Jam dapat dibagi menjadi dua kategori besar berdasarkan cara mereka menampilkan informasi.
Analog, alias mekanis , jam menggunakan tangan yang bergerak untuk menunjukkan waktu saat ini. Jam digital , di sisi lain, menampilkan waktu sebagai sekumpulan angka, biasanya melalui LCD atau layar elektronik lainnya.
(Secara teknis dimungkinkan untuk memiliki jam elektronik dengan tampilan analog, tetapi sangat jarang – kami akan menganggap analog dan mekanis sebagai sinonim.)
Apa yang Ada di Dalam Jam Analog
Setiap jam membutuhkan tiga bagian mendasar:
- waktu : cara untuk melacak berlalunya waktu secara akurat.
- energi : cara menyediakan energi untuk gerak berbagai komponen lainnya.
- Tampilan : menunjukkan kepada pengguna waktu saat ini.
Dalam istilah paling dasar, jam adalah perangkat yang menggunakan energi untuk menampilkan waktu, diatur oleh mekanisme penunjuk waktu .
Pertimbangkan jam pasir berisi pasir – jam analog yang sangat sederhana. Sumber energinya adalah tarikan gravitasi, tampilannya adalah jumlah pasir yang tertahan di setiap setengahnya, dan mekanisme penunjuk waktunya adalah laju aliran pasir yang relatif konstan melalui celah sempit di antara kedua bagian tersebut.
Dalam jam analog yang lebih canggih, tiga bagian fundamental dihubungkan melalui roda gigi, katrol, dan sistem mekanis lainnya.
Pada jam modern, komponen mekanis dapat diganti dengan kabel dan arus listrik. Ada lebih banyak kemungkinan konfigurasi daripada yang bisa kita bahas, jadi mari kita lihat lebih dekat satu jenis jam tertentu.
Jam Pendulum: Jam Modern Pertama
Jam pendulum bisa dibilang merupakan jam modern pertama.
Pendulum, Anda akan ingat, adalah pemberat yang digantung dari titik tetap dan dibiarkan berayun bolak-balik – Anda dapat membuatnya sederhana dengan menjuntai sepasang earbud.
Pada pergantian abad ke-17, percobaan ilmuwan Italia Galileo Galilei dalam fisika membuatnya menemukan fitur unik pendulum ini: seseorang akan selalu membutuhkan jumlah waktu yang sama untuk menyelesaikan ayunan penuh.
Ini benar bahkan ketika hambatan udara dan faktor lainnya secara perlahan mengurangi seberapa jauh pendulum bergerak dengan setiap ayunan, sampai saat pendulum berhenti.
Dia segera mengenali potensi pendulum untuk ketepatan waktu di dalam mekanisme jam, tetapi baru pada tahun 1656 ilmuwan Belanda Christiaan Huygens, terinspirasi oleh karya Galileo, merancang jam pendulum yang berfungsi.
Huygens tidak memiliki keterampilan untuk mengimplementasikan desainnya, jadi dia menyewa pembuat jam profesional Salomon Coster untuk membuatnya.
Sebuah Lihat Di Dalam Sebuah Jam Analog
Mari kita lihat bagaimana jam pendulum bekerja menurut perincian tiga bagian (mekanisme ketepatan waktu, sumber energi, dan tampilan) yang kita gunakan di atas.
Sumber Energi : Seperti jam pasir, jam pendulum pertama menggunakan gravitasi untuk menghasilkan energi melalui sistem beban yang tergantung pada katrol. Memutar kunci akan “memutar” jam, mengangkat beban, dan menyimpan energi potensial dengan menahan beban melawan gravitasi.
Mekanisme Ketepatan Waktu: Pendulum dan komponen yang disebut escapement mengatur laju pelepasan energi dari beban. Keterlepasan mencakup roda berlekuk yang memastikannya hanya dapat bergerak dalam langkah-langkah terpisah, atau “kutu”.
Setiap ayunan pendulum yang selesai melepaskan satu centang pada escapement, yang pada gilirannya memungkinkan beban turun sedikit.
Tampilan : Jarum jam terhubung melalui roda gigi ke seluruh mekanisme.
Saat keterlepasan melepaskan satu detak energi, roda gigi berputar dan jarum jam bergerak dengan jumlah yang tepat.
Jika Anda mengasumsikan ayunan pendulum satu detik, yang biasa terjadi pada desain selanjutnya, setiap tanda centang pada akhirnya akan menggerakkan jarum detik tepat 1/60 putaran di sekitar permukaan jam.
Dalam istilah yang paling sederhana: energi disimpan menggunakan bobot yang diangkat, kemudian dilepaskan pada kecepatan yang tepat melalui mekanisme pendulum penunjuk waktu , yang memutar jarum penunjuk waktu untuk menunjukkan waktu saat ini.
Jam Tangan Analog Berpenggerak Pegas
Mungkin pernah terpikir oleh Anda bahwa pendulum tidak akan berfungsi pada jam tangan yang terus bergerak.
Sebagai gantinya, jam tangan mekanik menggunakan per utama dan roda penyeimbang . Jam yang digerakkan oleh pegas sebenarnya mendahului jam pendulum sekitar 200 tahun, tetapi kurang akurat.
Per utama diputar kencang untuk menyimpan energi . Roda keseimbangan adalah cakram berbobot khusus; setelah digerakkan, ia berputar bolak-balik dengan kecepatan reguler untuk bertindak sebagai mekanisme pengatur waktu .
Jam Kuarsa Bertenaga Baterai
Saat ini, jam yang paling umum adalah jam kuarsa, dinamai berdasarkan mekanisme penunjuk waktunya .
Kristal kuarsa adalah piezoelektrik : jika Anda mengalirkan arus listrik melaluinya, kristal tersebut akan bergetar dengan kecepatan tertentu. Perhatikan tren? Hampir semua proses dengan tingkat tertentu dapat bertindak sebagai mekanisme ketepatan waktu.
Jam bertenaga baterai modern biasa mengirimkan arus listrik sangat kecil melalui kristal kuarsa, yang diatur dalam sirkuit yang berfungsi seperti escapement: ia melepaskan sejumlah kecil listrik dari baterai secara berkala yang ditentukan oleh getaran kuarsa.
Setiap “kutukan” listrik biasa memberi daya pada motor untuk menggerakkan tangan analog atau mengontrol output ke layar digital.
Catatan Akhir tentang Jam Atom
Anda mungkin pernah melihat atau mendengar tentang jam atom.
Hampir seluruhnya digital, jadi kita tidak akan membahas detailnya, tetapi prinsip dasar cara kerjanya sama dengan jam di atas. Perbedaan besar adalah ketepatan waktu mereka: mereka dibangun di sekitar mekanisme yang mengukur tingkat yang tepat di mana atom cesium melepaskan energi setelah “bersemangat” oleh gelombang radio.
Sistem Satuan Internasional membakukan definisi satu detiknya pada sifat-sifat cesium pada tahun 1967, dan tetap menjadi standar sejak saat itu.
