¿Cómo funcionan los relojes analógicos?

Los relojes se pueden dividir en dos categorías amplias en función de cómo muestran la información.

Analógico, también conocido como mecánico, los relojes usan manecillas móviles para indicar la hora actual. Digital Los relojes, por otro lado, muestran la hora como un conjunto de números, generalmente a través de una pantalla LCD u otra pantalla electrónica.

(Es técnicamente posible tener un reloj electrónico con una pantalla analógica, pero es muy raro; trataremos cosa análoga y mecánico como sinónimos.)

Todo reloj necesita tres partes fundamentales:

1. Cronometraje mecanismo: una forma de realizar un seguimiento preciso del paso del tiempo.
2. Energía fuente: una forma de proporcionar energía para el movimiento de los otros componentes.
3. Monitor: muestra al usuario cuál es la hora actual.

En los términos más básicos, un reloj es un dispositivo que utiliza energía a monitor tiempo, regulado por un cronometraje mecanismo.

Considere un reloj de arena lleno de arena, un reloj analógico muy simple. Su

En relojes analógicos más sofisticados, las tres partes fundamentales están conectadas a través de engranajes, poleas y otros sistemas mecánicos.

En los relojes modernos, los componentes mecánicos pueden reemplazarse por cables y corrientes eléctricas. Hay más configuraciones posibles de las que podríamos cubrir, así que echemos un vistazo más de cerca a un tipo de reloj en particular.

Los relojes de péndulo son posiblemente los primeros relojes modernos.

Un péndulo, como recordará, es un peso que cuelga de un punto fijo y se le permite oscilar hacia adelante y hacia atrás; puede hacer uno simple colgando un par de auriculares.

A principios del siglo XVII, los experimentos de física del científico italiano Galileo Galilei lo llevaron a descubrir esta característica única de los péndulos: uno siempre tomar la misma cantidad de tiempo para completar un swing completo.

Esto es cierto incluso cuando la resistencia del aire y otros factores reducen lentamente la distancia que se mueve un péndulo con cada oscilación, hasta el momento en que se detiene.

Inmediatamente reconoció el potencial de los péndulos para medir el tiempo dentro de un mecanismo de reloj, pero no era hasta 1656 que el científico holandés Christiaan Huygens, inspirado por el trabajo de Galileo, diseñó un péndulo de trabajo reloj.

Huygens no tenía la habilidad para implementar su diseño, por lo que contrató al relojero profesional Salomon Coster para construirlo.

Veamos cómo funcionan los relojes de péndulo de acuerdo con el desglose de tres partes (mecanismo de cronometraje, fuente de energía y pantalla) que usamos anteriormente.

Fuente de energía: Como un reloj de arena, los primeros relojes de péndulo usaban la gravedad para generar energía a través de un sistema de pesos colgando de poleas. Girar una llave daría cuerda al reloj, levantando las pesas y almacenando energía potencial al sostener las pesas contra la gravedad.
Mecanismo de cronometraje: Un péndulo y un componente llamado escape regular la velocidad a la que se libera la energía de los pesos. El escape incluye una rueda con muescas que garantiza que solo se pueda mover en pasos discretos o "tics".

Cada oscilación completa del péndulo libera un tic en el escape, lo que a su vez permite que los pesos bajen un poquito.

Monitor: Las manecillas del reloj están conectadas mediante tren de engranajes al resto del mecanismo.

Cuando el escape libera un tic de energía, los engranajes giran y las manecillas se mueven en la cantidad correcta.

Si asume una oscilación del péndulo de un segundo, que era común en diseños posteriores, cada tic termina moviendo la manecilla de los segundos exactamente 1/60 de la vuelta de la esfera del reloj.

En los términos más simples: energía se almacena utilizando pesos elevados, luego se libera a una velocidad precisa por cronometraje mecanismo de péndulo, que hace girar las manos del monitor para mostrar la hora actual.

Puede que se le haya ocurrido que un péndulo no funcionaría en un reloj, que se mueve constantemente.

En cambio, los relojes mecánicos usan resortes principales y ruedas de equilibrio. Los relojes impulsados ​​por resortes en realidad son anteriores a los relojes de péndulo en unos 200 años, pero eran considerablemente menos precisos.

El resorte principal está bien enrollado para almacenar energía. El volante es un disco de peso especial; Una vez puesto en movimiento, gira hacia adelante y hacia atrás a una velocidad regular para actuar como un cronometraje mecanismo.

Hoy en día, los relojes más comunes son los relojes de cuarzo, llamados así por su cronometraje mecanismo.

Los cristales de cuarzo son piezoeléctrico: si pasa una corriente eléctrica a través de ellos, vibran a un ritmo específico. ¿Notas una tendencia? Casi cualquier proceso con una tasa específica puede actuar como un mecanismo de cronometraje.

Un típico reloj moderno que funciona con baterías envía una corriente eléctrica minúscula a través de un cristal de cuarzo, que se coloca en un circuito como un escape: libera pequeñas cantidades de electricidad de la batería a intervalos regulares dictados por la vibración del cuarzo.

Cada "tictac" regular de electricidad acciona un motor para mover las manos analógicas o controla la salida a una pantalla digital.

Es posible que haya visto u oído hablar de un reloj atómico.

Son casi completamente digitales, por lo que no entraremos en detalles, pero los principios básicos de su funcionamiento son los mismos que los de los relojes anteriores. La gran diferencia es su cronometraje: están construidos alrededor de un mecanismo que mide la velocidad precisa a la que los átomos de cesio liberan energía después de ser "excitados" por ondas de radio.

El Sistema Internacional de Unidades estandarizó su definición de un segundo sobre las propiedades del cesio en 1967, y ha seguido siendo el estándar desde entonces.