Synchronome #2177, messa a punto

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DMO
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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da DMO » martedì 10 settembre 2019, 13:32

oscar ha scritto:
martedì 10 settembre 2019, 12:14
Un sacco di domande ma e' sempre utile ripassare quel che si ha in testa:

>>><<< Ho scollegato questa parte che non mi interessa, posso ricollegare il filo quando voglio. Sostituire reversibilmente la ruota dentata con un processore (si vede gia' il magnete di sgancio del braccio a gravita' nelle mie foto) toglie un po' di inefficienze meccaniche e complicazioni ma specialmente mi dara' la flessibilita' di indagare come le qualita' del pendolo dipendano dall'ampiezza e dalla temporizzazione dell'impulso a gravita'.
...e allora continuo a non capire a cosa ti riferisci...
Le qualità del pendolo non dipendono dall'ampiezza e ne tanto meno dalla temporizzazione dell'impulso che poi riguarda solo casi simili a questo.
Se questo pendolo fosse messo nel vuoto assoluto e senza nessun attrito non avrebbe neanche la necessità dell'impulso.

E' dimostrato che lo smorzamento delle oscillazioni e quindi la riduzione dell'ampiezza è solamente dovuta alle forze esterne al sistema che si oppongono al moto e fra queste ci sono gli attriti (primo fra tutti quello con l'aria), l'attrito generato dal contatto della molla di spinta della ruota e quello generato dal cricco (che è anche funzione della forza con la quale la molla spinge il rullino sul dente, infatti diminuendolo con il contrappeso lo hai ridotto), e poi la forza resistente della sospensione che per quanto elastica non lo sarà mai abbastanza da non creare delle perturbazioni al moto del pendolo, la lubrificazione come ti aveva suggerito Carlo...etc!

Per questo se dici di voler misurare le caratteristiche di questo specifico pendolo e di cercare di migliorarle quanto più possibile è un discorso che si può affrontare, ma finchè non identifichi in modo chiaro quali sono le criticità e le risolvi quanto meglio possibile, stai solo facendo delle analisi che sono scontate!

Almeno questo è il mio punto di vista...

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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » mercoledì 18 settembre 2019, 22:23

Installata la nuova molla di sospensione di CuBe da .107 mm di spessore, nelle prove con pendolo libero il vantaggio si puo' quantificare in circa 30% di perdite in meno rispetto alla precedente molla in acciaio di .13 mm.
sospensione.jpg
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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da carlo » giovedì 19 settembre 2019, 8:35

oscar ha scritto:
mercoledì 18 settembre 2019, 22:23
Installata la nuova molla di sospensione di CuBe da .107 mm di spessore, nelle prove con pendolo libero il vantaggio si puo' quantificare in circa 30% di perdite in meno rispetto alla precedente molla in acciaio di .13 mm.sospensione.jpg
Sintetizzando in parole più semplici vuoi dire che il pendolo libero con sospensione CuBe si è mosso per un periodo di tempo superiore del 30% rispetto a quando aveva la sospensione di acciaio. Corretto?

Cordialità.
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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » giovedì 19 settembre 2019, 15:17

Si hai sintetizzato bene, i progressi ci sono, sono a me particolarmente utili per familiarizzarmi col sistema e farmi capire quali sono i suoi limiti di accuratezza, non sono lontano da una messa a punto soddisfacente, sarei tentato di dire ottimale ma so che mi saltereste addosso. Quella ottimale credo sia quella dove le influenze ambientali (temperatura e pressione) dominano, cioe' quella che diventerebbe inutile perfezionare. Sto passando alla misura precisa di temperatura e pressione, ho un certo numero di sensori e ho deciso di dedicare un vecchio pc allo scopo.
Per chi fosse interessato alle sorti del timer DIY di Luke Mester del quale avevo parlato in un vecchio post, lo sto' usando per le misure di periodo e verra' presto upgradato con un quarzo (TCXO) 10 volte piu' stabile. Piu' per sfizio che per necessita'. Raccomando questo timer, anche la trasmissione dati bluetooth ha funzionato subito senza problemi. Sono in contatto con Luke, persona disponibile e disinteressata perche' mi metta in grado di personalizzare il software.
A proposito delle misure di periodo ho costruito un circuitino hardware per distinguere le oscillazioni in un senso da quelle nell'altro, piazzato sulla stessa basetta del sensore ottico. E' indispensabile acquisire il tempo di un intero periodo per misure d'accuratezza, registrare la durata dei mezzi periodi, inevitabile con il sensore semplice descritto in precedenza, e' adeguato per il bilancio energetico ma non per la precisione.
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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » lunedì 30 settembre 2019, 23:10

Sto ancora caratterizzando l'orologio cosi' com'e', un' attivita' comunque interessante, le modifiche arriveranno.
E' passato finalmente un piccolo fronte ieri notte accompagnato da una depressione da meno di 5 mbar che mi ha permesso di valutate la sensibilita' di questo pendolo alle variazioni di pressione .
La letteratura che conosco sostiene che con un asta di INVAR le variazioni di pressione rappresentano il vero limite alla precisione di questo pendolo, qui sotto vi mostro i dati di ieri che mi sembrano confermarlo ma non ho ancora sperimentato variazioni di temperatura consistenti.
Nel primo grafico e' mostrato l'andamento del periodo in funzione del tempo, circa 24 ore, nel secondo la temperatura, nel terzo la pressione atmosferica, nel quarto l'ampiezza dell'oscillazione.
La riga rossa nel primo grafico rappresenta la media del periodo, nessuno sforzo e' stato fatto per regolare il pendolo esattamente sui 2 s, lo scopo di quest'orologio non e' comunque quello di misurare il tempo ma solo le sue caratteristiche di stabilita'.
Anche a occhio si vede una buona correlazione fra il periodo e la pressione.
Sul fondo della figura e' riportato il coefficiente di correlazione di circa l'80% fra la pressione, ottenuta con un sensore arduino, sparkfun MS5637, e il periodo del pendolo misurato otticamente al solito modo.
La mia stima dell'errore circolare derivante dalle variazioni di ampiezza dell'oscillazione sembra escluderlo dai contendenti alla perdita di accuratezza misurata.
Screen Shot 2019-09-30 at 21.09.46 copy.jpg
Screen Shot 2019-09-30 at 21.09.46 copy.jpg (125.18 KiB) Visto 1204 volte
A proposito di misure esatte, con lo scopo di tarare esattamente i miei quarzi, ho visitato questa settimana un radioamatore di Mestre che s'e' specializzato in misure esatte del tempo e possiede due locali stracolmi di apparecchiature di qualita' professionale. Mi stupirebbe se in qualche altro posto al mondo ci fosse qualcosa di simile, e una simile competenza, nelle mani di un dilettante. Qui sotto riporto la misura di un un mio quarzo di 10 MHz, 2 parti in 10^8, non male, fatta con un frequenzimetro con oscillatore campione al rubidium.
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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da carlo » martedì 1 ottobre 2019, 7:53

oscar ha scritto:
lunedì 30 settembre 2019, 23:10
>>><<<
(1) Anche a occhio si vede una buona correlazione fra il periodo e la pressione.
(2) Sul fondo della figura e' riportato il coefficiente di correlazione di circa l'80% fra la pressione, ottenuta con un sensore arduino, sparkfun MS5637, e il periodo del pendolo misurato otticamente al solito modo.
>>><<<
(1) vedendo i due grafici appare evidente che con una diminuzione della pressione atmosferica , l'angolo di oscillazione aumenta.
(2) non ho capito dove è riportato...e per dirla tutta neanche cosa esso sia.... ""==""

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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » martedì 1 ottobre 2019, 11:00

Ho guardato wikipedia per una definizione di coefficiente di correlazione ma l'ho trovata troppo astratta. Il coefficiente di correlazione e' una misura di come due funzioni, nel nostro caso del tempo, si muovano o meno in sync. E' una misura indipendente dalla ampiezza relativa delle due quantita' che, come nel nostro caso, hanno anche unita' diverse, secondi e mbar. E', come si dice normalizzata, cioe' =0 se non c'e' relazione fra le due funzioni e =1 se c'e' un legame di proporzionalita' completa. E' un indice molto usato in finanza per es., dove si cercan sempre legami fra "valori" diversi come guide per speculazioni. E' anche molto facile da calcolare con programmi diffusi come EXCEL dove e' peprogrammato.
Nell'immagine riportata sopra e' il numerino in basso =0.811, che corrisponde quindi ad una correlazione forte, dell'80%.
Se vi interessasse giocare con i miei dati di ieri li potete scaricare in forma di tabella da quihttps://drive.google.com/file/d/1rAMPiu ... sp=sharing, sono tante righe, piu' di 40,000. La colonna delT e' il tempo di transito (in microsec) di un ostacolo cilindrico di 4mm coassiale col pendolo, nell'interruttore ottico descritto piu sopra in questo blog. Tutti i grafici sono ricavati da quella tabella.
La quantita' meno intuitiva da ricavare dalla tabella e' l'ampiezza dell'oscillazione. Si ricava dalla velocita' del pendolo, a sua volta ricavata dal tempo di transito delT, ricordando che in un moto armonico la velocita' massima e' Vmax=ω Δx, Δx lo spostamento massimo. ω=2π/T, T il periodo, per un pendolo da 1 s, T=2s e quindi ω = π e Δx=Vmax/π.
Incidentalmente, riguardando i dati, correggo quanto detto nel precedente post, la variazione del periodo mi sembra ora coerente con la variazione dell'ampiezza dell'oscillazione attraverso la relativa variazione di errore circolare, un errore di calcolo. Chissa se questa volta ci ho azzeccato.

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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da carlo » mercoledì 2 ottobre 2019, 7:38

Ti ringrazio per la spiegazione: sei riuscito a rendere intuitiva una cosa con la quale abbiamo pochissima, se non nessun, relazione.

Buon lavoro con tutti i tuoi calcoli... :lol: ...e facci sapere dei risultati ai quali pervieni.

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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » giovedì 3 ottobre 2019, 16:30

Nella continua lotta per un Q sempre piu' alto (trattenetevi da facili umorismi) ho chiesto un' offerta a una ditta cinese per un peso analogo a quello attuale di invar (7.5 kg) in lega di tungsteno, quindi con densita' piu' che doppia: 750 USD, penso cerchero' altre vie.
Son pronto con l'eliminazione della ruota e ho fatto un prototipo per misurare le previsioni teoriche dell'impulsatore magnetico: 3g per ampere, nel mio caso dovrei cavarmela con 300 mA, con qualche spira in piu' bastera' un semplice piccolo transistor.
plunger_solenoid.jpg
plunger_solenoid.jpg (30.08 KiB) Visto 1179 volte
Ho anche installato il pickup di "precisione":
pickup.jpg
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il cilindretto, secondo il mio micrometro Mitutoyo ha un diametro di 3.999 mm, non avevo mai fatto simili sforzi di precisione e sono stato fortunato, sicuramente ci sono effetti dovuti alla rugosita' e alla diffrazione piu' importanti, e incredibile a cosa s'e' costretti a pensare con l' elettronica che facilmente arriva alla precisone del ns, 1/109 nel nostro caso.
Per ora ho ancora un po' di misure da fare col synchronome cosi' com'e', difficile staccarsene, faro' solo modifiche reversibili.
Mi rendo conto di usare questo blog come diario di bordo, conto sulla sua vita eterna per poter tornare indietro un giorno se avro' bisogno di informazioni ormai dimenticate.

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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » mercoledì 16 ottobre 2019, 14:12

Procede la caratterizzazione, ora il sistema di misura e' piu completo, ho dotato un secondo timer di Mester di un quarzo compensato (TCXO nel riquadro azzurro) che sembra stabile allo .02 ppm con le piccole variazioni di temperatura della mia casa, anche se una simile precisione non e' necessaria. I due timer monitorano ora il periodo che inizia con l'oscillazione sinistra uno, destra quell'altro.
TWO TIMERS2 copy.jpg
TWO TIMERS2 copy.jpg (63.94 KiB) Visto 1156 volte
Le misure indicano sempre la presenza di un oscillazione spuria di frequenza meta' di quella principale alla quale sottrae circa lo 0.1% dell'energia dell'impulso e che sembra decadere in circa 15 oscillazioni, il periodo dell'impulsazione nel Synchronome. Cosa vuol dire? Con il presente sistema ne vediamo solo una proiezione in un piano, c'e' qualcuno che vede come registrare anche un altra proiezione? E' necessaria piu' informazione per un identificazione chiara?
Pensavo di fare alcune prove cambiando la rigdita' della molla della sospensione e la direzione dell'impulso. Quest'ultima l'avevo gia' fatta senza raggiungere conclusioni, ma ora sono piu' attrezzato. Per la prima ho ordinato due spessimetri a lamine in acciaio per avere lo stesso materiale in spessori diversi.
L'immagine mostra le misure del periodo e dell'ampiezza nel tempo per circa 130 periodi.
doppia oscillazione.jpg
doppia oscillazione.jpg (49.07 KiB) Visto 1156 volte
Il sistema di misura parallelo realizzato con Arduino mi ha insegnato che c'e' arduino e arduino. Arduino uno, quello che usavo credendo che fosse quarzato, ha un quarzo solo per le comunicazioni ma non per il clock che utilizza un oscillatore ceramico (bordo rosso) con qualita' non sufficienti ai miei scopi.
cristallo arduino copy.jpg
cristallo arduino copy.jpg (11.89 KiB) Visto 1156 volte
C'e pero' un modello piu' recente, Arduino Leonardo, che utilizza un processore che ha riunito le due funzioni e quindi lo stesso quarzo per entrambe (4.7 Euro, come fanno?), ne ho ordinati due e presto sapro' se sono adeguati, perche' la semplicita' di programmazione di Arduino e' ineguagliabile. Rimango convinto che queste misure precise si possano fare anche con Arduino + 2 sensori, (temporizzazioni, temperatura e pressione) chiunque fosse interessato a replicare il sistema mi chieda dettagli.

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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da carlo » giovedì 17 ottobre 2019, 8:12

oscar ha scritto:
mercoledì 16 ottobre 2019, 14:12
Procede la caratterizzazione, ora il sistema di misura e' piu completo, ho dotato un secondo timer di Mester di un quarzo compensato (TCXO nel riquadro azzurro) che sembra stabile allo .02 ppm con le piccole variazioni di temperatura della mia casa, anche se una simile precisione non e' necessaria. I due timer monitorano ora il periodo che inizia con l'oscillazione sinistra uno, destra quell'altro.
Se ho capito, il tuo scopo è quindi misurare il tempo di ciascuna oscillazione: in un senso e poi quello opposto?
oscar ha scritto:
mercoledì 16 ottobre 2019, 14:12
Le misure indicano sempre la presenza di un oscillazione spuria di frequenza meta' di quella principale alla quale sottrae circa lo 0.1% dell'energia dell'impulso e che sembra decadere in circa 15 oscillazioni, il periodo dell'impulsazione nel Synchronome.
Non saprei cos'altro ci sarebbe da aspettarsi se non, come hai fatto tu, l'individuazione esatta del valore della perdita.
oscar ha scritto:
mercoledì 16 ottobre 2019, 14:12
Cosa vuol dire? Con il presente sistema ne vediamo solo una proiezione in un piano, c'e' qualcuno che vede come registrare anche un altra proiezione? E' necessaria piu' informazione per un identificazione chiara?
Quello evidenziato è la tua risposta al "cosa vuol dire", oppure è l'introduzione di un'altra considerazione.
Se il tempo fra un impulso è l'altro e di 15 secondi , a me pare ovvio tutto quello che hai scritto
Non ho una laurea in fisica e quindi forse vorrai perdonare la mia ignoranza.
oscar ha scritto:
mercoledì 16 ottobre 2019, 14:12
C'e pero' un modello piu' recente, Arduino Leonardo, che utilizza un processore che ha riunito le due funzioni e quindi lo stesso quarzo per entrambe (4.7 Euro, come fanno?), ne ho ordinati due e presto sapro' se sono adeguati, perche' la semplicita' di programmazione di Arduino e' ineguagliabile. Rimango convinto che queste misure precise si possano fare anche con Arduino + 2 sensori, (temporizzazioni, temperatura e pressione) chiunque fosse interessato a replicare il sistema mi chieda dettagli.
Sono considerazioni al di sopra delle mie conoscenze e quindi ti confesso che ti posso leggere con interesse senza, non ho difficoltà ad ammetterlo, capire molto... ""==""

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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » martedì 17 dicembre 2019, 16:20

Sempre con l'obbiettivo di comprendere i limiti della regolarita' del pendolo ho fatto un ulteriore modifica al synchronome.
Aperta parentesi:
mi sono accorto di non essere piu' convinto che il pendolo sia il modello di orologio meccanico con le migliori prospettive di miglior regolarita'. Pensavo lo fosse avendone letto la storia culminata poco meno di cent'anni fa con gli orologi di Shortt e Fedchenko, ma pendoli molto precisi si scontrano con ostacoli per i quali le loro caratteristiche costruttive possono fare poco. Nella mia testa l''argomento e' pero' ancora aperto.

Parentesi quadre: le irregolarita' di battito di un pendolo originano da forze esterne e interne. Fra queste, nei casi migliori, e' preponderante l'interazione con l'aria che lo circonda. Si puo' dimostrare con grande generalita' in meccanica statistica che le irregolarita' di un moto di un sistema periodico isolato sono sempre associate a dissipazioni d'energia, da cui l'importanza del parametro Q che misura appunto il peso delle dissipazioni come frazione dell'energia immagazzinata. E' per questo che molti insistono sulla misura del Q come fattore di merito di un meccanismo d'orologio.
Questo e' vero per un sistema isolato, un sistema che conserva l'energia.* E' quindi vero in buona approssimazione anche per un sistema che ne dissipa molta, a basso Q, dove quel che succede fuori non importa gran che.

Parentesi graffa: una ragione importante per la quale gli orologi atomici sono cosi' precisi, meglio, cosi' regolari e' il loro "isolamento". Gli oscillatori atomici hanno componenti soggette praticamente solo alle forze elettromagnetiche realtive alla struttura atomica, del mondo esterno se ne infischiano, la gravita' per loro non conta praticamente nulla. Anche se cascano per terra, come tutti i gravi, le loro oscillazioni rimangono indisturbate.

I pendoli invece sono soggetti a quelli che in meccanica statistica si chiamano "potenziali dipendenti esplicitamente dal tempo", cioe' forze che cambiano nel tempo per i fatti loro.
Il risultato dell'esperimento "misura del tempo" dipende quindi da quando l'esperimento viene realizzato, non deve sorprendere che non ci sia una legge universale che lo descrive sempre bene e che la regolarita' ne soffra.
Un esempio di forze con dipendenza esplicita dal tempo sono le forze di marea, la gravita' cambia e quindi cambia il ritmo del battito, e' un limite importante del pendolo di Shortt. Esempio piu' rilevante ai pendoli di tutti i giorni: le variazioni di temperatura e pressione. La regolarita' del mio Synchronome e' affetta in modo sostanziale da variazioni di temperatura e pressione. L'unico rimedio e' quello di prendere accorgimenti ad hoc: usare materiali speciali, per esempio aste in Invar e lenti in tungsteno, termostatare e pressurizzare (il metodo di Shortt).

Il mio obbiettivo segreto e' quello di misurare la longitudine attraverso le forze di marea con un pendolo in aria, un potenziale esterno. Non credo ci abbia mai provato nessuno ed e' un effetto cosi' piccolo che per farlo bisogna comprendere il meglio possibile le irregolarita' di un pendolo preciso. Mi sembra alla portata di un synchronome e ho anche un inconfessato asso speciale su per la manica, un trucco puramente informatico.

Ritornando a noi per ora mi sono concentrato sulle cause di irregolarita' interne e quindi sulla massimizzazione del Q. La prima mossa e' stata quella di partire da un orologio molto semplice, che riduce al minimo gli accrocchi meccanici con le loro dissipazioni. Il sunchronome ha una ruota sola.
Ora ho eliminato anche quella, il braccetto a gravita' che comunica l'impulso al pendolo una volta ogni 30 secondi e' ora sganciato da un piccolo solenoide recuperato da un CD Rom



Il comando viene dalla fotocellula in fondo all'asta che misura le oscillazioni
Come risultato il Q e' raddoppiato e quindi a parita' d'ampiezza delle oscillazioni c'e' bisogno di meta' potenza per alimentare il pendolo.
I risultati sperimentali di questa modifica sono stati interessanti, originali e sono solo all'inizio.
Vi faccio un esempio: l'effetto del contenitore del pendolo, della cassa dell'orologio.
E' ovvio che una scatola di sezione 225 x 110 debba avere un effetto sul moto di un cilindro di diametro 80 mm che sfreccia due volte al secondo a circa 1 cm da due delle sue pareti alla velocita' di 10 cm/s. Ma che effetto, e con quale intensita', si manifestera' sulla regolartia' del periodo, sull'abilita' di quest'orologio di tenere il tempo?

Ho cominciato con la cosa piu' semplice, riportata precedentemente, aprire la porta anteriore del mobiletto e confrontare il due ritmi, prima e dopo.
Screen Shot 2019-12-17 at 15.47.21.jpg
Screen Shot 2019-12-17 at 15.47.21.jpg (45.42 KiB) Visto 361 volte
Le misure sopra riportate mostrano come, eliminando una delle 4 pareti, l'energia (proporzionale al quadrato dell' angolo, il primo grafico), aumenti sorprendentemente di piu' del 20%. Chi l'avrebbe mai detto, e il periodo diminuisce di 80 μs, piu' di 3 s al giorno di anticipo.

La risposta temporale per l'energia e' quel che ci si aspetta dato il Q del sistema, circa un' ora per ritornare all'equilibrio, la scala del grafico e' in minuti. Un' ora perche' una nuova maggior ampiezza aumenti le perdite al livello costante della potenza invariata fornita dallo scappamento. Guardando bene si vede che anche il periodo si assesta ad un nuovo equilibrio inferiore con la stessa lenta dipendenza temporale. Piu' chiaro, al minuto 45, e' il lento ritorno simmetrico all'equilibrio di prima dell'apertura. Viene da pensare ad un errore circolare ma il segno e' opposto, con l'aumentare dell'angolo nel nostro caso il periodo diminuisce. Ad un esame piu' attento si scopre che e' un effetto della variazione di temporizzazione dell'impulso con il variare dell'ampiezza.

Ma l'effetto piu' importante e' istantaneo, come a indicare una variazione della struttura delle forze, come se fosse variata la forza di gravita'.
Ho simulato con l'uso di piccoli magneti permanenti** delle variazioni analoghe e, per farla brevissima, quel che succede e' consistente con una variazione della simmetria della forza aerodinamica sulla lente ortogonale al moto del pendolo. La lente si comporta come un ala e togliendo una parete aumenta la portanza sul lato della parete rimanente.
La morale e' che la dimensione della cassa conta energicamente e, quel che ci interessa di piu, conta sulla regolarita'. All'ordine zero bisogna curare la simmetria (la cassa dev'essere simmetrica) e val la pena prestare attenzione all'aerodinamica piu' per la regolarita' che non per l'energetica. la prossima lente sara' in piombo, quindi piu' piccola dell'attuale in invar ( volume piu' piccolo del 40% a parita' di peso), e avra' una forma schiacciata (quindi piu' lontano dalle pareti). Se sono rilevanti le forze statiche altrettanto lo sono qulle stocastiche, quelle responsabili delle irregolarita' del ritmo.

Purtroppo l'emersione dell'inevitabile importanza della simmetria e delle forze ortogonali al piano dell'oscillazione ha complicato il quadro teorico.
Quanto detto non ha pretese di correttezza, son benviste critiche, approfondimenti e correzioni, rifate i conti e le prove, e' per questo che scrivo, per aprire un dialogo su questi temi.

PS - Qualche settimana fa sono stato punito con la pena massima per aver riportato la mia proposta del timer minimo (la vera novita' rispetto a Shrott e' l'informatica elettronica) su un altro forum, la mia intenzione era cercare un dialogo anche su quel tema, naturalmente non quella di irritare Carlo per il quale ho la massima stima e ammirazione non solo per le sue realizzazioni ma anche per come amministra questo forum. E' naturale che andro' avanti a cercare il dialogo su questi temi un po' dappertutto, la risposta maggiore mi e' venuta su forum esteri per ovvii motivi di dimensione, e li' scrivero' ancora inevitabili duplicazioni. Correggetemi quando sbaglio.

* Questa considerazione sull'energia mi ricorda il teorema di Noether (anni 20') che, semplificando molto, lega la conservazione dell'energia all'indifferenza del periodo temporale nel quale viene realizzato un esperimento. Si capisce subito la sua rilevanza nel campo orologiaio, sarebbe interessante sapere se qualcuno e' andato a fondo in questa citazione.

** L'impiego di piccoli magneti permanenti, posizionati sulla cassa e sulla lente, ha aperto la porta a un' infinita' di nuove prove la cui potenzialita' e' notevole perche' si possono applicare forze di intensita' misurabile indipendentemente e con segni opposti (non possibile con le forze aerodinamiche).

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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da carlo » mercoledì 18 dicembre 2019, 8:39

Ho letto il tuo ultimo messaggio tutto di un fiato e naturalmente l'ho trovato estremamente interessante.

Anche se era da sospettarne la presenza mi ha colpito l'influenza delle dimensioni e della forma della cassa nel comportamento del pendolo che "contiene".

Per il resto non posso che osservare, con infinita ammirazione, gli studi e gli esperimenti che stai portando avanti e mi auguro che nei forum stranieri che citi tu possa trovare una maggiore corrispondenza di interlocuzione di quanto, e me ne rammarico essendo io uno dei principali assenti, tu abbia rilevato nel forum....ma come ho già avuto modo di dire, spero converrai che l'argomento nel quale tu ti muovi con così estrema disinvoltura richiede preparazioni teoriche che sono al di sopra della media.

Cordialità.
Carlo

PS il link a youtube non funziona. Se mi comunichi quello corretto, provvedo io a correggerlo :():
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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da oscar » venerdì 31 gennaio 2020, 16:34

Sto facendo qualche progresso.
La questione che mi interessa e' quella della regolarita' cioe' quali siano i limiti di un pendolo nella misura del tempo, teoria e pratica.
Per ora cerco di ignorare le influenze esterne isolandole, le piu' importanti sono la temperatura, la pressione, le fluttuazioni di forze esterne, gravita' e vibrazioni.
Nell'orologio/sistema isolato, secondo l'approccio standard ci sono tre cause per le variazioni del periodo: l'errore circolare, l'errore dello scappamento e gli attriti
In post precedenti ho descritto alcuni esperimenti:
1) come cambia il periodo di oscillazione di un pendolo in funzione dei parametri di impulsazione, sotto il titolo di "la regola della tangente"
2) come cambia il periodo di oscillazione di un pendolo variando l'effetto della frizione dell'aria, sotto il titolo di Synchronome #2177, messa a punto
3) osservazioni sulla assenza di correlazione fra ampiezza e errore circolare in "l' errore circolare in pratica".
Nei primi due casi era evidente l'effetto della "regola della tangente", nota anche come "errore dello scappamento".
Io preferisco chiamarlo regola della tangente come lo chiama Woodward. La teoria originaria e' di Airy, 1826. Per chi e' interessato l'esposizione piu' semplice e' di Woodward, pag 69, My own right time. Posso scannare le pagine rilevanti se interessa. Per chi fosse interessato ai dettagli analitici ne discuterei volentieri, ho anche una mia derivazione. L'articolo di Airy e' comunque, nell'ambito della fisica-matematica, un esempio di eccellente didattica.
La ragione per chiamarlo con un nome diverso da "errore dell' impulso" e' che e' universalmente presente ogni volta che ci sono forze in gioco oltre a una gravita' costante. Per esempio e' dominante negli esperimenti dove si varia la frizione dell'aria aprendo e chiudendo la porta della cassa, punto 2, anche con il pendolo libero, quindi senza nessuno scappamento in azione! Difficile chiamarlo errore dello scappamento senza scappamento.
Per riassumere, usando la versione magnetica del mio synchronome, ho fatto delle misure chiare dell'errore dello scappamento gia' esposte qui sotto il titolo di "la regola della tangente". Per quel che ne so sono la prima verifica quantitativa delle previsioni teoriche, niente di stravolgente, la teoria e' molto convincente.
Con l'esperimento dell'apertura della porta della cassa ho mostrato su questo forum anche altre misure della regola della tangente, meno esplicite e quantitative che non al punto 1, questa volta dovute a forze di frizione.
In entrambi i casi si tratta dell'effetto di asimmetrie del sistema orologio, nello spazio o nel tempo; le due coordinate sono relazionate in modo semplice in un oscillatore/orologio.
E' operativamente utile sapere che e' sempre vero che queste asimmetrie si possono azzerare per ridurre il loro contributo all'irregolarita', normalmente si progetta lo scappamento per farlo. Io non sono abbastanza competente per fare esempi ma ce ne sono molti, anche qui consiglio la lettura di Woodward in proposito.
La storia dell'orologeria, per quel che ne ho capito, mi sembra in gran parte una storia di ottimizzazione dello scappamento che dev'essere energeticamente efficiente e produrre un impulso neutro dal punto di vista del periodo cioe' centrato. Ora, con l'elettronica moderna, queste asimmetrie si possono anche misurare a posteriori in modo semplice e preciso.
Per darvi un idea di come si cercava di farlo, forse s'e' fatto, non ce' documentazione al riguardo, vi mostro il dispositivo di Robertson, mi dicono progettato a questo scopo
Robertson.jpg
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I due micrometri servivano per regolare la temporizzazione dell'impulso, analogamente a quel che ho fatto nel mio synchronome col ritardo dell'impulso magnetico, compito particolarmente semplice in un pendolo elettrificato.
Non credo di esser l'unico ad averci pensato ma e' un cammino lungo, sto cercando di convincere un neozelandese che ha realizzato il seguente adattissimo scappamento elettrico, sostanzialmente un pezzo di una serratura elettrica, a ripetere le mie misure:
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Nel Synchronome per identificare la posizione centrata dell'impulso si regola in tempo reale il ritardo confrontando la durata del suo periodo con quello dei periodi successivi quando non c'e' impulso e il pendolo oscilla liberamente. Guardando questo video,



si vede come la durata del periodo dell'impulso (ogni puntino corrisponde a un periodo diverso, un impulso magnetico ogni 4 di pendolo libero) decresce, passando per lo zero, aumentando il ritardo 20 ms per volta.
E' piu' difficile nel caso delle forze di frizione, l'aerodinamica turbolenta e' la dissipazione dominante. La sintonizzazione si dovrebbe realizzare variando la simmetria della cassa con un ostacolo mobile. Non l'ho ancora fatto in pratica, non e' chiaro quanto sia facile individuare un parametro di controllo. Quello ovvio sarebbe fare il vuoto nella cassa, ovviamente non semplice, ma potrebbe bastare modulare la pressione. E' gia' in cantiere.
La questione dell'errore circolare al punto 3 rimane a me misteriosa, non che abbia dubbi sulla realta' dell'errore circolare ma c'e' qualcos'altro legato alle variazioni di ampiezza che non capisco. E' roba rilevante, per esempio per rispondere alla domanda di quale sia l'ampiezza ideale per il funzionamento di un pendolo di precisione. Guardando alla dispersione dell'errore non sembra essere quella di massimo Q.
Finita questa fase, che chiamerei di medicina interna, dovrei avere un orologio ottimizzato e con caratteristiche di regolarita' note. Quindi passero' alle cause esterne delle quali ho gia' avuto sentore. La temperatura nel mio appartamento e' gia' sufficientemente termostatata per non vederne gli effetti su un pendolo di INVAR. Le variazioni di pressione sembrano piu' importanti, 0.3 μs/mbar su un periodo di 2 s. L'ordine di grandezza fa pensare ad una variazione di galleggiamento della lente dovuta alla variazione di densita' dell'aria, il segno e' quello giusto, ma c'e' anche altro.

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Re: Synchronome #2177, messa a punto

Messaggio da carlo » sabato 1 febbraio 2020, 9:25

oscar ha scritto:
venerdì 31 gennaio 2020, 16:34
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La ragione per chiamarlo con un nome diverso da "errore dell' impulso" e' che e' universalmente presente ogni volta che ci sono forze in gioco oltre a una gravita' costante. Per esempio e' dominante negli esperimenti dove si varia la frizione dell'aria aprendo e chiudendo la porta della cassa, punto 2, anche con il pendolo libero, quindi senza nessuno scappamento in azione! Difficile chiamarlo errore dello scappamento senza scappamento.
Spero che, nonostante la mia ignoranza, apprezzerai l'attenzione con la quale leggo i tuoi messaggi.... ""==""
Prima cosa , tanto per capire, : quando parli di errore della tangente il nome in questione non ha implicazioni trigonometriche , ma deriva da un obsoleto "tangere" e quindi " toccante"...è giusto o non ho capito veramente niente? ""=="" ""==""

Seconda cosa: non capisco come un errore che prende il suo nome da una condizione precisa ( lo scappamento) possa esistere se non si configura quella condizione.
Scrivi "universalmente presente ogni volta che ci sono forze in gioco" : orbene , e per non creare confusione, immagino che sarebbe meglio identificare con un altro nome quegli errori che compaiono in assenza di uno scappamento . Se davanti ad un gruppo di persone io chiamo a presentarsi Giuseppe ( errore dello scappamento), non posso pretendere che venga Erminio (altro tipo di errore) solo perchè entrambi hanno i baffi ( entrambi errori)...o mi sbaglio.

Cordialità.
Carlo
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cchiù lluonga è a pinsata, cchiù granni è a minchiata :lol:
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