SCHWERKRAFT

Definition

Die Schwerkraft ist die fundamentale physikalische Kraft, durch die sich zwei Massen gegenseitig anziehen. Auf der Erde äußert sie sich im Gewicht der Objekte und ihrer Tendenz, zu fallen oder zum Mittelpunkt des Planeten hingezogen zu werden. In der Uhrmacherkunst ist die Schwerkraft nicht nur ein äußerer Zwang: Sie ist historisch auch eine Energiequelle und ein Störfaktor, den man zu beherrschen lernen musste.

Eine Antriebskraft: die Gewichtsuhren

Vor der Verbreitung der Antriebsfeder, stellte die Schwerkraft das wichtigste Mittel dar, um ein Uhrwerk anzutreiben. Gewichtsuhren nutzen diese Kraft direkt: ein oder mehrere Antriebsgewichte, die an auf Trommeln aufgewickelten Kabeln oder Ketten hängen, sinken langsam unter der Wirkung ihrer eigenen Masse und übertragen diese Absenkbewegung auf das Räderwerk. Das Gewicht ersetzt somit die Feder: je schwerer es ist, desto mehr Drehmoment liefert es an das Räderwerk. Dieses Prinzip eines von der Schwerkraft angetriebenen Oszillators findet sich auch beim Pendel wieder: Indem er den Isochronismus der Schwingungen eines aufgehängten Kronleuchters beobachtete, legte Galilei zu Beginn des 17. Jahrhunderts die Grundlagen für dessen Verwendung als Regulierorgan, die später von Huygens in den ersten Pendeluhren genutzt wurde. Schließlich kommt die Schwerkraft in der modernen mechanischen Uhrmacherei als Energiequelle zum Einsatz: In einer automatischen Uhr wandelt die Schwungmasse die Bewegungen des Handgelenks unter der Wirkung der Schwerkraft in eine Drehung um, die die Zugfeder aufzieht.

Ein Störfaktor für das Regulierorgan

Bei einer Armbanduhr ändert sich die Rolle der Schwerkraft: Sie wird zu einer Störquelle für das Regulierorgan (Unruh-Spirale). Dieses soll mit einer Frequenz schwingen, die unabhängig von der Ausrichtung der Uhr konstant ist, unterliegt aber in Wirklichkeit dem Einfluss seines eigenen Gewichts und desjenigen der mit ihm verbundenen Bauteile. Dieser Einfluss zeigt sich vor allem, wenn sich die Unruh in vertikaler Lage befindet (Zifferblatt oben, Krone links, Krone unten usw.): Die Schwerkraft übt dann eine asymmetrische Wirkung auf die Unruh, die Spirale und den Mechanismus der Hemmung aus, was den Gang leicht verändern kann. In horizontaler Lage (Zifferblatt nach oben oder nach unten) wird dieser Einfluss dagegen weitgehend neutralisiert. Diese Lageempfindlichkeit, auch Lagefehler genannt, ist eine der Komponenten des Isochronismus eines Uhrwerks: ein perfekt kompensierter Regulator würde unabhängig von seiner Ausrichtung die gleiche Frequenz beibehalten.

Gegen ihren Einfluss ankämpfen: Tourbillon und Karussell

Um die durch die Schwerkraft bedingten Gangabweichungen zu verringern, haben die Uhrmacher Vorrichtungen entwickelt, die die gesamte Hemmung und die Unruh-Spirale-Einheit um sich selbst drehen lassen, in der Regel innerhalb einer Minute oder weniger Minuten. Indem die Auswirkungen der Schwerkraft so nacheinander auf alle vertikalen Positionen verteilt werden, gleichen diese Mechanismen die Abweichungen statistisch aus, anstatt sie in einer einzigen Ausrichtung zu summieren. Das Tourbillon, das erfunden wurde, um dieses Problem zu lösen, ist das bekannteste Beispiel dafür. Das Karussell verfolgt das gleiche Ziel mit einer anderen Architektur, bei der der Käfig unabhängig vom Haupträderwerk angetrieben wird, was seine Herstellung erleichtert, da eine extreme Leichtigkeit des Käfigs nicht erforderlich ist.

Wissenswert

Diese Vorrichtungen beseitigen den Einfluss der Schwerkraft nicht: Sie mitteln ihn über die Zeit. Eine Uhr mit einem Tourbillon oder einem Karussell kann daher weiterhin empfindlich auf die Schwerkraft reagieren, wenn sie unbeweglich in einer einzigen Position bleibt, zum Beispiel auf einem Tisch liegend statt am Handgelenk getragen.