{"id":8194,"date":"2021-09-30T08:00:59","date_gmt":"2021-09-30T11:00:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/?p=8194"},"modified":"2024-03-19T16:41:52","modified_gmt":"2024-03-19T19:41:52","slug":"a-fisica-dos-relogios","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/2021\/09\/30\/a-fisica-dos-relogios\/","title":{"rendered":"A F\u00edsica dos Rel\u00f3gios"},"content":{"rendered":"
\n

[vc_row][vc_column][vc_column_text]<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0A medida de tempo como conhecemos hoje, intervalos id\u00eanticos de segundos, minutos e horas, nem sempre foi t\u00e3o bem estabelecida. Na antiguidade, as pessoas n\u00e3o tinham essa consci\u00eancia de tempo, o ritmo de vida era mais lento. Geralmente o que definia a passagem do tempo era o movimento do Sol, as esta\u00e7\u00f5es do ano e as comemora\u00e7\u00f5es religiosas [1].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Os primeiros registros de instrumentos para a medida de tempo datam de 1500 a.C. \u00c9 nessa \u00e9poca que surge o rel\u00f3gio de Sol, o chamado Gn\u00f4mon, que se baseia na proje\u00e7\u00e3o da sombra de uma haste sobre um mostrador [2,3]. Outro instrumento muito conhecido \u00e9 a ampulheta, que surgiu por volta do s\u00e9culo VII d.C. Nessa mesma \u00e9poca, tamb\u00e9m era utilizado o rel\u00f3gio de vela, que marcava o tempo pela queima de uma vela com marca\u00e7\u00f5es graduadas [2].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Esses instrumentos citados n\u00e3o eram t\u00e3o precisos, muitas varia\u00e7\u00f5es podiam ocorrer. Assim, era poss\u00edvel ter apenas uma ideia da passagem de um per\u00edodo durante o dia [2].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0\u00c9 por volta do s\u00e9culo XIII que surgem os primeiros rel\u00f3gios mec\u00e2nicos, que inicialmente n\u00e3o tinham ponteiros, mas faziam um sino badalar a cada certo intervalo de tempo [1]. Esses rel\u00f3gios funcionam com engrenagens movidas por uma massa suspensa e \u00e9 da\u00ed que vem sua energia. Em seu mecanismo \u00e9 necess\u00e1rio um escapamento, uma pe\u00e7a que controla o ritmo do movimento das engrenagens. Para isso, nos primeiros rel\u00f3gios eram utilizados o chamado <\/span><\/span>Foliot<\/i>, ou\u00a0Verge<\/i>, que\u00a0era uma barra com um peso em cada extremidade\u00a0e que descrevia um movimento aproximadamente regular (um exemplo disso pode ser visto em [5]) [3-5].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Mas os rel\u00f3gios mec\u00e2nicos n\u00e3o eram muito precisos, eles adiantavam ou atrasavam cerca de 15 minutos por dia [6]. Foram, ent\u00e3o, os estudos de Galileu Galilei<\/a> sobre os p\u00eandulos que permitiram um avan\u00e7o nos rel\u00f3gios mec\u00e2nicos. Galileu observou que, para pequenas amplitudes, o per\u00edodo de oscila\u00e7\u00e3o de um p\u00eandulo n\u00e3o depende de sua massa, mas apenas do comprimento do fio. O p\u00eandulo permitiria ent\u00e3o uma excelente regularidade para serem utilizados nos rel\u00f3gios [3,6]. \u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Quem de fato substituiu o escapamento Foliot\u00a0<\/i>por um p\u00eandulo foi Christiaan Huygens<\/a> e o ganho de precis\u00e3o foi enorme. A defasagem passou a ser apenas de 10 a 15 segundos por dia [3,6].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Passemos agora para os rel\u00f3gios modernos, que est\u00e3o presentes em celulares, computadores e entre outros aparelhos eletr\u00f4nicos. Como ser\u00e1 que eles funcionam?\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0O efeito piezoel\u00e9trico, descoberto em 1880 pelos irm\u00e3os Pierre e Paul-Jacques Curie, diz que\u00a0<\/b>quando um\u00a0cristal piezoel\u00e9trico (quartzo, por exemplo) \u00e9 submetido a um estresse mec\u00e2nico, uma diferen\u00e7a de potencial surge em suas superf\u00edcies opostas [7].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0 Mais precisamente: um cristal piezoel\u00e9trico tem uma estrutura assim\u00e9trica, mas com carga neutra e os vetores de momento de dipolo el\u00e9trico nele se cancelam. Assim, se uma deforma\u00e7\u00e3o \u00e9 sofrida por esse cristal, os dipolos deixam de se cancelar. \u00c9 ent\u00e3o que surge a diferen\u00e7a de potencial [7].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Os rel\u00f3gios que usam esses cristais usufruem do efeito piezoel\u00e9trico reverso, ou seja, se uma diferen\u00e7a de potencial \u00e9 aplicada, o cristal passa a vibrar. Assim, o tempo pode ser medido pela frequ\u00eancia de vibra\u00e7\u00e3o desse cristal, que varia entre 30 e 100 kHz e \u00e9 interpretada por um circuito el\u00e9trico. A precis\u00e3o dessa categoria de rel\u00f3gio \u00e9 muito boa, com atraso de 1 milissegundo por dia [7,8].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0A partir de meados do s\u00e9culo passado, havia a necessidade de uma precis\u00e3o ainda maior na medida do tempo. Os sat\u00e9lites de GPS (Sistema de Posicionamento Global) tinham que ser muito acurados e as telecomunica\u00e7\u00f5es exigiam uma boa defini\u00e7\u00e3o de tempo e frequ\u00eancia, e os\u00a0 rel\u00f3gios de cristal de quartzo podiam ter varia\u00e7\u00f5es com a temperatura e por suas caracter\u00edsticas qu\u00edmicas. Com essas motiva\u00e7\u00f5es e problem\u00e1ticas,\u00a0<\/b>s\u00e3o desenvolvidos os primeiros rel\u00f3gios at\u00f4micos\u00a0 [8,9].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Quando uma radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica \u00e9 incidida sobre el\u00e9trons de um \u00e1tomo qualquer, eles absorvem parte da radia\u00e7\u00e3o e saltam\u00a0 de um n\u00edvel de\u00a0<\/b>energia para o outro, ficando em um estado excitado. Ap\u00f3s certo tempo, o el\u00e9tron tende a emitir essa radia\u00e7\u00e3o e voltar ao seu estado fundamental. Este processo \u00e9 chamado de per\u00edodo ou ciclo de radia\u00e7\u00e3o [8,9].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0Com isso \u00e9 poss\u00edvel ter uma defini\u00e7\u00e3o extremamente precisa de tempo. No Sistema Internacional de Unidades, um segundo \u00e9 definido como: 9.192.631.770 per\u00edodos de radia\u00e7\u00e3o, correspondentes \u00e0 transi\u00e7\u00e3o eletr\u00f4nica entre dois n\u00edveis de energia espec\u00edficos do C\u00e9sio 133, em repouso e \u00e0\u00a0temperatura de 0 Kelvin [8,9]. A precis\u00e3o dos\u00a0 melhores\u00a0 rel\u00f3gios at\u00f4micos hoje \u00e9 da ordem de 10-16\u00a0s, ou seja, uma defasagem de 1 segundo em 100 milh\u00f5es de anos [8].\u00a0<\/span><\/p>\n

\u00a0 \u00a0A precis\u00e3o \u00e9 tamanha que nos \u00e9 inconceb\u00edvel imagin\u00e1-la. Mas sem esse detalhe talvez a ci\u00eancia e a tecnologia n\u00e3o tivessem o avan\u00e7o que t\u00eam hoje.\u00a0<\/span><\/p>\n

Autor:<\/strong> Cristhian Gean Batista Guimar\u00e3es.<\/span><\/span><\/span><\/span><\/p>\n

\u00a0Refer\u00eancias:\u00a0<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

[1] DOMINGUES, Joelza. O tempo na Idade M\u00e9dia e a inven\u00e7\u00e3o do rel\u00f3gio.\u00a0Ensinar Hist\u00f3ria<\/b>, 2010. Dispon\u00edvel em: <https:\/\/ensinarhistoria.com.br\/tempo-na-idade-media-invencao-do-relogio\/<\/a>>. Acesso em: 19 de set. de 2021.\u00a0<\/span><\/p>\n

[2] BERGAMINI, Cristiane. Para conseguir contar o tempo, foi uma quest\u00e3o de tempo.\u00a0ComCi\u00eancia<\/b>, 2018. Dispon\u00edvel em: <https:\/\/www.comciencia.br\/para-conseguir-contar-o-tempo-foi-uma-questao[-de-tempo\/<\/a>>. Acesso em: 19 de set. de 2021.\u00a0<\/span><\/p>\n

[3] MAIA, Fl\u00e1vio. Robert Hook, Christiaan Huygens e a inven\u00e7\u00e3o da espiral.\u00a0Rel\u00f3gios Mec\u00e2nicos<\/b>, 2016. Dispon\u00edvel em: <https:\/\/relogiosmecanicos.com.br\/curiosidades\/robert-hook-christiaan-huygens-e-a-invencao-da-espiral\/<\/a>>. Acesso em: 20 de set. de 2021.\u00a0<\/span><\/p>\n

[4]\u00a0How Tower Clocks Work<\/i>. Trevor Murphy YouTube Channel. Dispon\u00edvel em: <https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=Dr5XYle5PMc&ab_channel=TrevorMurphy<\/a>>. Acesso em: 20 de set. de 2021.\u00a0<\/span><\/p>\n

[5]\u00a0Brian\u00a0Law\u2019s woodenclocks\u00a0– Clock 16 – Verge and Foliot<\/i>. Brian Law YouTube Channel. Dispon\u00edvel em: <https:\/\/www.youtube.com\/watch?<\/a>v=0P5hQpLrm-I&ab_channel=BrianLaw<\/a>>.\u00a0Acesso em: 20 de set. de 2021.\u00a0<\/span><\/p>\n

[6] O rel\u00f3gio de p\u00eandulo.\u00a0Museu de Astronomia e Ci\u00eancias Afins<\/b>. Dispon\u00edvel em: <http:\/\/site.mast.br\/exposicoes_hotsites\/exposicao_temporaria_faz_tempo\/relogio_pendulo.html<\/a>>. Acesso em: 20 de set. de 2021.\u00a0<\/span><\/p>\n

[7] WOODFORD, Chris. Piezoelectricity.\u00a0ExplainThatStuff!<\/b>,\u00a02020. Dispon\u00edvel em: <https:\/\/www.explainthatstuff.com\/piezoelectricity.html<\/a>>. Acesso em: 20 de set. de 2021.\u00a0<\/span><\/p>\n

[8] ONODY, Roberto. Do P\u00eandulo ao Rel\u00f3gio Nuclear.\u00a0Instituto de F\u00edsica de S\u00e3o Carlos<\/b>, 2021. Dispon\u00edvel em:\u00a0 <https:\/\/www2.ifsc.usp.br\/portal-ifsc\/do-pendulo-ao-relogio-nuclear\/<\/a>>. Acesso em: 20 de set. de 2021.\u00a0<\/span><\/p>\n

[9]\u00a0Rel\u00f3gios At\u00f4micos e Hist\u00f3ria do Tempo | Primata Falante<\/i>. Canal no YouTube Primata Falante. Dispon\u00edvel em: <https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=wq3fjMQxr2A&ab_channel=PrimataFalante<\/a>>. Acesso em: 20 de set. de 2021.\u00a0<\/span><\/p>\n

[\/vc_column_text][\/vc_column][\/vc_row][vc_row][vc_column][vc_facebook][\/vc_column][\/vc_row]<\/span><\/p>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

[vc_row][vc_column][vc_column_text]\u00a0 \u00a0 \u00a0A medida de tempo como conhecemos hoje, intervalos id\u00eanticos de segundos, minutos e horas, nem sempre foi t\u00e3o bem estabelecida. Na antiguidade, as pessoas n\u00e3o tinham essa consci\u00eancia de tempo, o ritmo de vida era mais lento. Geralmente o que definia a passagem do tempo era o movimento do Sol, as esta\u00e7\u00f5es do […]<\/p>\n","protected":false},"author":398,"featured_media":8195,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":"","_links_to":"","_links_to_target":""},"categories":[4],"tags":[1286,909,1336,1315,846],"class_list":["post-8194","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-geral","tag-blog-2021","tag-ciencias-exatas","tag-ciencias-exatas-e-tecnologia","tag-cristhian-gean-batista-guimaraes","tag-relogio"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8194","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/wp-json\/wp\/v2\/users\/398"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=8194"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8194\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":13549,"href":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/8194\/revisions\/13549"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/wp-json\/wp\/v2\/media\/8195"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=8194"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=8194"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www3.unicentro.br\/petfisica\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=8194"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}