¿Cuándo apareció el reloj mecánico?
La herramienta para llevar el tiempo suele ser un reloj.
Después del reloj de agua y el reloj de arena, se inventó el reloj mecánico. Desde antiguos relojes de pared hasta elegantes y veloces relojes de oscilación, hay un péndulo para ellos. Sólo un péndulo en constante movimiento puede indicar la hora y hacer que el reloj sea preciso.
¿Quién inventó el péndulo? ¿Cómo se hizo el primer reloj del mundo que marcaba el tiempo haciendo vibrar un péndulo?
En 1583, en Pisa, Italia, un joven llamado Galileo fue a la iglesia a adorar. Vio una lámpara de cobre que colgaba de una cuerda que colgaba debajo del techo y que era arrastrada por el viento, y la lámpara se balanceaba lentamente hacia adelante y hacia atrás. Esta oscilación es un fenómeno natural común. Pasó desapercibido durante mucho tiempo, pero Galileo captó el fenómeno: ¿el movimiento es suave y uniforme, y cada movimiento dura la misma cantidad de tiempo? En aquel entonces no había relojes, por lo que no hay forma de comparar.
Más adelante en clase, el profesor dijo: "En general, el pulso humano es estable". Esto le dio a Galileo una inspiración: ¿Se puede utilizar el pulso para determinar el período de oscilación de una lámpara de araña? Cuando volvió a la iglesia, contó el tiempo en silencio con los dedos según su pulso y observó atentamente cómo el candelabro se balanceaba hacia adelante y hacia atrás. Descubrió que cada vez que la lámpara se movía, tardaba la misma cantidad de tiempo. Aunque la amplitud del movimiento será cada vez menor hasta que se detenga por completo, el tiempo necesario para un movimiento no será menor. El experimento también encontró que cuanto más corta es la cuerda, más corto es el tiempo de cada balanceo. Finalmente descubrió que el período y la amplitud de la oscilación del péndulo no tenían nada que ver con la ley isócrona de la oscilación del péndulo.
Galileo quería utilizar un péndulo para decir la hora. Debido al predominio de la religión en aquella época, la difusión de la verdad científica estaba restringida. Galileo no consiguió lo que quería.
En 1656, el científico holandés Huygens estudió más a fondo la ley isócrona del péndulo descubierta por Galileo e hizo el primer reloj del mundo que utilizaba la vibración de un péndulo para marcar el tiempo. Este reloj de péndulo se divide aproximadamente en dos estructuras principales: la parte de oscilación y la parte de conteo. La parte de conteo generalmente se muestra mediante punteros y números de marcación. Los relojes mecánicos fabricados según este principio se utilizan en el mundo desde hace más de 300 años.
¿Por qué oscila el péndulo? Esto tiene que ver con la atracción de la tierra. Cuando un péndulo está desequilibrado, la gravedad y la tensión del alambre no están alineadas, lo que crea una fuerza que devuelve el péndulo a su posición de equilibrio, lo que hace que oscile. El período del péndulo está relacionado con la gravedad de la Tierra, por lo que debe estar en la misma posición que la gravedad de la Tierra para que el péndulo esté sincronizado.
Los primeros relojes mecánicos se hacían más grandes. Hay un reloj enorme en las Casas del Parlamento en Londres, Inglaterra: el Big Ben. El Big Ben tiene cuatro esferas de reloj, una a cada lado de la torre cuadrilátera, cada una con un diámetro de 8 metros. Su manecilla de los minutos mide 3,5 metros de largo, los números de la esfera del reloj miden 75 centímetros de alto y el péndulo pesa 200 kilogramos.
Para mejorar el reloj y hacerlo más refinado, la gente pensó en un objeto elástico, porque el movimiento del péndulo es una vibración, y el resorte también puede vibrar libremente. Se encontró que la frecuencia de un determinado resorte es siempre constante. Según este principio se fabrica la espiral. La espiral es un resorte helicoidal con un extremo montado en el eje de equilibrio y el otro extremo montado en una placa metálica fija. El volante se empuja hacia la izquierda o hacia la derecha, y la espiral a veces se aprieta y otras se afloja. La gente usaba espirales para fabricar relojes de bolsillo y relojes.
Para mantener la precisión de los relojes, la gente continúa mejorándolos. Se instalan diamantes en el eje giratorio del reloj para reducir el desgaste y prolongar la vida útil. Los fabricantes de relojes se centraron en propiedades a prueba de golpes, impermeables y antimagnéticas e inventaron relojes automáticos, calendarios y relojes de oscilación rápida. La precisión del reloj está relacionada con el ciclo de la espiral. Cuanto más corto es el período de espiral, más rápido oscila y más preciso es. La gente fabrica relojes de oscilación rápida, con el volante oscilando hacia adelante y hacia atrás seis veces por segundo, dos veces más rápido que un reloj normal. Sólo se necesitan 6 segundos para caminar al día.