UMA VIAGEM PELO TEMPO: A INVENÇÃO DO RELÓGIO DE PÊNDULO Autores: Davi Clímaco, Felipe Nogueira e Pedro Henrique

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1 UMA VIAGEM PELO TEMPO: A INVENÇÃO DO RELÓGIO DE PÊNDULO Autores: Davi Clímaco, Felipe Nogueira e Pedro Henrique 7 ano B Parecerista: Renato Constantin Orientadora: Prof.ª Dr;ª Fabiana Gasparin Christiaan Huygens ( ), cientista muito reconhecido na sua época, foi um físico, matemático, astrônomo e trabalhava também com horologia. Christiaan trabalhou em sua invenção, em 1657, com a ajuda dos artesãos holandeses, e após pouco tempo, o relógio de pêndulo ficou conhecido pelo mundo. Devido a sua formação em Astronomia, conseguiu descobrir a titã (anéis de Saturno) e a nebulosa de Órion (constelação). 1. Introdução Desde os tempos mais remotos, o homem já sentia a necessidade de marcar o tempo. Maneiras primitivas como a projeção das sombras projetadas pelo Sol, relógios de água ou ampulhetas tinham suas limitações e impulsionaram o homem a encontrar formas mais precisas de marcação do tempo. Considerada uma das invenções humanas mais antigas, o relógio é um objeto usado para indicar a hora, proporcionando a medição de intervalos mais curtos de tempo. Todos os relógios oscilantes, mecânicos e digitais, e o atômico, funcionam de forma semelhante. Eles consistem em um objeto que repete o mesmo movimento várias vezes em um mesmo intervalo de tempo, chamado de

2 oscilador, esse intervalo de tempo é mantido precisamente constante entre cada repetição. A precisão na marcação do tempo buscada pelo homem só veio a ser atingida com a invenção do relógio de pêndulo, em 1657, por Christiaan Huygens, que se inspirou no movimento de pêndulo, previamente descoberto por Galileu Galilei, e utilizou o pêndulo como oscilador regular em um relógio. A partir dessa descoberta, novas possibilidades de aprimoramento dos relógios foram surgindo. Ao estudar o contexto histórico da invenção do relógio de pêndulo, é possível compreender a evolução dos marcadores de tempo e a física envolvida em seu funcionamento. Assim, a escolha deste tema justifica-se pela relevância histórica deste objeto e da organização do tempo no cotidiano do homem. 2. Objetivo Geral Descrever a trajetória da invenção do pêndulo até sua utilização para a marcação de tempo, como relógio. 2.1 Objetivos Específicos Apresentar os acontecimentos históricos que impulsionaram a invenção do relógio de pêndulo. Explicar o funcionamento do pêndulo e sua função como marcador de tempo. Estabelecer uma linha do tempo para demonstrar a evolução do relógio na história da humanidade. 3. Fundamentação Teórica 3.1 O tempo e o homem Uma das maneiras de se controlar e marcar o tempo na antiguidade era por meio dos astros. A posição da lua determinava o período de caça e de se arar a terra. O sol também era utilizado como instrumento para a marcação do tempo. A sombra projetada em um bastão fincado no solo era utilizada para estimar períodos do dia. O mais antigo relógio de sol conhecido foi construído por volta de 1500 AC

3 no Egito, na época de Tutmosis. As linhas das horas eram marcadas na pedra a intervalos regulares. Os relógios de água também eram utilizados. Consistiam de um recipiente de água com um furo. O intervalo de tempo necessário para esvaziar o recipiente era considerado um período de tempo de referência. Outro meio de medir o tempo era a ampulheta, um relógio de areia, no qual o tempo da passagem de uma quantidade de areia de um dos recipientes em um fundo fechado para outro, por meio de um orifício estreito era usado como um intervalo constante. Em 1504, na Alemanha, o relojoeiro Peter Henlein inventou um modelo de relógio de bolso, mas ele atrasava e tinha apenas o ponteiro das horas o ponteiro dos minutos veio apenas em Logo, até o ano de 1580, ainda não havia sido criado um método preciso para medir o tempo, até a descoberta de Galileu Galilei. Este físico, astrônomo e matemático, descobriu o movimento pendular (Figura 1) quando notou como os candelabros suspensos da Catedral de Pisa oscilavam de um modo regular, em um mesmo período de tempo, mesmo que a amplitude de oscilação fosse diferente, isto é, dependiam apenas do tamanho do pêndulo. Figura 1. Movimento pendular Essa descoberta serviu de base para a construção de relógios de pêndulos acionados a partir de pesos ou molas. Assim, o relógio de pêndulo, foi inventado em aproximadamente 1657 pelo físico, matemático, astrônomo e horologista Christiaan Huygens que, usando um pêndulo de seu relógio design, foi capaz de criar um relógio que pode ser pendurado na parede e se medir o tempo com bastante precisão. O relógio de pêndulo nasceu. Ao longo dos anos, o comprimento curto dos pêndulos foram substituídos por outros mais longos.

4 3.2 O funcionamento do pêndulo Um pêndulo simples, como o usado no relógio de pêndulo (Figura 2), é uma peça móvel, formada por um corpo pesado suspenso a um ponto fixo que executa o movimento isócrono (ocorre em intervalos de tempo iguais) e oscilatório por conta de seu peso na ponta. Quando o peso sobe, armazena energia potencial gravitacional que, à medida em que ele desce, essa energia é convertida em energia cinética, responsável pelo funcionamento do relógio. Figura 2. Relógio de pêndulo O movimento oscilatório do pêndulo pode também ser definido como movimento periódico, pois depende de um período, que é o tempo necessário para se completar uma oscilação, é o movimento de vai e vem, ou seja, quando afastado de sua posição de equilíbrio e liberado, o pêndulo oscila em um plano vertical sob a ação da gravidade considerando a mesma como constante. Quanto maior o comprimento do pêndulo, maior será o tempo necessário para o conjunto executar uma oscilação completa. Para um relógio de pêndulo ser um medidor de tempo preciso, a amplitude do movimento deve ser mantida constante apesar das perdas por atrito afetarem todo o sistema mecânico. Variações na amplitude, tão pequenas quanto 4 ou 5, fazem um relógio adiantar cerca de quinze segundos por dia, o que não é tolerável mesmo em um relógio caseiro. Para manter constante a amplitude, é necessário compensar

5 com um peso ou mola, fornecendo energia automaticamente, compensando as perdas devidas ao atrito. Um relógio de pêndulo é constituído pelo sistema de escape, formado pela roda de escape e pela âncora. Enquanto a âncora libera e trava o movimento da roda de escape, essa última faz com que o peso desça na marcha controlada pela âncora. O contato constante das duas produz o famoso e característico ruído de tic tac dos relógios de pêndulo. As peças que compõem um relógio de pêndulo são apresentadas na Figura 3. Figura 3. As peças que compõem o relógio de pêndulo 3.3 A evolução após o relógio de pêndulo Quando surgiram, os primeiros relógios de pulso eram utilizados apenas pela classe alta e científica. Mas em pouco tempo se espalhou por toda população. A invenção esteve a cargo da empresa Patek Philippe, embora, muitos acreditem que seu inventor tenha sido Santos Dumont, que pediu a Louis Cartier, um relógio que ficasse preso ao pulso, para que ele pudesse cronometrar melhor as suas experiências aéreas, sem correr o risco de tirar as mãos dos controles do avião. O relógio de pulso se popularizou definitivamente com a Primeira Guerra Mundial, sendo fortemente usado pelos soldados, que necessitavam chegar a locais com a máxima precisão de tempo possível. Os relógios foram, então, evoluindo, até surgirem os relógios de quartzo e os de corda, que se dividem em: corda manual e automática, ambos de ponteiros. A energia que movimenta os ponteiros é dada pelo mecanismo de corda. O usuário movimenta o botão de corda na lateral do relógio, alimentando um sistema de molas

6 e engrenagens. Esse sistema armazena essa energia funcionando por um tempo. Já o relógio mecânico automático precisa apenas do movimento natural do pulso para se manter atuando. Conforme ocorre o movimento do pulso, dentro da máquina do relógio movimenta-se um rotor, que por sua vez move as engrenagens do relógio, levando seus ponteiros a ajustar a marcação das horas. Bem mais atuais, os relógios digitais utilizam meios eletrônicos para manter as horas, utiliza energia elétrica que é normalmente suprida por uma bateria de pequena carga. Normalmente, as horas são exibidas em visores LEDs ou cristal líquido. A modernidade e a tecnologia se fazem presentes nos relógios atômicos. São relógios comuns, movidos a quartzo, mas com uma diferença: a hora que ele acerta é acertada sempre, sem parar. Isso porque os ajustes são feitos com base em átomos que vibram de um jeito extremamente preciso, bilhões de vezes por segundo. Por isso, esses relógios não atrasam, nem adiantam a hora. Observa-se, assim, que o avanço da tecnologia possibilitou as melhorias nos relógios, o que é ilustrado na Figura 4. Figura 4. Linha do tempo mostrando a evolução do relógio. A invenção do relógio de pêndulo é datada como a descoberta do pêndulo em 1595, embora, só tenha sido patenteado por Huygens em Conclusão A invenção do relógio surgiu pela necessidade do homem em dividir o tempo para organizar as suas tarefas. Ao longo do tempo, maneiras diferentes foram utilizadas e o relógio de pêndulo trouxe a precisão que se buscava. Após sua

7 invenção, o avanço da tecnologia permitiu que novas possibilidades fossem surgindo, chegando hoje ao relógio atômico. 5. Referências infoescola.com/historia/a-origem-da-contagem-do-tempo/ cafe-matutino.info/ciencia-e-natureza/quem-inventou-os-relogios-de-pendulo.php dicionarioinformal.com.br brasilescola.com.br mundoeducacao.com.br kukos.com.br blog.kukos.com.br/relogio-de-pendulo-como-funciona/ mundoestranho.abril.com.br/ciencia/como-funciona-o-relogio-atomico/ mundoestranho.abril.com.br/tecnologia/como-funciona-um-relogio-de-ponteiro/ blog.pedrasriscas.pt/sem-hora-marcada/relogios-origemevolucao/attachment/relogio/ pcdsh01.on.br/histrelog1.htm 6. Proposta de Releitura Construiremos um marcador de tempo alternativo. Um círculo feito a partir de cano terá uma de suas metades bolinhas de ping-pong. Quando uma das bolinhas começa a cair, ela impulsiona a segunda bolinha a cair também e assim sucessivamente, criando um looping.