¿Cómo funcionan los relojes? Tendencia de Moda

Cómo funcionan los relojes ordinarios

Todos sabemos que un reloj marca la hora, pero ¿alguna vez te has detenido a pensar cómo funciona? Probablemente el reloj más simple que puedas hacer es un reloj parlante. Si cuenta segundos repitiendo una frase que demora exactamente un segundo en decir (como “elefante uno”, “elefante dos”, “elefante tres” …), encontrará que puede mantener el tiempo con bastante precisión. Pruébalo. Diga sus elefantes de uno a sesenta y vea qué tan bien mantiene el tiempo durante un minuto, en comparación con su reloj.

No está mal, ¿eh? El problema es que la mayoría de nosotros tenemos mejores cosas que hacer todo el día que decir “elefante”. Por eso la gente inventó los relojes. Algunos de los primeros relojes usaban péndulos oscilantes para mantener la hora. Un péndulo es una barra larga o un peso en una cuerda que se balancea hacia adelante y hacia atrás. En 1583, el físico italiano Galileo Galilei (1564–1642) descubrió que un péndulo de cierta longitud siempre tarda el mismo tiempo en balancearse hacia adelante y hacia atrás, sin importar cuán pesado sea o cuán grande sea el balanceo. Él descubrió esto mirando una enorme lámpara que se balanceaba en una cadena desde el techo de la Catedral de Pisa en Italia, y usando su pulso para medir el tiempo mientras se movía hacia adelante y hacia atrás. En un reloj, el trabajo del péndulo es regular la velocidad de los engranajes (ruedas entrelazadas con dientes cortados en sus bordes). Los engranajes cuentan la cantidad de segundos que pasan y los convierten en minutos y horas, que se muestran en las manecillas que recorren la esfera del reloj. Para decirlo de otra manera: los engranajes en un reloj de péndulo en realidad solo están contando elefantes.

Foto: Potencia de péndulo: esta varilla oscilante (con un peso en la parte inferior) es lo que mantiene la hora en un reloj de pie. Fue uno de los grandes descubrimientos que le debemos a Galileo.

Puedes hacer un reloj de péndulo atando un peso a un trozo de cuerda. Si la cuerda mide aproximadamente 25 cm (10 pulgadas) de largo, el péndulo se balanceará hacia adelante y hacia atrás aproximadamente una vez por segundo. Las cuerdas más cortas se balancearán más rápido y las más largas más lentamente. El problema con un reloj como este es que el péndulo seguirá deteniéndose. La resistencia al aire y la fricción pronto usarán su energía y la detendrán. Es por eso que los relojes de péndulo tienen resortes. Una vez al día más o menos, enrollas un resorte dentro del reloj para almacenar energía potencial para mantener el péndulo en movimiento durante las próximas 24 horas. A medida que la primavera se desenrolla, alimenta los engranajes dentro del reloj. A través de un mecanismo de balancín llamado escape , el péndulo obliga a los engranajes a girar a una velocidad precisa, y así es como los engranajes mantienen el tiempo. Un reloj de bolsillo es obviamente demasiado pequeño para tener un péndulo dentro, por lo que utiliza un mecanismo diferente. En lugar de un péndulo, tiene una rueda de equilibrio que gira primero en una dirección y luego en la otra, controlada por un escape mucho más pequeño que el de un reloj de péndulo.

Cómo funcionan los relojes de cuarzo

Foto: Cristales de cuarzo. Foto cortesía de US Geological Survey.

El problema con los relojes de péndulo y los relojes comunes es que tienes que seguir recordando enrollarlos. Si lo olvida, se detienen, y no tiene idea de qué hora es. Otra dificultad con los relojes de péndulo es que dependen de la fuerza de la gravedad, que varía muy poco de un lugar a otro; ¡eso significa que un reloj de péndulo indica la hora de manera diferente a grandes altitudes desde el nivel del mar! Los péndulos también cambian de longitud a medida que cambia la temperatura, expandiéndose ligeramente en días cálidos y contrayéndose en días fríos, lo que los hace menos precisos nuevamente.

Los relojes de cuarzo resuelven todos estos problemas. Funcionan con baterías y, debido a que usan muy poca electricidad, la batería a menudo puede durar varios años antes de que necesite reemplazarla. También son mucho más precisos que los relojes de péndulo. Los relojes de cuarzo funcionan de una manera muy diferente a los relojes de péndulo y los relojes comunes. Todavía tienen engranajes dentro de ellos para contar los segundos, minutos y horas y barrer las manecillas del reloj. Pero los engranajes están regulados por un pequeño cristal de cuarzo en lugar de un péndulo oscilante o una rueda de equilibrio en movimiento. La gravedad no figura en el funcionamiento, por lo que un reloj de cuarzo indica la hora tan bien cuando estás escalando el Monte Everest como cuando estás en el mar.

El cuarzo suena exótico, con una “q” y una “z”, es una gran palabra para jugar en Scrabble, pero en realidad es uno de los minerales más comunes en la Tierra. Está hecho de un compuesto químico llamado dióxido de silicio (el silicio también es el material del que están hechos los chips de computadora), y puede encontrarlo en la arena y en la mayoría de los tipos de roca. Quizás lo más interesante del cuarzo es que es piezoeléctrico. Eso significa que si exprime un cristal de cuarzo, genera una pequeña corriente eléctrica. Lo contrario también es cierto: si pasa electricidad a través del cuarzo, vibra a una frecuencia precisa (se sacude un número exacto de veces por segundo).

Foto: El oscilador de cuarzo de un reloj. Puedes ver cuán pequeño es mirando la última foto de esta página. Esta es la parte numerada “5” en esa imagen.

Dentro de un reloj o reloj de cuarzo, la batería envía electricidad al cristal de cuarzo a través de un circuito electrónico. El cristal de cuarzo oscila (vibra hacia adelante y hacia atrás) a una frecuencia precisa: exactamente 32768 veces por segundo. El circuito cuenta el número de vibraciones y las usa para generar pulsos eléctricos regulares, uno por segundo. Estos pulsos pueden alimentar una pantalla LCD (que muestra la hora numéricamente) o pueden conducir un pequeño motor eléctrico (un pequeño motor paso a paso, de hecho), girando las ruedas dentadas que hacen girar las manecillas de los segundos, minutos y horas del reloj.

Fuente: cómo funcionan los relojes y relojes de cuarzo