Đồng hồ bấm giờ ra đời đầu thế kỷ 19 dưới dạng cơ khí, đo được tới một phần năm hay một phần mười giây, rồi chuyển sang thạch anh và điện tử từ thập niên 1970 với độ phân giải tới một phần trăm giây. Nhưng dù máy chính xác đến đâu, khi bấm tay thì sai số lớn nhất vẫn nằm ở ngón tay người bấm: thường vài phần mười giây, chủ yếu do phản ứng chậm lúc bắt đầu và đoán trước lúc kết thúc.
Trước khi có đồng hồ bấm giờ
Đồng hồ quả lắc thế kỷ 17 đã đếm được giây, nhưng không ai cầm nó chạy theo ngựa đua được. Muốn đo một khoảng ngắn, người ta đếm nhịp, đếm mạch, hoặc nhìn kim giây của đồng hồ treo tường rồi nhẩm. Nhu cầu đo chính xác đến từ hai phía: các nhà thiên văn muốn ghi thời điểm quan sát, và những người tổ chức đua ngựa muốn biết con nào chạy nhanh.
Những chiếc đồng hồ bấm giờ đầu tiên
Hai cái tên hay được nhắc đến:
- Louis Moinet, thợ đồng hồ Pháp, làm một dụng cụ năm 1816 để đo khoảng thời gian rất ngắn, phục vụ quan sát thiên văn. Chiếc đồng hồ này được tìm lại và giới thiệu rộng rãi trong khoảng năm 2012–2013, khiến nhiều người coi ông là người làm chiếc đồng hồ bấm giờ đầu tiên.
- Nicolas Rieussec, cũng người Pháp, chế tạo năm 1821 một thiết bị nhỏ giọt mực lên mặt số đang quay để đánh dấu thời điểm, dùng ở các cuộc đua ngựa tại Paris. Tên gọi chronograph (ghi thời gian) gắn với cách "viết" thời gian bằng mực này.
Vào giữa thế kỷ 19, các thợ đồng hồ Thuỵ Sĩ hoàn thiện cơ cấu dùng một bánh cam hình trái tim để kéo kim về đúng số 0 sau mỗi lần đo. Từ đây ra đời chiếc đồng hồ bấm giờ quen thuộc: bấm một lần để chạy, bấm lần nữa để dừng, bấm lần ba để về 0.
Đồng hồ bấm giờ cơ hoạt động thế nào
Bên trong đồng hồ cơ có một bánh lắc dao động qua lại đều đặn. Mỗi dao động là một "tích tắc". Kim giây của đồng hồ bấm giờ được nối với bộ máy qua một khớp có thể gài vào hay nhả ra bằng nút bấm.
Độ phân giải của đồng hồ cơ phụ thuộc tần số bánh lắc. Bánh lắc dao động 5 lần mỗi giây thì kim nhảy từng 1/5 giây. Một số đồng hồ bấm giờ thể thao cơ khí đời sau đạt tới 1/10 giây, và có loại chuyên dụng còn chia nhỏ hơn. Nhưng càng chia nhỏ thì bộ máy càng phải chạy nhanh, càng tốn năng lượng và khó giữ chính xác.
Thạch anh và con số 32.768
Bước ngoặt đến với tinh thể thạch anh. Khi được đặt điện áp, một mảnh thạch anh cắt đúng kiểu sẽ rung với tần số rất ổn định. Năm 1969, Seiko bán chiếc đồng hồ đeo tay thạch anh đầu tiên. Trong thập niên 1970, đồng hồ bấm giờ điện tử dùng thạch anh nhanh chóng thay thế đồng hồ cơ trong thể thao và trường học.
Hầu hết đồng hồ thạch anh dùng tinh thể rung ở 32.768 lần mỗi giây. Con số nghe lạ, nhưng nó bằng đúng 2 mũ 15. Mạch điện tử chỉ cần chia đôi 15 lần liên tiếp là ra đúng một nhịp mỗi giây, rất đơn giản và tiết kiệm pin. Đây là một con số đáng nhớ khi nói chuyện đồng hồ.
| Loại | Thời kỳ | Độ phân giải thường gặp | Nguồn sai số chính |
|---|---|---|---|
| Đồng hồ bấm giờ cơ | Từ thế kỷ 19 | 1/5 đến 1/10 giây | Bộ máy, người bấm |
| Điện tử thạch anh cầm tay | Từ thập niên 1970 | 1/100 giây | Gần như chỉ còn người bấm |
| Bấm giờ trên điện thoại | Hiện nay | 1/100 giây trên màn hình | Người bấm, độ trễ màn hình cảm ứng |
| Hệ thống tự động hoàn toàn | Thể thao đỉnh cao | 1/1000 giây hoặc nhỏ hơn | Thiết bị, hiệu chuẩn |
Ngón tay là chỗ sai nhiều nhất
Màn hình hiện tới phần trăm giây dễ làm ta tưởng phép đo chính xác tới phần trăm giây. Không phải vậy. Khi bấm tay, có hai nguồn sai số lớn:
- Lúc bắt đầu: người bấm phải phản ứng với tín hiệu, mất khoảng 0,15–0,25 giây. Đồng hồ khởi động muộn, làm thời gian đo được ngắn hơn thực tế.
- Lúc kết thúc: người bấm nhìn thấy vận động viên lao tới vạch nên đoán trước được, bấm gần như đúng lúc hoặc thậm chí hơi sớm. Phần trễ ở cuối nhỏ hơn nhiều so với phần trễ ở đầu.
Cộng lại, thời gian bấm tay thường nhanh hơn thời gian thật. Đó là lý do điền kinh hiện đại không công nhận kỷ lục bấm tay ở các cự ly ngắn.
Cái bẫy của tiếng súng
Ở sân trường, người bấm giờ thường đứng ở vạch đích, còn người ra hiệu xuất phát ở vạch đầu. Nếu chạy 100 mét và người bấm giờ khởi động đồng hồ khi nghe tiếng còi, tiếng súng, họ đã trễ thêm khoảng 0,29 giây, vì âm thanh đi 343 mét mỗi giây. Cách đúng là bấm khi thấy tín hiệu: khói súng, cờ hạ xuống hoặc tay giơ lên hạ xuống. Ánh sáng tới gần như tức thì.
Bấm giờ tay sao cho chuẩn hơn
- Bắt đầu theo tín hiệu nhìn thấy, không theo âm thanh từ xa.
- Đứng ngang đúng vạch đích, nhìn vuông góc với đường chạy.
- Bấm khi phần thân, không phải tay hay đầu, chạm vạch.
- Nếu có thể, nhờ hai, ba người cùng bấm rồi lấy giá trị ở giữa.
- Ghi kết quả tới 1/10 giây là đủ trung thực; phần trăm giây từ ngón tay hầu như không có ý nghĩa.
Thử tại nhà: đo sai số của chính bạn
Mở đồng hồ bấm giờ trên điện thoại, nhìn màn hình và cố dừng đúng ở 5,00 giây. Làm 10 lần, ghi lại các con số. Bạn sẽ thấy kết quả dao động, thường trong khoảng vài phần trăm đến một phần mười giây. Đây là sai số khi bạn tự nhìn và đoán, kiểu sai số giống lúc bấm ở vạch đích. Nếu nhờ người khác hô "bắt đầu" và "dừng" thay vì tự nhìn màn hình, sai số sẽ lớn hơn, giống lúc bấm theo tín hiệu xuất phát.
Góc nhìn hôm nay
Từ chiếc đồng hồ nhỏ giọt mực của Rieussec tới ứng dụng trên điện thoại, đồng hồ bấm giờ đã chính xác hơn hàng nghìn lần. Chỉ có người bấm là vẫn vậy: mất chừng hai phần mười giây để phản ứng. Hiểu điều đó, bạn sẽ đọc kết quả bấm tay đúng hơn: tin tới phần mười giây, đừng tin phần trăm. Nếu có dịp, ghé các bảo tàng đồng hồ hoặc gian trưng bày đồng hồ cổ để xem cơ cấu bấm giờ cơ từ bên trong.
Câu hỏi thường gặp
Đồng hồ bấm giờ được phát minh khi nào?
Những chiếc đầu tiên xuất hiện ở Pháp đầu thế kỷ 19: Louis Moinet làm một dụng cụ năm 1816, Nicolas Rieussec chế tạo đồng hồ ghi thời gian bằng mực năm 1821 cho các cuộc đua ngựa. Cơ cấu đưa kim về 0 được hoàn thiện vào giữa thế kỷ 19.
Vì sao đồng hồ thạch anh dùng tần số 32.768 Hz?
Vì 32.768 bằng 2 mũ 15. Mạch điện tử chỉ cần chia đôi 15 lần là được đúng một xung mỗi giây, đơn giản và tiết kiệm pin.
Bấm giờ tay sai bao nhiêu?
Thường vài phần mười giây, chủ yếu do người bấm phản ứng chậm khoảng 0,15–0,25 giây lúc bắt đầu. Vì lúc kết thúc người bấm đoán trước được, thời gian bấm tay thường nhanh hơn thời gian thật.
Khi bấm giờ chạy 100 mét nên bấm theo tiếng súng hay khói súng?
Nên bấm theo tín hiệu nhìn thấy như khói súng hay cờ hạ. Âm thanh mất khoảng 0,29 giây để đi 100 mét, nên bấm theo tiếng sẽ làm kết quả nhanh hơn thật gần ba phần mười giây.
Đồng hồ bấm giờ và chronograph khác nhau thế nào?
Đồng hồ bấm giờ là dụng cụ chỉ để đo khoảng thời gian. Chronograph thường chỉ đồng hồ xem giờ có thêm chức năng bấm giờ. Trong giao tiếp hằng ngày hai từ hay được dùng lẫn.
