Cronoscopio di Hipp
Tratto da Roberto Vergara Caffarelli, STRUMENTI SCIENTIFICI TRA XVIII E XIX SECOLO NEL DIPARTIMENTO DI FISICA DELL' UNIVERSITA' DI PISA, in:C.A. Segnini e R. Vergara Caffarelli, ANTICHI STRUMENTI SCIENTIFICI A PISA (SEC. XVII - XX), pp. 107 - 108, Pisa, 1989.
Descrizione
Questo strumento misura brevi intervalli di tempo con una precisione del millesimo di secondo.
Consiste in un meccanismo di orologeria, privo di pendolo e di scappamento, mosso dal peso R che scorre lungo un filo, di cui un capo è fissato a un gancetto sotto la mensola di appoggio e l'altro capo a un piccolo tamburo nelle cui scanalature viene arrotolato durante la carica, che vien fatta girandone, con una chiavetta, l'asse che il tamburo ha in comune con la lancetta maggiore.
Il peso R nel suo moto di discesa fa ruotare il tamburo e imprime il moto all'orologio. Quando lo strumento è fermo, è sufficiente la leggera pressione di una lamina su una ruota dentata per bloccare il cronoscopio, dato che la ruota dentata è la prima di una serie di ingranaggi che riducono il movimento.
Se però viene fatta una pressione opportuna nel verso opposto su un ingranaggio, la ruota dentata inizia a muoversi, ed avendo i denti a forma di pinna ungulata, spinge ritmicamente in alto la lamina che comincia un movimento oscillatorio. Da quel momento il peso R trova sempre degli intervalli di tempo in cui la lamina non è in contatto con la ruota dentata e può scendere con continuità, mantenendo il movimento. La pressione della lamina sulla ruota, che può essere variata per mezzo di una vite, regola la marcia dell'orologio. Dato che per mettere in azione lo strumento occorre una spinta di avvio, questa azione è realizzata da un complicato sistema di leve. Mediante un cordoncino si abbassa la leva b, che scendendo comprime una lunga molla sottostante. Durante questa discesa in una prima fase viene sollevata una levetta, che scorre lungo i denti di un ingranaggio, su cui poi agirà sotto la spinta della molla nel moto di ritorno alla posizione iniziale, ed è questo movimento a dare l'avvio al cronoscopio. Continuando a tirare il cordoncino, la leva b fa bloccare la ruota dentata inserendo un ago nei suoi denti. La levetta a viene abbassata mediante l'altro cordoncino e serve solo a togliere il blocco che era stato inserito nell'operazione precedente. A questo punto scatta la spinta di avvio che abbiamo appena descritto e il cronoscopio entra in funzione.
Basta però tirare di nuovo la leva b per fermare il movimento, e questo avviene subito e non al termine della corsa, quando viene inserito l'ago. Infatti nel momento stesso in cui si inizia a tirare il cordoncino che abbassa b inizia a salire la levetta che dà lo scatto iniziale. Quest'ultima è spinta subito contro l'ingranaggio da una molla piatta e questa pressione sull'ingranaggio è sufficiente per bloccare il peso R.
Continuando a tirare il cordoncino di b inizia nuovamente la prima fase, in cui la levetta raggiunge di nuovo la posizione di scatto; adesso la levetta, spinta dalla molla di b, sarebbe in posizione favorevole a far ricominciare il movimento, ma questa posizione è raggiunta proprio quando la levetta b inserisce l'ago nell'ingranaggio, e solamente tirando il cordoncino di a si riparte con il moto.
Nella parte anteriore del corpo dell'orologio vi sono due quadranti smaltati, di diametro differente, ma con ugual numero di divisioni, che sono 100, numerate ogni dieci. La lancetta più lunga avanza di una divisione ogni volta che l'altra lancetta compie un giro. Se la lancetta grande compie un giro in dieci secondi, allora ogni divisione del quadrante minore corrisponde a un millesimo di secondo.
Alla base del cronoscopio esistono due morsetti, che sono collegati attraverso le colonnine di sostegno della mensola ad altri due morsetti, a loro volta collegati a una piccola elettrocalamita fissata alla base della mensola dietro l'orologio. La resistenza dell'elettrocalamita è di 20 W; se si alimenta il circuito esterno con una pila di 4,5 V, la corrente sarà di 225 mA. Questa corrente normalmente circolerà solo per pochi secondi, il tempo di fermare l'orologio abbassando la leva b.
Quando il circuito è interrotto, una molla tira l'asse della lancetta più piccola verso di sé, collegandola a un ingranaggio circolare del sistema di orologeria, che ha i denti rivolti orizzontalmente verso l'interno. Infatti questo asse ha la possibilità di muoversi e porta trasversalmente una sbarretta con la quale si accoppia all'orologio, entrando in uno dei denti orizzontali. Quando si chiude il circuito, l'elettrocalamita attrae l'estremità inferiore di un'ancora, che è imperniata al centro ed è collegata all'estremità superiore con l'asse della lancetta. In questa maniera si allontana la sbarretta dall'ingranaggio separando le lancette dal meccanismo dell'orologio. La lancetta così svincolata non continua a girare, come farebbe per inerzia, perché nell'allontanarsi si incastra in un dente di un ingranaggio a denti laterali, identico al precedente ma fissato al telaio.
Gli indici cronometrici girano solamente dal momento in cui viene data la partenza col cordoncino al momento in cui viene chiuso il circuito. Subito dopo si può fermare anche il meccanismo abbassando b e fare la lettura. Il tempo misurato risulta come differenza tra la lettura eseguita dopo la chiusura del circuito e quella osservata prima di dare il via. Naturalmente se l'intervallo di tempo è più lungo di dieci secondi, occorre tenere a mente il numero di giri della lancetta grande. In molti esperimenti la chiusura del circuito è comandata automaticamente.
Cenno storico
Sembra che Wheatstone sia stato il primo a pensare ad un apparecchio di orologeria, il cui movimento venisse fermato da un ancora in ferro dolce, per mezzo di un elettromagnete. Hipp ha migliorato l'apparecchio facendo muovere l'orologio continuamente, anche quando le lancette sono bloccate.
Nell'inventario del 1880 vi è scritto "Cronografo Hipp per la caduta dei gravi". Ciò fa supporre che fosse usato in connessione con la macchina di Atwood.
Bibliografia
DE LA RIVE (1858) t.III, pp. 464-467. DAGUIN (1867) t.III, pp.839-843. BUCCOLA (1883) pp.33-35.