Relógios, história fascinante!

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O tempo foi medido pela primeira vez, com o auxílio do sol. O percurso deste, pela abóbada celeste, proporcionou ao homem a noção do tempo em relação ao espaço. Acredita-se que o ser humano tenha começado a medir o tempo há cerca de 5000 anos. Provavelmente, um bastão fincado na terra ou tronco de árvore iluminados pelo sol, projetando sombras no solo, permitiu-lhe constatar que o movimento dessas sombras era o próprio transcorrer do tempo. Poucas dúvidas restam quanto a esse primeiro mensurador do movimento de rotação da terra.

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O relógio primitivo ajudava bastante a marcação do tempo, mas a determinação de pequenas frações era ainda impossível. A necessidade e medir o tempo em intervalos menores e independentemente de situações atmosféricas levou o homem a idealizar a clepsidra, também chamado relógio, também chamado de relógio de água. Sua invenção é atribuída a Platão, discípulo de Sócrates e mestre de Aristóteles.

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A clepsidra se baseava no princípio do escoamento de um líquido do recipiente, gota a gota, por um orifício situado em sua base, entre o ponto que o recipiente estava cheio até o esvaziamento, o homem calculou um escala e dividiu o tempo. Mas a clepsidra ainda dava margem para erros, pois a contagem do tempo, nesse primeiro relógio de indicação de hora fracionada, dependia da pressão atmosférica, temperatura ou a limpidez da água. Mesmo assim para sua época teve grande utilidade e foi bastante difundida na Europa.

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Mais tarde, esse relógio foi aperfeiçoado com a utilização de rodas dentadas, uma invenção da Arquimedes de Siracusa por volta de 250 a.C.

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Da ampulheta ao Pêndulo

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A ampulheta, também conhecida como relógio de areia, surgiu na mesma época da Clepsidra, por volta do ano 100 a.C., tendo até com ela, certa analogia.

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A diferença era que, em lugar de água, o que escoava era areia fina. Durante algum tempo, a ampulheta foi o relógio mais difundido, por sua simplicidade de transporte de um local para outro. Todavia, era destinada especificamente a contagem de períodos muito curtos de tempo. Mesmo passando por grandes aperfeiçoamentos de técnicas e luxo. Algumas tinham o suporte de ouro e prata, finamente trabalhados, ao passo que a maioria era suportada por madeira entalhada.

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O Fogo

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O fogo foi o estágio imediato na história dos relógios. Diversos deles, baseados na combustão, foram utilizados na Idade Média. Um foi utilizado nas antigas cidades medievais para a troca da guarda dos castelos.

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Uma evolução razoável na história desses marcadores de tempo apareceu com o relógio de fogo, despertador, de invenção chinesa. Consistia de uma vareta horizontalmente sobre fios de arame. Sua extremidade era acesa e, a certo ponto de sua extensão, passava-se por cima da vareta um fio de seda com duas esferas metálicas. O suporte do conjunto, geralmente feito na forma de cabeça de dragão, era colocado sobre um prato também metálico. Com o transcorrer das horas o fogo consumia a vareta até atingir o fio de seda, que, queimando soltava as duas esferas sobre o parto, provocando um ruído suficiente para acordar uma pessoa. Embora não sendo de precisão, era engenhoso.

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Mas o homem queria alguma coisa mais do que relógios de sol, clepsidra, ampulhetas ou relógio de fogo. E foi assim que, por volta do ano 850 da nossa era, Pacífico, arcebispo de Verona, construiu o primeiro relógio puramente mecânico. Era formado por um conjunto de engrenagens movido por um peso. Ainda assim, o homem continuou se servindo de antiquados marcadores de tempo, até que o mecanismo ganhasse sua posição.

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A precisão dos relógios chegou por volta de 1595. Diz a História que Galileu Galilei, observando o movimento de oscilação de um lustre na Catedral de Pisa, descobre e aplica a lei do Pêndulo. A relojoaria recebe, então, uma das maiores contribuições, em termos de medição precisa.

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Fonte extraída:
História do Relógio por Dimas de Melo Pimenta

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in lucchini restauracoes
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O que é o Tempo?

Dispositivos de medição do tempo

Por: João Paulo Ribeiro

Revisor: Miguel Teixeira

Resumo: Hoje em dia, estima-se que a idade do universo seja de 15 mil milhões de anos, que a Terra se tenha formado há 4.6 mil milhões de anos, e que o Homem Moderno apareceu hà cerca de 35 mil anos atrás. Para se definir estes valores o Homem teve que criar uma nova grandeza, o Tempo, cujo conceito foi desenvolvido ao longo da História.

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Figura 1 - Relógio Solar

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Ao longo da História, o Homem teve a necessidade de fazer várias divisões regulares do tempo, das quais alguns exemplos são os séculos, anos, meses, semanas, dias, horas, minutos, segundos e as subdivisões do segundo.

Figura 2 - Ampulhetas

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No passado longínquo, o Homem vivia da agricultura e era obrigado a saber em que altura do ano se encontrava para determinar as épocas de cultivo e outros eventos importantes. Os primeiros relógios que surgiram foram os relógios de sol (por volta de 3000 a . C.), que tanto podiam marcar as horas do dia como indicar a estação do ano, consoante o comprimento e a posição da sombra do (assim-chamado) gnomon.

Figura 3 - Clepsidra

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Ao longo da História surgiram outros tipos de relógios, que não marcavam a hora do dia, mas que contavam horas, minutos, e por vezes, segundos (sem grande exactidão). Esses relógios eram as ampulhetas, os relógios de água ou as clepsidras, e os relógios de fogo. As ampulhetas, tal como a figura ilustra, são compostas normalmente por um recipiente de vidro e areia, sendo a velocidade de queda da areia definida pelo diâmetro do orifício por onde a areia passa entre os dois bojos cónicos do recipiente. O mesmo princípio se aplica na clepsidra, que surgiu na mesma altura (segundo se diz, inventada por Platão). O mecanismo de contagem do tempo neste relógio consiste na passagem da água por um pequeno orifício de um recipiente, em que à medida que o nível de água baixa, percorre uma escala, indicando o tempo que passa. Quanto aos relógios de fogo, ou combustão, são vários os formatos: o relógio de corda com nós, o relógio de fogo despertador, o relógio de azeite e o relógio de vela. O relógio de corda com nós, muito usado nas antigas cidades medievais, é apenas uma corda com vários nós a igual distância, que é consumida pelo fogo ao longo do tempo. O relógio de fogo despertador é um relógio chinês que funciona queimando uma barra de incenso dentro de uma calha (que arde lentamente e a uma velocidade constante). Quando a chama passa por um fio ligado a pesos, este quebra-se e os pesos batem num tabuleiro de metal, marcando assim a passagem das horas. O relógio de azeite consiste basicamente num recipiente de azeite com escala de tempo e um pavio que, quando aceso, vai consumindo o azeite e baixando o seu nível. O mesmo princípio se aplica ao relógio de vela.

Figura 4 - Relógio de Fogo Despertador

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Por volta do ano 850 d. C., apareceu um relógio puramente mecânico, construído pelo arcebispo de Verona, Pacífico, que consistia num conjunto de engrenagens movidas por pesos. Mas certos historiadores referem que o primeiro relógio mecânico foi construído pelo Papa Silvestre II no ano 990 d. C. Só no final do século XIII começaram a surgir relógios mecânicos em maior quantidade, muitos deles instalados nas torres das Igrejas ou nas torres públicas das cidades. Em 1386, foi construído na torre da Catedral de Salisbury, em Inglaterra, um relógio cujo tempo era medido pelo movimento oscilatório de uma pesada barra. Foi o primeiro relógio a usar um pêndulo como medidor de tempo, mas só mais tarde, em 1657, Christiaan Huygens criou o primeiro relógio de pêndulo rigoroso, através do desenvolvimento da teoria dos pêndulos e da regra matemática que relaciona o período das oscilações com o comprimento do pêndulo.

Figura 5 - Relógio de Pêndulo

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Voltando a 1410, o arquitecto Fillipo Brunelleschi construiu relógios que usavam uma mola em espiral, e em 1510 o serralheiro Peter Henlein aperfeiçoou o mecanismo de corda, e construiu relógios mais pequenos e portáteis. Até que em 1542 surge em Nuremberg o primeiro relógio de bolso, em que a hora era assinalada por uma campainha ou por um único ponteiro que marcava as horas e quartos de hora. Em 1714, ainda não se tinha descoberto um método prático de determinar as longitudes nas viagens marítimas. Foi então que, neste mesmo ano, o governo britânico lançou um prémio de 20 mil libras a quem descobrisse um meio prático de determinar as longitudes. Só em 1730 o relojoeiro inglês John Harrison construiu um relógio, chamado H1, desenvolvido para ser independente da direcção da gravidade. As suas partes móveis eram contrabalançadas e controladas por molas. Mas foi o seu H4 que ganhou o prémio, um relógio de bolso que na viagem que fez para a Índia entre Novembro de 1761 a Janeiro de 1762, se atrasou 5,2 segundos - em termos de longitude um erro inferior a uma milha.

Figura 6 - Relógio de Mola

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Só no princípio do século XX, com a evolução da distribuição de electricidade em redes públicas surgiram os primeiros relógios eléctricos, que utilizam a frequência da corrente eléctrica para funcionar com precisão. Com o desenvolvimento da electrónica na mesma época, em 1930, Morrison construiu o primeiro relógio de cristal de quartzo nos laboratórios Bell Telephone de New York. A partir do surgimento dos transístores, em 1948, os relógios eléctricos têm-se reduzido em tamanho e consumo de corrente eléctrica. Em 1960 surge o primeiro relógio de pulso provido de um circuito electrónico, o Accutron.

Figura 7 - Relógio de Quartzo

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Os relógios mecânicos são afectados por muitos problemas, tais como efeitos da variação da temperatura e desgaste das peças. O relógio atómico é um aparelho destinado a medir intervalos de tempo através da frequência de ondas electromagnéticas emitidas ou absorvidas por átomos e moléculas. Essas frequências são extraordinariamente estáveis, e por isso, em 1964, os cientistas de todo o mundo adoptaram a velocidade de vibração de um relógio atómico como padrão para a definição da unidade de tempo. Em 1967, na "13ª Conferência Geral de Pesos e Medidas", o segundo foi definido como a duração de 9 192 631 771 períodos da radiação correspondente aos dois níveis hiper-finos do estado básico dos átomos de césio 133. Hoje em dia, existem relógios atómicos de césio com precisão de um segundo em cada 3300 anos e de hidrogénio-maser com precisão de um segundo em cada 10 000 anos.

Figura 8 - Relógio Atómico

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Mais recentemente, os astrónomos têm estudado o tipo de estrelas chamado “pulsar”. Estas estrelas são estrelas de neutrões em rotação rápida, com uma quantidade de matéria aproximadamente idêntica à do Sol, e aproximadamente do tamanho de uma esfera com 10 km de diâmetro. A particularidade destas estrelas é que elas emitem um jacto de energia sob a forma de ondas electromagnéticas a partir da sua superfície, e como têm a superfície em rotação, esta funciona como um farol muito regular. Em 1974 registou-se um pulsar com um período de 0,059029995271 segundos, que varia a um ritmo de 0,273 segundos num bilião de anos, tornando-se assim num dos relógios mais precisos que se conhecem.

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Como podem ver, fiquei sem mais espaço para explicar como construir um relógio de sol, mas podem consultar este site, que descreve vários tipos de relógios de sol. Embora seja um site brasileiro, tem a explicação de como proceder para o hemisfério norte.

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Se forem a este outro site, encontrarão um programa que cria e personaliza o vosso próprio relógio de sol!

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in Revista Quantum

faculdade de ciências da universidade de lisboa - física

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O relógio mais preciso

Instrumento usa átomos e raio laser
para medir a divisão de 1 segundo
por 1 quatrilhão

Bia Barbosa

Divulgação Scott Diddams O novo relógio capta oscilações do átomo: para ser usado nas comunicações com satélites

O aparelho que aparece na foto no alto desta página não tem mostradores nem ponteiros – mas se trata do relógio mais preciso já inventado. É uma engenhoca exibida na semana passada que fraciona os segundos na menor unidade de tempo já usada pelo homem: a divisão de um ínfimo segundo em 1 quatrilhão de unidades, chamadas de femtossegundo. Isso supera vertiginosamente os atuais relógios atômicos, capazes de medir o tempo na escala de nanossegundos, ou um bilionésimo de segundo. Para chegar a tal precisão, o mecanismo usa como combustível um átomo de mercúrio. Como o átomo oscila numa freqüência conhecida, a equipe de cientistas alemães e americanos responsável pelo projeto só precisou desenvolver uma forma de aferir esse movimento com a ajuda de um raio laser.

O novo relógio não tem utilidade para quem quer apenas saber a hora certa. Mas é uma mão na roda para os projetistas de sistemas de transmissão de dados e de navegação aeroespacial. Um relógio como esse só atrasa 1 segundo a cada 3 bilhões de anos. É o ideal para obter sintonia fina nas comunicações com satélites e sondas espaciais. O avanço é espetacular. Quando os primeiros relógios mecânicos foram criados, no século XIV, chegavam a atrasar 15 minutos por dia, o que equivale a perder um dia inteiro a cada três meses. "Relógios mais precisos são extremamente úteis", diz o físico Henrique Lins de Barros, do Observatório Nacional. "Graças ao aperfeiçoamento de seus mecanismos, hoje sabemos que um ano tem precisamente 365,24220 dias."

A divisão do tempo em horas, minutos e segundos é uma criação humana, sem relação com acontecimentos astronômicos ou físicos. Na Idade Média, o dia e a noite eram divididos em 12 horas. No inverno, como o sol se punha mais cedo, as horas do dia eram mais curtas. O homem só passou a controlar os minutos a partir de 1672, quando surgiram os primeiros relógios portáteis com ponteiros para essa finalidade (veja quadro abaixo). Uma das grandes revoluções na contagem das horas ocorreu no século XVIII, quando o relojoeiro inglês John Harrison inventou o cronômetro. Foi por encomenda do Parlamento inglês, que promoveu um concurso para premiar quem inventasse um instrumento sem pêndulo para ser usado a bordo de navios. De lá para cá, atingiu-se a precisão de frações de segundo. Mesmo antes do femtossegundo, já havia relógios que atrasavam apenas 1 segundo a cada milhão de anos.

A busca da hora certa Germano Lurdes A ampulheta surgiu no século VIII para regular a vida nos mosteiros. Com ela, calculava-se o tempo das missas e dos sermões O astrolábio foi usado para calcular o tempo nos navios por 2 000 anos Museu do Relógio Dimep Os primeiros relógios mecânicos portáteis do século XVI eram jóias sem ponteiro para minutos Apesar de não funcionar à noite, o relógio de sol foi muito popular até o século XVIII Mari Queiroz Jorge Butsuem Os atuais cronômetros vieram de máquinas usadas na navegação

in revista veja.abril