Contente
- O que há dentro de um relógio analógico
- Relógios de pêndulo: o primeiro relógio moderno
- Um olhar sobre um relógio analógico
- Relógios analógicos acionados por mola
- Relógios de quartzo alimentados por bateria
- Uma nota final sobre relógios atômicos
Os relógios podem ser divididos em duas grandes categorias, com base em como eles exibem informações.
Analog, aka mecânico, os relógios usam ponteiros móveis para indicar a hora atual. Digital os relógios, por outro lado, exibem o tempo como um conjunto de números, geralmente via LCD ou outra tela eletrônica.
(É tecnicamente possível ter um relógio eletrônico com visor analógico, mas é muito raro - trataremos analógico e mecânico como sinônimos.)
O que há dentro de um relógio analógico
Todo relógio precisa de três partes fundamentais:
Nos termos mais básicos, um relógio é um dispositivo que usa energia para exibição tempo, regulado por cronometragem mecanismo.
Considere uma ampulheta cheia de areia - um relógio analógico muito simples. Está energia fonte é a força da gravidade, sua exibição é a quantidade de areia retida em cada metade e sua cronometragem mecanismo é a taxa relativamente constante na qual a areia flui através da abertura estreita entre as duas metades.
Nos relógios analógicos mais sofisticados, as três partes fundamentais são conectadas por engrenagens, polias e outros sistemas mecânicos.
Nos relógios modernos, os componentes mecânicos podem ser substituídos por fios e correntes elétricas. Existem mais configurações possíveis do que jamais poderíamos cobrir, portanto, vamos analisar mais de perto um tipo específico de relógio.
Relógios de pêndulo: o primeiro relógio moderno
Os relógios de pêndulo são sem dúvida os primeiros relógios modernos.
Um pêndulo, você deve se lembrar, é um peso pendurado em um ponto fixo e pode balançar para frente e para trás - você pode fazer um simples balançando um par de fones de ouvido.
Na virada do século XVII, as experiências do cientista italiano Galileo Galilei em física o levaram a descobrir essa característica única dos pêndulos: sempre leve a mesma quantidade de tempo para concluir um balanço completo.
Isso é verdade mesmo quando a resistência do ar e outros fatores reduzem lentamente a distância que um pêndulo se move a cada movimento, até o momento em que ele pára.
Ele reconheceu imediatamente o potencial dos pêndulos para a contagem do tempo dentro de um mecanismo de relógio, mas não foi até 1656 que o cientista holandês Christiaan Huygens, inspirado no trabalho de Galileu, projetou um relógio de pêndulo em funcionamento.
Huygens não tinha habilidade para implementar seu design, então contratou o relojoeiro profissional Salomon Coster para construí-lo.
Um olhar sobre um relógio analógico
Vejamos como os relógios de pêndulo funcionam de acordo com a divisão em três partes (mecanismo de cronometragem, fonte de energia e exibição) que usamos acima.
Fonte de energia: Como uma ampulheta, os primeiros relógios de pêndulo usavam a gravidade para gerar energia através de um sistema de pesos pendurados em polias. Ao girar uma chave, o relógio é “enrolado”, levantando pesos e armazenando energia potencial, mantendo os pesos contra a gravidade.
Mecanismo de cronometragem: Um pêndulo e um componente chamado escapamento regular a taxa na qual a energia dos pesos é liberada. O escape inclui uma roda dentada que garante que ele possa se mover apenas em etapas discretas, ou "marcações".
Cada giro completo do pêndulo libera um tique no escape, que por sua vez permite que os pesos caiam um pouquinho.
Exibição: Os ponteiros do relógio são conectados via trem de engrenagens ao restante do mecanismo.
Quando o escape libera um tique de energia, as engrenagens giram e as mãos movem a quantidade correta.
Se você assumir um balanço do pêndulo de um segundo, o que era comum em projetos posteriores, todo tique-taque move o ponteiro dos segundos exatamente 1/60 do tempo em torno do relógio.
Nos termos mais simples: energia é armazenado usando pesos elevados e depois liberado a uma taxa precisa cronometragem mecanismo de pêndulo, que vira as mãos do exibição para mostrar a hora atual.
Relógios analógicos acionados por mola
Pode ter ocorrido a você que um pêndulo não funcionaria em um relógio, que está constantemente se movendo.
Em vez disso, relógios mecânicos usam fontes principais e rodas de equilíbrio. Na verdade, os relógios acionados por mola antecedem os relógios de pêndulo em cerca de 200 anos, mas foram consideravelmente menos precisos.
A mola principal é esticada para armazenar energia. A roda de balanço é um disco especialmente pesado; uma vez acionado, ele gira para frente e para trás a uma taxa regular para atuar como um cronometragem mecanismo.
Relógios de quartzo alimentados por bateria
Hoje, os relógios mais comuns são os relógios de quartzo, nomeados por cronometragem mecanismo.
Os cristais de quartzo são piezoelétrico: se você passar uma corrente elétrica através deles, eles vibrarão a uma taxa específica. Notou uma tendência? Quase qualquer processo com uma taxa específica pode atuar como um mecanismo de cronometragem.
Um relógio moderno típico alimentado por bateria é uma minúscula corrente elétrica através de um cristal de quartzo, que é definido em um circuito que age como um escapamento: libera pequenas quantidades de eletricidade da bateria em intervalos regulares ditados pela vibração do quartzo.
Cada "escala" regular de eletricidade aciona um motor para mover as mãos analógicas ou controla a saída para uma tela digital.
Uma nota final sobre relógios atômicos
Você pode ter visto ou ouvido falar de um relógio atômico.
Eles são quase totalmente digitais, portanto não entraremos em detalhes, mas os princípios básicos de como eles funcionam são os mesmos dos relógios acima. A grande diferença é a cronometragem: eles são construídos em torno de um mecanismo que mede a taxa exata na qual os átomos de césio liberam energia depois de serem "excitados" pelas ondas de rádio.
O Sistema Internacional de Unidades padronizou sua definição de um segundo nas propriedades do césio em 1967, e continua sendo o padrão desde então.