Reloj

Reloj  : un dispositivo para determinar la hora actual del día y medir la duración de los intervalos de tiempo en unidades inferiores a un día . Los relojes atómicos se consideran los relojes más precisos .

Historia de los relojes

Clasificación

Reloj de sol

Midiendo el tiempo con un reloj de sol, se basan en el hecho de que el Sol proyecta una sombra de los objetos, y su trayectoria a través del cielo es la misma en los mismos días de diferentes años. Usando un círculo rayado para medir el tiempo, en astronomía, el estándar del guardián (esfera) y las correcciones para la latitud del área, puede estimar qué hora es. El reloj de sol más antiguo descubierto es una marca de reloj de sol que se encuentra en el Valle de los Reyes  , un gran grupo de tumbas en Egipto. [una]

Reloj de agua

Un reloj de agua, también llamado clepsidra , funciona de manera similar a un reloj de arena [2] .

Junto con el reloj de sol, son probablemente los instrumentos más antiguos para medir el tiempo, si no tenemos en cuenta el palo de gnomon vertical a lo largo de la caída de la sombra por el que los antiguos pastores se guiaban en el tiempo. Dada la profunda antigüedad del reloj de agua, dónde y cuándo aparecieron por primera vez, la ciencia no lo sabe. El desagüe en forma de cuenco es la forma más simple de reloj de agua y se sabe que existió en Babilonia y Egipto alrededor del siglo XVI a. En otras partes del mundo, incluidas India y China , también hay signos antiguos de relojes de agua, pero las fechas más antiguas son menos seguras. Algunos autores, sin embargo, escriben que ya había relojes de agua en estas áreas a principios del 4000 a. mi.

Para las antiguas civilizaciones griega y romana , la prioridad se reconoce en mejorar la forma del reloj de agua, que recibió un complejo conjunto de engranajes , diseñado para trabajar las 24 horas [3] y que consiste en un mecanismo extraño. Las mejoras también contribuyeron a mejorar la precisión. Estos logros se transmitieron a través de Bizancio al mundo islámico y, finalmente, regresaron a Europa occidental. Independientemente del mundo grecorromano, los chinos desarrollaron su propio reloj de agua sofisticado (水鐘) en 725, transmitiendo sus ideas a Corea y Japón .

Algunos diseños de relojes de agua se desarrollaron de forma independiente y algunos conocimientos se transfirieron a través de la expansión del comercio. En las sociedades premodernas, no había necesidad de los métodos de cronometraje altamente precisos que existen en la sociedad industrial actual, donde cada hora de trabajo o descanso se controla y el trabajo puede comenzar o terminar en cualquier momento, independientemente de las condiciones externas. En cambio, los relojes de agua en las sociedades antiguas se usaban principalmente para mediciones astrológicas . Estos primeros relojes de agua estaban calibrados con relojes de sol . Nunca alcanzaron el nivel de precisión de los relojes modernos, los relojes de agua fueron los más precisos durante varios milenios y fueron ampliamente utilizados como dispositivos de cronometraje hasta que fueron reemplazados en Europa en el siglo XVII por los relojes de péndulo más precisos .

A la civilización islámica se le atribuye la mejora adicional de la precisión de los relojes de agua, elaboradamente diseñados. En 797 (o posiblemente 801), el califa abasí de Bagdad , Harun al-Rashid , le regaló a Carlomagno un elefante indio llamado Abu'l-Abbas , junto con un "espécimen particularmente complejo" de un reloj de agua [4] .

En el siglo XIII, Al-Jazari (1136-1206), un ingeniero kurdo mesopotámico que trabajaba para el gobernante artuqida Diyar Bakr Nasir al-Din, fabricó numerosos relojes de todas las formas y tamaños. El libro describe 50 dispositivos mecánicos en seis categorías, incluidos los relojes de agua. Los relojes más famosos incluyeron los dispositivos "Elephant", "Scribe" y "Castle", que fueron restaurados con éxito.

reloj de arena

Este reloj se basa en el hecho de que arena de río calibrada con precisión pasa a través de un estrecho orificio de 1 grano de arena a intervalos regulares. Al mismo tiempo, la gente adivinó rápidamente que usaba 2 cavidades conectadas por un istmo estrecho con un orificio para verter arena . Las mitades del recipiente de vidrio tenían forma de cuenco y estaban destinadas a medir períodos cortos de tiempo, pero tenían un inconveniente: después de verter arena de la cavidad superior a la inferior, había que darles la vuelta. Los relojes de arena, a los que era necesario aplicar un formato personalizado y mantener la precisión de las medidas para determinar la ubicación (por ejemplo, en la Marina, los relojes de arena se llamaban botellas ) no tienen ningún uso en los tiempos modernos.

Reloj de fuego

Los relojes de fuego aparecieron por primera vez en China. Consistían en una espiral o palo de material combustible con bolas metálicas suspendidas. Durante la combustión del material, las bolas cayeron en un jarrón de porcelana, produciendo un sonido de timbre.

Posteriormente, apareció en Europa una especie de reloj de fuego. Aquí se usaron velas, en las que se aplicaron marcas de manera uniforme. La distancia entre marcas servía como unidad de tiempo.

Relojes mecánicos

En todo reloj mecánico hay que distinguir cuatro partes esenciales:

  1. motor (resorte o peso)
  2. mecanismo de transmisión de engranajes
  3. regulador de control de movimiento
  4. distribuidor o escape, por un lado, transmitiendo impulsos del motor al regulador

Un regulador sirve como un medidor de tiempo en el sentido estricto de la palabra. Los engranajes, las manecillas del dial sujetas a ellos  son los contadores de unidades de tiempo medidas por el regulador. Reconociendo la rotación diaria de la Tierra alrededor de su eje como estrictamente uniforme, tenemos en ella la única escala para comparar intervalos o unidades de tiempo. Por lo general, se toma como unidad de tiempo un segundo, 1/86400 parte de un día. Para una cuenta diferente del tiempo, para días siderales, promedio, verdaderos, vea Tiempo .

Los reguladores de relojería están dispuestos de modo que los intervalos de tiempo medidos por ellos sean iguales a un segundo entero, oa la mitad, un cuarto o un quinto de segundo. Si por alguna razón el regulador comienza a medir intervalos de tiempo menores, el contador indicará un mayor número de ellos en un período de tiempo determinado. En este caso, se dice que el reloj se adelanta. Si el intervalo del regulador es mayor que el especificado, el reloj se está retrasando. Habiendo acordado el momento inicial del día, es decir, el momento en que el contador de horas debe mostrar cero unidades de tiempo transcurrido, llegamos al concepto de corrección del reloj. Es positivo si el reloj está atrasado, negativo si está adelantado. El cambio en la corrección del reloj durante un cierto período de tiempo se denomina curso del reloj (por ejemplo, curso diario, semanal, por horas). El movimiento es positivo si el reloj está atrasado, negativo si el reloj está adelantado. El curso expresa con precisión la desviación de los intervalos de tiempo medidos por el regulador de la unidad aceptada. La corrección del reloj es un valor condicional y, además, en cualquier momento con solo mover el minutero del contador, la corrección del reloj se puede realizar en menos de un minuto.

El mérito de un reloj radica en su tamaño reducido y, lo que es más importante, en la constancia de su ritmo. El funcionamiento de buenos relojes astronómicos y cronómetros debe, en la medida de lo posible, ser independiente de los cambios de temperatura, presión, humedad del aire, golpes accidentales, borrado de los ejes del movimiento, espesamiento del aceite lubricante, cambios moleculares en varias partes del mecanismo. , etc. Los relojes astronómicos se dividen en dos tipos principales:

Los mecanismos de reloj del primer tipo se denominan en astronomía "relojes" en el sentido estricto de la palabra o "péndulo". Están ubicados en observatorios con instrumentos astronómicos permanentes (ver Astronomía práctica ), fortificados sobre pilares de piedra o en un muro; a menudo se coloca un reloj en el sótano del observatorio para protegerlo lo más posible de los cambios de temperatura (relojes "normales"). El sótano se visita solo para dar cuerda al reloj, ya que incluso el calor corporal puede afectar su curso. Las lecturas del reloj, es decir, los “golpes” del péndulo (siempre un segundo), se comparan con otros relojes mediante un micrófono instalado en el sótano y conectado al teléfono (esta expresión, aunque generalmente aceptada, es completamente errónea Los golpes de “tic-tac” no son producidos por el péndulo (regulador), y el mecanismo de escape). Con la instalación y el cuidado adecuados, un reloj astronómico "permanente" debe tener una frecuencia diaria de no más de 0,3 s, y sus cambios diarios no deben exceder una centésima de segundo.

Los mecanismos de relojería del segundo tipo se denominan cronómetros. Hay cronómetros de "cantimplora" o de caja (sus dimensiones son aproximadamente 1½-2 décimas de diámetro, 1 décima de altura; una simple fluctuación del volante dura ½ segundo), y cronómetros de bolsillo (el tamaño es bien conocido; un doble volante swing dura 0,4 segundos, un solo swing dura 1/5 segundo ) . La calidad de los cronómetros de bolsillo es, en promedio, significativamente inferior a la de los relojes de cantina. Los cronómetros se utilizan para determinar las posiciones geográficas de los lugares, cuando se trabaja con instrumentos astronómicos portátiles (ver Astronomía práctica ), para determinar el tiempo y la longitud en el mar, etc. Los cronómetros de mesa en los barcos se colocan en el aumento de peso de Cardan. Los relojes constantes ("péndulos") son casi exclusivamente, y los cronómetros en la mayoría de los casos están regulados por segundos de tiempo sideral  , los llamados. relojes y cronómetros "estrella". Se utilizan con menos frecuencia los cronómetros "promedio" (es decir, que funcionan en un tiempo promedio). La elección se debe a la conveniencia de las observaciones o su procesamiento para determinadas tareas de los astrónomos.

En los relojes y cronómetros, los astrónomos aún valoran los golpes seguros, pero no nítidos y sin ruidos innecesarios ("tic-tac"). Como los mejores maestros de los relojes astronómicos o cronómetros se deben nombrar a Kessels , Peel , Dent , Thide , Howüh , Knoblich , Frodsham , Nardin . Creadores del arte relojero y de los movimientos de relojería "más elevados": Pierre Leroy ( ing.  Pierre Le Roy ), John Garrison , George Graham ( ing.  George Graham ), Dutertre , John Arnold ( ing.  John Arnold ), Ferdinand Berthoud ( Ing.  Ferdinand Berthoud ).

Accionado por resorte Caminantes

Walkers  - un pequeño reloj de pared de un dispositivo simplificado con pesas [6]  - una variante de un reloj mecánico con péndulo , escape de ancla y pesas como motor. Como péndulo en algunos modelos, se utilizaron dos "patas", moviéndose en direcciones opuestas entre sí. Hay una variedad con una pelea (otra cadena con un peso removible para pelear, que puede quitarse de la cadena si se desea y colgarse junto a un gancho especial, el llamado "modo sin pelea").

Relojes con dispositivos combinados con mecanismo de relojería Reloj de cuco

Reloj de cuco  : un reloj de pared en un estuche elegante, generalmente un reloj mecánico (reloj) con una pelea que imita el canto de un cuco . Por lo general, los pitidos (de uno a doce) se escuchan cada hora, contando la hora actual y, a menudo, intercalados con golpes de gong ("boom-cuckoo"). El mecanismo que imita al cuco se desarrolló a mediados del siglo XVIII y se ha mantenido prácticamente sin cambios desde entonces. La ciudad alemana de Triberg , situada en el centro de la región de la Selva Negra , se considera el lugar de nacimiento del reloj de cuco , al menos allí se encuentra el museo del reloj de cuco [7] .

Relojes de cuarzo

Una especie de reloj electrónico-mecánico. El principio de funcionamiento se basa en el efecto piezoeléctrico , la propiedad de los cristales de cuarzo , por ejemplo, de deformarse bajo la influencia de un campo eléctrico externo, y también de polarizarse durante la deformación mecánica. Al mismo tiempo, un cristal de cuarzo, al tener un tamaño pequeño, puede generar oscilaciones con alta estabilidad temporal y de temperatura en mucha mayor medida. El mecanismo de un reloj de cuarzo consta de una fuente de alimentación, un generador electrónico (en el que el cuarzo desempeña el papel de un circuito oscilatorio), un contador divisor y una etapa de salida de un amplificador cargado en la bobina de un motor paso a paso, que impulsa el manecillas del reloj a través de un sistema de engranajes .

Los relojes de cuarzo se introdujeron en el mercado en 1971, pero eran difíciles de fabricar y, como resultado, muy caros. [ocho]

Reloj electronico

Un reloj basado en contar los períodos de oscilaciones del oscilador maestro utilizando un circuito electrónico y mostrando información en una pantalla digital.

La frecuencia de oscilación del oscilador maestro se estabiliza con cuarzo (ver "Reloj de cuarzo") o la fuente de alimentación se utiliza como tal (ver más abajo).

El primer reloj de pulsera electrónico tenía una pantalla LED, pero podían mostrar la hora por muy poco tiempo: los LED resultaron ser demasiado glotones. Luego usaron las propiedades de los cristales líquidos para orientarse en un campo eléctrico externo y transmitir luz con una dirección de polarización. Al estar colocada entre dos polarizadores, la luz de una fuente externa era absorbida completamente por el sistema polarizador-cristal líquido-polarizador-reflector, en presencia de un campo eléctrico se oscurecía y formaba un elemento de imagen. Como resultado, el consumo de energía se ha reducido significativamente y el reemplazo de la batería es mucho menos frecuente.

Como regla general, los relojes electrónicos modernos incorporan un microcontrolador especializado, y el reloj tiene muchas funciones de servicio (despertadores, melodías, calendarios, etc.), pero el microcontrolador también continúa contando los períodos de oscilación del mismo cristal de cuarzo.
Nota: También existen relojes electrónicos basados ​​en el principio de contar períodos de la frecuencia de la fuente de alimentación, en muchos países existen requisitos muy estrictos para la estabilidad de la frecuencia, pero aun así, cuando la carga fluctúa, la frecuencia de la red puede cambiar. y la exactitud de tales relojes no puede[ ¿por quién? ] puede considerarse normal, aunque para muchas personas es suficiente.

Una variedad de relojes electrónicos que muestran la hora en código binario se denomina " reloj binario " (ing. Reloj binario ). Los LED se utilizan comúnmente para mostrar dígitos binarios . La cantidad de grupos de LED puede variar, pueden diferir en tamaño y ubicación. Algunos LED muestran las horas, otros muestran los minutos. Puede haber LEDs encargados de contar segundos, fecha, etc.

Radio reloj

La hora en estos días suele informarse a partir de la recepción de señales de radio de la hora exacta. Un reloj electrónico o de cuarzo que puede verificar su progreso sobre la base de una señal horaria precisa de estaciones de radiodifusión o especiales que transmiten DCF77 (DCF77 es el distintivo de llamada de un transmisor de tiempo preciso de onda larga), así como (para obtener tiempo) Satélites GPS .

Relojes atómicos

Los relojes atómicos (relojes moleculares, cuánticos), que pueden medir el tiempo, en los que las oscilaciones naturales asociadas con los procesos que ocurren a nivel de átomos o moléculas se utilizan como un proceso periódico, han creado estándares atómicos de tiempo y frecuencia. [9]

La estabilidad de los relojes atómicos no es peor que 10 −14 (1 segundo en 3 millones de años, para diseños especiales 10 −17 ), y esta es la mejor fuente de tiempo disponible para el hombre para 2017 . Por lo tanto, el segundo se determina a través de las vibraciones del átomo de cesio.

Otras variedades

Redes de relojes

Las redes de relojes están diseñadas para proporcionar la hora precisa a una amplia gama de suscriptores en ciudades, empresas, etc. Constan de un reloj principal y varios secundarios, así como líneas de comunicación. La red de relojes elimina el "responsable del reloj", y si el edificio (escuela, instituto, fábrica) funciona de acuerdo con un horario único, da la "hora oficial" en la que comienza / finaliza el trabajo, se notan retrasos, las reuniones son programado, etc. Incluso si esta hora no es exacta, todos los que trabajan saben cuántos minutos el reloj "oficial" está adelantado o atrasado con respecto a la hora exacta.

Las redes de reloj se utilizan ampliamente en ferrocarriles y subterráneos, lo que permite coordinar el trabajo de puntos, estaciones y depósitos separados con gran precisión.

El reloj primario (reloj electroprimario) está diseñado para mantener la hora con precisión y transmitirla a la red de relojes secundarios.

Anteriormente eran un reloj astronómico o un cronómetro, donde en lugar de las manecillas había un bloque electromecánico para generar comandos para el reloj secundario, en el caso más simple, aseguraba que el circuito eléctrico se cerraba una vez por minuto.

Ahora, con el desarrollo de la electrónica y las telecomunicaciones, un reloj electrónico de alta precisión con varios canales para introducir correcciones (la hora exacta del sistema GPS , sincronización con los servidores de hora exacta de Internet ( NTP ), etc.)

Los relojes secundarios (relojes electrosecundarios) están diseñados para mostrar la hora en redes de relojes.

Anteriormente eran un mecanismo en el que el minutero se movía con la ayuda de un motor síncrono o paso a paso a partir de pulsos de polaridad alterna con un voltaje de 24 voltios del reloj primario, el horario se movía a través de un mecanismo de transmisión 1:12 [10 ] . También había relojes secundarios con indicación digital en lámparas eléctricas o indicadores de descarga de gas [10] .

En la actualidad, un reloj de cuarzo independiente económico con corrección del reloj principal, posiblemente también directamente mediante señales de radio de la hora exacta, en algunos casos, GPS.

El reloj de intervalos está diseñado para mostrar el intervalo de tiempo entre el paso de los trenes [10] .

Internet

La gestión del tiempo exacto en Internet se organiza a través de un grupo de servidores de tiempo exacto asociados a laboratorios que cuentan con estándares de tiempo . Todos los principales sistemas operativos tienen, o al menos esperan, comunicarse con uno de estos servidores. Además, en diferentes momentos, se desarrollaron utilidades de terceros en caso de funciones de sincronización que no funcionan o faltan.

Relojería

en la URSS y Rusia

En la Unión Soviética , la industria relojera comenzó a desarrollarse a principios de los años 50 (así, en 1953, comenzó la construcción de la planta de relojes de Minsk ); en la década de 1980 se estableció la producción en masa de relojes para uso personal (doméstico).

Hoy en Rusia hay varias marcas de relojes. La mayoría de ellos ya no producen sus propios movimientos y ensamblan relojes a partir de piezas importadas. Las únicas fábricas de relojes en el país que continúan produciendo sus movimientos de la A a la Z, incluidos el equilibrio y la espiral: Petrodvorets Watch Factory "Rocket" y Chistopol Watch Factory .

Datos interesantes

  • La dirección de movimiento de las manecillas del reloj "sentido horario" y "antihorario" se utiliza para indicar la dirección del movimiento circular.
  • El sentido tradicional del movimiento de la manecilla de las horas coincide con el sentido en el que se mueve la sombra del reloj de sol horizontal, ubicado en el hemisferio norte de la Tierra. Sin embargo, hay relojes en los que las manecillas se mueven "en sentido contrario a las agujas del reloj" (como los relojes de pared solares).
  • En las esferas con números romanos, la cuarta hora a veces se indica como IIII en lugar de IV [11] .
  • En los anuncios de relojes, las manecillas suelen estar alrededor de las 10:10 o las 8:20. Esto se hace para que las flechas no cubran el título. Además, la hora de las 10:10 en el reloj de la ventana se asemeja a una sonrisa (emoticon), lo que tiene un efecto positivo en la fidelización de los clientes [12] .
  • El dial de reloj condicional se usa a menudo cuando se orienta en el suelo para indicar el objetivo, la ruta o la dirección en la interacción de unidades (generalmente especialistas del ejército) u observadores individuales. La dirección de un objeto (o ruta) está indicada por el número del cuadrante, cuyo valor angular corresponde a la posición del observador, como si el cuadrante se presentara horizontalmente, su centro coincidiera con el observador, y 12 o El reloj indicaba la dirección actual del movimiento (o la mirada) del propio observador. Entonces, el objeto ubicado estrictamente a la derecha se designará como "a las 3 en punto". Después de especificar la dirección, se agrega una figura que caracteriza la distancia al objeto.
  • En el Moscú del siglo XVII , en el reloj de la Torre Spasskaya no se movía ni una sola aguja horaria , sino una esfera dividida en diecisiete partes. El tiempo no se contaba desde la medianoche, sino desde el amanecer. Al mismo tiempo, el relojero ajustó el reloj de acuerdo con la hora actual de la salida del sol [13] .

Galería

Véase también

Notas

  1. Cross, Stephen W. La Hidrología del Valle de los Reyes. - 1993. - ISBN desconocido.
  2. Los relojes de agua, hora y fuego no son relojes en el sentido habitual, ya que no muestran la hora actual y no están destinados a medir con precisión intervalos de tiempo arbitrariamente hablando, estrictamente hablando, son temporizadores , es decir, reproducen intervalos de tiempo especificados. .
  3. The History of Clocks Archivado el 13 de octubre de 2008. 
  4. Santiago, Pedro . Invenciones antiguas  (neopr.) . — Nueva York, NY: Ballantine Books  , 1995. - Pág. 126. - ISBN 0-345-40102-6 .
  5. Al-Jazari (pr. 1974), Knowledge Books of Ingenious Mechanical Devices . Traducido y anotado por Donald Hill , Dordrecht/ D. Reidel .
  6. Diccionario explicativo del idioma ruso
  7. Triberg - Museo del reloj de cuco (enlace inaccesible) . Consultado el 21 de agosto de 2012. Archivado desde el original el 20 de agosto de 2012. 
  8. Pipunyrov V.N. La historia de los relojes desde la antigüedad hasta nuestros días / L.E. Maistrov. - Moscú, Ciencias: Academia de Ciencias de la URSS, Instituto de Historia de las Ciencias Naturales y la Tecnología, 1982. - ISBN desconocido..
  9. A. A. Potapov. [Instituto de Dinámica de Sistemas y Teoría de Control SB RAS MODELO SHELL DE LA ESTRUCTURA ELECTRÓNICA DE LOS ÁTOMOS]  (rus.)  // Instituto de Dinámica de Sistemas y Teoría de Control SB RAS : monografía.
  10. 1 2 3 Operación de dispositivos de reloj eléctrico N. V. Sidorov. Moscú 1969
  11. bhi - relojes, relojes y el arte y la ciencia del cronometraje (enlace descendente ) . Consultado el 4 de noviembre de 2010. Archivado desde el original el 30 de junio de 2012. 
  12. Flechas - "manecillas" del reloj
  13. Movimiento del "círculo digital"
  14. Macy, Samuel L. (pr.): Enciclopedia del tiempo . (Nueva York: Garland Publishing, 1994, ISBN 0-8153-0615-6 ); en Watches: A Leap to Precision por William J. H. Andrews, págs. 123–127

Literatura

Enlaces