnych
zegarach  wahadłowych  do  dziś  oraz  skonstruowany  przez  G.  Graham’a  wychwyt
spoczynkowy,  stosowany  w  precyzyjnych  zegarach  wahadłowych.  Dalsze  udoskonalenia
dotyczyły  zegarków  noszonych:  wprowadzony  w  1695  r.  wychwyt  cylindrowy
(spoczynkowy),

oraz

1825

wychwyt

kotwicowy

zwany

szwajcarskim.

W  1748  r.  P.le  Roy  opracował  wychwyt  chronometrowy,  który  po  poprawkach
i  ulepszeniach  jest  stosowany  w  chronometrach  okrętowych.  Od  1704  r.  zaczęto  stosować
w  zegarkach  łożyska  z  kamieni  szlachetnych  przeważnie  z  rubinu  (krystaliczna  odmiana
trójtlenku  glinu  (chem.  AL

), zwane ogólnie „kamieniami”. Dzięki takim łożyskom,

twardszym od stali, trwałość  i dokładność chodu zegarków wzrosła. Poprawił się też wygląd
mechanizmu. Przy uzyskanej wtedy dokładności chodu zegarów zauważono, że nawet dobrze
skonstruowane  zegary,  zmieniają  swoją  dokładność  w  zależności  od  temperatury
– wcześniej zmiany temperaturowe były niezauważalne ze względu na niewielką dokładność
chodu.  Aby  usunąć  te  zmiany  wprowadzone  zostały  mechanizmy  kompensujące.  Były
to  wahadła  kompensacyjne  dla  zegarów  wahadłowych  lub  balanse  kompensacyjne  dla
zegarków  noszonych.  Współczesne  mechanizmy  kompensujące  dla  balansów  nie  są
konieczne,  gdyż  współczesne  materiały  stosowane  do  produkcji  sprężyn  włosowych  nie
zmieniają  właściwości  sprężystych  pod wpływem  zmian  temperatury  a  i  wpływ temperatury
na zmiany  ich długości  materiałów też jest pomijalny. W 1923 r. wprowadzono samoczynny
naciąg  zegarków  noszonych.  W  tym  okresie  pojawiło  się  też  sprężyste  ułożyskowanie
balansów w celu ochrony czopów przed złamaniem podczas silnych wstrząsów. Pojawiło się
również szereg dodatków np.: datowniki.

Pierwszą próbę zastosowania elektryczności do napędu zegara podjął J. Ferguson w 1775

r. jednak ze względu na brak właściwego źródła prądu próba się nie udała. W połowie XIX w.
A.  Wheatstone  i  A.  Bain  dokonali  próby  przekazania  wskazań  zegara  na  odległość.  Dało  to
początek  budowania  tzw.  sieci  czasu,  która  składa  się  z  jednego  zegara  pierwotnego
i dowolnej liczby zegarów wtórnych. Dużą zaletą sieci jest fakt że wszystkie zegary wskazują
czas  jednakowy,  zgodny  ze  wskazaniem  zegara  pierwotnego  (matki).  Sieci  zegarowe  mają
i  dziś  duże  zastosowanie:  na  dworcach  kolejowych,  lotniskach,  fabrykach  itp.  A.  Bain
skonstruował  elektryczny  zegar  wahadłowy  bez  napędu  mechanicznego  i  bez  przekładni
zębatej.  Wahadło  sterowane  było  elektromagnesem,  jednak  ze  względu  na  niedokładne
impulsy  sterujące  zegar  był  niedokładny.  Podobny  zegar  skonstruował  w  1860  r.  M.  Hipp,
wahadło  otrzymywało  impulsu  od  elektromagnesu  tylko  wtedy  gdy  jego  amplituda
zmniejszyła  się  do  określonego  poziomu.  W  1924  r.  dokładniejszy  zegar  elektryczny
z wahadłem,  skonstruował W. H. Shortt. Zegar ten składał się z dwóch zegarów połączonych
przewodami  i  współpracujących  ze  sobą.  Ta  mikrosieć  synchronizuje  się  co  pół  minuty.
Zegary  tego  typu  odznaczają  się  dużą  dokładnością  chodu  i  stosowane  do  dziś.
W 1918 r. H. E. Warren skonstruował zegar synchroniczny – zegar zamiast mechanizmu miał
wmontowany  silnik  synchroniczny  –  dokładność  obrotów  takiego  silnika  zależy  tylko  od
dokładności częstotliwości energetycznej sieci zasilającej. Jeżeli częstotliwość sieci jest stała
zegar pracuje prawidłowo.

Zegary elektryczne znane są od ponad 100 lat, ale dopiero po zastosowaniu elementów

elektronicznych  nastąpił  ich  szybki  rozwój.  Powstała  nowa  grupa  zegarów  i  zegarków
elektronicznych.  Nowoczesne  zegarki  elektroniczne  z  regulatorem  kamertonowym
odznaczają się dokładnością chodu, o uchybieniu rzędu 0,1 s na dobę. Ostatnim osiągnięciem
techniki są zegary i zegarki kwarcowe. Źródłem częstotliwości (a raczej okresu) jest generator
kwarcowy.  Napęd  wskazówek  zapewnia  silnik  krokowy.  Częstotliwość  pracy  oscylatora
może  dochodzić  do  kilku  MHz.  Najczęściej  w  przeciętnych  zegarach  i  zegarkach
częstotliwość  drgań wynosi 32, 768  kHz. Po wielokrotnym podziale uzyskiwany  jest sygnał

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1 Hz, służący do sterowania silnika obracającego wskazówki. Dokładność takich zegarów jest
wysoka,  uchybienie  chodu  zegara  kwarcowego  przeciętnego  wynosi  0,01  –  0,1  s  na  dobę,
zegara ze stabilizatorem cieplnym 0,001 s na dobę. Zegary kwarcowe są wrażliwe na zmiany
temperatury,  jednak  wysoka  częstotliwość  pracy  oscylatora  i  jej  błąd  wynikający  ze  zmian
temperatury ulegają zmniejszeniu w wyniku podziału częstotliwości (błędy maleją w taki sam
sposób) do 1 Hz. W celu zmniejszenia zużycia energii – szczególnie podczas zasilania zegara
z  baterii,  zamiast  wskaźników  analogowych (wskazówki)  zastosowane zostały wyświetlacze
ciekłokrystaliczne

(ang.

Liquid

Cristals

Display).

Wyświetlacze

wykorzystujące

półprzewodnikowe  diody świecące  (ang.  Light  Emitting  Diodes  ) stosowany  jest w zasadzie
w zegarach zasilanych z sieci energetycznej – diody pobierają większy prąd. Zegary i zegarki
elektroniczne  umożliwiły  w  prosty  sposób  (dzięki  elektronice)  realizację  dodatkowych
funkcji
takich jak: stoper, kalkulator czy kalendarz wbudowane w strukturę zegara lub zegarka – stało
się to możliwe dzięki zastosowanie układów scalonych. W 1949 r. w USA zbudowano zegar
atomowy.  Teoretycznie  jest  on  milion  razy  dokładniejszy  od  zegara  kwarcowego,
w praktyce uchybienie chodu tego zegara wynosi 0,000001 s na dobę.  Daje to orientacyjnie
uchybienie chodu rzędu 1s na 3000 lat. Zainstalowany w  1977 r. w Braunschweigu (Niemcy)
zespół  zegarów  atomowych  służący  do  nadawania  impulsów  radiowych  dokładnego  czasu,
wykaże uchybienie chodu 1s po 300 000 lat (zakładane uchybienie dokładności chodu).

Zastosowanie nowoczesnych technologii i materiałów, nowoczesnego sposobu myślenia

i  postępu  nauki  zaowocowało  tym,  że  dokładność  zegarów  współczesnych  przewyższyła
nawet  dokładność ruchu Ziemi (rys. 12).

Rys. 12. Porównanie dokładności zegarów z różnych epok [1, s 24].

Do celów dokładnego wyznaczania i przekazywania czasu zorganizowana została sieć

obserwatoriów  astronomicznych  i  laboratoriów  pomiaru  czasu  i  urządzeń  nadawczych.
Ta  sieć  to  tzw.  służba  czasu.  Zadaniem  instytucji  wchodzących  w  skład  służby  czasu  jest:
wyznaczanie  czasu  na  podstawie  obserwacji  astronomicznych,  porównywanie  wskazań
zegarów wzorcowych z wynikami obserwacji oraz nadawanie i kontrola radiowych sygnałów
czasu.  Rozróżnia  się  sygnały  czasu  do  celów  naukowych  oraz  sygnały  popularne  nadawane
przez  rozgłośnie  radiowe  i  telewizyjne.  Większość  rozgłośni  przyjęła  taki  układ  sygnału,
że początek ostatniego z sześciu sygnałów w odstępach sekundowych oznacza pełną godzinę.
Radiowe sygnały czasu nadawane są z dokładnością do setnych części sekundy.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1.  Czym jest czas?
2.  W jaki sposób określa się upływ czasu?
3.  Jakie znasz rodzaje zegarów?
4.  Jakie znasz jednostki czasu?
5.  Po co powstała służba czasu?

4.1.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Na podstawie kalendarza określ, wybranego wycinku czasu (np.: długość najdłuższego

i najkrótszego dnia w roku, dowolnego miesiąca itp.). Porównaj uzyskane wyniki. Uzyskane
rozbieżności uzasadnij. Załóż, że zakład zegarmistrzowski posiada dostęp do niezbędne
informacji i materiałów.

Tabela 1

Lp.

Analizowany wycinek czasu

Ilość godzin

Ilość minut

Ilość sekund

1. 23 września

2. 22 grudnia

3. miesiąc luty

4. II kwartał

5. rok 1658

6. 38 - my tydzień 1957

7. ............

8. ............

Sposób wykonania ćwiczenie

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
2)  scharakteryzować zadany, do analizy  wycinek czasu,
3)  pozyskać,  z  różnych  źródeł,  niezbędne  informacje  (np.:  godzinę  wschodu  Słońca,

Księżyca),

4)  wykonać, niezbędne działania logiczno – matematyczne,
5)  wypełnić tabelę (dopuszczalna jest inna forma wykonania zadania – np.: wykres),
6)  ocenić, zgodność uzyskanych wyników z literaturą (źródłem),
7)  dokonać samooceny,
8)  zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

poradnik astronoma (lub tożsamy),

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

detale ćwiczeniowe, modele (np.: globus, model układu słonecznego) z dokumentacją,

−

inne stosownie do potrzeb.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ćwiczenie 2

Zbuduj, prosty równikowy zegar słoneczny (rys. do ćwiczenia 2). Zegar powinien

zapewnić  możliwość    zadania  nastaw  korekcyjnych  w zależności  od  miejsca  pomiaru czasu.
Zegar  może  zostać  uzupełniony  o  pomocniczy  mechanizm  ułatwiający  jego  orientację
w  przestrzeni  (np.:  kompas).  Załóż  że  zakład  zegarmistrzowski  posiada  niezbędne
wyposażenie i środki.

W przypadku braku rzeczywistych możliwości technologicznych, możliwa jest

modyfikacja ćwiczenia polegająca na wykonaniu projektu zegara.

Rys. do ćwiczenia 2.

Sposób wykonania ćwiczenie

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
2)  przeanalizować działanie zegara słonecznego,
3)  określić wszystkie niezbędne koordynaty dla wybranego (zadanego) miejsca na Ziemi,
4)  wykonać projekt podstawowych elementów zegara (wskazówki i tarczy),
5)  wykonać podstawowe elementy zegara,
6)  zmontować,  na  podłożu  (można  wykorzystać  jako  podstawę  z  dowolny  posiadany

materiał o odpowiednich wymiarach np.: drewno, metal, tworzywo sztuczne),

7)  ocenić prawidłowość i estetykę montażu zegara,
8)  dokonać samooceny,
9)  zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko obróbcze,

−

poradnik ucznia,

−

poradnik mechanika,

−

stanowisko do montażu elementów,

−

przyrządy i pomoce kreślarskie (pisak, ołówek, cyrkiel, gumka),

−

przyrządy pomiarowe (kątomierz, suwmiarka, lupa ),

−

detale ćwiczeniowe (modele zegarów słonecznych) wraz z dokumentacją lub ich opis.

Ćwiczenie 3

Dokonaj pomiaru zadanego wycinka czasu, wykorzystując wykonany wcześniej

(rys. do ćwiczenia 3) lub oryginalny posiadany równikowy zegar słoneczny. Przed pomiarem
dokonaj zadania nastaw korekcyjnych właściwych dla miejsca dokonywania pomiaru czasu.
Załóż że zakład zegarmistrzowski posiada niezbędne materiały pomocnicze i środki.

W przypadku braku fizycznego zegara równikowego możliwe jest dokonanie pomiaru

z wykorzystaniem innego zegara słonecznego lub pomiar teoretyczny polegająca
na wykonaniu procedury pomiaru czasu z zastosowaniem równikowego zegara słonecznego.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. do ćwiczenia 3.

Tabela 2

Lp.

Analizowany wycinek czasu pomiar zegarem

słonecznym

pomiar zegarem

wzorcowym

Różnica

czasu

1. 15 minut

2. 1 godzina

3. 3 godziny

4. ............

Sposób wykonania ćwiczenie

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
2)  przeanalizować działanie zegara słonecznego,
3)  określić wszystkie niezbędne koordynaty dla wybranego (zadanego) miejsca na Ziemi,
4)  zadać, wszystkie niezbędne koordynaty dla wybranego (zadanego) miejsca na Ziemi,
5)  określić, mierzony wycinek czasu,
6)  dokonać pomiaru określonego (zadanego) wycinku czasu,
7)  skontrolować (spodziewaną) zgodność uzyskanych wyników z dokumentacją,
8)  określić, wielkość błędu pomiaru,
9)  wyjaśnić (lub wyjaśnić potencjalne) przyczyny niedokładności pomiaru,
10)  ocenić jakość wykonania zadania,
11)  dokonać samooceny,
12)  zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko badawcze z dostępem do światła słonecznego,

−

poradnik ucznia,

−

poradnik astronoma (lub tożsamy),

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie),

−

przyrządy pomiarowe (zegar wzorcowy, kątomierz, suwmiarka, lupa),

−

detale ćwiczeniowe, modele (np.: globus, model układu słonecznego) z dokumentacją,

−

inne według potrzeb.

4.1.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) scharakteryzować istotę czasu

2) scharakteryzować historyczne zegary i czasomierze

3) scharakteryzować historyczne metody pomiaru czasu

4) scharakteryzować współczesne metody pomiaru czasu

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4.2. Identyfikowanie wyrobów zegarmistrzowskich

4.2.1. Materiał nauczania

W celu ułatwienia identyfikacji czasowej elementów, podzespołów czy też całych

mechanizmów zegarowych w pracy zostało zamieszczone krótkie kalendarium historycznego
rozwoju  zegarów  od  konstrukcji  bardzo  historycznych  do  praktycznie  współczesnych
osiągnięć techniki zegarowej, mechaniki precyzyjnej czy elektroniki.

Niektóre daty z historii rozwoju techniki zegarowej  (8) :

ok.2500 p.n.e.   w Chinach były znane zegary słoneczne i wodne,
ok.1500 p.n.e.

Thutmosis III ustawia w Heliopolis tzw. iglice Kleopatry, które służyły
do wyznaczenia pór dnia; posiadał on także słoneczny zegar podróżny,

ok.1400 p.n.e. w Egipcie były znane zegary wodne,
ok. 630 p.n.e.

w Asyrii budowano publiczne zegary wodne,

ok. 380 p.n.e.

Platon zbudował zegar wodny z budzikiem,

ok. 250 p.n.e.

Ktesibios buduje b. dokładne zegary wodne ruchomymi figurami,

ok. 50 p.n.e.

w Rzymie ustawiono pochodzące z Grecji obeliski jako zegary słoneczne,

724 r.

w Chinach zbudowano zegar mechaniczny z napędem wodnym,

ok. 820 r.

w Fuldzie istniał najstarszy niemiecki zegar słoneczny,

ok. 1000 r.

Gerbert z Aurillac (późniejszy papież Sylwester II) zbudował
w Magdeburgu pierwszy w Europie zegar mechaniczny,

ok.1300 r.

najstarsza znana wzmianka o zegarze mechanicznym w "Boskiej Komedii"

Dantego,

1335 r.

pierwszy zegar wieżowy w Mediolanie,

1344 r.

zegar wieżowy w Padwie,

1348 r.

zegar wieżowy w Londynie,

1354 r.

zegar wieżowy w Strassburgu,

1368 r.

zegar wieżowy na wieży ratusza we Wrocławiu,

1370 r.

zegar wieżowy w Paryżu,

1404 r.

zegar wieżowy na Kremlu w Moskwie,

ok. 1414 r.

zegar wieżowy na katedrze w Gnieźnie (nieco później także w Gdańsku,
Krakowie i Warszawie),

1425 r.

zbudowano udoskonalony zegar słoneczny (ze wskazówką równoległą do
osi Ziemi),

ok. 1450 r.

wynaleziono zegar z napędem sprężynowym,

1470 r.

Hans Düringer ukończył budowę zegara astronomicznego w kościele
Mariackim w Gdańsku,

1490 r.

zbudowano słynny "Orloj" na wieży ratuszowej w Pradze,

1510 r.

P. Henlein (l479–1542) zbudował w Niemczech pierwszy zegarek
kieszonkowy,

1518 r.

J. Couldray zbudował pierwszy zegarek kieszonkowy we Francji,

1583 r.

Galileo Galilei (1564–1642) w Pizie odkrył prawa ruchu wahadła,

ok. 1600 r.

pierwsze zegary z mechanizmami grającymi,

1622 r.

uruchomiono zegar na wieży Zamku Królewskiego w Warszawie,

1649 r.

Vincezo Galilei zbudował zegar wahadłowy według szkiców wykonanych
przez jego ojca Galileo,,

1657 r.

Ch. Huygens (1629–1695) zbudował pierwszy zegar wahadłowy,

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1664 r.

A. Kochański (1631–1700) napisał rozdział o zegarmistrzostwie w dziele
K. Schotta "Technica Curiosa" (Kochański zaproponował także szereg
ulepszeń w mechanizmach zegarowych),

1675 r.

Ch. Huygens wynalazł regulator balansowy ze sprężyną zwrotną,

ok. 1676 r.

pojawiły się zegarki – repetiery wybijające godziny i kwadranse,

1676 r.

R. Hooke (1635–1703) wynalazł wychwyt hakowy do zegarów
wahadłowych,

1695 r.

T. Tompion (1638–1713) wynalazł wychwyt cylindrowy (ulepszony
w 1715 r. przez G. Grahama),

ok. 1690 r.

zastosowano wskazówkę minutową,

1704 r.

N. Fatio (1664–1741) zastosował pierwsze "kamienie zegarkowe",

1715 r.

G. Graham (1673–1751) skonstruował kotwicowy wychwyt spoczynkowy
(później nazwany jego imieniem),

1722 r.

J. Hautefeuilles (1647–1724) zastosował wychwyt kotwicowy do balansu,

1726 r.

J. Harrison (1693–1776) wynalazł wahadło z kompensacją temperaturową,

ok. 1730 r.

pierwszy zegar z kukułką,

1748 r.

P. Le Roy (1717–1785) wynalazł wychwyt chronometrowy,

1755 r.

T. Mudge (1715–1794) ulepszył swobodny wychwyt kotwicowy,

1756 r.

zbudowano zegarek kieszonkowy z naciągiem automatycznym,

1759 r.

J. Harrison ulepszył wychwyt chronometrowy,

1761 r.

M. Hahn (1739–1781) zbudował zegar astronomiczny wskazujący
m.in. ruchy planet i ich satelitów,

1761 r.

J. Harrison skonstruował zegar nadający się do żeglugi morskiej,

1811 r.

w Poznaniu ukazała się pierwsza w języku polskim mała książeczka
o zegarkach autorstwa A. Masłowskiego (1767–1828),

1824 r.

w Genewie powstała pierwsza szkoła zegarmistrzowska,

1825 r.

G. A. Leschot ulepszył wychwyt kotwicowy swobodny i zastosował
go w obecnej postaci (jest to tzw. wychwyt kotwicowy szwajcarski),

1839 r.

Polacy A. Patek i F. Czapek założyli w Genewie pierwszą fabrykę
zegarków,

1842 r.

ukazały się pierwsze zegarki nakręcane koronką zamiast oddzielnym
kluczykiem,

1843 r.

zbudowano pierwszy sekundomierz (stoper),

1844 r.

w wychwycie Grahama zastosowano wymienne palety,

1845 r.

F.A. Lange (1815–1875) założył fabrykę zegarków w Glashütte k. Drezna,

1848 r.

A. Louis Brandt założył w Biel (Szwajcaria) fabrykę zegarków, która
od 1894 r. przyjęła nazwę "Omega",

1850 r.

uruchomiono  produkcję  zegarów  w  fabryce  założonej  przez  Gustawa
Beckera  (1819–1885)  w  Świebodzicach  (d.  nazwa  Freiburg);  do  1875  r.
fabryka wyprodukowała 100 tys., a do 1892 r. – 1 milion zegarów,

ok.1850 r.

A.L. Breguet (1747–1823) zastosował sprężynę balansową z tzw. krzywą
końcową,

1856 r.

F. Breguet (1804–1883) skonstruował zegar mechaniczny z naciągiem
elektrycznym,

1860 r.

w Lipsku wydano pierwszy podręcznik dla zegarmistrzów w języku
polskim, napisany przez F. Czapka,

1860 r.

uruchomiono masową produkcję zegarów w fabryce „Junghans",

1864 r.

M. Hipp (1813–1893) skonstruował zegar wahadłowy z napędem
elektrycznym,

1868 r.

w Schaffhausen powstała fabryka zegarków IWC ,

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1886 r.

w Warszawie firma F. Woronieckiego ustawiła pierwszy publiczny zegar
elektryczny,

1891 r.

w Warszawie powstała fabryka budzików "GF",

1901 r.

M. Mięsowicz (1861–1938) założył "Pierwszą Krajową Fabrykę Zegarów
Wieżowych" w Krośnie,

1905 r.

w USA po raz pierwszy nadano radiowy sygnał czasu,

1911 r.

w Paryżu rozpoczęto nadawanie radiowych sygnałów czasu z nadajnika
zainstalowanego na wieży Eifla,

1918 r.

W.H. Eccles skonstruował generator z rezonatorem kamertonowym,

1919 r.

wyprodukowano pierwsze zegarki naręczne,

1923 r.

opatentowano zegarek naręczny z naciągiem automatycznym,

1924 r.

zbudowano zegar astronomiczny o dwóch wahadłach – system Shorta,

1929 r.

W. A. Marrison zgłosił patent na generator (zegar) kwarcowy,

1934 r.

odkrycie nieregularności w ruchu wirowym Ziemi (przy wykorzystaniu
zegara kwarcowego),

1947 r.

w Łódzkiej Fabryce Zegarów uruchomiono produkcję budzików,

1948 r.

ukazały się pierwsze dwa tomy z serii "Zegarmistrzostwo" autorstwa braci
W.

Podwapińskiego

(1903–1983)

Bartnika

(1918–2002)

z Niepokalanowa,

1949 r.

zbudowano tzw. zegar atomowy (z generatorem cezowym),

1951 r.

W Toruńskiej Fabryce Wodomierzy uruchomiono produkcję zegarów
domowych (późniejsza nazwa: METRON),

1952 r.

we Francji i w USA rozpoczęto seryjną produkcję zegarków naręcznych
z elektrycznym napędem balansu (ze sterowaniem stykowym),

1956 r.

przyjęto definicję jednostki czasu – sekundy jako części roku
zwrotnikowego (tzw. czas efemerydalny),

1957 r.

w USA i Szwajcarii rozpoczęto produkcję zegarków naręcznych
z regulatorem kamertonowym (produkowano je do 1964 r.),

1958 r.

w Japonii, USA i Szwajcarii wyprodukowano pierwsze zegarki naręczne
z rezonatorem kwarcowym,

1959 r.

w Błoniu k. Warszawy uruchomiono produkcję zegarków naręcznych
(mechanicznych) na licencji radzieckiej; produkcję te przerwano w 1969 r.

1964 r.

rozpoczęto seryjną produkcję zegarków naręcznych z rezonatorem
kwarcowym (od 1969 r. – z układami scalonymi),

1967 r.

przyjęto definicję jednostki czasu – sekundy opartą na wzorcu cezowym
(tzw. czas atomowy),

1973 r.

uruchomiono produkcję zegarków kwarcowych z ciekłokrystalicznym
urządzeniem wskazującym,

1974 r.

uruchomiono nowy zegar na wieży odbudowanego Zamku Królewskiego
w Warszawie,

1978 r.

firma "Omega" rozpoczęła produkcję kwarcowych chronometrów
okrętowych

1979 r.

Łódzkiej Fabryce Zegarów uruchomiono produkcję zegarów

samochodowych z rezonatorem kwarcowym,

1981 r.

szwajcarska firma ETA rozpoczęła produkcję tanich zegarków kwarcowych
o nazwie "Swatch",

1984 r.

w Toruńskiej Fabryce Wodomierzy i Zegarów uruchomiono produkcję
zegarów domowych z rezonatorem kwarcowym,

1997 r.

ukończono odbudowę zabytkowego zegara astronomicznego w kościele
Mariackim w Gdańsku,

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Ogólny rozwój techniki w XIX w. i powstanie wielkiego przemysłu znalazło także

odbicie w produkcji zegarów. Powstały fabryki produkujące zegary seryjnie, co pozwoliło na
obniżkę  ich  ceny  i  poprawę  jakości.  Ustaliła  się  także  pewna  specjalizacja:  jedne  zakłady
produkowały  zegary  domowe,  inna  zegarki  noszone  a  jeszcze  inna  precyzyjne.  Pierwsza
fabryka zegarków powstała w Genewie w 1804 r.  Od początku prym w produkcji zegarków
wiodła  Szwajcaria  i  prymat  ten  nadal  utrzymuje.  Do  czołówki  światowej  należy  ponadto
Japonia.  Do  większych  producentów  zaliczyć  można  również  USA  i  do  niedawna  Rosję
(ZSRR).  Długa  tradycja  Szwajcarska  i  brak  tradycji  w  Japonii  znalazły  swoje  odbicie
w strukturze  produkowanych  wyrobów.  Szwajcarskie wyroby to  głównie wyroby tradycyjne
mechaniczne,  charakteryzujące  się  dopracowanym  do  perfekcji  mechanizmem  zegarowym,
wysoką  jakością    wykonania  i  wysoką  estetyką.  Zegary  Japońskie  charakteryzują  się
nowoczesną technologią  elektroniczną i  jej zastosowaniem w wyrobach  zegarmistrzowskich.
Japońskie zegarki to przede wszystkim zegarki kwarcowe. Ciekawą rzeczą jest to że oba kraje
zaczęły  rozwijać  wspólny  obszar  produkcji  uzupełniając  rynek  usług  zegarmistrzowskich.
Procentowy udział produkcji wyrobów kwarcowych w Szwajcarii to ok. 15 – 20%, a Japonii
60  –  70%.  Duże  zapotrzebowanie  na  wyroby  zegarmistrzowskie  wysokiej  jakości,  oraz  na
wyspecjalizowane  wyroby  umożliwiło  powstanie  wielu  firm  produkujących  wyroby
zegarmistrzowskie. By przyciągnąć klienta do własnych wyrobów firmy zaczęły od początku
oznaczać własnymi  symbolami produkowane przez siebie wyroby. Znaki te zmieniały  się  na
skutek  zmian  zachodzących  w  firmach  a  po  ugruntowaniu  swojej  pozycji  przez  firmę
najczęściej pozostawały niezmienione. Zdarzały się też przypadki że nazwa lub symbol firmy
ma  niewiele  lub  nie  ma  nic  wspólnego z  obecnym właścicielem,  ale  ze  względu  na tradycję
lub wyrobioną wcześniej markę kolejny właściciel nie zmienił nazwy lub znaku.

Firmy zegarmistrzowskie i ich znaki firmowe:

PATEK-PHILIPPE

W dniu 1 maja 1839 roku w Genewie Antoni Patek wraz z innym polskim emigrantem,

warszawskim  zegarmistrzem  Franciszkiem  Czapkiem  –  z  pochodzenia  Czechem,  utworzyli
manufakturę  wytwarzającą  zegarki.  Wobec  dużej  konkurencji  na  rynku,  w  początkowym
okresie  swego  istnienia  firma  produkowała  zegarki  na  zamówienia  –  głównie  od  polskich
emigrantów,  a  także  od  patriotów  w  kraju.  Były  to  przede  wszystkim  zegarki  kieszonkowe,
których  koperty  były  ozdabiane  miniaturami  i  napisami  o  treściach  patriotycznych
i  religijnych.  W  1845  roku  Patek  i  Czapek  rozstali  się.  Miejsce  Czapka  w  spółce  zajął
trzydziestoletni  Francuz,  Adrien  Philippe,  wynalazca  mechanizmu  naciągowego  z  koronką
–  zamiast  dotychczas  stosowanego  kluczyka.  Powstała  wówczas  nowa  spółka,  pod  nazwą
"Patek  i  Spółka",  przekształcona  z  dniem  1  stycznia  1851  r.  w  istniejącą  do  dziś  firmę
o  nazwie  PATEK-PHILIPPE.  Firma  ta  rozpoczęła  seryjną  produkcję  zegarków
kieszonkowych, a później także naręcznych. Obaj wspólnicy, uznając perfekcję za swój ideał,
postanowili produkować najlepsze zegarki na świecie. I tak jest do dziś.

Rys. 13. Znak firmy Patek – Philippe [8].

Spośród

zastosowanych

przez

firmę

nowatorskich

rozwiązań

technicznych

najważniejszymi były: naciąg za pomocą koronki (1841 r.) i niezależny sekundnik (1846 r.),
a także rozpoczęcie produkcji zegarków naręcznych, które obecnie zdominowały wszystkie
inne rodzaje zegarków.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 14. Przykładowy wyrób firmy Patek – Philippe [8].

Po śmierci Antoniego Patka firma kilkakrotnie zmieniała właścicieli. Od kilkudziesięciu

lat jest ona w posiadaniu rodziny Sternów, zachowała jednak znak i dawną nazwę.

TAG HEUER

Założona w 1860 roku w miejscowości Saint – Imier przez Edouarda Heuera, firma TAG

Heuer produkuje zegarki i chronografy, odznaczające się dużą precyzją i estetyką wykonania.
W śród wielu wyrobów firmy stosowane są wprowadzone przez konstruktorów firmy własne

Rys. 15. Znak firmy Tag Heuer [8].

pomysły i patenty. Do rozwiązań technicznych wprowadzonych przez firmę wymienić należy:
pierwszy  chroniony  patentem  mechanizm  chronografu  (1882  r.),  specjalny  zębnik  (1887),
chronograf  (1916  r.)  stoper,  mierzący  czas  z  dokładnością  1/100  s  oraz    Microtimer    –
(1966r.)  mechanizm  mierzący  czas  z  dokładnością  do  1/1000s.  Firma  aktywnie  uczestniczy
w  różnych  imprezach  sportowych,  w  wielu  prestiżowych  ma  status  oficjalnego  dostawcy
urządzeń pomiarowych.

Rys. 16. Przykładowy wyrób firmy Tag Heuer [8].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

OMEGA

W 1848 roku A. Louis Brandt założył w miejscowości Biel w Szwajcarii fabrykę

zegarów. W 1894 r. fabryka przyjęła nazwę „Omega”. Omega produkuje zegarki
i chronometry, głównie mechaniczne o różnym przeznaczeniu i specyfikacji,

Rys. 17. Znak firmy Omega [8].

wszystkie cechuje wysoka precyzja wykonania i trwałość. Jako jedna z pierwszych wykonała
zegarek z odczytem cyfrowym (GURZELEN PATENT 19'' w 1885 r.).

Rys. 18. Przykładowy wyrób firmy Omega [8].

TISSOT

W 1853 roku Charles F. Tissot wraz synem założył, w miejscowości Le Locle

w Szwajcarii,  firmę  zegarmistrzowską. Jest to  jedyna  firma  mająca w  swoim  symbolu  flagę
szwajcarską.  Swą  produkcję  rozpoczęła  od  zegarków  kieszonkowych.  Później  do  produkcji

Rys. 19. Znak firmy Tissot [8].

wprowadziła zegarki naręczne. W 1930 r. zaprezentowała zegarek antymagnetyczny. W 1985
r. Wykonała „kamienny” zegarek z mechanizmem osadzonym w alpejskim granicie. Firma
produkuje zegarki o różnym przeznaczeniu, zarówno mechaniczne jak i elektroniczne.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 20. Przykładowy wyrób firmy Tissot [8].

ROLEX

W 1905 r. została założona przez H. Wilsdorfa i A. Davisa, firma „ Wilsdorf & Davis”

– produkująca zegarki. W roku 1908 H. Wilsdorf zarejestrował w La Chaux–de–Fonds znak
handlowy „Rolex”. Od 1912 r. siedziba firmy mieści się w Genewie. Oficjalnie firma pod swą
obecną nazwą została zarejestrowana w 15 XI 1915 r.

Rys. 21. Znak firmy Rolex [8].

Podczas swojej działalności firma wprowadziła wiele ciekawych i nowoczesnych

w swoim czasie rozwiązań, wytyczając nowe kierunki rozwoju: obudowę wodoodporną,
zegarek z datownikiem, zegarek dla różnych stref czasowych i inne.

Rys. 22. Przykładowy wyrób firmy Rolex [8].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

ZENITH

W 1865 r została założona. przez Georges Favre – Jacot w Le Locle fabryka zegarków.

Podstawową filozofią firmy było od początku „jakość, perfekcja i precyzja”. Ciągle dążenie
do tego celu odnaleźć można w każdym wyrobie firmy.

Rys. 23. Znak firmy Zenith [8].

Przykładowy wyrób firmy Zenith – szczególnie dobrze widoczna precyzja mechanizmu

w odsłoniętym oknie tarczy zegarowej.

Rys. 24. Przykładowy wyrób firmy Zenith [8].

Przykładowe wyroby innych firm zegarmistrzowskich

Rys. 25. Przykładowe wyroby innych firm zegarmistrzowskich [8].

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 26. Przykładowe wyroby innych firm zegarmistrzowskich [8].

Rys. 27. Przykładowe wyroby innych firm zegarmistrzowskich [8].

Znaki szwajcarskich firm zegarmistrzowskich

Zamierzeniem autora nie jest reklamowanie konkretnej lub konkretnych firm

zegarmistrzowskich.  Zamieszczone  poniżej  znaki  firm  mają  pomoc  uczniowi  (słuchaczowi)
w  identyfikowaniu  wyrobów  zegarmistrzowskich  dostępnych  na  rynku  pierwotnym
i  wtórnym.  W  pracy,  zamierzeniem  autora  było  zamieszczenie  znaków  wszystkich
szwajcarskich  firm  zegarmistrzowskich,  jeżeli  któraś  z  firm  została  pominięta  to  jest  to
spowodowane wyłącznie trudnością z dostępem autora do pominiętej firmy.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Rys. 29. Znaki szwajcarskich firm zegarmistrzowskich [8].

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Czy potrafisz umiejscowić w czasie najważniejsze udoskonalenia zegara lub zegarka?
2. Czy potrafisz określić na podstawie zastosowanych rozwiązań czas powstania

określonego mechanizmu zegarowego?

3.  Dlaczego zostały wprowadzone znaki firmowe?
4.  Czy potrafisz opisać kilka znanych Ci znaków firm zegarmistrzowskich?
5.  Czy potrafisz na podstawie znaku rozpoznać producenta mechanizmu zegarowego?

4.2.3. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

W przedstawionym na rysunku (rys. do ćwiczenia 1) mechanizmie zegarowym,

zastosowano wychwyt Grahama z krótką kotwicą i wysuwanymi paletami. Na podstawie
zastosowanego rozwiązania określ czas powstania mechanizmu.

Rys. do ćwiczenia 1: a) symboliczny widok mechanizmu, b) wychwyt Grahama.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 3

Lp.

Analizowany mechanizm

Zastosowane

rozwiązanie

Czas powstania

UWAGI

1. Mechanizm zegarowy

wychwyt

.....

2. Mechanizm ......

regulator

.....

3. ..........

........

4. ..........

5. ..........

wskazówka

minutowa

6. ..........

Czas powstania mechanizmu

ok. 1725 r.

---

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  scharakteryzować analizowany fragment mechanizmu zegarowego,
2)  wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
3)  pozyskać, w razie potrzeby, z różnych innych źródeł, dodatkowe informacje,
4)  wykonać, niezbędne działania logiczno – matematyczne,
5)  wypełnić tabelę (dopuszczalna jest inna forma wykonania zadania – np.: opis),
6)  ocenić, zgodność uzyskanych wyników z literaturą (źródłem),
7)  dokonać samooceny,
8)  zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko zegarmistrzowskie,

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

literatura z wykazu literatury,

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

mechanizmy zegarowe ćwiczeniowe lub modele z dokumentacją,

−

katalogi wyrobów zegarmistrzowskich,

−

inne stosownie do potrzeb (plansze, zdjęcia, foliogramy, adresy witryn internetowych).

Ćwiczenie 2

W przedstawionym na rysunku (rys. do ćwiczenia 2) mechanizmie zegarowym,

zastosowano regulator balansowy z „bregetowską” sprężyną włosową. Na podstawie
zastosowanego rozwiązania określ czas powstania mechanizmu.

Rys. do ćwiczenia 2: a) symboliczny widok mechanizmu, b) regulator balansowy.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 4

Lp.

Analizowany mechanizm

Zastosowane

rozwiązanie

Czas powstania

UWAGI

1. Mechanizm zegarowy

wychwyt

.....

2. Mechanizm ......

regulator

.....

3. ..........

........

4. ..........

5. ..........

Czas powstania mechanizmu

ok. 1825 r.

---

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko zegarmistrzowskie,

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

literatura,

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

mechanizmy zegarowe ćwiczeniowe lub modele z dokumentacją,

−

katalogi wyrobów zegarmistrzowskich,

−

inne stosownie do potrzeb (plansze, zdjęcia, foliogramy, adresy witryn internetowych).

Ćwiczenie 3

Do punktu naprawy, trafił zegarek kieszonkowy (rys. do ćwiczenia 3). Cechą

charakterystyczną  tego  zegarka  był  brak  wskazówek.  Zamiast  wskazówek,  informację
o  czasie  pokazywały  liczby.    Na  podstawie  zastosowanego  rozwiązania  określ  markę
mechanizmu.

Rys. do ćwiczenia 3.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Tabela 5

Lp.

Analizowany mechanizm

Zastosowane

rozwiązanie

Czas powstania

Stosowany

przez

1. Mechanizm zegarowy

wychwyt

.....

2. Mechanizm ......

regulator

.....

3. ..........

Czas powstania mechanizmu

ok. 1825 r.

---

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  scharakteryzować analizowany mechanizm zegarowy,
2)  wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
3)  pozyskać, w razie potrzeby, z różnych innych źródeł, dodatkowe informacje,
4)  wykonać, niezbędne działania logiczno – matematyczne,
5)  wypełnić tabelę (dopuszczalna jest inna forma wykonania zadania – np.: opis),
6)  ocenić, zgodność uzyskanych wyników z literaturą (źródłem),
7)  dokonać samooceny,
8)  zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko zegarmistrzowskie,

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

literatura,

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

mechanizmy zegarowe ćwiczeniowe lub modele z dokumentacją,

−

katalogi wyrobów zegarmistrzowskich,

−

inne stosownie do potrzeb (plansze, zdjęcia, foliogramy, adresy witryn internetowych).

Ćwiczenie 4

Do punktu naprawy, trafił zegarek (rys. do ćwiczenia 4). Cechą charakterystyczną tego

zegarka był wytłoczony na tylnej pokrywie żaglowiec. Na podstawie symbolu
i zastosowanego rozwiązania spróbuj określić markę mechanizmu.

Rys. do ćwiczenia 4.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  scharakteryzować znak analizowanego mechanizmu,
2)  scharakteryzować, w przypadku koniecznym, mechanizm zegarowy,
3)  wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
4)  pozyskać, w razie potrzeby, z różnych innych źródeł, dodatkowe informacje,
5)  wykonać, niezbędne działania logiczno – matematyczne,
6)  przypisać znak na kopercie właściwej firmie zegarmistrzowskiej,
7)  ocenić, zgodność uzyskanych wyników z literaturą (źródłem),
8)  dokonać samooceny,
9)  zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko zegarmistrzowskie,

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

literatura,

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

mechanizmy zegarowe ćwiczeniowe lub modele z dokumentacją,

−

katalogi wyrobów zegarmistrzowskich,

−

inne stosownie do potrzeb (plansze, zdjęcia, foliogramy, adresy witryn internetowych).

Ćwiczenie 5

Do zakładu zegarmistrzowskiego, trafił zegarek (rys. do ćwiczenia 5). Zegarek jest

konstrukcją współczesną. Na podstawie poradnika określ markę mechanizmu.

Rys. do ćwiczenia 5.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6)  przypisać znak na szkielecie zegarka właściwej firmie zegarmistrzowskiej,
7)  ocenić, zgodność uzyskanych wyników z literaturą (źródłem),
8)  dokonać samooceny,
9)  zaprezentować wykonanie zadania.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko zegarmistrzowskie,

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

literatura,

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

mechanizmy zegarowe ćwiczeniowe lub modele z dokumentacją,

−

katalogi wyrobów zegarmistrzowskich,

−

inne stosownie do potrzeb (plansze, zdjęcia, foliogramy, adresy witryn internetowych).

Ćwiczenie 6

Do zakładu zegarmistrzowskiego, trafił zegarek (rys. do ćwiczenia 6). Zegarek jest

konstrukcją współczesną. Na podstawie poradnika określ markę mechanizmu.

Rys. do ćwiczenia 6.

Sposób wykonania ćwiczenia

Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1)  scharakteryzować fragment znaku analizowanego mechanizmu,
2)  scharakteryzować, w przypadku koniecznym, mechanizm zegarowy,
3)  wyszukać odpowiednie strony poradnika ucznia,
4)  pozyskać, w razie potrzeby, z różnych innych źródeł, dodatkowe informacje,
5)  wykonać, niezbędne działania logiczno – matematyczne,
6)  przypisać znak na szkielecie zegarka właściwej firmie zegarmistrzowskiej,
7)  ocenić, zgodność uzyskanych wyników z literaturą (źródłem),
8)  dokonać samooceny,
9)  zaprezentować wykonanie zadania.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

wyposażone stanowisko zegarmistrzowskie,

−

wyposażone stanowisko do prac pisemnych,

−

poradnik ucznia,

−

literatura,

−

stanowisko komputerowe z dostępem do Internetu,

−

materiały i środki piśmienne (papier, długopis, materiały kreślarskie,

−

mechanizmy zegarowe ćwiczeniowe lub modele z dokumentacją,

−

katalogi wyrobów zegarmistrzowskich,

−

inne stosownie do potrzeb (plansze, zdjęcia, foliogramy, adresy witryn internetowych).

4.2.4. Sprawdzian postępów

Czy potrafisz:

Tak Nie

1) scharakteryzować konstrukcje mechanizmów zegarowych

2) scharakteryzować rozwój mechanizmów zegarowych

3) rozpoznać znaki firm zegarmistrzowskich

4) zidentyfikować wyroby firm zegarmistrzowskich

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ

INSTRUKCJA DLA UCZNIA

1)  Przeczytaj uważnie instrukcję.
2)  Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3)  Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4)  Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi.
5)  W przypadku odpowiedzi zbliżonych wybierz tę, która wydaje ci się najlepsza.
6)  Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7)  Kiedy  udzielenie  odpowiedzi  będzie  Ci  sprawiało  trudność,  wtedy  odłóż  jego

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny.

8) Na rozwiązanie testu masz 60 min.

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Zegar, jest to przyrząd służący do:

a)  wyznaczania czasu,
b)  zmiany czasu,
c)  analizy czasu,
d)  ograniczania czasu.

2. Czas, jest wielkością fizyczną:

a)  wektorową zmienną,
b)  skalarną stałą,
c)  wektorową stałą,
d)  skalarną zmienną.

3. Przedstawione obok zegar do

określenia czasu potrzebował:

a)  piasku,
b)  wody,
c)  wiatru,
d)  światła słonecznego.

4. Jedna godzina, to:

a)  30 minut,
b)  3600 sekund,
c)  1/12 doby,
d)  5 kwadransów.

5. Przedstawiony obok zegarek jest produktem:

a)  niemieckim,
b)  szwajcarskim,
c)  francuskim,
d)  angielskim.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6. Podczas pochmurnego dnia, zegar słoneczny będzie:

a)  pracował prawidłowo,
b)  przyspieszał,
c)  zwalniał,
d)  przestawał pracować.

7. Przedstawiony

obok

mechanizm,

to średniowieczny zegar:

a)  słoneczny,
b)  piaskowy,
c)  wodny,
d)  powietrzny.

8. Pierwsze regulatory wahadłowe zaczęto stosować w mechanizmach zegarowych w:

a)  XVI w.,
b)  XVII w.,
c)  XVIII w.,
d)  XIX w..

9. Wyroby zegarmistrzowskie, oznaczone literą Ω produkuje firma o nazwie:

a)  Olimpia,
b)  Omega,
c)  Omron,
d)  Oris.

10. Przedstawiony na rysunku równikowy zegar słoneczny określał czas:

a)  w dowolnym miejscu na równiku,
b)  w ściśle określonym miejscu ,
c)  w ściśle określonym miejscu na równiku,
d)  w dowolnym miejscu Ziemi.

11. Flagę szwajcarską w symbolu firmy zegarmistrzowskiej posiada:

a)  Omega,
b)  Tissot,
c)  Seiko,
d)  Festina.

12. Zegar kwarcowy, jako wzorzec okresu wykorzystuje:

a)  elementy indukcyjne,
b)  kamerton kwarcowy,
c)  elementy półprzewodnikowe,
d)  specjalny rezonator piezoelektryczny.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13. Wskazówkę minutową wprowadzono do zegarów dzięki:

a)  zmniejszeniu wymiarów mechanizmu zegarowego,
b)  zwiększeniu wymiarów tarczy zegarowej,
c)  zwiększeniu dokładności chodu mechanizmu zegarowego,
d)  zmniejszeniu masy wskazówek.

14. Łożyska z kamieni szlachetnych zaczęto stosować w mechanizmach zegarowych w:

a)  XVI w.,
b)  XVII w.,
c)  XVIII w.,
d)  XIX w..

15. Dokładność wskazań zegara słonecznego

zależała od dokładności pomiaru:
a)  wielkości gnomona
b)  szerokości cienia,
c)  długości cienia,
d)  kąta padania cienia.

16. Czas, oparty na obiegu Ziemi wokół Słońca to:

a)  czas strefowy,
b)  czas uniwersalny,
c)  czas efemeryd,
d)  czas absolutny.

17. Przyjęcie w 1967 r. nowej definicji sekundy spowodowane zostało:

a)  wzrostem dokładności zegarów,
b)  zwolnieniem biegu ziemi,
c)  konsekwencją stosowania kalendarza gregoriańskiego,
d)  wprowadzeniem stref czasowych.

18. Istotą pomiaru czasu w zegarze wodnym,

było określenie różnicy:
a)  czystości wody,
b)  gęstości wody,
c)  poziomu wody,
d)  temperatury wody.

19. Najmniejszy współczynnik rozszerzalności cieplnej z poniższych materiałów posiada:

a)  stal,
b)  inwar,
c)  drewno jodłowe suche,
d)  szkło.

,,Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ......................................................................................... .

Identyfikowanie wyrobów zegarmistrzowskich

Zakreśl poprawną odpowiedź

zadania

Odpowiedź

Punkty

Razem: