Relojes

 Brenda Arias Martín y Alfonso Trejo Cruz

La medición del tiempo fue prioridad común de las civilizaciones antiguas, las cuales reconocieron al día como la unidad natural de tiempo. El estudio de los cielos reveló otros dos ciclos fundamentales: el mes lunar y el año solar. Pero el día, con su división marcada de luz y oscuridad, tiene mayor influencia en los humanos y desde el principio se convirtió en la referencia. Eventualmente el hombre pensó en usar intervalos de tiempo mas cortos e inventó la hora, dividiendo al día en veinticuatro porciones iguales. El minuto surgió a su vez al dividir la hora en sesenta partes y la división del minuto en el mismo número de porciones dió lugar al segundo, la unidad básica de tiempo.

Los relojes son dispositivos empleados para medir o indicar el paso del tiempo. Existe una gran variedad de éstos, desde los pequeños de pulsera hasta los enormes que están fijos en las iglesias, por ejemplo. Un reloj necesita una fuente de energía, la que ocupa para controlar sus mecanismos propios y medir el tiempo, así como para registrar éste y mostrarlo al usuario.



Relojes antiguos


Reloj de sol

El reloj de sol es un instrumento de medida del tiempo que se basa en la sombra producida por un marcador expuesto a la luz solar sobre una superficie plana. Un reloj de sol se compone de dos partes: el gnomon y la superficie de lectura. El gnomon es el dispositivo que produce la sombra; por lo general es una pieza paralela al eje de la Tierra, que apunta al cielo. La superficie de lectura está marcada con las horas del día. Cada reloj de sol está diseñado para una latitud concreta. Para calcular la hora oficial a partir de la hora solar se emplean tablas, porque la hora solar es irregular al variar la velocidad aparente del Sol a lo largo del año. Los relojes de sol se utilizaban para averiguar la hora del día antes de que los relojes se generalizaran en el siglo XVIII.



Reloj de sol


Reloj de arena

El reloj de arena es un dispositivo de origen antiguo, y que está formado por dos cavidades transparentes de boca estrecha situadas una frente a otra y unidas por sus extremos abiertos. Una de las cavidades contiene una sustancia granular o líquida, generalmente arena. Al girar el instrumento, la sustancia empieza a fluir de una cavidad a otra. Los relojes de arena pueden medir periodos de una o varias horas o de pocos minutos.



Reloj de arena


Reloj de agua

El reloj de agua o Clepsidra mide el tiempo sobre la base de lo que tarda una cantidad de agua en pasar de un recipiente a otro, de iguales dimensiones, que está debajo. Es muy parecido al reloj de arena, solo que, en lugar de contener arena contiene agua.




Relojes modernos


Relojes mecánicos

Los primeros relojes mecánicos acoplaban un péndulo, un sistema de engranes, y una pesa. Por su naturaleza, el péndulo oscila con un ritmo constante, el cual se puede ajustar. Cada oscilación permite que el primer engrane gire un diente debido a la fuerza de la pesa. El sistema de engranes mueve las manecillas del reloj. El reloj mas antiguo de este tipo data aproximadamente del siglo XIII.



Esquema de un reloj antiguo mecánico accionado por un peso. 1: Aguja horaria; 2: Aguja minutera; 3: Reducción por 12; 4: Rueda de escape; 5: Ancora; 6: Pesa; 7: Péndulo; 8: Desplazamiento para el ajuste; 9: Oscilación del péndulo.

Otros tipos de relojes mecánicos utilizan un resorte como fuente de movimiento en vez de una pesa colgante y/o otro en lugar del péndulo, lo cual es una ventaja porque ocupa menos espacio. Los primeros relojes de este tipo aparecieron a mediados del siglo XV.



Cronómetros

Los relojes mecánicos de alta precisión conocidos como cronómetros, eran empleados por los navegantes para determinar la longitud geográfica y calcular su posición en alta mar. También, los utilizaban astrónomos y joyeros para calibrar instrumentos de medida. El primer cronómetro eficaz fue construido en 1761 por el relojero británico John Harrison, era un instrumento portátil montado sobre balancines para mantener el delicado mecanismo en posición horizontal.



Relojes eléctricos y electrónicos

En algunos relojes eléctricos domésticos un pequeño motor gira al unísono con el generador de la central eléctrica, que está regulado para que proporcione una corriente alterna de una frecuencia determinada. También, pueden emplearse corrientes eléctricas para mantener varios relojes secundarios sincronizados con el péndulo de un reloj principal.

En 1929 se desarrolló el reloj de cristal de cuarzo, de gran precisión. Este reloj emplea un anillo de cuarzo conectado a un circuito eléctrico, al que se le hace oscilar a 100,000 Hz (es decir, 100,000 veces cada segundo). Esta oscilación de alta frecuencia se convierte en una corriente alterna, a la cual se le disminuye la frecuencia a una más adecuada para la medida del tiempo y se emplea para alimentar el motor de un reloj síncrono. El error máximo de los relojes de cuarzo más precisos es de 1 segundo en 10 años. Los relojes de pulsera eléctricos o electrónicos emplean pequeñas pilas que duran más o menos un año. La pila puede impulsar el volante de un reloj mecánico convencional o puede emplearse para hacer oscilar un pequeño diapasón o, con más frecuencia, un cristal de cuarzo.



Relojes atómicos

Los dispositivos de medida del tiempo más precisos son los relojes atómicos, basados en la frecuencia de oscilación entre dos estados de energía de determinados átomos o moléculas. Los importante aquí es que estas vibraciones no resultan afectadas por fuerzas externas. De acuerdo con las leyes de la física cuántica, los átomos absorben o emiten energía electromagnética en cantidades diferenciadas que se corresponden con las diferencias de energía de dos estados atómicos, o lo que es lo mismo, entre dos configuraciones de los electrones que rodean los núcleos atómicos. Cuando un átomo sufre una transición de un "estado de energía" a otro más bajo, emite una onda electromagnética con una frecuencia característica, conocida como frecuencia de resonancia. Esta frecuencia de resonancia es idéntica en todos los átomos de un msimo tipo; por ejemplo, todos los átomos de cesio 133 tienen una frecuencia de resonancia de exactamente 9.192.631.770 ciclos por segundo. Así que se puede construir un reloj, el cual se basa en la medida de la frecuencia de la radiación absorbida por un átomo de cesio al pasar de un estado de energía más bajo a uno más alto. Por esta razón, es posible utilizar un átomo de cesio como calibrador para la medida del tiempo. Este tipo de relojes tienen una extraordinaria precisión.



Reloj atómico de cesio


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