Giornale Degli Orologi

Il Giornale degli Orologi

Tag: costanza di marcia

La precisione è ben altro. Parte III

E poi si sono studiate le cause che influiscono negativamente sulla costanza di marcia. Sorpresa! Al primo posto fra i “cattivi” c’è il nostro modo di usare l’orologio. Tre le cause principali. Sul gradino più basso del podio c’è l’abitudine a tenere largo sul polso il cinturino o il bracciale. La medaglia d’argento se la prendono urti e vibrazioni. Medaglia d’oro la vita sedentaria.

1) Fateci caso, anche se non volete confessarlo. Il problema sta nel fatto che ogni tanto diamo un bel colpo di polso per riportare l’orologio nella giusta posizione, dopo che è scivolato di lato. Il che equivale ad una micidiale botta, ad un urto che fa mica bene alla precisione di un oggetto che funziona con quantità d’energia minime e comunque enormemente più basse di quella sviluppata nella “botta di polso”. Anche per questo gli orologiai cercano subito di gestire al meglio il nostro modo d’indossare l’orologio: persino lo sviluppo delle vendite telematiche prevede la possibilità di regolare da sé i bracciali. Sto parlando sempre, è chiaro, di orologi meccanici, non al quarzo.

2) Urti e vibrazioni: una vera maledizione. Ciascuno di noi è disposto a giurare su tutti i testi religiosi del mondo di aver trattato il proprio orologio meglio di un figlio. Ma basta osservare attentamente il metallo per rendersi conto che non è vero: graffi e ammaccature sono la prova che accidenti se l’orologio non è stato trattato in guanti bianchi. Per ammaccare o graffiare il metallo ce ne vuole… Il problema è che noi non ne abbiamo percezione: come quando scopriamo di avere un livido senza ricordare come ce lo siamo procurato. Neghiamo e il negoziante non può mica scatenare una rissa sull’argomento, con il rischio che offesi lo molliamo in favore di un negoziante più compiacente e ruffiano. Ok: più “diplomatico”. Ogni segno sulla cassa o sul bracciale corrisponde a uno shock tale da variare la costanza di marcia.

Ancora più maledette, poi, sono le vibrazioni. Non è possibile determinare quali siano le vibrazioni (di quale frequenza e applicate per quanto tempo) che “fanno male” alla costanza di marcia di un orologio, visto che ciascun esemplare differisce un po’ da ogni altro. Si fanno prove statistiche, si fanno tentativi di ogni tipo, ma le frequenze di vibrazione sono pressoché infinite e per giunta bisogna valutare l’intervallo di tempo in cui il nostro orologio deve sopportarle. Sta di fatto che la costanza di marcia va a quel paese.

Un esempio personale. Avevo un orologio, anni fa, sul quale un eccellente tecnico si incaponiva a dimostrarmi la sua bravura nel regolare l’anticipo e il ritardo. Ma il mio orologio arrivava a ritardi quotidiani di venti, anche trenta secondi al giorno. Il duello fra il mio orologio e il tecnico è andato avanti fin quando ho sostituito gli pneumatici della mia auto, facendo l’equilibratura dei cerchioni. Miracolo: l’orologio era diventato straordinariamente preciso. Come mai? Facevo ogni giorno lo stesso percorso in auto, con una parte in autostrada; l’imperfetta equilibratura dei cerchioni causava una vibrazione che si trasmetteva al volante e quindi alla mano e all’orologio. Tutto qui. E magari fossi andato in moto non succedeva nulla. O forse sì. Vai a saperlo, con le vibrazioni…

3) Trionfante e tronfia sul podio c’è la sedentarietà. Vedete, tutti noi (me compreso, ma un po’ di meno) siamo convinti che il sistema di ricarica automatica sia una sorta di moto perpetuo che fornisce al nostro orologio – automaticamente, appunto – l’energia necessaria per funzionare, sempre. In realtà non è così. La maggior parte dei sistemi automatici di ricarica agisce in una sola direzione: potete capirlo semplicemente osservando il comportamento della massa oscillante, del rotore. Se va più veloce in un senso che nell’altro, allora la ricarica è unidirezionale e il sistema ricarica solo nel verso più lento.

Un buon sistema di ricarica – in una persona attiva ma non troppo – riesce più o meno a fornire quotidianamente la stessa energia che l’orologio ha consumato per il proprio funzionamento. Il che non è poco, tenendo presente che nelle ore notturne l’orologio, fermo, continua a funzionare, ma non ricarica. Il vero problema è di solito nel fine settimana, quando ci svegliamo più tardi e/o ce la pigrottiamo rilassati. O magari, se siete sportivi, cambiate orologio con uno meno prezioso. Dove è il problema, se comunque l’orologio non arriva magari a fermarsi?

Ecco: l’energia viene accumulata in una lunga molla piana contenuta nel bariletto, sia che provenga dal sistema automatico di ricarica, sia dall’intervento manuale sulla corona. Il bariletto fornisce energia con una coppia QUASI sempre costante, diciamo uguale, per spingere il bilanciere a ruotare sul proprio asse: ogni semi oscillazione è completata da un’altra, causata dalla spinta della molla piana (la spirale) montata sul bilanciere stesso. La spirale fornisce (quasi, minuscolo) sempre la stessa energia ma, se quella che proviene dal bariletto è inferiore, allora il bilanciere comincia a far cose strane (su questo argomento ci sono dottissime dissertazioni tecniche che qui vi risparmio) e la costanza di marcia va a farsi benedire. L’orologio diventa molto impreciso.

Tendenzialmente l’energia residua nel bariletto non dovrebbe mai scendere sotto un terzo di quella complessiva. Per questo molti orologi hanno l’indicatore di autonomia residua. La soluzione sarebbe semplice: caricare a mano l’orologio una o due volte la settimana, oppure munirsi di uno di quei supporti elettrici ruotanti sul quale montare il nostro orologio ogni sera e trovarlo sempre in condizioni energetiche ottimali la mattina. Quanti lo fanno? Pochissimi. Quanti lamentano l’imprecisione del proprio orologio? Tantissimi.

A questi tre problemi non è facile trovare rimedio, per i produttori. È vero, ci sono sistemi di ricarica bidirezionali, che però hanno bisogno di un dispositivo, l’invertitore, spesso delicato, bisognoso di lubrificazione e comunque non tale da raddoppiare l’energia prodotta dal rotore. In altri casi sono stati adottati bariletti multipli o quantomeno doppi, ma il risultato è “solo” quello di ridurre il problema, non eliminarlo davvero. I reparti ricerca e sviluppo lavorano alacremente per trovare una soluzione, che però non sembra ancora vicina. Anzi: a dirla tutta la soluzione definitiva alle asimmetrie energetiche, secondo la maggior parte dei tecnici, non è fisicamente possibile.

30 Aprile 2019
La precisione è ben altro. Parte II

Ma a cosa diavolo serve la precisione? Ne abbiamo davvero bisogno? O si tratta piuttosto di un capriccio, di un gioco al mio è meglio del tuo? Ed è la precisione il giusto metro per valutare la qualità di un orologio?

Cominciamo col dire che livelli di precisione che non ci piacciono sono in realtà veri miracoli della tecnologia micromeccanica. Calcoliamo insieme: in una giornata ci sono 86.400 secondi. Un orologio la cui variazione complessiva rispetto all’ora media sia di +10 secondi al giorno farebbe quindi registrare, in un mese, circa 5 minuti di anticipo. Tanti, troppi, per alcuni. Ma consideriamo che per valutare aritmeticamente lo scarto dobbiamo dividere i secondi di scarto per quelli che compongono una giornata: 10/86400. Il risultato è 0,000157407 (il 407 è periodico). Ossia un errore percentuale dello 0,015 per cento.

Ora la domanda da farsi è: quanti oggetti meccanici complessi conosciamo che funzionano 24 ore al giorno tutti i giorni, che sono esposti a forti variazioni di temperatura (pensate ad esempio alla differenza fra la parte dell’orologio a contatto con il polso e quella superiore, al freddissimo o al caldissimo), a urti di ogni tipo (un applauso è devastante), a vibrazioni, a campi magnetici e quant’altro che però, comunque, restano precisi allo 0,015 per cento?

Eppure, tutti noi vogliamo di più: perché? Non certo per esigenza reale. A parte rarissimi casi di professionisti (dal cronometraggio sportivo all’aeronautica, e così via) che però si affidano ad altri mezzi di misura del tempo, generalmente elettronici, noi comuni mortali possiamo aver bisogno al massimo di un’approssimazione ai cinque minuti, se siamo persone puntuali. E questa precisione di solito ci serve poche volte al giorno senza mai essere una questione di vita o di morte. Ma la precisione è sinonimo di qualità e nessuno vuole ammettere che il proprio orologio è un compromesso qualitativo. In realtà l’equazione orologio preciso uguale orologio migliore è un po’ campata in aria, come vedremo. Eppure…

Eppure, tutti noi vogliamo di più e le case produttrici devono in qualche modo adeguarsi.
Negli ultimi anni i produttori hanno lavorato molto bene, cercando di offrire orologi sempre più precisi a prezzi più bassi. Più bassi, sia chiaro, non tanto in assoluto quanto rispetto al potere medio di spesa, visto che i prezzi assoluti non scendono mai. Hanno lavorato su due piani diversi e al tempo stesso ben integrati. Da un lato hanno migliorato i metodi di produzione e dall’altro – dopo aver studiato le principali cause di alterazione della costanza di marcia – hanno cercato di intervenire su aspetti precisi, nel tentativo di minimizzarne gli effetti. In pratica, hanno cercato di raddrizzare la linea zigzagante della costanza di marcia e poi di renderla il più possibile vicina a quella dell’ora di riferimento.

Migliorare il metodo di produzione vuol dire, di solito, automatizzare tutte le fasi di produzione in cui l’intervento di un tecnico qualificato non è poi essenziale. Grandi progressi, ad esempio, sono stati fatti nella produzione di ponti, platine e ruotismi. I ponti sono quegli elementi che fissano alla platina (la piattaforma del movimento, la “scheda madre” meccanica) tutti gli elementi imperniati, ossia leve, molle e ruotismi. Introdurre l’automazione robotica computerizzata si traduce in una migliore costanza qualitativa (meno movimenti da scartare perché non conformi alle specifiche, e meno differenze fra orologi apparentemente identici) e nella possibilità di diminuire le tolleranze, che ormai in certi casi arrivano ai decimi di micron.

Un lavoro importante perché, ad esempio, in un treno d’ingranaggi l’errore è dato dalla somma delle tolleranze dei singoli pezzi che compongono, appunto, quel treno di ingranaggi. Vorrei far notare che ciò ha richiesto investimenti enormi in ricerca e sviluppo. Quando ho iniziato ad occuparmi d’orologeria, più di trent’anni fa, mi venivano mostrate con orgoglio macchine in grado di operare automaticamente con tre o quattro punte utensili diverse. Oggi si lavora con macchine teoricamente prive di limiti.

La domanda è: questi metodi di lavorazione hanno ucciso la “poetica” dell’orologeria? La risposta è no, perché comunque in fase di finitura e armonizzazione delle componenti la mano umana è sempre fondamentale. Solo che mentre una volta i tecnici generici erano la maggioranza, oggi il gioco è in mano ai tecnici specializzati e progettisti, che hanno approfittato delle possibilità date dai computer per scatenare la propria fantasia. Fermo restando che negli orologi “complicati” l’automazione ha ancor oggi un’importanza solo relativa.

23 Aprile 2019
La precisione è ben altro. Parte I

Apparentemente abbiamo tutti le idee chiare: la precisione di un orologio è lo scarto del nostro orologio rispetto ad un segnale orario “certo”. Una volta era quello della radio o della televisione, oggi quello del computer. A questo proposito una prima digressione (Zig!): in Windows l’orologio di riferimento è sincronizzato con il sito “time.windows.com”, ma possiamo cambiarlo con quello che preferiamo. Basta andare in Impostazioni/data e ora e cliccare, nella finestra che si aprirà, su “ora Internet” e poi “cambia impostazioni”. Cercate su Internet il vostro fornitore d’ora preferito (sorpresa: ce ne sono tantissimi) e il gioco è fatto.

Torniamo al punto, anche se ogni tanto procedere zigzagando è un bel divertimento. Bisogna essere fedeli al nostro segnale orario perché la prima regola è riferirsi sempre ad una sola fonte: due fonti diverse (ad esempio il segnale orario di una emittente radiofonica e quello del nostro cellulare) possono differire, anche sensibilmente, di qualche secondo. E noi finiremo per accusare il nostro orologio di nefandezze di cui è innocente.

Zag! La ventiquattresima parte del giorno solare medio. Con questa definizione l’ora è sostanzialmente costante durante tutto l’anno. Cosa non vera perché il tempo solare, quello vero, è ondivago. La differenza fra ora media civile e ora solare è detta “equazione del tempo” e alcuni orologi sono in grado di indicarla. Ci sono comunque minime variazioni dovute al fatto che la velocità di rotazione della Terra varia lentamente nel tempo. È chiaro che il tempo vero è un bel casino: non ne esiste una definizione fisica, se non le approssimazioni convenzionali che usiamo per fini civili.

Il giorno solare medio è pari a 24 ore, ovvero 86.400 secondi. A causa del lentissimo rallentamento della rotazione terrestre (negli ultimi 100 anni il giorno si è allungato di circa 1,7 millisecondi), la durata media del giorno solare vero è oggi lievemente superiore a 86.400 secondi, per cui molto lentamente il giorno astronomico “rimane indietro” rispetto a quello civile: negli ultimi decenni, in media di poco meno di un secondo all’anno. Per questo motivo, dal 1972 è stato talvolta aggiunto un secondo al termine del 30 giugno o, più spesso, del 31 dicembre, in modo da compensare questo ritardo. Questo secondo aggiuntivo è chiamato “secondo bisestile”, per analogia con il giorno aggiunto all’anno bisestile. Fino al 2017 incluso vi sono stati 27 secondi bisestili. Un bel casino, dicevo.

Qual è il miglior sistema, il miglior orologio, quanto a precisione? Gli orologi atomici che registrano le vibrazioni di un atomo, necessari in astronomia. All’Osservatorio di Neuchâtel stanno tentando di farne uno all’atomo di idrogeno riducendone le dimensioni, che prima erano quelle di un armadio piccolo. Un chip di circa due millimetri di lato: sarebbe il migliore orologio da polso. La precisione però sarebbe un po’ discutibile: un secondo ogni 3.000 anni. Sempre che esistessero batterie in grado di durare così tanto. Discutibile perché oggi i migliori orologi atomici (sperimentali) perdono un secondo ogni cinque miliardi di anni: wow! Ma a cosa serve? A scopi astronomici, dicevo, dove l’unità di tempo è l’anno luce, ossia la distanza percorsa dalla luce in un anno. La precisione, insomma, non è poi quella sciocchezzuola che normalmente crediamo di conoscere meglio delle nostre tasche.

Un’altra cosa importante da considerare è che lo scarto di un orologio dall’ora di riferimento non è una linea retta parallela rispetto a quella dell’ora media (sia pure da tale retta distante di qualche secondo). No. Ogni orologio rallenta o accelera, durante la giornata, per una serie di cause che poi analizzeremo. È per questo che i tecnici preferiscono parlare di “costanza di marcia”, piuttosto che di precisione. È per questo che gli stessi enti per la misurazione degli orologi, dal Cosc al Metas, passando per quelli interni di altri produttori, indicano la costanza di marcia con valori in più o in meno (ad esempio +6/-4 secondi al giorno) rispetto all’accuratezza assoluta. Se un orologio avesse una costanza di marcia impeccabile, rappresentabile con una linea retta parallela a quella dell’ora media, allora basterebbe semplicemente accostare le due linee, con una regolazione dell’anticipo o del ritardo, per ottenere la precisione assoluta. Un sogno di fatto impossibile da realizzare.

15 Aprile 2019