Pendeluhr
Eine Pendeluhr ist eine Uhr, deren Schwingungsvorgang ein mechanisches Pendel ist.
Genauigkeit der Schwingung
Hängende, stabil gebaute Pendel, die um eine horizontale Achse schwingen, besitzen eine höhere Genauigkeit im Gang als viele andere Schwingungen. Solche ungenaueren Vorgänge sind z.B. das vertikal oszillierende Federpendel (siehe "Harmonische Schwingung") oder ein einfaches Fadenpendel. Diese übertreffen nur schwer Genauigkeiten von 0.1 Prozent, während ein gutes, im Vakuum schwingendes und temperaturkompensiertes Pendel 0.0001 Prozent (10-6 oder ±0.1 Sekunden pro Tag) erreichen kann.
Bei Pendeluhren wird die Schwingung in ein schrittweises Drehen des "Steigrades" umgewandelt, das durch ein Gewicht angetrieben
- über ein Räderwerk (wie bei anderen mechanischen Uhren)
- einerseits die Zeiger antreibt,
- andrerseits für eine konstante Amplitude (Schwingungsweite) des Pendels sorgt.
Astronomische Pendeluhren
haben (bzw. hatten) meist Sekundenpendel, die etwa 1 Meter lang sind. Die Schwingungsdauer T hängt mit der Pendellänge L und der Schwerkraft g über die Formel
zusammen.
Der Sekundenschlag erlaubt(e) bei Messungen von Sterndurchgängen - etwa im Fernrohr eines Meridiankreises - die genaue Korrelation der Zeit mit dem durchs Gesichtsfeld ziehenden Stern (bis 15"/sec). Mit der sogenannten Auge-Ohr-Methode können Zeitmessungen auf 0.05 bis 0.1 Sekunden genau durchgeführt werden.
Private Pendeluhren
haben meistens Pendellängen von 15 bis 25 cm; letzteres entspricht etwa 0.5 s Schwingungsdauer. Sie erreichen bestenfalls eine Gangkonstanz von Sekunden pro Tag. Horizontales Schwingen bei Zieruhren (oft mit Messingkugeln) ist noch ungenauer, wird aber auch mit in der Mechanik versteckten Quarzuhren gesteuert.
Reversionspendel
Ein Pendel, das umgedreht werden kann und um beide Achsen (meist Achatschneiden) dieselbe Schwingungsdauer hat, heißt Reversionspendel. Diese Technik bietet die höchste erreichbare Genauigkeit.
Mit solchen Instrumenten hat man - gemäß obiger Formel - schon früh die Schwerkraft gemessen. Durch diese Gravimetrie und durch Gradmessung wurde im 18. Jahrhundert die Form der Erde bestimmt, aus der das Meter definiert wurde.
Heutige Zeitmess-Technik
Heute verwendet man dafür sogenannte Gravimeter, die hochpräzisen Federwaagen entsprechen. Die Zeitmessung im wissenschaftlichen Bereich wird hingegen seit etwa 1960 kaum mehr mit mechanischen Uhren oder Chronometern, sondern mit Quarz- und Atomuhren durchgeführt.
Quarzuhren sind inzwischen in alle Handys und fast alle Taschenrechner eingebaut, während Satelliten odt Atomuhren oder Wasserstoff-Maser tragen. Bei GPS erkaubt erst diese genaue Laufzeitmessung eine Navigation im Meterbereich. erreichen, die erst um 1950 von Quarzuhren übertroffen wurden.