Đồng hồ cộng hưởng: Kỳ quan vô danh của thế giới đồng hồ sang trọng

Nguyên tắc cộng hưởng là cơ bản của đồng hồ và là cơ sở để đồng hồ hoạt động ổn định. Tuy nhiên, bản thân những chiếc đồng hồ cộng hưởng vẫn là một điều hiếm thấy cho đến ngày nay. Cùng Duy Anh Watch tìm hiểu về những chiếc đồng hồ đặc biệt này!

Lịch sử của đồng hồ cộng hưởng

Hiện tượng cộng hưởng và đồng hồ quả lắc

Đồng hồ cộng hưởng là một xu hướng tương đối mới của Haute Horlogerie. Vào thế kỷ 17, Christiaan Huygens là một nhà khoa học tự nhiên người Hà Lan và là người phát minh ra đồng hồ quả lắc, nhận thấy rằng hai con lắc sẽ luôn lắc lư theo hướng ngược nhau hoàn toàn trong vòng nửa giờ, bất kể vị trí ban đầu của chúng. Tuy nhiên, vào thời điểm đó, Huygens không có phương tiện toán học để ghi lại phát hiện này hoặc để nghiên cứu kỹ hơn về hiện tượng cộng hưởng.

Chỉ vào thế kỷ 19, một trong những nhà sản xuất đồng hồ có ảnh hưởng nhất, Abraham-Louis Breguet mới bắt đầu sử dụng cộng hưởng một cách có hệ thống. Bằng cách luôn luôn dao động các con lắc theo hướng ngược lại, một con lắc đã sửa chữa những điểm không chính xác của con lắc kia, do đó làm tăng độ chính xác của đồng hồ. Khi hai con lắc chuyển động ngược chiều nhau thì gọi là lệch pha. Vào thế kỷ 18, Antide Janvier, một nghệ nhân đồng hồ người Pháp đã bắt đầu thử nghiệm với các con lắc theo giai đoạn. Ông thực hiện hai chuyển động khác nhau với hai bánh xe cân bằng và gắn chúng vào cùng một thiết bị. Như ông đã phỏng đoán chính xác, các con lắc hấp thụ sự mất mát năng lượng lẫn nhau và dao động với cùng tần số.

Đồng hồ cộng hưởng hoạt động như thế nào?

Tìm hiểu đồng hồ cộng hưởng đòi hỏi một mối quan hệ nhất định với vật lý. Đây đôi khi là một lý do tại sao ngay cả ngày nay chúng cũng chỉ được sản xuất rất ít.

Khi chúng ta nói đến sự cộng hưởng, chúng ta đang nói chủ yếu về sự chuyển giao vật chất của năng lượng thông qua các dao động. Về mặt đồ họa, chúng thường được biểu diễn dưới dạng sóng - với đỉnh, giá trị tham chiếu và đáy. Thế năng đạt cực đại tại đỉnh. Sau một đỉnh, nó ngừng phát triển và trở về giá trị tham chiếu nơi sóng bắt đầu. Đây là nơi mà các rung động quan trọng đối với sự cộng hưởng được tạo ra. Các sóng khác nhau về biên độ và pha. Khi hai sóng gặp nhau, chúng luôn phản ứng theo một trong bốn cách sau: giao thoa xây dựng, giao thoa triệt tiêu, chồng chất và phản xạ. Tuy nhiên, chỉ có sự giao thoa phản xạ và xây dựng là quan trọng đối với sự cộng hưởng.

Sự giao thoa mang tính xây dựng

Giao thoa xây dựng đề cập đến các trường hợp các sóng có cùng bước sóng và tần số. Bước sóng mô tả độ dài thực của sóng và tần số đề cập đến độ dài của sóng liên quan đến thời gian. Năng lượng của sóng tăng lên khi giao thoa xây dựng, dẫn đến sự phát triển của các đỉnh và đáy.

Trong thực tế, bạn có thể quan sát điều này khi quả lắc hoạt động, biên độ giảm dần cho đến khi lần lắc cuối cùng dừng lại. Tuy nhiên, nếu được lắc thường xuyên, biên độ có thể được giữ nguyên hoặc thậm chí tăng lên. Đây là cách mà sự giao thoa mang tính xây dựng đang được áp dụng cho con lắc.

Sự cộng hưởng tạo nên nền tảng cho mọi chiếc đồng hồ cơ học, vì nguyên tắc này đảm bảo rằng bánh xe cân bằng và dây cót sẽ dao động cùng tần số. Bánh xe cân bằng nhận được một xung lực đều đặn theo thời gian làm tăng biên độ của nó và tần số cộng hưởng của đồng hồ. Tần số cộng hưởng mô tả tần số tự nhiên mà tại đó một vật dao động tự nhiên nhất. Điều này thường là từ 2,5 đến 5 Hz trong đồng hồ.

Sự giao thoa phản xạ

Sự cộng hưởng cơ bản của một chiếc đồng hồ có thể được mô tả bằng phương pháp giao thoa mang tính xây dựng. Tuy nhiên, nó vẫn chưa giải thích tại sao hai con lắc lắc cùng pha hoặc lệch pha và do đó làm tăng độ chính xác của đồng hồ. Đây là lúc sự phản xạ phát huy tác dụng.

Hầu hết các đồng hồ cộng hưởng hiện đại hoạt động với hai chuyển động, có bánh xe cân bằng và dây cót riêng. Như đã giải thích trước đó, mỗi chuyển động này có sự cộng hưởng riêng của nó. Bây giờ chúng ta sẽ giải thích cách cộng hưởng ảnh hưởng đến các hệ thống cộng hưởng khác thông qua phản xạ.

Để đơn giản hóa nguyên tắc này, người ta có thể tưởng tượng một sợi dây căng được buộc vào một trụ, nó sẽ được đu đưa một lần. Sợi dây tạo thành đỉnh sóng trượt về đầu sợi dây. Tuy nhiên, điều này không ngay lập tức biến mất khi kết thúc. Khi chạm đến cuối sợi dây và dây chạm vào cột thì lực giật tạo ra một đợt sóng ngắn trôi ngược về phương ban đầu trước khi giảm và sợi dây đứng yên. Độ phản xạ này là một ví dụ về sự phản xạ của một làn sóng ở một đầu cố định.

Đương nhiên, cũng có sự phản xạ ở hai đầu. Đối với điều này, hãy tưởng tượng một sợi dây được giữ bởi hai người với một ở mỗi đầu, cả hai bên bắt đầu đu dây. Sự phản xạ diễn ra ở cuối sợi dây. Nếu cả hai chỉ đơn giản dừng lại, không ai sẽ bị ảnh hưởng bởi động lượng của sóng. Và ngược lại một trong các cá thể sẽ hấp thụ một số năng lượng từ sóng trước khi nó được phản xạ trở lại đối phương.

Đồng hồ cộng hưởng hiện đại hoạt động trên nguyên tắc tương tự. Mỗi khi bánh xe cân bằng đạt đến điểm dừng cao nhất, nó sẽ giải phóng một phần nhỏ năng lượng là dao động dưới dạng sóng sang bánh xe cân bằng kia. Sóng đến bánh xe cân bằng khác và bị phản xạ lại. Tuy nhiên, bánh xe cân bằng hấp thụ một số năng lượng, từ từ làm thay đổi dao động của bánh xe cân bằng đó.

• Top các hãng đồng hồ nữ Thụy Sỹ hàng đầu
• Top hãng đồng hồ đắt nhất thế giới

Tương lai của đồng hồ cộng hưởng

Không có khả năng chiếc đồng hồ cộng hưởng sẽ phát triển vượt ra ngoài tình trạng hiện nay của nó. Việc thiết kế những mẫu này mất quá nhiều thời gian và quá khó để giải thích về chủ đề cộng hưởng cho người đeo đồng hồ. Nó có thể sẽ vẫn mãi là một chủ đề đối với những người đam mê đồng hồ công nghệ cao công nghệ và những người tìm kiếm thực sự những chiếc đồng hồ như vậy, và những người cũng sẵn sàng bảo trì đồng hồ cho phù hợp và lên dây cót hàng ngày.