METODOS SOLARES: SOMBRA
Desde la prehistoria el hombre midió el tiempo. Erigió columnas de piedra de modo que cuando un astro coincidiera con su alineación, señalase un momento o fecha importante. Los antiguos obeliscos egipcios eran pilares cuya sombra se desplazaba a medida que transcurría el día y marcaba las horas entre el amanecer y la caída del sol.
En sus primeras observaciones el hombre notó que la sombra variaba de acuerdo con la posición del sol. Así nació el gnomon, que consistía en un bastón incrustado en el suelo perpendicularmente, y en tierra se señalaban surcos que indicaban los distintos momentos del día. La sombra del bastón era la que señalaba los diferentes horarios. Pronto el bastón del gnomon fue transformándose en grandes obeliscos. Pero tenían grandes imprecisiones.
Según Heródoto, en Grecia el gnomon fue introducido por Anaximandro. Uno de los más antiguos gnomones de que se tienen datos, se usó en Egipto en 1500 antes de Jesucristo. Según la Biblia, el Rey Achaz hizo construir un cuadrante solar en Jerusalén en el siglo VIII antes de Cristo. A los gnomones le siguieron los meridianos (utiliza el mismo sistema de la sombra). Pero recién cuando se tuvieron en cuenta el eje de rotación de la tierra y otros datos científicos y astronómicos calculados con precisión, se construyó el cuadrante solar que mejoró al precario gnomon. Dicho cuadrante solar estaba formado por un estilo y una base esférica sobre la que se marcaban líneas horarias que señalaban los distintos momentos del día. Se lo ubicaba de determinada manera para que señalara la sombra en forma idéntica la misma hora en cualquier día del año. La medición del cuadrante solar hizo que se le considerara un instrumento de mayor precisión. De éste surgieron el cuadrante ecuatorial y luego el cuadrante universal, que era portátil y utilizable en cualquier lugar, que acompañado de las señales de una brújula, fue un instrumento útil para los navegantes.Los cuadrantes solares aparecieron en Grecia hacia el siglo V antes de Cristo, mientras que los romanos lo usaron alrededor del siglo II a C. Para las mediciones nocturnas del tiempo, aparecieron cuadrantes estelares y lunares. (Pero funcionaban solamente cuando había cielo despejado y sereno).
Por eso se hacía necesario medir el tiempo como transcurso y no como visual. Así aparecieron los relojes de cera, velas de duración prevista. A medida que se iba consumiendo la vela (marcada) señalaba un determinado período de tiempo. Se usó en la Edad Media, especialmente en oficios religiosos. En 1206 se utilizó una candela que contenía bolitas de metal, que caían a medida que la cera se iba derritiendo.
Métodos de flujo
Los babilonios, los egipcios, los chinos y los hindúes utilizaron el agua contenida en un recipiente graduado, del que se escapaba, y hacía descender su nivel. El nivel del agua coincidía con una escala marcada en el recipiente que señalaba las horas. A éste invento se le denominó clepsidra, inventada probablemente por los Caldeos, es un reloj de agua que hacía salir el agua contenida en un recipiente a través de un orificio.
Éste instrumento lo utilizó Herófilo de Alejandría para medir las pulsaciones del cuerpo humano. Galileo usó una clepsidra de mercurio para medir la caída de los cuerpos. Hubo curiosas clepsidras construidas con adornos y anexos, como una enviada por el califa Harún Al-Raschid a Carlomagno. Era de cobre con incrustaciones de oro. Señalaba la hora sobre un cuadrante y dejaba caer en ese instante la cantidad correspondiente de bolitas de metal sobre una bandejita, y producían los sonidos en número correspondiente; y se abrían unas puertitas de donde salía la cantidad de caballeros armados (de acuerdo con la "hora" señalada) que hacían varios movimientos.
Otro tipo de reloj de flujo es el de arena, que data de hace aproximadamente 500 años. La arena cae de un compartimiento superior a uno inferior a través de un estrecho cuello. Cuando ha caído totalmente se invierte el reloj y el procedimiento recomienza. Se debe conocer el lapso que tarda en completarse el ciclo. Otro método utilizado para medir el tiempo fue la velocidad con que una sustancia se consumía o quemaba. El más conocido de estos relojes estuvo constituido por la vela graduada, aunque se utilizaban también cuerdas con nudos y lámparas de aceite con depósitos graduados.
Pero todos estos relojes utilizados no lograban tener exactitud, y surgió la necesidad de lograr mantener un ritmo exacto en el fluir de los elementos del marcado del tiempo. Por lo tanto el hombre debió recurrir a la invención de elementos basados en la mecánica.
SISTEMAS MECÁNICOS
Los relojes mecánicos, con manecillas que avanzan lentamente por la acción de engranajes, aparecieron hace varios siglos. Se conserva el reloj fabricado en 1364 para el palacio de Carlos V, en París. En estos primitivos relojes el movimiento se originaba por un peso colgante que impulsaba una rueda dentada o árbol de volante cuyos dientes estaban dispuestos en forma perpendicular al diámetro de la misma. Dos láminas llamadas “paletas”, dispuestas sobre un eje horizontal que oscilaba, engranaban en los dientes del árbol del volante y regulaban su movimiento. Este fue el primer sistema de escape empleado en los relojes, del mismo modo que la pesa constituyó el primer sistema motriz. Falta aún que hagamos referencia al tercer sistema o parte esencial de un reloj, el oscilador, que controla los movimientos de escape. En el primitivo reloj que describimos, esta función estaba a cargo de una palanqueta fijada en el extremo del eje de escape, que oscilaba merced al impulso que ejercían los dientes del árbol de volante. La duración de la oscilación, y por ende del escape, era regulada mediante una pesa deslizante fija a la palanqueta. Estos relojes resultaban inseguros debido a sus primitivos mecanismos de escape y oscilación.
Surgió la necesidad de dar exactitud a la medida del tiempo. Es decir, dividirlo en fracciones exactas, con ritmo constante.
Fue necesario recurrir a un péndulo o balancín con resorte o peso, movido por un mecanismo regulador, así es como se inventa el "escape", y se debe agregar una aguja o elemento que señale las mediciones, y que debe moverse regularmente, para lo que se agrega un sistema de ruedas.
El primer motor de relojería estaba formado por pesas, cuerdas o cadenas alrededor de ruedas y se iban desenvolviendo. Los relojes medievales más importantes eran de pesas, construidos en torres y campanarios, como el de Dijón, el del Palacio de Justicia de París y el de la Catedral de Salsbury. Y también se construyeron grandes despertadores con este sistema de pesas. Se supone que este tipo de reloj apareció en el Siglo XIII, y aparece citado por Alfonso X El Sabio en su "Libro del Saber de Astronomía", pero se supone que los primeros experimentos con este mecanismo lo pueden haber realizado los árabes y los bizantinos.
En el Siglo XIV algunos nobles y señores comienzan a tener en sus casas relojes privados de pesas. El mecanismo llamado escape regula el descenso gradual de las pesas, éstas, al descender, impulsan una serie de ruedas dentadas. A medida que el péndulo oscila de un lado a otro, el áncora del escape deja avanzar el engranaje. Esto produce el tictac del reloj. La pesa va bajando hasta que llega a un límite y hay que volverla a subir. Posteriormente, el resorte en espiral sustituye a las pesas.
Alrededor del año 1500 comienza a utilizarse el resorte, que reemplazaba al sistema de pesas y permitía la fabricación de relojes más pequeños, portátiles, y que dio lugar a la realización de bellísimas artesanías y obras de arte de la mecánica y la orfebrería de la época.
Al resorte se agregó el sistema de escape. Si bien hubo varios intentos de realización de escapes, el primero realmente importante, y que sería el comienzo precario del tic tac, fue el escape a varilla que apareció alrededor de 1250, y se lo nombra como "verge and foliot". Consiste en una rueda dentada movida por pesas, esta rueda empuja dos paletas fijadas a una varilla que hace mover a una barra horizontal oscilante, en forma de cruz, en dirección opuesta. Evoluciona éste sistema al llamado "escape de áncora", y el foliot da lugar al balancín vertical que dará origen al péndulo.
Algunos investigadores opinan que el primer mecanismo de escape fue inventado por el chino I Hing en el año 726. Pero hay diversos tipos de escape: el escape Graham inventado en 1715; el escape de clavijas en 1753 por el francés Amant y perfeccionado por Pierre Caron; el escape de áncora inventado en 1759 por Mudge; y el de áncora y clavijas, en 1798 por el francés Perrón.
El descubrimiento del movimiento isocrónico de las oscilaciones pendulares se hace en 1583. Galileo, en sus últimos años de experimentación, alrededor de 1641, proyectó un reloj de péndulo, que fue terminado por sus continuadores. El diseño original fue conocido por el físico holandés Juan Cristiano Huygens y descubrió que el péndulo debe describir un arco y no un círculo. La cicloide la señaló entre dos segmentos que delimitan su trayectoria para lograr el perfecto período. Y en 1675 él mismo creó el resorte en espiral regulador, mecanismo muy simple para hacer funcionar los relojes de bolsillo. La forma en espiral ha perdurado hasta la actualidad.
Al comenzar el Siglo XIX, un relojero suizo, Louis Berthoud inventó el cronómetro y fue perfeccionado el sistema de cuerda. Otro suizo, Louis Philippe, afina los diversos elementos y trabaja con elementos más pequeños, que lo llevan a trabajar con mecanismos de precisión y a la utilización de otros materiales y de nuevas aleaciones para resortes y balancines, para el logro de un punto justo de dureza, inalterabilidad y mínimas variaciones a los efectos externos. A fines del Siglo XIX, C. E. Guillaume dio otro paso en la evolución de los relojes, inventando el invar y el elivar, logrando nuevas aleaciones en resortes y balancines.
Distintas partes del mecanismo de un reloj de péndulo y su funcionamiento
Partes esenciales de un reloj moderno
El reloj atómico más exacto que el de un mecanismo electrónico utiliza las vibraciones de los átomos de cesio
Reloj de Agua
(egipcio)
Meridiano
Reloj de agua o Clepsidra
Reloj de bolsillo
Reloj de Péndulo o balancín
Reloj de Arena
Reloj de Cera
Gnomon
Reloj de péndulo con resorte
Cronómetro
Reloj eléctrico
Sistema de escapes y clavijas
No hay comentarios:
Publicar un comentario