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El tiempo en el tiempo
Edward Norberto Bautista Rodríguez
234745
Universidad Nacional de Colombia
Facultad de Ingeniería Mecánica
Resumen, A lo largo de la historia, la humanidad ha tenido una gran necesidad de medir y conocer el tiempo
en el que se desarrolla, es por eso que se han desarrollado una gran variedad de relojes que serán objeto de
nuestra investigación, incluyendo las influencias de la época, la tecnología, el ambiente y la necesidad.
Reloj de sol
La forma mas sencilla de medir el tiempo es el uso
del sol, pues es
este el regulador
universal
del
paso del tiempo,
sin el viviríamos
algo así como una
noche eterna, sin
darnos cuenta del
paso de una hora
o un día.
Es por eso que es
tal ves la forma mas antigua de medir el tiempo, se
tiene conocimiento de relojes solares desde 4000 a.C.
usados por los chinos, también los usaban los
egipcios y los incas, pero su uso se atribuye al
filosofo Jonio Anaximandro en el siglo VI a.C.
Clepsidra y reloj de arena
Este reloj tiene su fundamento en un objeto mas
antiguo
llamado
la
clepsidra, que es un reloj
de agua, el cual era
mucho mas útil y preciso
que el reloj solar pues no
dependía de un agente
externo a él, como es el
sol, consistía en un vaso,
en
cuya
extremidad
inferior se encontraba un tubo angosto por donde
goteaba el agua que caía en otro vaso. Sobre este
recipiente, había una escala graduada y al llenarse,
indicaba las horas transcurridas. La clepsidra, data de
los años 3000 a.C. usada por los egipcios, pero
perfeccionada por griegos y romanos.
El reloj de arena no nada
diferente a una clepsidra
que en lugar de agua
tiene arena, pero cada
que la arena pasa de un
lugar al otro, hay que
girarlo para volver a
empezar la medición de
otro periodo de tiempo,
que por lo general era de
una hora.
Aunque se sabe que su invención es muy antigua, la
primera de la que se tiene conocimiento es de 1338.
Relojes mecánicos
Aún no se sabe quién inventó el primer Reloj
Mecánico, lo que se sabe es que los primeros que se
han
encontrado
son del año 1290.
Su
mecanismo
consiste en un
conjunto de ruedas
giratorias
accionadas por un
peso colgado de
una cuerda.
Pero en 1670 un
invento
de
William Clement
inspirado en las
anclas de los buques funcionaba con el vaivén de un
péndulo que mece la ancora de tal manera que se
traba y después se destraba en cada uno de los dientes
de la rueda lo que a su ves permite un movimiento
preciso.
Tan solo cinco años después apareció Hyugens con
otro hallazgo de gran importancia como lo es el
volante con muelle en espiral, este reloj era el más
exacto hasta ese momento, con un error de solo 5
minutos diarios. El reloj de tipo péndulo más
conocido es el llamado Reloj Cucú. [1]
Reloj eléctrico
En 1840 Alexander Bain construyó un reloj
eléctrico accionado por la atracción y repulsión
eléctrica.
Reloj de cristal de cuarzo
En 1920, Warren Marrison y J.W. Horton construyen
el primer reloj de cuarzo en los Bell Telephone
Laboratories. Son relojes que se caracteriza por
poseer una pieza de cuarzo que sirve para generar los
impulsos necesarios a
intervalos regulares
que permitirán la
medición del tiempo.
El cuarzo se talla
habitualmente
en
forma de lámina y se
introduce
en
un
cilindro
metálico.
Éste tiene por función
la protección del mineral. Para que vibre el cristal de
cuarzo, debe ser alimentado por un campo eléctrico
oscilante generado por un circuito electrónico. Son
relojes muy exactos, sólo se atrasan o adelantan 3
segundos al año.
Reloj atómico
[2]
Los relojes atómicos son actualmente los relojes más
exactos del mundo y se basan en las propiedades
físicas que tienen las fuentes de emisión de cesio. El
primer reloj atómico de cesio fue construido
en 1955 en el Laboratorio Nacional de Física (NLP),
en
Inglaterra.
Sus
creadores
fueron Louis
Essen y John V.L Parry
Reloj nuclear
A pesar de la precisión alcanzada por los relojes
atómicos, los científicos parecen no estar conformes
aun con un error de un segundo cada 138millones de
años y por eso se encuentran trabajando en el
desarrollo de un nuevo reloj, que será conocido como
reloj nuclear, de este se tiene poca información
debido a que aun se encuentra en etapa de diseño.
Los relojes atómicos establecieron una nueva forma
de medir el tiempo, según este patrón, un segundo se
corresponde con 9.192.631.770 ciclos de la radiación
asociada a la transición hiperfina desde el estado de
reposo del isótopo de cesio-133. La precisión
alcanzada con este tipo de reloj atómico es tan
elevada que admite únicamente un error de un
segundo en 30.000 años, pero el más exacto del
mundo actualmente se encuentra en el NPL de
Londres y tarda 138millones de años en perder un
segundo.
La precisión extrema de este reloj, es cien veces
superior
a
la
de
los
actuales
relojes
atómicos, proviene del núcleo de un solo ion de torio.
El reloj nuclear podría ser útil para algunas
comunicaciones confidenciales y para el estudio de
teorías fundamentales de la física. Asimismo podría
añadir precisión al sistema de posicionamiento
global, que se sustenta ahora en relojes atómicos.
Los relojes mecánicos emplean un péndulo que
provee las oscilaciones con las que se mide el tiempo.
En los relojes modernos son cristales de cuarzo los
que proveen las oscilaciones de alta frecuencia que
operan como una horquilla de afinación musical en
lugar del antiguo péndulo.
2
La precisión de los relojes atómicos proviene de las
oscilaciones de los electrones en los átomos
inducidas por rayo láser. Pero a estos electrones
pueden afectarles los campos magnéticos y eléctricos,
y por eso los relojes atómicos a veces sufren una
desviación de unos cuatro segundos a lo largo de la
existencia del universo.
Pero los neutrones son mucho más pesados que los
electrones y están agrupados con más densidad en el
núcleo atómico de manera que son menos
susceptibles a tales trastornos ambientales.
Según el artículo del Instituto Tecnológico de
Georgia, para crear las oscilaciones los
investigadores planifican el uso de un láser que opera
en frecuencias de petaherzios -10 elevado a la 15
potencia, ó 1.000.000.000.000.000 oscilaciones por
segundo- para hacer que el núcleo de un ion de torio
229 pase a un estado de energía más elevado.
Los diseñadores tienen otro problema: para que el
reloj nuclear sea estable hay que mantenerlo a
temperaturas muy bajas de apenas decenas de
microkelvin y para producir y mantener tales
temperaturas habitualmente los físicos usan un
refrigerante del laser, pero en este sistema eso se
presenta como un problema, porque la luz del laser
también se usa para crear las oscilaciones que marcan
el paso del tiempo. [3]
Referencias
[1]
http://www.profesorenlinea.cl/mediosocial/Relo
jHistoria.htm
[2] http://www.wickedmagazine.org/2011/08/el-relojatomico-es-el-mas-preciso-del.html
[3] http://www.elespectador.com/tecnologia/articulo333157-disenan-reloj-nuclear-100-veces-maspreciso-el-atomico-actual