ประวัติความเป็นมาของนาฬิกาลูกตุ้ม

นาฬิกาลูกตุ้มถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี 1656 โดยนักวิทยาศาสตร์และนักประดิษฐ์ชาวดัตช์ Christian Huygens และได้รับการจดสิทธิบัตรในปีถัดมา ฮอยเกนส์มอบความไว้วางใจให้กับโครงสร้างการออกแบบนาฬิกาของเขาให้กับช่างซ่อมนาฬิกา โซโลมอน คอสต์ ซึ่งเป็นผู้สร้างนาฬิกาจริงๆ ฮอยเกนส์ได้รับแรงบันดาลใจจากการศึกษาลูกตุ้มของกาลิเลโอ กาลิเลอี ซึ่งเริ่มขึ้นราวปี 1602 กาลิเลโอค้นพบคุณสมบัติสำคัญที่ทำให้ลูกตุ้มมีประโยชน์ในการจับเวลา นั่นคือ ภาวะไอโซโครนิซึม (isochronism) ซึ่งหมายความว่าลูกตุ้มมีคาบการสั่นเท่ากันโดยประมาณสำหรับวงสวิงขนาดต่างๆ กาลิเลโออธิบายให้ลูกชายของเขาฟังในปี 1637 ถึงกลไกที่สามารถทำให้ลูกตุ้มเคลื่อนไหวได้ ซึ่งกลายเป็นที่รู้จักในชื่อการออกแบบลูกตุ้ม xxx (ด้านบน) ลูกชายของเขาสร้างบางส่วนในปี 1649 แต่ไม่มีส่วนใดที่สร้างเสร็จทั้งยังมีชีวิตอยู่ ลูกตุ้มเป็นออสซิลเลเตอร์ฮาร์มอนิก xxx ที่ใช้สำหรับการจับเวลา และการเปิดตัวได้ปรับปรุงความแม่นยำของนาฬิกาอย่างมาก โดยเพิ่มขึ้นจากประมาณ 15 นาทีต่อวันเป็น 15 วินาทีต่อวัน ทำให้พวกมันแพร่กระจายอย่างรวดเร็ว เนื่องจากนาฬิกา "Verge and Floloot" ที่มีอยู่นั้นเป็นนาฬิกา ทำด้วยลูกตุ้ม

นาฬิกายุคแรกๆ เหล่านี้มีการแกว่งตัวเป็นวงกว้างที่ {{0}} องศา เนื่องจากมี Escape Escape ที่ขอบ การวิเคราะห์ Horologium Oscillatorium ในปี 1673 ของฮอยเกนส์แสดงให้เห็นว่าการแกว่งครั้งใหญ่ทำให้ลูกตุ้มไม่ถูกต้อง ส่งผลให้เกิดวัฏจักรของมัน เช่นเดียวกับอัตราของนาฬิกา ซึ่งแปรผันตามการเปลี่ยนแปลงที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ในแรงผลักดันที่ได้รับจากแกนกลาง ช่างซ่อมนาฬิการายนี้ตระหนักว่ามีเพียงลูกตุ้มขนาดเล็กที่มีการแกว่งเพียงไม่กี่องศาเท่านั้นที่ได้รับการซิงโครไนซ์ ซึ่งทำให้โรเบิร์ต ฮุคประดิษฐ์สมอเอสเคปเมนต์ขึ้นราวๆ ปี 1658 ซึ่งลดแอมพลิจูดของการแกว่งลงเหลือ 4–6 องศา สมอกลายเป็นเฟืองแกว่งมาตรฐานที่ใช้ในนาฬิกาลูกตุ้ม นอกจากการปรับปรุงความแม่นยำแล้ว การสั่นของลูกตุ้มที่แคบของจุดยึดยังช่วยให้ตัวเรือนของนาฬิกาสามารถรองรับลูกตุ้มที่ยาวและช้าลงได้ ซึ่งต้องใช้กำลังน้อยลงและการสึกหรอน้อยลงในการเคลื่อนไหว ลูกตุ้มลูกที่สอง (หรือที่รู้จักกันในชื่อลูกตุ้มหลวง) มีความยาว 0.994 เมตร (39.1 นิ้ว) และมีช่วงเวลาสองวินาที ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในนาฬิกาคุณภาพ นาฬิกาแบบยาวที่สร้างขึ้นรอบๆ ลูกตุ้มเหล่านี้ เดิมทีสร้างโดยวิลเลียม เคลเมนท์ ประมาณปี 1680 และเป็นที่รู้จักในชื่อนาฬิกาคุณปู่ นับตั้งแต่ประมาณปี 1690 ความแม่นยำที่ได้รับการปรับปรุงเนื่องจากการพัฒนาเหล่านี้นำไปสู่การเพิ่มเข็มนาทีที่หายากก่อนหน้านี้บนหน้าปัดนาฬิกา

คลื่นแห่งนวัตกรรมด้านนาฬิกาในศตวรรษที่ 18 และ 19 ด้วยการประดิษฐ์ลูกตุ้มทำให้ลูกตุ้มมีการปรับปรุงหลายอย่าง เฟืองหนีศูนย์ที่คิดค้นโดย Richard Towneley ในปี 1675 และได้รับความนิยมโดย George Graham ในนาฬิกาที่ได้รับการควบคุมอย่างประณีตของเขาราวปี 1715 ได้ค่อยๆ เข้ามาแทนที่เฟืองหนีศูนย์ของสมอ และปัจจุบันถูกนำมาใช้ในนาฬิกาลูกตุ้มสมัยใหม่ส่วนใหญ่ การสังเกตนาฬิกาลูกตุ้มที่ช้าลงในช่วงฤดูร้อนทำให้เกิดการรับรู้ว่าการขยายตัวทางความร้อนและการหดตัวของลูกตุ้มตามอุณหภูมิเป็นสาเหตุของข้อผิดพลาด

การประดิษฐ์ลูกตุ้มชดเชยอุณหภูมิช่วยแก้ปัญหานี้ได้ ลูกตุ้มปรอทของเกรแฮมในปี 1721 และลูกตุ้มกริดของจอห์น แฮร์ริสันในปี 1726 ด้วยการปรับปรุงเหล่านี้ ในช่วงกลาง-18ศตวรรษที่ นาฬิกาลูกตุ้มที่แม่นยำมีความแม่นยำเพียงไม่กี่วินาทีต่อสัปดาห์

จนถึงศตวรรษที่ 19 นาฬิกาทำด้วยมือโดยช่างฝีมือแต่ละคนและมีราคาแพงมาก การตกแต่งนาฬิกาลูกตุ้มอย่างหรูหราจากยุคนี้แสดงให้เห็นถึงคุณค่าของนาฬิกาในฐานะสัญลักษณ์แสดงสถานะของผู้มั่งคั่ง ช่างทำนาฬิกาจากประเทศและภูมิภาคต่างๆ ในยุโรปได้พัฒนาสไตล์ที่เป็นเอกลักษณ์ของตนเอง เมื่อถึงศตวรรษที่ 19 โรงงานผลิตชิ้นส่วนนาฬิกาค่อยๆ นำนาฬิกาลูกตุ้มมาสู่กลุ่มการบริโภคของครอบครัวชนชั้นกลาง