discussione attorno all'errore dello scappamento

[oscar]

Come sai non so niente di orologi meccanici, anzi di orologi tout court, la mia domanda e': gli scappamenti a gravita' come si comportano da un punto di vista dell'errore dello scappamento? Si possono sempre realizzare in modo che siano centrati?

[carlo]

Come sai non so niente di orologi meccanici, anzi di orologi tout court, la mia domanda e': gli scappamenti a gravita' come si comportano da un punto di vista dell'errore dello scappamento? Si possono sempre realizzare in modo che siano centrati?

Il momento in cui viene consegnato un impulso e la sua intensità, a prescindere dal fatto che in uno scappamento a gravità essa dovrebbe essere costante, sono cose indipendenti l'uno dall'altra.

Cordialità.
Carlo

[oscar]

Carlo ha scritto:

Il momento in cui viene consegnato un impulso e la sua intensità, a prescindere dal fatto che in uno scappamento a gravità essa dovrebbe essere costante, sono cose indipendenti l'uno dall'altra.

Si, certamente, stavo andando fuori tema, ma non troppo, e' sempre a proposito di regolarita'.
La mia domanda era motivata dal fatto che son andato a vedere come funzionano gli scappamenti di gravita' su youtube e mi sono imbattuto su un tuo video, Periodo del regolatore con scappamento Arnfield, https://www.youtube.com/watch?v=NdAkFUVry-c, ove riporti anche misure accurate del periodo e si nota che e' la cifra delle decine di microsecondi la prima che varia a caso.
Mi son chiesto se l'errore di scappamento in quel caso sarebbe stato facilmente misurabile e mi sembra che lo sia.
Se l'errore di centratura fosse di qualche grado, circa 1/10 di rad per es, la stima dell'errore del periodo ΔP, per un Q=1000 (penso un limite superiore in quel caso), ΔP= λ P/2Q = 1/2*10*1000 = 50 μs, misurabili col tuo timer con una certa sicurezza raccogliendo anche a mano qualche decina di misurazioni. Con un Q piu' basso sarebbe piu' facile.
Con uno scappamento a gravita' si potrebbe realizzare questa misura abbastanza facilmente raccogliendo la cifra delle decine di μs con e senza impulso, cioe' sostenendo alternativamente il braccetto a gravita' dello scappamento.
A prima vista, data la bassa approssimazione con la quale si conosce il Q (unloaded in questo caso), sembrerebbe una misura altrettanto scadente ma non e' vero perche' qui interessa azzerare un errore e si potrebbe intercettare lo zero (quando la differenza cambia segno), inclinando lentamente il piano d'appoggio della pendola. Come extra bonus si otterrebbe anche una misura sperimentale del Q dalla pendenza della curva. Dell'espressione per ΔP ci si puo' fidare, l'ho verificata personalmente con buona precisione, e' la stessa anche per gli orrendi orologi elettrici.

[carlo]

Carlo ha scritto:

Il momento in cui viene consegnato un impulso e la sua intensità, a prescindere dal fatto che in uno scappamento a gravità essa dovrebbe essere costante, sono cose indipendenti l'uno dall'altra.

Si, certamente, stavo andando fuori tema, ma non troppo, e' sempre a proposito di regolarita'.

Mi son chiesto se l'errore di scappamento in quel caso sarebbe stato facilmente misurabile e mi sembra che lo sia.

Credo che immaginare che la responsabilità della variazione del periodo del pendolo del mio orologio sia imputabile principalmente, o solo, all'errore dello scappamento corrisponda a farmi un grossissimo complimento in quanto significherebbe che con la realizzazione di un orologio che ha prevalentemente una valenza estetica sono riuscito ad eliminare tutti gli errori che concorrono a rendere un segnatempo impreciso.

Pensare di portare a 0 anche la quinta cifra decimale nella rilevazione visibile nel filmato penso che sia impossibile o per lo meno irrealizzabile in un orologio che è stato costruito da un hobbista.

Cordialità.
Carlo

[oscar]

Non ci crederete ma questa storia e' propedeutica alla misura della regolarita' del doppio pendolo.
La regolarita' dello scappamento e' solo una parte della regolarita' totale dell'orologio, l'errore dello scappamento e' una quantita' fissa, non fluttuante, dipende dalla geometria.
Mi riferivo al solo errore dello scappamento, cioe' a misurare e portare a zero solo il valor medio dell'errore dello scappamento, la 5 cifra decimale andra' avanti a ballare.
L'aspetto interessante e' che non credo sia mai stata fatta una misura diretta dell'errore dello scappamento in un orologio meccanico, ho fatto una ricerca al proposito, ho chiesto anche all'editore di HSN, e non ho trovato niente. Con un timer moderno al quarzo come il tuo e uno scappamento che si possa arrestare, e far ripartire, senza fermare il pendolo mi sembra possibile, anzi facile, qualche ora di lavoro.
Domanda preliminare: nel tuo orologio a scappamento di gravita' e' possibile/facile interrompere manualmente l'impulso per qualche periodo, e poi ripristinarlo, senza in altro modo influenzare il pendolo?
I conti approssimativi fatti nel post precedente mi inducono a credere che sia necessaria solo una serie breve di misure per arrivare a conclusioni chiare.
Tutto quel che serve per realizzare questo esperimento e' registrare in un video il timer contemporaneamente allo scappamento in modo da sapere a quale misura corrisponda ciascuna delle due condizioni, impulso presente o assente.
Dalle medie indipendenti delle due serie di numeri si ottiene l'errore di scappamento, non quello teorico, il vero errore di scappamento, quello sperimentale.
Con un errore di scappamento uguale a zero si guadagna anche in regolarita', la storia della tecnica orologiaria e' in buona parte una storia di scappamenti e loro regolarita'. Poi ci sono anche le variazioni di temperatura, di pressione, di gravita' ecc ma quelle sono storie indipendenti.

[carlo]

Domanda preliminare: nel tuo orologio a scappamento di gravita' e' possibile/facile interrompere manualmente l'impulso per qualche periodo, e poi ripristinarlo, senza in altro modo influenzare il pendolo?

a memoria direi di no in quanto se "allarghi" manualmente i bracci di gravità la RdS inizia a girare libera vorticosamente...a memoria
...e rimarrebbe comunque il problema della forchetta che abbraccia l'asta del pendolo ...ed alla forchetta è solidale tutta una parte dello scappamento....sempre a memoria

Domani verifico sull'orologio.

Cordialità.
Carlo

[carlo]

Ho fatto gli esperimenti che hai suggerito.

L'orologio era fermo da non so da quando e quindi lo stato di lubrificazione è quello che è.

Ho cercato di portare il valore della frequenza a 0,5 secondi ma ogni volta che toccavo la vite di regolazione sotto alla lente , perchè l'oscillazione si stabilizzasse c'era bisogno di una decina di minuti e quindi ho deciso di lasciar perdere la calibrazione del periodo per accettarne quello che al momento "passava il convento"....in fin dei conti, al momento, è su una variazione del periodo con condizioni diverse di funzionamento che la nostra attenzione è focalizzata.

Come si può vedere nel filmato qua sotto il periodo sembra essersi "abbastanza" stabilizzato ( fermo restando tutti i malfunzionamenti legati al lungo periodo di inattività dell'orologio e sopratutto alla qualità del lavoro che sono stato capace di portare a termine). La cifra rossa è una media fra 10 passaggi dell'asta entro la cellula fotoelettrica.



ho quindi alzato il braccetto di impulso



e la lettura si è modificata evidenziando, con un pendolo che si muoveva libero da tutte le interferenze, un aumento della durata del periodo: ho mostrato la mano per un attimo al secondo 30 del filmato per indicare l'attimo in cui ho rimesso in contatto "lo scappamento" con il pendolo e si può notare un repentina diminuzione della durata del periodo dell'oscillazione.



La mia idea è che la variazione sia dovuta al contatto fisco dell'astina del braccio di gravità con l'asta del pendolo: è impossibile che un simile evento non procuri uno "scombussolamento" nel comportamento del pendolo: ogni volta una "sberla".....

Oscar, sono certo, saprà indagare meglio di me sugli accadimenti cui è soggetto quel pendolo...

Cordialità.
Carlo

[oscar]

Ottimo inizio, vuol dire che hai trovato il modo per staccare l'impulso senza fermare il pendolo.

Ho cercato di portare il valore della frequenza a 0,5 secondi ma ogni volta che toccavo la vite di regolazione sotto alla lente , perchè l'oscillazione si stabilizzasse c'era bisogno di una decina di minuti e quindi ho deciso di lasciar perdere la calibrazione del periodo per accettarne quello che al momento "passava il convento"....in fin dei conti, al momento, è su una variazione del periodo con condizioni diverse di funzionamento che la nostra attenzione è focalizzata.

Certamente, per queste prove non serve a niente che l'orologio tenga il tempo giusto.

Come si può vedere nel filmato qua sotto il periodo sembra essersi "abbastanza" stabilizzato ( fermo restando tutti i malfunzionamenti legati al lungo periodo di inattività dell'orologio e sopratutto alla qualità del lavoro che sono stato capace di portare a termine). La cifra rossa è una media fra 10 passaggi dell'asta entro la cellula fotoelettrica.

Ho capito, la media e' su 5 periodi interi, ognuno di 1 secondo e il pendolo e' da 1/2 s.
I dati rilevati da me sul video sono questi:

Jul 20 data.jpg (51.13 KiB) Visto 783 volte

le colonne a destra sono gli scostamenti dalla media per i tre casi
i loro grafici:

Jul 20.jpg (22.19 KiB) Visto 783 volte

Son d'accordo con te la transizione da senza a con impulso ha sofferto durante l'operazione. Sarebbe stata interessante lo stesso se il video fosse stato piu' lungo e si fosse potuto vedere il ritorno alla stazionarieta'.
La transizione da "con" a "senza" non si vede nel video ma dal grafico si vede che i dati "con" non avevano comunque raggiunto il regime stazionario, il periodo continuava a salire. A prima vista sembra esserci un errore dello scappamento di circa 100 μs ma varrebbe la pena ripetere la misura staccando lo scappamento con grazia mentre si continua a misurare, senza soluzione di continuita'. Forse per coincidenza ma anche al riattacco si legge circa + 100 μs. il segno + indicherebbe che l'impulso arriva troppo presto, di quanti gradi non lo sappiamo ancora finche' non abbiamo un idea del Q.
Per cui a me piacerebbe fare delle altre misure, a mio parere la piu' importante e' quella di staccare lo scappamento dopo che il pendolo ha raggiunto una ragionevole stazionarieta' che si dovrebbe poter stimare anche a occhio.
Se tu potessi misurare la lunghezza dell'impulso della fotocellula con un oscillografo, lasciando lo scappamento staccato per un po', 5 minuti?, potremmo misurare il ritmo col quale perde energia, quindi il Q. Altrettanto si potrebbe fare misurando l'ampiezza dell'oscillazione smorzata ma ne hai la capacita'? non serve precisione ma otticamente mi sembra difficile e dev'esser fatta per ampiezze comparabili con quelle stazionarie, tipo dal 100% al 50%, o qualsiasi cosa in mezzo fra le due. La terza via, la piu' precisa, sarebbe chiedere a chi ti ha costruito il timer di aggiungere un secondo display che rappresenta la lunghezza dell'impulso. Avrebbe anche altre applicazioni, per esempio controllare quanto buona e' la compensazione di carica con quella bellissima fusee.
Sarebbe interessante ripetere il processo piu' volte a ritmo anche sostenuto, dipende da quanto tempo ci mette l'orologio a riprendersi dalla tranvata del riattacco.
Mi sembra un successo, sarebbe bello capire se e' semplice variare l'anticipo/ritardo, per esempio come avevo supposto io inclinando la pendola con degli spessori noti, ma non ne sono per nulla sicuro, dipende dalla geometria dello scappamento, devi cercare di capire tu che ce l'hai in mano. Con quei dati si potrebbe provare ad annullare l'errore e stimare il Q
Gia' che ci sei prima di tutto la metterei in sesto al meglio, a proposito e' su un supporto abbastanza ben isolato dal resto dei tuoi movimenti?
Naturalmente controllate le mie affermazioni, magari consultando anche l'ottimo libro di Woodward al cap 8, ho visto che si trova anche su libgen, http://93.174.95.27/search.php?req=my+o ... column=def

[oscar]

CORREZIONE al messaggio precedente:

il segno + indicherebbe che l'impulso arriva troppo presto

naturalmente ho sbagliato il segno, un aumento della durata del periodo significa che il baricentro dell'impulso e' in ritardo rispetto all' asta che raggiunge la verticale, non in anticipo, come indica l'espressione per la variazione del periodo ΔP in funzione della fase λ, ΔP/P=tan(λ)/2 Q.
Per rendere piu' intuitivo quest' argomento suppongo che minimizzare l'errore di scappamento coincida col mettere un orologio in battuta ma non ne sono sicuro. Come non so se ogni tipo d'orologio possa essere messo in battuta. C'e' qualcuno che sa rispondere a queste domande?

[carlo]

Per cui a me piacerebbe fare delle altre misure, a mio parere la piu' importante e' quella di staccare lo scappamento dopo che il pendolo ha raggiunto una ragionevole stazionarieta' che si dovrebbe poter stimare anche a occhio.
Se tu potessi misurare la lunghezza dell'impulso della fotocellula con un oscillografo, lasciando lo scappamento staccato per un po', 5 minuti?, potremmo misurare il ritmo col quale perde energia, quindi il Q. Altrettanto si potrebbe fare misurando l'ampiezza dell'oscillazione smorzata ma ne hai la capacita'? non serve precisione ma otticamente mi sembra difficile e dev'esser fatta per ampiezze comparabili con quelle stazionarie, tipo dal 100% al 50%, o qualsiasi cosa in mezzo fra le due. La terza via, la piu' precisa, sarebbe chiedere a chi ti ha costruito il timer di aggiungere un secondo display che rappresenta la lunghezza dell'impulso. Avrebbe anche altre applicazioni, per esempio controllare quanto buona e' la compensazione di carica con quella bellissima fusee.

Oscar, un conto è costruire un orologio che mostra "un principio" ed un altro conto è costruire un orologio di precisione sul quale poter fare degli esperimenti i cui risultati possano essere classificati come "di riferimento".
Detto ciò, penso che sia impossibile stabilire "ad occhio" la stabilità che raggiunge un pendolo durante la sua oscillazione: le variazioni del periodo sono, come risultano nel mio orologio e dalla lettura dello strumento di misura del tempo, così "insignificanti" che credo che sia difficile valutarne la consistenza.

Lo strumento me lo aveva regalato con tanta generosità una persona che purtroppo non frequenta più il forum. . Penso che le richieste che stai avanzando circa le modifiche dello strumento in questione siano alquanto complesse!!

Cordialità.
Carlo

[oscar]

Son d'accordo a proposito delle modifiche allo strumento, le puo' fare solo chi l'ha costruito.
Io credo che i primi risultati siano incoraggianti, mi piacerebbe fare altre misure, la piu' importante e' quella che non e' stata ancora fatta, cioe' staccare lo scappamento dopo che il pendolo ha raggiunto una ragionevole stazionarieta'. Farlo qualche volta di seguito da' un idea di quanto siano affidabili i risultati. Verso meta' agosto verro' per qualche giorno a sestri levante ospite di amici, se ti interessa un giorno potremmo vederci e fare le misure assieme.

[carlo]

Verso meta' agosto verro' per qualche giorno a sestri levante ospite di amici, se ti interessa un giorno potremmo vederci e fare le misure assieme.

sarà sempre un piacere.

Per rendere piu' intuitivo quest' argomento suppongo che minimizzare l'errore di scappamento coincida col mettere un orologio in battuta ma non ne sono sicuro.

...ma ti pare che dal basso della mia ignoranza io possa essere d'accordo...
SINTETIZZANDO, per chi non conosce il problema, l'errore dello scappamento è quello che dipende dal fatto che l'impulso ha una certa durata ed il comportamento del pendolo varia con il variare dell'istante in cui esso riceve questo impulso.

Ritornando a bomba, e lasciando da parte tutta la matematica a cui non sono avvezzo , mi verrebbe da dire che un determinato scappamento genera un errore dello scappamento che è proprio degli elementi con cui è stato progettato.
Penso quindi che se si pone un pendolo perfettamente in battuta, si sarà eliminato la differenza degli errori che si generano quando l'impulso non viene consegnato nella stessa identica posizione, sia a SN che a DR del punto morto inferiore, ma non si elimina l'errore dello scappamento in sé che continuerà ad esistere....e come tutti gli errori che interessano gli orologi non ha nessun effetto sulla sua capacità di tenere un tempo corretto se l'errore in questione rimane costante....almeno, credo
Cosa ne pensate?

Come non so se ogni tipo d'orologio possa essere messo in battuta. C'e' qualcuno che sa rispondere a queste domande?

Pensa ad una attimo all'orologio che stiamo tentando di testare.

Il braccetto di gravità agisce unicamente una volta durante il periodo del pendolo consegnando l'energia dell'impulso unicamente durante una sola oscillazione....e quindi non essendoci due conferimenti di energia durante un periodo, non può esserci "battuta". Lo stesso vale per il "dead beat escapement" che, come suggerisce il nome, consegna un solo impulso durante un suo ciclo completo.

Cordialità.
Carlo


Cordialità.
Carlo

[oscar]

Il braccetto di gravità agisce unicamente una volta durante il periodo del pendolo consegnando l'energia dell'impulso unicamente durante una sola oscillazione....e quindi non essendoci due conferimenti di energia durante un periodo, non può esserci "battuta".

ok capito, nel caso di uno scappamento asimmetrico, come il tuo di Atkinson, la battuta non e' definibile.
vengo alla mia altra domanda: nel caso di uno scappamento simmetrico essere in battuta vuol dire aver azzerato l' errore di scappamento?
Tu dici:

l'errore dello scappamento dipende dal fatto che il comportamento del pendolo varia con il variare dell'istante in cui esso riceve questo impulso

e qui son d'accordo, la durata del periodo del pendolo cambia con il variare dell'istante (medio pesato sulla forza) in cui arriva l'impulso.
Poi dici:

se si pone un pendolo perfettamente in battuta, si sarà eliminato la differenza degli errori che si generano quando l'impulso non viene consegnato nella stessa identica posizione

Ho capito che l'essere in battuta non implica che l'errore dello scappamento e' azzerato ma che l'errore dello scappamento e' uguale, ma di segno contrario e quindi si compensa, nelle due battute.
Conclusione: mettere in battuta a orecchio e' senz'altro molto benefico perche' compensa l'errore dello scappamento delle due battute ma azzerare sperimentalmente l'errore totale sul periodo, tra con e senza impulso, taglia la testa al toro a tutti i se (simmetria effettiva dello scappamento, origine del tic/toc, precisione della loro determinazione, ecc) e nel caso degli scappamenti asimmetrici e' l'unico modo di metterli in "battuta".