RELOJES DE PÉNDULOS Uno de los problemas tecnológicos más antiguos, importantes e interesantes es el de medir el paso del tiempo de la manera más precisa posible. El desafío de la construcción de distintos tipos de instrumentos para estos propósitos partió hace miles de años y continúa vigente hasta nuestros días. Los péndulos son instrumentos extremadamente simples que consisten esencialmente en un objeto masivo que cuelga (o pende, de ahí su nombre) sostenido por una cuerda atada a algún punto fijo. En su posición de equilibrio un péndulo cuelga verticalmente. De hecho, es una plomada y es su dirección es la definición de la vertical. Cuando se saca de su posición de equilibrio de modo que forme un ángulo con la vertical y se suelta, el péndulo oscila entre dos posiciones extremas, simétricas con respecto a la vertical. El ángulo que el péndulo forma con la vertical en sus posiciones extremas se llama la amplitud de la oscilación El período T del péndulo se define como el tiempo necesario para que el péndulo oscile partiendo desde una posición extrema y retorne a la misma posición extrema desde la que partió, es decir, el tiempo t iempo que toma en realizar una oscilación completa. Es muy importante destacar que el período del péndulo depende de su longitud pero no de la masa que cuelga en su extremo. Debido a que el período del péndulo depende sólo de su longitud es un instrumento extremadamente útil para medir el tiempo y, de hecho, lo relojes de péndulo utilizan esta propiedad para exactamente ese propósito El período T del péndulo está dado por
en la que L es la longitud del péndulo expresada en metros, g es la aceleración de gravedad cuyo valor es aproximadamente igual a 9,8 metros por segundo al cuadrado y
donde:
Esta última ecuación se lee ´el número pi es aproximadamente igual a 3,14159µ Así, un péndulo de un metro de longitud (L = 1 metro) tiene un período de aproximadamente dos segundos Debido a que el período de un péndulo varía con la raíz cuadrada de su longitud, un péndulo de un cuarto de metro de longitud, es decir, de 25 centímetros de longitud tiene un período de aproximadamente un segundo.
RELOJ AUTOMÁTICO El movimiento del brazo hace que el rotor que hay en la máquina del reloj, gire dando de este modo cuerda al reloj. La actividad diaria normal de una persona es más que suficiente para que el reloj funcione aunque se quite por la noche. Si el reloj se deja de usar sigue funcionando hasta aproximadamente unas 40 horas. Para reanudar la marcha es necesario darle un poco de cuerda y ponerlo en hora. En los relojes que tienen calendario hay que prestar mucha atención en no modificar la fecha cuando las agujas están entre las 10 h. PM y las 3 H. AM, ya que puede perjudicar al mecanismo de la fecha.
RELOJ DE ARENA Aunque existen relojes de arena de tres o más niveles, el de dos niveles y su funcionamiento es como se describe a continuación: Al inicio, el bulbo inferior permanece estático cargado de arena, mientras que el superior permanece vacío; en ese momento no está en uso el reloj. Cuando se voltea el reloj de tal forma que el bulbo que contiene arena quede arriba, se inicia la cuenta del tiempo requerido y la arena comienza a fluir hacia el bulbo inferior vacío por acción de la gravedad. La superficie superior de la arena del bulbo puede quedar de inicio horizontal, o bien en un plano oblicuo (es decir, inclinado), lo cual carece de relevancia, puesto que en cualquier caso el tiempo que tarda en pasar toda la arena es aproximadamente el mismo. En la ilustración se observa que la arena quedó cargada ligeramente del lado derecho. Durante el transcurso de tiempo que la arena fluye del recipiente superior al inferior, se realiza la actividad deseada, y al ver la cantidad de arena que ha fluido en el interior del reloj, se tiene una idea aproximada de cuánto tiempo falta para terminar, y cuánto ha transcurrido, o si ya se terminó el tiempo, lo cual constituye el principal propósito del mecanismo, o simplemente se le contempla por entretenimiento, en cuyo caso se advierte que en el receptáculo inferior se va formando un pequeño montón de arena y en el superior un hueco en la misma, mientras fluye una fina capa de arena de forma cilíndrica hacia la parte inferior, tal como se muestra en la ilustración. Una vez que ha pasado toda la arena de un bulbo a otro, termina la medición del tiempo requerido y puede observarse que han quedo algunos gránulos en la parte superior y una pequeña montaña de arena en la parte inferior, que se desvanece al más leve movimiento. Dada la simetría del reloj de arena, si se desea, se le da vuelta una vez más, y la arena vuelve a fluir como antes para medir otro lapso de tiempo como el anterior, o bien se posterga esta operación a otro momento conveniente.
RELOJ MECÁNICO El reloj mecánico se basa en un pulsador que puede ser de 1 Hz o submúltiplo. Por lo general este pulsador era un mecanismo de escape mecánico en el cual la energía almacenada en un muelle era liberada de manera constante y lenta. El sonido de tic-tac del reloj corresponde a este sistema de escape que es el responsable de generar la base de tiempo del reloj y brinda movimiento al segundero; tanto el minutero como el horario son movidos mediante trenes de engranajes que transforman la relación del segundero en 1/60 para el minutero y de éste 1/60 para el horario( ver imagen).
RELOJ DIGITAL Un reloj digital consta de un oscilador, generalmente de cuarzo el cuál mediante divisor de frecuencia, a similitud de los trenes de engranajes, genera las señales de 1 Hz, 1/60 Hz y 1/3600 Hz para el segundero, minutero y horario respectivamente. En este caso los distintos pulsos eléctricos pasan a 3 contadores en cascada que se corresponden en la pantalla a los segundos, minutos y horas respectivamente.Estos contadores están acoplados para permitir la secuencia necesaria de conteo y de señalización entre un contador y otro, a saber 0 al 59 para los segundos y los minutos y 0 a 24 o 1 a 12 para las horas, según el diseño particular o la configuración en modelos que permiten ambas.
RELOJES DE AGUA Los relojes de agua o clepsidras datan de la antigüedad egipcia y se usaban especialmente durante la noche, cuando los relojes de sol perdían su utilidad. Los primeros relojes de agua consistieron en una vasija cerámica que contenía agua hasta cierto nivel, con un orificio en la base de un tamaño adecuado para asegurar la salida del líquido a una velocidad determinada y, por lo tanto, en un tiempo prefijado. El recipiente disponía en su interior de varias marcas de tal manera que el nivel de agua indicaba los diferentes periodos, tanto diurnos como nocturnos. Los relojes de agua también se usaron en los tribunales atenienses para señalar el tiempo asignado a los oradores. Cuentan que el filósofo Platón inventó un reloj de agua muy eficiente. Más tarde fueron introducidos en los tribunales de Roma, con el mismo fin, además se usaban en las campañas militares para señalar las guardias nocturnas. El reloj de agua egipcio, más o menos modificado, siguió siendo el instrumento más eficiente para medir el tiempo durante muchos siglos.
RELOJ DE CUARZO El reloj de cuarzo es un reloj electrónico que se caracteriza por poseer una pieza de cuarzo que sirve para generar los impulsos necesarios a intervalos regulares que permitirán la medición del tiempo. El cuarzo se talla habitualmente en forma de lámina y se introduce en un cilindro metálico. Éste tiene por función la protección del mineral. Para que vibre el cristal de cuarzo, debe ser alimentado por un campo eléctrico oscilante generado por un circuito electrónico. La electricidad necesaria para activar el cuarzo la sumninistra la pequeña pila eléctrica que se monta en el interior de la caja del reloj. Esto es lo que lo diferencia de otros relojes (reloj de agua, reloj de arena, etc), donde los impulsos son generados por medios físicos o mecánicos. El cuarzo hace el papel de regulador y estabilizador de la frecuencia lo que servirá finalmente para dar una medida del tiempo. La vibración de la lámina producida por el circuito genera una señal eléctrica de la misma frecuencia. Esta nueva onda realimenta el circuito electrónico, corrigiéndose las desviaciones de frecuencia que pudieran producirse respecto a su valor nominal. La frecuencia natural de oscilación de un cristal de cuarzo depende tanto de su forma como de su tamaño por lo que puede ser seleccionada por el fabricante. Es de señalar que los relojes de cuarzo no son siempre digitales, siendo también muy habituales los relojes de cuarzo con mecanismo de agujas.
RELOJ DE SOL El reloj de sol es un instrumento usado desde tiempos muy remotos con el fin de medir el paso de las horas, minutos y segundos (tiempo). En castellano se le denomina también cuadrante solar. Emplea la sombra arrojada por un gnomon o estilo sobre una superficie con una escala para indicar la posición del Sol en el movimiento diurno. Según la disposición del gnomon y de la forma de la escala se puede medir diferentes tipos de tiempo, siendo el más habitual el tiempo solar aparente. La ciencia encargada de elaborar teorías y reunir conocimiento sobre los relojes de sol se denomina nomónica.
ROSA DE LOS VIENTOS
LECHA DEL NORTE GEOGRAFICO
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