EL RELOJ
Se denomina reloj a un instrumento que permite medir el tiempo. Existen diversos tipos, que se adecuan según el propósito:
- Conocer la hora actual (reloj de pulsera (automático o 'de cuerda'), reloj de bolsillo, reloj de salón o pared, cronómetro)
- Medir la duración de un suceso (cronógrafo, reloj de arena)
- Señalar las horas por sonidos parecidos a campanadas o pitidos (reloj de péndulo, reloj de pulso con bip a cada hora)
- Activar una alarma en cierta hora específica (reloj despertador)
Los relojes se utilizan desde la antigüedad. A medida que ha ido evolucionando la ciencia y la tecnología de su fabricación, han ido apareciendo nuevos modelos con mayor precisión, mejor prestancia y menor costo de fabricación. Es quizá uno de los instrumentos más populares que existen actualmente y casi todas las personas disponen de uno o varios relojes personales de pulsera. Mucha gente, además de la utilidad que los caracteriza, los ostentan como símbolo de distinción, por lo que hay marcas de relojes muy finas y lujosas.
Asimismo, en los hogares hay varios y diferentes tipos de relojes; muchos electrodomésticos incorporan relojes digitales y en cada computadora hay un reloj. El reloj es un instrumento omnipresente en la vida actual, debido a la importancia que se da al tiempo en las sociedades modernas. Sin embargo, las personas que viven en las comunidades rurales, lejos del ruido de la vida moderna, pueden darse el lujo de omitir el uso de este instrumento debido a que no tienen prisa en su modo de vida. Aun las personas que viven en las grandes ciudades industriales, podrían omitir el uso del reloj cuando ya tienen un esquema de actividades en pleno dominio o bien cuando su vida ya no requiere los tiempos precisos de estar en determinados lugares.
La mayor precisión conseguida hasta ahora es la del último reloj atómico desarrollado por la Oficina Nacional de Normalización (NIST) de los EE.UU., el NIST-F1, puesto en marcha en 1999, es tan exacto que tiene un margen de error de solo un segundo cada 30 millones de años.
Historia
Artículo principal: Historia de la relojería
Los antiguos conocieron varias especies de relojes. Vitrubio habla del reloj de agua o clepsidra, el de aire, el de sol y de otras especies que nos son desconocidas.
Los egipcios medían con la clepsidra los movimientos del sol y de igual medio se valía el ilustre astrónomo para sus observaciones. Las clepsidras y los relojes de sol fueron inventados en Egipto en tiempos de los Ptolomeos; las clepsidras fueron después perfeccionadas por Escipión Nasica o según otros por Ctesibio (discípulo de los oradores romanos medían con ellas la duración de sus discursos.
Se cree que los grandes relojes de pesas y ruedas fueron inventados en Occidente por el monje benedictino Gerberto (Papa, con el nombre de Silvestre II, hacia finales del siglo X) aunque ya con alguna anterioridad se conocían en el Imperio bizantino. Según otras fuentes, el primer reloj de que habla la historia construido sobre principios de mecánica es el de Richard Wasigford, abad de San Albano, en Inglaterra, que vivió hacia el 1326, pues al parecer la invención de Gerberto, después Silvestre II, no era más que un reloj de sol. El segundo es el que Santiago Dondis mandó construir en Padua hacia el 1344 y en el cual según refieren se veía el curso del sol y de los planetas. El tercero fue el que había en el Louvre de París, mandado traer de Alemania por el rey Carlos V de Francia. El antepasado directo de estos instrumentos podría ser el complejo mecanismo de Anticitera, datado entre el 150 y el 100 a. C.
En España, el primer reloj de torre fue el de la catedral de Barcelona llamado «seny de les hores», de 1393. El de Sevilla data de 1396. Otros estudios datan en una localidad Segovia, Cuéllar, la primera instalación de reloj mecánico de torre que se instaló en España, en la iglesia de San Miguel, también datado a finales del siglo XIV.
El primero que imaginó construir relojes de bolsillo fue Pedro Bell de Núremberg; su figura les valió el nombre de «huevos de Núremberg». En 1647, Christiaan Huygens aplicó a los relojes de torre o de pared el péndulo, cuyo descubrimiento se debe a Galileo. Huygens dividió la hora en 60 minutos y éstos en 60 segundos. El mismo físico aplicó en 1665 el muelle de espiral a los relojes de bolsillo. En 1647, el ginebrino Gruet, residente en Londres, aplicó al reloj la cadenilla de acero que sirve para transmitir el movimiento del tambor al cono, sustituyendo a las cuerdas de vihuela empleadas hasta entonces. Dos años después se inventaron los relojes de repetición.
Desde entonces, el progreso de la relojería ha sido admirable
Tipos de relojes
Hay una gran variedad de tipos diferentes de relojes, según sean sus aplicaciones, actualmente los relojes personales son electrónicos, ya sean analógicos o digitales, que funcionan con una pequeña pila eléctrica que mediante impulsos hace girar las agujas de los relojes analógicos o marca los números de los relojes digitales.
Relojes de pulsera
Artículo principal: Reloj de pulsera
Reloj de pulsera de cuarzo.
Al principio, sólo los llevaban las mujeres, hasta la Primera Guerra Mundial (1914-1918), en que se hicieron populares entre los hombres de las trincheras.
Los relojes de pulsera vienen todos con dos correas ajustables que se colocan en alguna de las muñecas para su lectura. Son de tipo analógico y digital. Aunque la carátula de la mayoría de ellos es generalmente redonda, también existen de carátula cuadrada, hexagonal y hasta pentagonales.
En los relojes analógicos (de variable continua) la hora se indica en la carátula mediante dos o tres manecillas: una corta para la hora, una larga para los minutos y, opcionalmente, una tercera manecilla también larga que marca los segundos. En los relojes digitales (de variable discreta) se lee la hora directamente en números sobre la pantalla. También existen relojes mixtos, es decir, analógicos y digitales en la misma carátula.
Los relojes calendarios son relojes digitales que marcan el año en vigor, el mes, el día de la semana, la hora, los minutos e incluso los segundos.
Cronómetro
Los cronómetros son relojes muy precisos (normalmente hasta las milésimas de segundo) utilizados para medir intervalos de tiempo, por ejemplo en pruebas deportivas o en experimentos científicos.
En alta relojería se refiere a instrumentos de precisión certificados por el COSC (control oficial suizo de cronometría).
Relojes de torres y campanarios
Antes de inventarse los relojes personales de pulsera y de bolsillo se inventaron relojes muy grandes de mecanismos complicados y pesados que se colocaban en lo alto de las torres y campanarios de los pueblos y ciudades para que los ciudadanos tuviesen conocimiento de la hora del día. A estos relojes se les conectaba a una campana grande y sonora y es la que iba indicando con un toque peculiar las horas y cuartos de hora cuando se iban cumpliendo. A lo largo de los años hay relojes de este tipo que se han hecho muy famosos, como el situado en la Torre de Londres o el situado en la Puerta del Sol de Madrid.
Relojes de salón
Reloj artístico de salón.
Los relojes han figurado durante siglos como piezas importantes en el amueblamiento de salones, para lo cual se construían con diversas formas decorativas. Prescindiendo del reloj de arena, que viene usándose desde las civilizaciones griega y romana para medir lapsos cortos y prefijados, los relojes fueron usados en cantidad muy pequeña hasta finales del siglo XIII o mediados del siglo XIV, época en la cual se inventó el motor de resorte o muelle real, difundiéndose el uso del reloj-mueble en el siglo XVI.
De esta época se conservan algunos ejemplares muy curiosos en los Museos del Louvre, Berlín y Viena, que tienen la forma exterior de un edificio coronado con una pequeña cúpula donde se halla el timbre o campana de las horas.
El reloj de bolsillo
Artículo principal: Reloj de bolsillo
Reloj de bolsillo.
Los relojes de bolsillo se inventaron en Francia a mediados del siglo XV, poco después de aplicarse a la relojería el muelle espiral. Al principio tenían forma cilíndrica, variando mucho y con raros caprichos, y desde el comienzo del siglo XVI se construyeron en Núremberg con profusión y en forma ovoidea, de donde deriva el nombre de huevos de Núremberg, creyéndose inventados en esta ciudad alemana.
El Reloj de Sol
El reloj de sol es un instrumento usado desde tiempos muy remotos con el fin de medir el paso de las horas, minutos y segundos (tiempo). En castellano se le denomina también cuadrante solar. Emplea la sombra arrojada por un gnomon o estilo sobre una superficie con una escala para indicar la posición del Sol en el movimiento diurno. Según la disposición del gnomon y de la forma de la escala se puede medir diferentes tipos de tiempo, siendo el más habitual el tiempo solar aparente. La ciencia encargada de elaborar teorías y reunir conocimiento sobre los relojes de sol se denomina nomónica.
El Reloj de Arena
El reloj de arena es un instrumento mecánico que sirve para medir un determinado transcurso de tiempo, desde el momento en que la arena comienza a caer del receptáculo o bulbo superior al inferior, hasta que termina de hacerlo, y sólo requiere de la energía potencial de la gravedad para su funcionamiento.
Dado que el período que mide es fijo, aunque con ligeras variaciones, actualmente está en desuso, sustituyéndole el reloj de pulsera para conocer la hora, y el cronómetro para medir el tiempo preciso transcurrido entre dos sucesos.
Funcionamiento: Aunque existen relojes de arena de tres o más niveles, y relojes de arena compuestos, aquí sólo se alude al reloj de arena común de dos niveles y su funcionamiento es como se describe a continuación:
Al inicio, el bulbo inferior permanece estático cargado de arena, mientras que el superior permanece vacío; en ese momento no está en uso el reloj. Cuando se voltea el reloj de tal forma que el bulbo que contiene arena quede arriba, se inicia la cuenta del tiempo requerido y la arena comienza a fluir hacia el bulbo inferior vacío por acción de la gravedad.
La superficie superior de la arena del bulbo puede quedar de inicio horizontal, o bien en un plano oblicuo (es decir, inclinado), lo cual carece de relevancia, puesto que en cualquier caso el tiempo que tarda en pasar toda la arena es aproximadamente el mismo. En la ilustración se observa que la arena quedó cargada ligeramente del lado derecho.
Durante el transcurso de tiempo que la arena fluye del recipiente superior al inferior, se realiza la actividad deseada, y al ver la cantidad de arena que ha fluido en el interior del reloj, se tiene una idea aproximada de cuánto tiempo falta para terminar, y cuánto ha transcurrido, o si ya se terminó el tiempo, lo cual constituye el principal propósito del mecanismo, o simplemente se le contempla por entretenimiento, en cuyo caso se advierte que en el receptáculo inferior se va formando un pequeño montón de arena y en el superior un hueco en la misma, mientras fluye una fina capa de arena de forma cilíndrica hacia la parte inferior, tal como se muestra en la ilustración.
Una vez que ha pasado toda la arena de un bulbo a otro, termina la medición del tiempo requerido y puede observarse que han quedo algunos gránulos en la parte superior y una pequeña montaña de arena en la parte inferior, que se desvanece al más leve movimiento. Dada la simetría del reloj de arena, si se desea, se le da vuelta una vez más, y la arena vuelve a fluir como antes para medir otro lapso de tiempo como el anterior, o bien se posterga esta operación a otro momento conveniente.
El Reloj de Agua o Clepsidras
Los relojes de agua o clepsidras datan de la antigüedad egipcia y se usaban especialmente durante la noche, cuando los relojes de sol perdían su utilidad. Los primeros relojes de agua consistieron en una vasija cerámica que contenía agua hasta cierto nivel, con un orificio en la base de un tamaño adecuado para asegurar la salida del líquido a una velocidad determinada y, por lo tanto, en un tiempo prefijado. El recipiente disponía en su interior de varias marcas de tal manera que el nivel de agua indicaba los diferentes periodos, tanto diurnos como nocturnos.
Los relojes de agua también se usaron en los tribunales atenienses para señalar el tiempo asignado a los oradores. Cuentan que el filósofo Platón inventó un reloj de agua muy eficiente. Más tarde fueron introducidos en los tribunales de Roma, con el mismo fin, además se usaban en las campañas militares para señalar las guardias nocturnas. El reloj de agua egipcio, más o menos modificado, siguió siendo el instrumento más eficiente para medir el tiempo durante muchos siglos.
Partes del reloj
Funcionamiento de los relojes electrónicos
Reloj electrónico de engranajes.
Un reloj electrónico es un reloj en el que la base de tiempos es electrónica o electromecánica, al igual que la división de frecuencia. La exactitud del reloj depende de la base de tiempos, que puede consistir en un oscilador o en un adaptador que, a partir de una referencia, genera una señal periódica.
El divisor de frecuencia es un circuito digital formado por una sucesión de contadores hasta obtener una frecuencia de 1 Hz, que permite mostrar segundos. Si se quiere mostrar décimas, la división se detiene al llegar a los 10 Hz. Esta frecuencia pasa al módulo de presentación, que puede ser de carácter electrónico o mecánico, donde otros divisores van separando los segundos, minutos y horas para presentarlas mediante algún tipo de pantalla.
Base de tiempos
El tipo de base de tiempos utilizada es tan importante que suele dar nombre al tipo de reloj. Las más habituales son:
• Patrón red. No tiene oscilador y utiliza como referencia los 50 Hz (ó 60 Hz) de la red. Es la más simple, pero es bastante exacta a medio plazo, pues las alteraciones en la frecuencia de red suelen compensarse a lo largo del día. Tiene dos inconvenientes importantes:
- Necesita una señal "limpia", para lo cual se suele filtrar antes de aplicarla a los contadores.
- Necesita la red, lo que no permite su utilización portátil y además, frenta a un corte de luz, pierde la hora. Existen modelos que incluyen un oscilador y pilas o baterías, de modo que el oscilador y los contadores siguen funcionando durante el corte, con lo que no se pierde la hora.
• Emisora patrón. La base de tiempos viene a ser algún tipo de PLL, enganchado con alguna de las emisoras horarias. Se ponen en hora solos y cambian al horario de invierno o verano de forma autónoma. Su inconveniente es que necesita la señal horaria, de modo que en zonas "oscuras" no presenta mayores ventajas.
• Reloj de diapasón. El oscilador está controlado por un diapasón intercalado en el lazo de realimentación. Ya ha caído en desuso, pero en su momento eran de gama alta, y Bulova, por ejemplo, disponía de relojes de diapasón de pulsera.
• Reloj de cuarzo. Sustituye el diapasón por un resonador de cuarzo, habitualmente a 32768 Hz, por ser potencia exacta de dos, lo que simplifica el divisor de frecuencia. Por su estabilidad y economía ha desplazado a todos los otros tipos de reloj en las aplicaciones habituales.
• Reloj atómico (Amoníaco, cesio, etc) Se basa en incluir en el lazo de realimentación una cavidad con moléculas de la sustancia adecuada, de manera que se excite la resonancia de alguno de sus átomos.
El antiguo reloj mecánico se basa en un pulsador que puede ser de 1 Hz o submúltiplo. Por lo general este pulsador era un mecanismo de escape mecánico en el cual la energía almacenada en un muelle era liberada de manera constante y lenta. El sonido de tic-tac del reloj corresponde a este sistema de escape que es el responsable de generar la base de tiempo del reloj y brinda movimiento al segundero; tanto el minutero como el horario son movidos mediante trenes de engranajes que transforman la relación del segundero en 1/60 para el minutero y de éste 1/60 para el horario( ver imagen).
Un reloj digital consta de un oscilador, generalmente de cuarzo el cuál mediante divisor de frecuencia, a similitud de los trenes de engranajes, genera las señales de 1 Hz, 1/60 Hz y 1/3600 Hz para el segundero, minutero y horario respectivamente. En este caso los distintos pulsos eléctricos pasan a 3 contadores en cascada que se corresponden en la pantalla a los segundos, minutos y horas respectivamente. Estos contadores están acoplados para permitir la secuencia necesaria de conteo y de señalización entre un contador y otro, a saber 0 al 59 para los segundos y los minutos y 0 a 24 o 1 a 12 para las horas, según el diseño particular o la configuración en modelos que permiten ambas.
SITUACIÓN DE APRENDIZAJE
Carla esta de excursión en Iguaque, el docente acompañante le dijo que se reunieran en la falda de la montaña al medio día para almorzar. A Carla se le olvidó el reloj y no trajo el celular.
Imagen extraída de http://educacion2.com/wp-content/uploads/reloj.png
PREGUNTA GENERADORA
¿Cómo puede saber la hora Carla?
¿Cuáles formas de crear relojes hay?
ACTIVIDADES CURRICULARES:
· ACTIVIDAD 1:
Taller:
1. Realizar el siguiente experimento:
Un reloj de Sol
Antes de empezar necesitas:
Una tabla de madera de 30 x 30 x2,5 cm aproximadamente, una estaca de30 cm de largo (es importante que la estaca esté completamente recta), un clavo y un martillo (hay que pedírselos a un adulto), una brújula, un lapicero o un rotulador, un reloj, unas tijeras, pegamento
Una tabla de madera de 30 x 30 x2,5 cm aproximadamente, una estaca de
1. Imprime y recorta el círculo de Pipo con los puntos cardinales y pégalo en la tabla de madera. Clava en el centro del círculo central la estaca de madera bien recta. (Pide ayuda a un adulto para que te ayude a clavar la estaca en el centro del círculo).
2. Saca a la calle la tabla de madera a la primera hora de un día soleado, con la brújula tienes que hacer que la flecha que está en el dibujo al lado del norte apunte en la misma dirección que la flecha de la brújula, que siempre apunta hacia el norte
3. Espera a que tu reloj llegue a la hora en punto y entonces marca la posición de la sombra de la estaca sobre la línea del círculo y anota la hora al lado.
4. Continua marcando tu reloj de sol cada hora hasta que el sol e esconda. No muevas el reloj.
(Recuerda que si se mueve el reloj necesitarás tu brújula para encararlo hacia el norte de nuevo)
2. Hagamos un reloj para los días nublados!
Materiales:
· Una botella de plástico de un litro
· Un vaso de papel o de plastoform
· Un reloj con segundero
· Una regla
· Un lápiz
· Agua
· Cinta masquin
1. Con la ayuda de una persona mayor corta la parte de arriba de la botella, unos 7 cm debajo de la parte superior.
2. Pega un trozo de cinta masquin en la superficie de la botella desde la parte de arriba a la de abajo. Debe estar colocada lo más recta posible.
3.
4. Perfora un pequeño hoyo en la base del vaso. Coloca el vaso en la parte de arriba de la botella.
5. Alista tu reloj. Vierte agua en el vaso y comienza a controlar el tiempo en el reloj (fíjate en el segundero y el minutero). Mantén el agua hasta la mitad del vaso para que salga en forma continua. Pide ayuda de un amigo para que uno de ustedes observe la hora mientras el otro marca en la cinta.
6. Cuando hayan transcurrido 30 segundos, haz una marca del nivel del agua en la cinta masquin. Debes hacer esto cada 30 segundos por 5 minutos.
7. Estaban las marcas espaciadas uniformemente?
8. Coloca otro trozo de cinta al lado de la anterior. Esta vez haz las marcas cada minuto, debes hacerlo por 5 minutos.
9. Alguna de las marcas ha coincidido?
Será esta una buena forma de saber la hora?
Será esta una buena forma de saber la hora?
Todos sabemos que 60 segundos hacen un minuto, 60 minutos hacen una hora, y que 24 horas hacen un día, pero de donde han salido estos números es algo que no se sabe con certeza.
Al parecer los culpables son los babilonios, personas que vivieron hace miles de años en el Golfo Pérsico.
Los babilonios tenían una manía con el número 6. Su año tenía 360 días. También inventaron los relojes de sol, dividiendo el día en 12 segmentos que luego se volvieron horas.
Hoy en día usamos múltiplos de 6 para nuestras propias medidas del tiempo!!!
3. Investigue alguna otra forma de crear un tipo de reloj con materiales caseros y constrúyalo
HERRAMIENTAS DE ANDAMIAJE
EVALUACIÓN:
· Autoevaluación: El estudiante realiza una lista de los conocimientos adquiridos durante el proceso y cuales son los puntos en los que tiene déficit.
· Heteroevaluación: El docente realiza una inspección de los avances que van teniendo los estudiantes para crear estrategias para mejorar.
RECURSOS:
Físicos: Aula, Computadores, Internet, Tablero, Cuaderno.
Material Teórico: Tecnología Séptimo, Videos
Humanos: Docente y Estudiantes
BIBLIOGRAFÍA Y CIBERGRAFÍA
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