Invenções famosas

A história dos relógios mecânicos de pêndulo e relógios de quartzo

Relógios Mecânicos – Pêndulos e Quartzo: Durante a maior parte da Idade Média, de aproximadamente 500 a 1500 dC, o avanço tecnológico estava praticamente paralisado na Europa. Os estilos do relógio de sol evoluíram, mas não se distanciaram dos antigos princípios egípcios.

Relógios de sol simples 

Os relógios de sol simples colocados acima das portas foram usados ​​para identificar o meio-dia e as quatro “marés” do dia ensolarado da Idade Média. Vários tipos de relógios de sol de bolso estavam sendo usados ​​no século X – um modelo inglês identificou marés e até compensou as mudanças sazonais da altitude do sol.

Relógios Mecânicos

No início a meados do século XIV, grandes relógios mecânicos começaram a aparecer nas torres de várias cidades italianas.

Não há registro de nenhum modelo de trabalho que preceda esses relógios públicos que foram impulsionados pelo peso e regulados por escapes verge e foliot.

Mecanismos de verge e folio reinaram por mais de 300 anos com variações na forma do foliot, mas todos tiveram o mesmo problema básico:

O período de oscilação dependia muito da quantidade de força motriz e da quantidade de atrito na unidade. a taxa era difícil de regular.

Relógios com mola 

Outro avanço foi uma invenção de Peter Henlein, um serralheiro alemão de Nuremberg, em algum momento entre 1500 e 1510. Henlein criou relógios movidos a mola.

Substituir os pesos pesados ​​da unidade resultou em relógios e relógios menores e mais portáteis. Henlein apelidado de seus relógios “Nuremberg Eggs”.

Embora eles desacelerassem à medida que a mola principal desbobinava, eles eram populares entre os indivíduos ricos por causa de seu tamanho e porque podiam ser colocados em uma prateleira ou mesa em vez de pendurados em uma parede.

Eles foram os primeiros relógios portáteis, mas só tinham ponteiros de horas. As mãos dos minutos não apareceram até 1670, e os relógios não tinham proteção de vidro durante esse tempo.

O vidro colocado sobre o mostrador de um relógio só surgiu no século XVII. Ainda assim, os avanços de Henlein no design foram precursores para uma cronometragem verdadeiramente precisa.

Relógios mecânicos precisos 

Christian Huygens, um cientista holandês, fez o primeiro relógio de pêndulo em 1656. Foi regulado por um mecanismo com um período “natural” de oscilação.

Embora Galileo Galilei seja às vezes creditado com a invenção do pêndulo e ele estudou seu movimento já em 1582, seu projeto para um relógio não foi construído antes de sua morte.

O relógio de pêndulo da Huygens tinha um erro de menos de um minuto por dia, a primeira vez que tal precisão foi alcançada. Seus refinamentos posteriores reduziram os erros do relógio para menos de 10 segundos por dia. 

A Huygens desenvolveu a roda de balanço e a montagem da mola por volta de 1675 e ainda é encontrada em alguns dos relógios de pulso atuais. Essa melhora permitiu que os relógios do século XVII mantivessem o tempo em 10 minutos por dia.

William Clement começou a construir relógios com o novo escapamento “âncora” ou “recuo” em Londres, em 1671. Essa foi uma melhoria substancial em relação à fronteira porque interferia menos com o movimento do pêndulo. 

Em 1721, George Graham melhorou a precisão do relógio de pêndulo para um segundo por dia, compensando as mudanças no comprimento do pêndulo devido a variações de temperatura.

John Harrison, carpinteiro e relojoeiro autodidata, refinou as técnicas de compensação de temperatura de Graham e acrescentou novos métodos de redução do atrito.

Em 1761, ele havia construído um cronômetro marítimo com a mola e um escapo de roda de equilíbrio que havia ganho o prêmio do governo britânico de 1714, oferecido como um meio de determinar a longitude em até meio grau.

Ele mantinha o tempo a bordo de um navio rolante a cerca de um quinto de segundo por dia, quase tão bem quanto um relógio de pêndulo poderia fazer em terra, e 10 vezes melhor do que o necessário. 

Durante o século seguinte, refinamentos levaram ao relógio de Siegmund Riefler com um pêndulo quase livre em 1889. Alcançou uma precisão de um centésimo de segundo por dia e se tornou o padrão em muitos observatórios astronômicos.

Um verdadeiro princípio do pêndulo livre foi introduzido por RJ Rudd por volta de 1898, estimulando o desenvolvimento de vários relógios de pêndulo livres. Um dos mais famosos, o WH Shortt clock, foi demonstrado em 1921.

O relógio Shortt quase imediatamente substituiu o relógio de Riefler como um timekeeper supremo em muitos observatórios. Este relógio consistia em dois pêndulos, um escravo e o outro mestre.

O pêndulo do escravo deu ao pêndulo mestre os empurrões suaves de que necessitava para manter seu movimento, e também dirigiu as mãos do relógio. Isso permitiu que o pêndulo mestre permanecesse livre de tarefas mecânicas que perturbariam sua regularidade.

Relógios de quartzo 

Os relógios de cristal de quartzo substituíram o relógio Shortt como o padrão nas décadas de 1930 e 1940, melhorando o desempenho de cronometragem muito além do pêndulo e do escapamento da roda de equilíbrio. 

A operação do relógio de quartzo é baseada na propriedade piezelétrica dos cristais de quartzo. Quando um campo elétrico é aplicado ao cristal, ele muda de forma.

Gera um campo elétrico quando apertado ou dobrado. Quando colocada em um circuito eletrônico adequado, essa interação entre o estresse mecânico e o campo elétrico faz com que o cristal vibre e gere um sinal elétrico de frequência constante que pode ser usado para operar um mostrador de relógio eletrônico.

Os relógios de cristal de quartzo eram melhores porque não tinham engrenagens nem escapamentos para perturbar sua frequência regular.

Mesmo assim, eles dependiam de uma vibração mecânica cuja freqüência dependia criticamente do tamanho e da forma do cristal. Não há dois cristais exatamente iguais exatamente com a mesma freqüência.

Os relógios de quartzo continuam a dominar o mercado em números porque seu desempenho é excelente e eles são baratos. Mas o desempenho da contagem do tempo dos relógios de quartzo foi substancialmente superado pelos relógios atômicos.

 

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