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Os primeiros medidores do tempo
Até ao séc. XIII existiam muito poucas possibilidades de medir o tempo. Podia-se observar a posição do sol ou determinar a duração com clepsidras (relógios de água) ou ampulhetas.
O avanço fundamental está ligado à percepção de que o tempo pode ser dividido em pequenos intervalos medíveis. Os primeiros relógios mecânicos foram desenvolvidos na Itália, por volta do ano 1300, mas durante mais 300 anos a precisão destes relógios deixava muito a desejar. Somente no séc. XV é que o termo “hora” recebeu o significado de uma unidade de tempo exata. Somente no séc. XVI, as palavras “minuto” e “segundo” foram usadas com o significado atual.
Oscilação
Todos os relógios modernos até ao relógio atômico, cuja precisão apresenta um desvio de, no máximo, 1 segundo ao longo de 30 milhões anos, baseiam-se em oscilações.
Um “oscilador” é um instrumento que pendula a uma velocidade regular. Este movimento regular divide o tempo em segmentos que podem ser contados. O exemplo mais conhecido é o pêndulo, criado pelos relojoeiros para a contagem de unidade de tempo (na maioria dos chamados relógios de pêndulo, cada oscilação do pêndulo dura um segundo). A duração da oscilação depende do comprimento do pêndulo.
Relógios mecânicos
Para os relógios de pulso tinha que ser encontrada uma alternativa aos pêndulos, frequentemente grandes e pesados. Em um relógio mecânico, uma mola é colocada em oscilação através de uma série de rodas movidas. O movimento das rodas é parado em intervalos regulares pelo chamado “escapamento”, permitindo assim uma oscilação em intervalos regulares.
As rodas de acionamento desempenham uma função dupla: elas controlam a frequência das oscilações e também movem os ponteiros do relógio.
Relógios de quartzo
Nos relógios de quartzo, um cristal de quartzo é colocado em oscilação por um campo magnético. A alta frequência das oscilações permite uma exibição exata do tempo – o desvio é de cerca de um minuto ao longo de um ano. O quartzo movimenta-se dentro de um circuito elétrico pelo qual é regulada a frequência das suas oscilações. Embora o quartzo tenha sido descoberto já no fim do séc. XIX, sendo até usado em alguns aparelhos de rádio, o primeiro relógio de quartzo foi fabricado somente por volta de 1960. Antes deste tempo não era possível fabricar um mecanismo tão pequeno que pudesse ser usado em um relógio de pulso. A energia dos relógios de quartzo é fornecida por pequenas baterias que têm uma vida útil de vários anos.
Relógios atômicos
Em um relógio atômico usam-se átomos de césio 133, colocados em oscilação. A vantagem dos átomos reside no fato de oscilarem muito rápida e regularmente. Ao contrário dos cristais de quartzo, eles não reagem a influências exteriores como, por exemplo, oscilações térmicas.