Oscilátor

Vlastním jádrem hodin je oscilátor, tj. soustava setrvačných hmot a direkční síly s vlastní frekvencí kmitů. Na jeho isochronii závisí přesnost chodu hodin. Nejstarším oscilátorem mechanických hodin je tzv. lihýř, rameno s dvěma závažími, které se otáčí kolem svislé osy. Hřídel lihýře je zavěšen na provazu nebo řemenu, jehož zkrucováním vzniká direkční síla. Posunem závažíček po rameni lze měnit vlastní frekvenci lihýře. Lihýř je fyzikálně velmi neurčitý, jeho frekvence závisí na stavu závěsu a podobně. Chyba chodu i variace lihýřových hodin byla v řádu minut za den, nicméně se udržel jako oscilátor nepřenosných hodin až do 17. století, u přenosných hodin a hodinek ještě o století déle.

Téměř ideální mechanický oscilátor je kyvadlo, jehož direktivní silou je dokonale stálá zemská gravitace. Kyvadlo jako prostředek měření času navrhl poprvé Galileo Galilei, konstrukce se někdy připisuje už jeho synovi, první kyvadlové hodiny postavil a roku 1655 podrobně popsal holandský fyzik Christiaan Huygens. Matematické kyvadlo má přesnou vlastní frekvenci kyvů, která ovšem mírně závisí na rozkyvu (amplitudě) kyvadla. Proto se u přesnějších hodin (včetně tzv. pendlovek) volí velmi malá amplituda v rozmezí do několika stupňů, což ovšem zvyšuje nároky na přesnost výroby kroku. Se změnami teploty se mění i délka kyvadla, přesné kyvadlové hodiny proto mívaly i teplotní kompenzaci.

Hlavní nevýhodou kyvadla je to, že je nelze použít u přenosných hodin. Proto se u hodinek dlouho udržel lihýř, který teprve kolem roku 1700 nahradila setrvačka (lidově „nepokoj“, z německého Unruh). Setrvačka je kolo na hřídeli a direkční sílu vyvozuje vlásek, jemná spirálová pružina. Frekvenci setrvačky ovlivňuje teplotní roztažnost věnce, která se u lepších hodinek kompenzovala bimetálem, novější hodiny ji omezují volbou vhodné oceli. Také tuhost vlásku závisí na teplotě, lepší hodinky proto mívají vlásek ze speciální slitiny, invaru. Chod hodin ovlivňuje i tření čepů setrvačky v ložisku, které se proto dělá z umělých rubínů a s co nejtenčími čepy (typicky kolem desetiny mm). Takové čepy jsou ovšem mechanicky choulostivé, takže ložiska moderních hodinek jsou vždy ještě odpružena.