Reloj de péndulo concebido por Galileo Galilei hacia 1637 . El diseño más antiguo conocido reloj de péndulo, nunca fue completado .

Reloj de pared del péndulo regulador estilo Viena

Un reloj de péndulo de un reloj que utiliza un péndulo, un peso que hace pivotar, como elemento de cronometraje. La ventaja de un péndulo para la hora normal es que se trata de un oscilador armónico, sino que va y viene en un intervalo de tiempo preciso depende de su longitud , y se resiste a que hace pivotar en otros tipos . Desde su invención en 1656 por Christiaan Huygens hasta la década de 1930 , el reloj de péndulo fue cronometrador más preciso del mundo , lo que representa su uso generalizado .

[ 1 ]

Los relojes de péndulo debe estar detenido para operar; cualquier movimiento o aceleraciones afectará el movimiento del péndulo, provocando imprecisiones , por lo que otros mecanismos deben ser utilizados en los relojes portátiles . Ellos ahora se mantienen en su mayoría por su valor decorativo y antigüedades

Historia

El primer reloj de péndulo, inventado por Christiaan Huygens en 1656

El reloj de péndulo fue inventado en 1656 por el científico holandés Christiaan Huygens , y patentó el año siguiente.

Huygens contrató la construcción de sus diseños de reloj para relojero Salomon Coster , que realmente construyó el reloj. Huygens fue inspirado por las investigaciones de los péndulos de Galileo Galilei que comienzan hacia 1602 . Galileo descubierto la propiedad clave que hace péndulos cronometradores útiles: isocronismo , lo que significa que el período de oscilación de un péndulo es aproximadamente la misma para los diferentes cambios de tamaño . Galileo tuvo la idea de un reloj de péndulo en 1637 , lo que fue parcialmente construido por su hijo en 1649 , pero tampoco vivió para terminarlo. [ 2 ] La introducción de la péndulo , el primer oscilador armónico utilizado en la hora normal , el aumento de la precisión de los relojes enormemente, desde unos 15 minutos por día a 15 segundos por día [ 3 ] que conduce a su rápida propagación como ' punto y Foliot ' existente relojes fueron adaptados con péndulos .

Estos primeros relojes , debido a sus escapes Verge, tenían péndulo oscila de anchode hasta 100 ° . En su análisis de 1673 de los péndulos , Horologium Oscillatorium , Huygens mostraron que grandes oscilaciones hacen que el péndulo inexacta, provocando su período , y por lo tanto la tasa del reloj , para variar con las variaciones inevitables en la fuerza motriz proporcionada por el movimiento . Realización relojeros que sólo péndulos con pequeñas oscilaciones de unos pocos grados están motivados isócrono el invención del escape de áncora alrededor de 1670, lo que redujo el péndulo de giro a 4 ° -6 ° . El ancla se convirtió en el escape estándar utilizado en péndulo relojes. Además de una mayor precisión , estrecho movimiento pendular del ancla permitido el caso del reloj para dar cabida a más largo, péndulos más lentas , que necesita menos potencia y menos desgaste causado en el movimiento . Los segundos péndulo ( también llamada la Real péndulo ) , 0,994 m ( 39,1 pulgadas) de largo , en el que

cada oscilación toma un segundo, llegó a ser ampliamente utilizado en relojes de calidad . El tiempo relojes estrechas construidas en torno a estos péndulos, primera realizados por William Clemente alrededor de 1680 , que se conoció como los relojes de abuelo . El aumento de la precisión resultante de estos acontecimientos provocó la aguja de los minutos, previamente raras , para ser añadido caras de reloj comenzando alrededor de 1690. [ 4 ] La ola del siglo 18 y 19 de la innovación relojera que siguió a la invención del péndulo trajo muchas mejoras en los relojes de péndulo . El escape incumplidores inventado en 1675 por Richard Towneley y popularizado por George Graham hacia 1715 en sus relojes de precisión "regulador" reemplazado gradualmente el ancla escape [ 5 ] y ahora se utiliza en la mayoría de los relojes de péndulo modernos. Observación ese péndulo relojes se ralentizó en verano trajo la comprensión de que la expansión térmica y contracción de la varilla del péndulo con ambios en temperatura era una fuente de error. Esto fue resuelto por la invención de los péndulos con compensación de temperatura; el péndulo de mercurio por George Graham en 1721 y el péndulo campo de fútbol por John Harrison en 1726 [ 6 ] Con estos.

mejoras , por los relojes de péndulo de precisión del siglo de mid-18th consiguen precisiones de unos pocos segundos por semana.

Hasta el siglo 19 , los relojes fueron hechos a mano por artesanos individuales y eran muy caros. los ricos ornamentación de los relojes de péndulo de este período indica su valor como símbolos de estatus de los ricos. La relojeros de cada país y región en Europa desarrollaron sus propios estilos distintivos. En el siglo 19, producción de la fábrica de piezas del reloj de forma progresiva a los relojes de péndulo al alcance de familias de clase media.

Durante la Revolución Industrial, la vida cotidiana se organiza en torno al reloj de péndulo casa. Más preciso relojes de péndulo, llamados reguladores , se instalaron en lugares de negocios y se utilizan para programar el trabajo y establecer otra relojes. La más exacta, conocido como reguladores astronómicos, fueron utilizados en los observatorios de astronomía, topografía, y la navegación astronómica. Comenzando en el siglo 19, los reguladores astronómicos en observatorios navales sirvieron como los patrones primarios para servicios nacionales de distribución de tiempo.

[ 7 ] Desde 1909 , la Oficina Nacional de Normas de EE.UU. (ahora NIST) basa el estándar de tiempo EE.UU. en los relojes de péndulo Riefler y precisas a cerca de 10 milisegundos por día .

En 1929 cambiado al reloj de péndulo libre de Shortt - Synchronome antes de la eliminación gradual de los niveles de cuarzo en la década de 1930. Con una error de alrededor de un segundo por año, el Shortt fue el reloj de péndulo producido comercialmente más exacta .

Los relojes de péndulo sigue siendo el estándar mundial para el cronometraje preciso durante 270 años, hasta la invención de la reloj de cuarzo en 1927, y se utilizaron como estándares de tiempo a través de la Primera Guerra Mundial 2

El servicio de hora de francés empleado relojes de péndulo como parte de su conjunto de relojes estándar hasta 1954 El reloj de péndulo de la casa comenzaron a ser reemplazado como cronometrador nacional durante los años 1930 y 1940 por el reloj eléctrico síncrono, que mantuvo más el tiempo exacto, ya que se sincroniza con la oscilación de la red de energía

eléctrica. La más exacta reloj de péndulo experimental hasta la fecha ( 2007 ) puede ser el reloj de Littlemore , construido por Edward T. Hall en la década de 1990 (donado en 2003 a la Guardia Nacional y el Museo del Reloj , Columbia , EE.UU. ) .

Mecanismo

Todos los relojes de péndulo mecánicos tienen estas cinco partes : [ 8 ]

• Una fuente de energía, ya sea un peso sobre una cuerda o cadena que convierte un polea o rueda dentada o un resorte principal

• Un tren de engranajes ( tren de ruedas ) que intensifica la velocidad de la luz para que que el péndulo puede utilizarlo

• Una fuga que da el péndulo impulsos programada con precisión a mantenerlo balanceo, y que libera las ruedas del tren de engranajes se muevan remitir una cantidad fija en cada swing. Esta es la fuente de la " tic-tac " sonido de un reloj de péndulo que opera .

• El péndulo, un peso en una barra

• Un indicador o marca que los registros de la frecuencia con el escape tiene girado y por lo tanto cómo ha pasado mucho tiempo, por lo general un la cara del reloj tradicional con las manos en rotación.

Funciones adicionales en los relojes, además de la hora normal básica se llaman complicaciones. Relojes de péndulo más elaboradas pueden incluir estos

Complicaciones :

• Lograr tren - logra un carillón cada hora, con el número de llama la atención igual al número de la hora. Tipos más elaborados, técnicamente llamados relojes de sonería, huelga en los cuartos de hora, y pueden tocar melodías , generalmente trimestres Westminster .

• Calendario diales - mostrar el día, la fecha, y en ocasiones meses

• El dial de fase lunar - Muestra la fase de la luna , por lo general con una imagen pintada de la luna sobre un disco giratorio .

• Ecuación de la línea de tiempo - esta rara complicación se utilizó en los primeros días para ajustar el reloj por el paso del sol cabeza al mediodía . Muestra la diferencia entre la hora indicada por el reloj y el tiempo indicado por el posición del sol , la cual varía en hasta ± 16 minutos durante el año .

• Fijación Repetidor - repite la hora campanadas cuando se activa manualmente. Esta rara complicación fue utilizado antes iluminación artificial para comprobar la hora que era de noche.

En los relojes de péndulo electromecánicos , como se utilizan en los relojes mecánicos Maestro la fuente de energía es reemplazado por un solenoide accionada eléctricamente que proporciona los impulsos al péndulo por la fuerza magnética , y el escape es reemplazado por

un interruptor o un fotodetector que detecta cuando el péndulo está en la posición correcta para recibir el impulso .

Estos no deben ser confundidos con los relojes de péndulo de cuarzo más recientes en los que un módulo de reloj de cuarzo electrónico balancea un péndulo. Estos no son verdaderos relojes de péndulo porque la indicación de la hora es controlado por un cristal de cuarzo en el módulo y el péndulo no es más que una simulación decorativo.

Péndulo Gravedad -swing

Reloj de pared del péndulo regulador estilo Escuela

El péndulo oscila con un período que varía con la raíz cuadrada de su longitud efectiva. Para las pequeñas oscilaciones del período T en segundos, el tiempo de para un ciclo completo ( dos columpios ) , es donde L es la longitud del péndulo en metros y g es la locales aceleración de la gravedad en metros por segundo al cuadrado. Todos péndulo relojes tienen un medio de ajuste de la velocidad. Esto es por lo general un ajuste tuerca bajo el péndulo que se mueve la sacudida hacia arriba o hacia abajo en su varilla . Traslado de la sacudida para arriba reduce la longitud del péndulo , lo que reduce el período del péndulo lo que el reloj gana tiempo . En algunos péndulo relojes , ajuste fino se realiza con un ajuste auxiliar, que puede ser un pequeño peso que se mueve hacia arriba o hacia abajo la varilla del péndulo . en algunos relojes maestros y relojes de torre , el ajuste se lleva a cabo por un pequeña bandeja montado en la varilla donde se colocan pequeños pesos o quitar para cambiar la longitud efectiva , por lo que la tasa se puede ajustar sin detener el reloj .

El periodo de un péndulo aumenta ligeramente con la anchura ( amplitud) de su swing. La tasa de error aumenta con la amplitud , por lo que cuando limitada a las pequeñas oscilaciones de unos pocos grados del péndulo es casi isócrono ; su periodo es independiente de los cambios en la amplitud . Por tanto, la oscilación del péndulo en los relojes es limitado a 2 ° a 4 ° .

Compensación térmica

Una fuente de error en los relojes es que la varilla del péndulo cambia longitud ligeramente con los cambios de temperatura . un aumento de la temperatura hace que la varilla se expanda , por lo que el péndulo más largo , por lo que su período aumenta y el reloj pierde tiempo. La madera se expande menos que el metal, por lo que muchos relojes de calidad mayores tenían varillas de péndulo de madera. Para compensar para esta expansión, los relojes de alta precisión primeros utilizan péndulos de mercurio, inventado por George Graham en 1721. Estos tenido una sacudida que consiste en un recipiente del mercurio metálico líquido. Un aumento de la temperatura podría causar que la varilla se expandir, pero el mercurio en el contenedor se expandiría también y su nivel aumentaría ligeramente en el contenedor , manteniendo el centro de gravedad del péndulo a la misma altura .

La compensación de temperatura péndulo más utilizado fue el péndulo parrilla inventado por John Harrison en

1726. Esta consistió en una "red" de las barras paralelas de alta expansión térmica de metales como el zinc o latón y de bajo de expansión térmica de metal, tal como acero montado en un marco. Se construyó de manera que las varillas altas de expansión compensado el cambio de longitud de las varillas de baja expansión, lograr un cambio de longitud cero con la emperatura cambios. Este tipo de péndulo volvió tan asociada con la calidad que decorativos parrillas "falsos" se ven a menudo en relojes de péndulo , que no tienen ninguna función de compensación de temperatura real .

Algunos de los más altos científicos relojes de precisión, construida alrededor de 1900, tenía "alta tecnología" péndulos de materiales de baja expansión como el invar aleación de acero níquel y sílice fundida.

Resistencia atmosférica

La viscosidad del aire a través del cual el péndulo oscila variarán con la presión atmosférica, la humedad, y temperatura. Este arrastre también requiere energía que de otro modo se podría aplicar a la ampliación del tiempo entre los devanados.

Los péndulos son a veces brillante y aerodinámico para reducir los efectos de la resistencia del aire (que es donde la mayor parte del potencia de accionamiento GOES) en la precisión del reloj. A finales del siglo 19 y principios del siglo 20, los péndulos de los relojes en observatorios astronómicos eran a menudo operan en una cámara que había sido bombeada a una presión baja para reducir la resistencia y hacer que el funcionamiento del péndulo aún más preciso .

Nivelación y 'beat '

Para mantener la hora con precisión, relojes de péndulo deben ser absolutamente nivel. Si no lo son, el péndulo oscila a más un lado que el otro , alterando el funcionamiento simétrico del escape . Esta condición a menudo se puede escuchar audible en el sonido de tic del reloj. Las garrapatas o ' beats ' deben estar a intervalos igualmente espaciados con precisión para dar un sonido de " tic ... tac ... tic ... tac " , y si no lo son, y tienen el sonido " tic-tac ... tic-tac ... " el reloj está fuera de ritmo y necesita ser nivelado . Este problema puede causar fácilmente el reloj deje de funcionar , y es uno de los más comunes razones para las llamadas de servicio . Una máquina de nivel de burbuja o el calendario reloj puede alcanzar una mayor precisión de confiar en el sonido de los latidos , los reguladores de precisión a menudo han construido en un nivel de burbuja para la tarea. Relojes independientes mayores a menudo tener los pies con tornillos ajustables para nivelar ellos, los más recientes tienen un ajuste de nivelación en el ovimiento. Algunos relojes de péndulo modernos tienen 'auto -beat "o los dispositivos de los latidos de ajuste autorregulador " , y no es necesario este ajuste.

La gravedad local

Dado que la tasa de péndulo aumentará con un aumento en la gravedad, y la gravedad local varía con la latitud y elevación en la Tierra, los relojes de péndulo deben reajustarse para mantener el tiempo después de un movimiento. Por ejemplo, un reloj de péndulo se movió desde el nivel del mar hasta los 4.000 metros a perder 16 segundos por día. Incluso mover un reloj en la parte superior de un edificio alto causará que se pierda el tiempo mensurable debido a la gravedad más bajo.

Péndulo de torsión

También llamado péndulo de torsión de la primavera, se trata de una masa de rueda ( lo más a menudo cuatro esferas de radios cruzados ) suspendida a partir de una tira vertical ( la cinta ) de acero de resorte , que se utiliza como el mecanismo de regulación en los relojes de péndulo de torsión . rotación de los vientos de masas y desenrolla el resorte de suspensión , con el impulso de energía aplicada a la parte superior del resorte . como el período de un ciclo es bastante lento en comparación con la gravedad de oscilación del péndulo , es posible hacer que los relojes que necesitan enrollarse sólo cada 30 días , o incluso sólo una vez al año o más. Un reloj que requiere sólo anual de bobinado es a veces llamado un "reloj de 400 días ", " reloj perpetuo" o " reloj de aniversario", a veces, la última dada como regalo de bodas regalo memorialización . Schatz y Kundo , ambas empresas alemanas , fueron una vez los principales fabricantes de este tipo de reloj .

Este tipo es independiente de la fuerza local de la gravedad , pero es más afectada por los cambios de temperatura de una sin compensación pendular gravedad -swing .

Escape

El escape impulsa el péndulo , por lo general de un tren de engranajes , y es la parte que las garrapatas . La mayoría de los escapes tienen un estado de bloqueo y una unidad estado. En el estado de bloqueo, nada se mueve. El movimiento del péndulo cambia el escape de conducir, y el escape luego empuja el péndulo por alguna parte del ciclo del péndulo . Una notable pero rara excepción es el escape saltamontes de Harrison. En los relojes de precisión , el escape es conducido a menudo directamente por un peso pequeño o manantial que se vuelve a fijar a intervalos frecuentes por un mecanismo independiente llamado remontoire . Esto libera el escape de los efectos de las variaciones en el tren de engranajes . En el siglo 19 , escapes electromecánicos se han desarrollado . En éstos, un interruptor mecánico o un tubo fotográfico volvieron un electroimán en una breve sección de oscilación del péndulo . estos se han utilizado en algunos de los relojes más precisos conocidos. Eran generalmente empleado con péndulos de vacío en los relojes astronómicos.

El pulso de electricidad que impulsó el péndulo también conducir un émbolo para mover el tren de engranajes.

En el siglo 20 , W. H. Shortt inventado un péndulo de reloj / Shortt - Synchronome reloj libre con una precisión de una centésima de segundo por día . En este sistema , el péndulo de cronometraje no trabaja y se mantiene oscilante por un empujón de un brazo ponderada ( brazo de la gravedad ) que se hace descender sobre el péndulo por otra (esclavo ) reloj justo

antes de que sea sea necesario. El brazo de la gravedad entonces empuja el péndulo libre , que libera que caiga fuera de aplicación a la vez que se ajusta en su totalidad por el péndulo libre . Una vez que se suelta el brazo de la gravedad , se dispara un mecanismo para restablecer sí listo para liberar por el reloj esclavo. El ciclo completo se mantiene sincronizado por un pequeño muelle de hoja en el péndulo de la reloj esclavo . El reloj esclavo está configurado para ejecutar un poco lento, y el circuito de rearme para el brazo de la gravedad activa un pivote Brazo que sólo se acopla con la punta del muelle de hoja . Si el reloj esclavo ha perdido demasiado tiempo, su muelle de hoja empuja contra el brazo y esto acelera el péndulo . La cantidad de esta ganancia es tal que el muelle de hoja no participar en el siguiente ciclo , pero lo hace en el siguiente otra vez . Esta forma de reloj se convirtió en el estándar para el uso en observatorios desde mediados de 1920 hasta que sean reemplazados por la tecnología de cuarzo.

Indicación del tiempo

El sistema de indicación es casi siempre la línea tradicional con movimiento hora y minuto . Muchos relojes tienen una pequeña tercera mano indicando segundo en un dial subsidiario . Los relojes de péndulo se diseñan generalmente para será establecido por la apertura de la cubierta de la cara de vidrio y empujar manualmente la manecilla de minutos alrededor de la esfera a la hora correcta. El minutero es montado en un manguito deslizante de fricción que permite que sea activado su eje. La manecilla de las horas está impulsada no por el tren de ruedas , sino del eje de aguja de los minutos a través de un pequeño conjunto de engranajes , para girar el minuto parte también de forma manual establece la aguja de las horas .

Estilos

Los relojes de péndulo fueron más de cronometradores, simplemente utilitarios , sino que eran símbolos de estatus que expresan la riqueza y la cultura de su propietarios. Evolucionaron en una serie de estilos tradicionales, específica para diferentes países y tiempos , así como su uso previsto . los estilos del caso un tanto reflejar los estilos de los muebles populares durante el período. Expertos a menudo puede identificar cuando un antiguo reloj fue hecho en unos pocos décadas por sutiles diferencias en sus casos y rostros . Estos son algunos de los diferentes tipos de relojes de péndulo:

• Ley del reloj del Parlamento

• Reloj Banjo

• Reloj Bracket

• Reloj Cartel

• Comtoise o Morbier reloj

• Crystal regulador

• Reloj de cuco

• Reloj Longcase (comúnmente conocido como un reloj de pie )

• Reloj de la linterna

• Reloj Mantel

• Reloj Maestro

• Reloj Ogee

• Reloj en Pilar

• Regulador de Escuela

• Reloj Shortt - Synchronome

• Reloj de péndulo giratorio ( utiliza un péndulo de torsión )

• Reloj de Torreta

• Regulador de Viena

• Reloj en Zaandam