Techniklexikon

Uhr

Schwingungen und Wellen, Gerät zur Messung der Zeit. Zu der Kategorie der Elementaruhren, d.h. der Uhren, die auf einfachen Naturvorgängen basieren, zählen Sonnenuhren, Wasseruhren, Sanduhren und Feueruhren. Sonnenuhren verwenden den Stand der Sonne zur Zeitermittlung und waren bereits im 3. Jahrtausend v.Chr. bekannt; z.B. kann die Richtungsänderung des Schattenwurf eines Stabes zur Messung der Zeit dienen. Bei Wasseruhren, die seit dem 2. Jahrtausend v.Chr. verwendet werden, dient der Wasserstand in einem Gefäss mit Zu- oder Ablauf zur Beobachtung des Zeitverlaufs. Ähnlich wie Wasseruhren funktionieren auch Sanduhren, die mindestens seit dem 14.Jh. bekannt sind, gerüchteweise sogar schon seit dem 8.Jh.. Sanduhren sind genauer als Wasseruhren, da bei geeigneter Form des Gefässes die Geschwindigkeit des Ausfliessens nicht von der Füllhöhe abhängt. Bei Feueruhren schliesslich zeigt z.B. die Höhe einer abbrennenden Kerze, eines abbrennenden Stabes oder der Ölstand in einer Öllampe den Verlauf der Zeit an. Sie werden mindestens seit dem 9.Jh. verwendet.

Im 13.Jh. wurden die ersten Räderuhren mit einem Gehwerk aus Zahnrädern entwickelt. Zuverlässige Ganggenauigkeiten konnten jedoch erst erreicht werden, nachdem 1656 zum ersten Mal die Eigenschwingung eines Pendels (Uhrpendel) zur Gangregelung verwendet wurde. In Armbanduhren kommt statt eines linearen Pendels ein Drehpendel mit Spiralfeder, die Unruh, zum Einsatz. Mit der Pendeltechnik konnten bereits vor 200 Jahren Genauigkeiten von 10^-5 erreicht werden.

Grössere Genauigkeiten erreicht man mit elektromechanischen und elektronischen Uhren. Mit Quarzuhren, die Eigenschwingungen eines Schwingquarzes verwenden, können Genauigkeiten bis zu 10^-9 realisiert werden, mit Atomuhren sogar bis zu 10^-13, bzw. 10^-15 bei Verwendung des Wasserstoffmasers (Frequenznormal).