Lo que todo reloj necesita

Un reloj no mide el tiempo de la misma manera que una regla mide la longitud. No hay nada con lo que comparar "un segundo". Lo que un reloj realmente hace es contar algo que se repite a un ritmo constante y mostrarte la cuenta.

Ese "algo que se repite" puede ser un peso que oscila, una rueda que gira, un cristal que vibra o un átomo que vibra. Sea lo que sea, todos los relojes, antiguos o modernos, están construidos con las mismas cuatro partes:

• Un oscilador: la cosa que se repite. Realiza el mismo movimiento una y otra vez, y es la parte que marca el ritmo.
• Un contador: algo que suma las repeticiones (engranajes con dientes o circuitos electrónicos).
• Una fuente de energía: un peso que cae, un muelle enrollado o una batería, porque cada oscilador real pierde un poco de energía en cada oscilación y se detendría sin una recarga.
• Una pantalla: manecillas en un dial o dígitos en una pantalla, convirtiendo la cuenta en horas, minutos y segundos.

El tamaño de una repetición es el período, escrito T, medido en segundos. Cuántas repeticiones ocurren cada segundo es la frecuencia, escrita f, medida en hercios (Hz). Son dos formas de decir lo mismo:

f = 1 / T y T = 1 / f

Un oscilación que tarda 0,5 s tiene una frecuencia de 1 / 0,5 = 2 Hz: dos oscilaciones por segundo. Una oscilación lenta de 2 s tiene una frecuencia de 0,5 Hz. Recuerda estos dos números: un péndulo con un período de 2 s es el famoso "péndulo de segundos", porque marca el tiempo una vez cada segundo (una vez al salir, una vez al volver).

La historia de los relojes es, en gran parte, la historia de mejores osciladores. Aquí tienes la familia que conocerás en este curso:

Una frecuencia más alta por sí sola no hace un mejor reloj, pero te da fragmentos de tiempo más finos para contar, y los mejores osciladores también son muy buenos para mantener su ritmo.

Una palabra para esa última cualidad: Q, el factor de calidad. Un oscilador de alta Q sigue sonando durante mucho tiempo antes de apagarse, como una buena campana en comparación con un golpe sordo. Pierde muy poca energía en cada oscilación, por lo que pequeños empujones y pequeñas perturbaciones cambian muy poco su ritmo. Pasar de un péndulo a un volante, luego a cuarzo y luego a átomos significa, en gran medida, pasar a valores de Q cada vez más altos. Aún no calcularás Q; solo mantén la imagen de una campana que suena sin parar.

Un oscilador es también lo que distingue a un reloj de un reloj de sol. Un reloj de sol muestra la hora usando el movimiento del Sol, por lo que solo funciona durante el día y con cielos despejados, y muestra la hora solar, que difiere un poco de la "hora de reloj" (el laboratorio de Sol, Tierra y Luna explica por qué). Un péndulo o un cristal sigue funcionando de noche, en una cueva, en un barco, en la Luna. Esa independencia del clima y del cielo es lo que hizo tan útiles a los relojes mecánicos.