La storia delle innovazioni negli strumenti di misura è stata fortemente influenzata dalle risorse a disposizione e dalle relative tecniche di lavorazione e conoscenza chimica-fisica.
Nell'età Preistorica i rudimentali strumenti di misura erano costituiti da ossi incisi, i tally stick.
L'età classica vede l'impiego di legno, pietra, ferro, argilla, acqua nelle righe, nelle meridiane, nelle bilance, negli orologi ad acqua e gli stessi materiali sono quelli che rimangono in uso fino al XVIII secolo. Sono poche le innovazioni nel campo dei materiali, per lo più nell'uso di fluidi diversi dall'acqua (come il mercurio). L'utilizzo del metallo è limitato alle componenti strutturali.
Tra Seicento e Settecento le affinate tecniche di lavorazione dei metalli permettono la costruzione di nuove macchine utensili o l'innovazione di vecchie e l'impiego di un materale strutturalmente più forte, ma che permette anche minore gioco nelle parti meccaniche, maggiore conduzione termica, maggiore precisione. In particolare la fine meccanica degli orologi riceve impulso dal nuovo materiale, tanto che nel XVII e XVIII secolo le innovazioni nel campo si susseguono rapidissimamente (qui la cronologia). E' esemplare il lavoro di Ferdinand Berthoud (1727-1807) che, nato horologer mécanicien du Roi et de la Marine, si reinventa costruttore di macchine utensili per migliorare la precisione dei pezzi meccanici dell'orologeria: un "utensile per tagliare le lime per lavorare le ruote dentate e i pignoni", un "utensile creatore per ruote dentate", un "utensile per lavorare le superfici inclinate delle ruote del meccanismo di scappamento a cilindro" oltre a vari strumenti di misura tradizionali, come bilance, dinamometri, calibri. A fianco ai metalli compare la lavorazione del vetro, che trova ad esempio impiego nella fabbricazione di termometri, oltre che nei vetrini d'orologi.
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