Mechanische Uhren benötigen keine Batterien oder elektronischen Chips.
Doch wie können sie die Zeit so präzise messen, sogar bis auf eine Sekunde genau?
Die Antwort liegt in einem mechanischen System, der sogenannten Hemmung (Escapement).
Dieses System steuert, wie Energie freigesetzt und wie die Zeit gezählt wird.
Wenn Sie genau hinhören, vernehmen Sie bei einer mechanischen Uhr ein gleichmäßiges Ticken.
Jeder Tick ist Teil eines kontrollierten Rhythmus. Dieser Rhythmus ermöglicht erst die Zeitmessung.
Das Herzstück: Unruh und Spiralfeder
Das Herz jeder mechanischen Uhr ist das Unruh-System mit Spiralfeder.
Die Unruh schwingt hin und her, ähnlich wie eine winzige Schaukel.
Die Spiralfeder ist eine hauchdünne Feder, die an ihr befestigt ist. Sie zieht das Rad nach jeder Bewegung wieder zurück.
Diese Hin-und-Her-Bewegung erfolgt mit einer stabilen Geschwindigkeit.
Da die Bewegung regelmäßig ist, kann sie zur genauen Zeitmessung genutzt werden.
Dieses Prinzip ähnelt einem Pendel, ist jedoch viel kleiner und schneller.
Wie wird die "Sekunde" präzise gesteuert?
- Anpassung der wirksamen Länge der Spiralfeder: Eine kürzere Spiralfeder erhöht die Spannung, wodurch die Unruh schneller schwingt (die Uhr geht vor); eine längere Spiralfeder verlangsamt die Bewegung.
- Veränderung der Massenverteilung der Unruh: Durch Justieren von Mikroschrauben an der Unruh wird der Schwerpunkt verändert – ähnlich wie ein Eiskunstläufer, der seine Arme heranzieht, um sich schneller zu drehen.
Die Hemmung: Das "Gehirn" einer mechanischen Uhr
Ohne die Hemmung würde die Energie der Zugfeder schlagartig freigesetzt. Die Funktionen der Hemmung sind:
- Impulsgebung: Sie gibt der Unruh einen kleinen "Schubs", wenn diese kurz vor dem Stillstand ist, um die Schwingung aufrechtzuerhalten.
- Sperren und Freigeben: Sie verhindert, dass sich das Räderwerk unkontrolliert dreht, und lässt es nur im Rhythmus der Unruh Schritt für Schritt vorrücken.
Wie die Frequenz gemessen wird
Die Frequenz mechanischer Uhren wird oft in VPH angegeben, was für Vibrations Per Hour (Halbschwingungen pro Stunde) steht.
Eine Halbschwingung ist eine einzelne Bewegung der Unruh in eine Richtung.
Links ist eine Halbschwingung. Rechts ist eine weitere Halbschwingung.
Die meisten modernen mechanischen Uhren laufen mit 28.800 VPH.
Wenn wir diese Zahl durch die Sekunden einer Stunde teilen:
28.800 ÷ 3.600 = 8
Das bedeutet, die Unruh bewegt sich 8 Mal pro Sekunde.
Warum der Sekundenzeiger so flüssig gleitet
Die Hemmung fungiert wie ein Tor.
Jede Bewegung der Unruh gibt eine kleine Menge Energie frei.
Bei einer Uhr mit 28.800 VPH macht der Sekundenzeiger tatsächlich 8 kleine Schritte pro Sekunde.
Deshalb wirken mechanische Uhren flüssiger als Quarzuhren, bei denen der Zeiger nur einmal pro Sekunde springt.
Es ist kein kontinuierliches Gleiten, sondern eine Abfolge sehr schneller Schritte.
VPH und Hertz (Hz)
In der Physik wird die Frequenz oft in Hz (Hertz) oder Zyklen pro Sekunde gemessen.
Ein voller Zyklus entspricht zwei Halbschwingungen (Vibrations).
Die Formel ist einfach:
VPH = Hz × 2 × 3.600
Gängige Beispiele:
- 2,5 Hz = 18.000 VPH
- 3 Hz = 21.600 VPH
- 4 Hz = 28.800 VPH (heute am weitesten verbreitet)
- 5 Hz = 36.000 VPH (Hochfrequenzwerke)
Was die VPH-Zahl beeinflusst
Genauigkeit
Eine höhere VPH-Zahl bedeutet, dass die Uhr die Zeit in kleinere Intervalle unterteilt.
Dies hilft der Uhr, sich schneller von Erschütterungen und Bewegungen zu erholen.
Bewegung des Sekundenzeigers
Eine höhere VPH-Zahl sorgt für mehr Schritte pro Sekunde.
Dadurch gleitet der Sekundenzeiger optisch flüssiger.
Langlebigkeit
Eine höhere Frequenz bedeutet auch mehr Verschleiß.
Die Teile bewegen sich schneller, und die Schmierung muss hochwertiger sein.
Uhrwerke mit niedrigerer VPH-Zahl verschleißen langsamer, sind aber meist weniger präzise.
Warum 28.800 VPH zum Standard wurde
Heutzutage gelten 28.800 VPH als der ideale goldene Mittelwert.
Dieser Wert bietet eine gute Genauigkeit ohne übermäßigen Verschleiß.
Das Uhrwerk wird nicht zu stark beansprucht.
Die Schmierung hält länger.
Aus diesem Grund nutzen viele moderne mechanische Uhren genau diese Frequenz.
Fazit
Eine mechanische Uhr misst die Zeit durch Bewegung, nicht durch Elektronik. Ihre Präzision beruht auf Rhythmus, Gleichgewicht und einer kontrollierten Energiefreigabe.
Die VPH-Zahl ist der Herzschlag dieses Systems.
