Entiendo que el tourbillon en relojes mecánicos fue inventado para contrarrestar los efectos de la gravedad en el movimiento. ¿Como funciona esto?

Answer 1

Esa es una declaración simplificada, y es utilizada por representantes de compañías de relojes para transmitir de qué se trata un tourbillon a las personas que no tienen todo el día para sentarse y escuchar una conferencia de ingeniería mecánica.

La verdad es que el tourbillon solo hace lo que se supone que debe hacer (mejorar el rendimiento cronométrico de un reloj) en condiciones muy limitadas. Se observa que los relojes Tourbillon funcionan mejor que los relojes normales, principalmente porque los relojes tourbillon son prestigiosos, caros y de alta gama, y ​​los relojeros dedican más tiempo y esfuerzo a armarlos bien.

Sería mucho más preciso decir lo siguiente:

Para una balanza que oscila de tal manera que su plano de rotación es perpendicular al suelo, el tourbillon promedia los errores cronométricos que surgen del equilibrio imperfecto, permitiendo que la función de cronometraje de la balanza se corrija con un solo ajuste. Por lo tanto, el cronometraje preciso se logra al considerar la lectura del tiempo en unidades completas de la rotación del tourbillon.

Sin embargo, no mucha gente puede molestarse en digerir completamente este concepto, lo que creo que podemos decir con seguridad nunca será información crucial en una situación de vida o muerte. Así que simplemente sacamos la vieja explicación de la “gravedad”, y eso funciona para la mayoría de las personas, supongo.

Answer 2

Para comprender qué hace un tourbillon, debe comprender lo que hace un resorte de equilibrio (a veces llamado espiral). Aquí hay una imagen de un resorte de equilibrio (2) y su rueda de equilibrio (1):

El equilibrio es el órgano regulador del reloj. Es decir, es lo que oscila de un lado a otro debido al resorte y al peso de la balanza. Todo lo que ves arriba girará alrededor del centro de la rueda. Si empuja la rueda con el dedo, girará en una dirección y el resorte actuará sobre ella, eventualmente la detendrá y la hará girar en la otra dirección, como un metrónomo. En este caso, su dedo es lo principal que ejerce fuerza sobre la balanza. En un reloj, es el resorte principal el que ejerce un impulso en un punto específico del columpio, de modo que el columpio ocurre de la misma manera cada vez. Si lo golpeas una vez con el dedo, girará varias veces hacia adelante y hacia atrás y, finalmente, se detendrá.

Pero su dedo (o el resorte principal) no es lo único que ejerce fuerza sobre este pequeño sistema. La gravedad también lo es. Digamos que la rueda de equilibrio está en posición vertical, como un reloj en una pared. Si gira la rueda de equilibrio en esa posición, la cantidad de oscilación (o amplitud) cambiará en función de su posición angular. Piénselo de esta manera: imagine que orienta el equilibrio de manera que el resorte esté totalmente relajado, cuelga a las 6 en punto de la esfera del reloj. Ahora gire todo un cuarto de vuelta en cualquier dirección. La amplitud será un poco más en la dirección hacia abajo, y un poco menos en la dirección hacia arriba debido a la gravedad. Esto afecta el período de la oscilación y, por lo tanto, el momento de un reloj. El momento cambiará muy ligeramente cuando mantenga la muñeca hacia abajo a un lado en lugar de estar sobre una mesa.

Jean-Louis Breguet, el inventor del tourbillon, fue lo suficientemente inteligente como para ver esto, y lo suficientemente obsesionado como para diseñar algo que ayude a mitigar esto. Una jaula tourbillion girará todo el equilibrio alrededor de un pivote, utilizando el poder del resorte principal. Esto significa que incluso si mantiene la muñeca en una posición particular, el tourbillion moverá la orientación de la balanza constantemente, por lo que los efectos de la gravedad se normalizarán con el tiempo. Un tourbillion puede hacer una revolución cada minuto o varios minutos.

Como algunas personas notarán, un llamado “tourbillion regular” solo opera en un eje, pero hay algunas personas inteligentes que han hecho tourbillions de dos ejes e incluso de tres ejes, que son fascinantes de ver.

Los tourbillones son muy caros, ya que se necesita mucha precisión de fabricación y habilidad para la fabricación de relojes para que el reloj funcione bien. Acabas de hacer la parte más crítica del reloj mucho más complicada.

Answer 3

Ah, tema controvertido. La respuesta corta es que realmente no funciona.

Las respuestas de Mike y Suzanne hacen un gran trabajo al exponer la teoría detrás del tourbillon, lo que preferiría llamar una hipótesis , francamente. Se supone que el tourbillon “promedia” los errores de posición y equilibrio al cambiar continuamente la orientación del conjunto de la balanza. El problema con eso es que promediar los errores no es lo mismo que eliminarlos.

El cronometraje preciso se divide en dos subcomponentes:

1. Estabilidad: ¿con qué frecuencia funciona el reloj? Todos los relojes y relojes son al menos un poco inestables: se ven afectados por factores ambientales como la temperatura y la orientación, y también por una variación aleatoria pura. Pero cuanto más podamos reducir la cantidad de estas variaciones y su correlación estadística, más precisamente podremos medir el paso del tiempo.
2. Calibración: ¿Cómo se compara el tiempo y la frecuencia del reloj con los valores estándar? Esto normalmente se hace comparándolo con un mejor cronometrador, y ya sea regulando el reloj para que coincida con su ritmo, o simplemente midiendo la diferencia con precisión y usando las matemáticas para corregir las lecturas. (Si sé que mi reloj es rápido un segundo por día, puedo contar cuántos días han pasado desde la última vez que lo configuré y restar esos segundos cuando lo leí).

Cuando la gente dice que el tourbillon “promedia” los errores del reloj, lo que en realidad significa es que un tourbillon hace que el reloj se acelere durante parte de su ciclo y se desacelere en el otro. ¡Pero eso significa hacer que el reloj funcione deliberadamente a una velocidad inconsistente! No entraré en las matemáticas (palabra clave: “desviación de Allan”), pero agregar una deriva de frecuencia cíclica a corto plazo simplemente no mejora la estabilidad a largo plazo.

El error radica en pensar en “promediar errores” en lugar de mantener una tasa estable . Un “error” en la frecuencia de un reloj no es realmente un problema si es un error constante ; la calibración se encargará de cualquier error constante. Por lo tanto, la mejor manera de eliminar las variaciones de velocidad posicional en un reloj es mantenerlo en una orientación constante , preferiblemente con la rueda de equilibrio en posición horizontal. Esta es la solución que adoptaron los cronómetros marinos:

El anillo alrededor de este cronómetro se llama cardán , un montaje especial que mantiene el movimiento horizontal a pesar de los movimientos de balanceo de la nave. ¡Un dispositivo barato y simple que elimina las variaciones de velocidad posicional!

Los relojes deben usarse y moverse, para que la solución no funcione allí. Pero adivina que:

1. Los relojes de bolsillo pasan la mayor parte de su tiempo en una o dos posiciones.
2. Los relojes de pulsera pasan el día cambiando de posición al azar y pasan la noche en una posición constante.

Entonces, la mejor solución es minimizar la variación entre las posiciones más frecuentes.

Otras opiniones que llegan a conclusiones similares a las mías, aunque no idénticas:

1. Página en ieeecss.org
2. El tourbillon
3. Relojes Tourbillon en pocas palabras; Caro, divertido de ver, servir poco propósito | aBlogtoWatch

Y no hay forma de que tenga tiempo para explicar lo siguiente, pero digamos que demuestra mi punto:

• Proyecto de demostraciones de Wolfram