Escrito por Tendenzias

¿Qué es y Cómo funciona un reloj atómico?

El reloj es una herramienta práctica para medir el tiempo. ¿Cómo funciona un reloj y qué tipos de relojes existen?

Un reloj mecánico (crédito: Wikipedia) El tiempo constituye una magnitud de importancia fundamental, igual que la longitud y la masa en todos los sistemas de medidas que utiliza la ciencia. Para poder medir el tiempo es necesario elegir un proceso cualquiera como referencia. El tiempo, entonces, es función de otra magnitud mensurable. Por regla general se escoge un proceso periódico, como las oscilaciones, y se procura que ese período (es decir, el tiempo necesario para efectuar una oscilación completa) se mantenga constante. Un reloj se compone esencialmente de un sistema de oscilaciones y de un sistema destinado a contar el número de dichas oscilaciones. Pero no todos los relojes son iguales, veamos las principales diferencias.

El reloj mecánico

El un reloj mecánico el sistema oscilante puede ser un volante, que es una rueda pequeña que oscila hacia adelante y hacia atrás y da, aproximadamente, una vuelta completa sobre su eje cada vez. La fuerza para el retroceso se la proporciona la tensión elástica de un delgado muelle helicoidal. En este sistema, el número de oscilaciones está determinado, por un lado, por el momento de inercia del volante, y por otro lado, por la tensión del muelle del volante, que se puede reponer dándole cuerda.

La belleza de los relojes mecánicos

Unos rubíes fijos en el árbol del volante determinan las oscilaciones hacia adelante y hacia atrás, en un dispositivo de dos posiciones conocido como escape. Este dispositivo pone en marcha una rueda de forma especial, la rueda de escape, que va unida por medio de un engranaje al indicador del tiempo del reloj y que lo hace adelantar de forma rítmica, a una velocidad media constante en función de las oscilaciones del volante. Cada movimiento suele ser de 0,2 segundos, aunque, en ciertos relojes especiales, el movimiento de oscilación puede ser mucho más rápido.

El reloj de péndulo

En los relojes de pared, el volante es sustituido por un péndulo y el muelle motor por una pesas. Por ello, esta clase de relojes pueden tener un movimiento más uniforme, pero, en cambio, son mucho más sensibles a las perturbaciones mecánicas. Un reloj de péndulo (crédito: Wikipedia) Hace tiempo los relojes de pared iban provistos de un ingenioso dispositivo de retardo que permitía al péndulo desplazarse con la mayor libertad posible. Éstos eran los relojes más precisos de aquellos tiempos. En la actualidad, han sido casi totalmente reemplazados por relojes eléctricos.

El reloj eléctrico

El más importante de los relojes eléctricos es el reloj sincronizado, en el cual los indicadores, por medio de un dispositivo de intercambio mecánico, se mueven gracias a un motor síncrono. Las manecillas tienen un movimiento continuo, y su marcha está totalmente determinada por la frecuencia de la tensión de la corriente alterna. Es posible conectar directamente un reloj de 50 Hz a la red eléctrica normal, cuya frecuencia es, en general, lo suficientemente constante para que el reloj no sufra variaciones superiores a los 20 segundos.

El reloj de cuarzo

Para conseguir un funcionamiento más exacto se puede engendrar la tensión por medio de un reparto de frecuencia de las señales procedentes de un oscilador de cristales de cuarzo, es decir reduciendo su frecuencia hasta 1000 Hz. Un reloj de cuarzo (crédito: Wikipedia) El reloj de cuarzo, más complicado que un reloj mecánico, es mucho más preciso. La frecuencia está determinada por los cristales y por el circuito electrónico. Se puede regular por medio de un condensador variable, si éste está mal regulado el reloj puede adelantar o atrasar unas décimas de segundo al día. Esto puede requerir regulaciones periódicas, ya que que los cristales de cuarzo, con el tiempo, sufren modificaciones (envejecen), lo que produce por regla general un aumento de la frecuencia. Sin embargo, hay cristales que prácticamente no envejecen: son cristales tallados de una manera especial, en forma de lente, pulimentados y montados en cápsulas al vacío en hornos destinados a proporcionarles una temperatura óptima con una precisión de milésimas de grado; en este caso, la variación cotidiana de la frecuencia es ínfima.

El reloj atómico

En los relojes atómicos se emplea el espectro atómico o molecular en la zona de las ondas ultracortas, lo cual permite obtener una frecuencia constante. El resonador de haz atómico de cesio (atomicrón) no engendra en sí oscilaciones. Pero, en cambio, proporciona el máximo de indicaciones a un indicador cuando recibe una señal de la misma frecuencia que una raya del espectro de los átomos de cesio. La frecuencia de resonancia de los relojes atómicos está próxima a los 9000 MHz, lo que corresponde a una longitud de onda normal en un radar.

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