Provavelmente os humanos começaram a medir a passagem do tempo observando o movimento dos astros no céu. E foi usando a luz do Sol e o seu deslocamento que foi concebido o primeiro relógio. O relógio solar dos egípcios é o primeiro registro de um dispositivo para medir o tempo de modo mais preciso. No entanto, tal relógio tem uma série de limitações, incluindo a necessidade da luz solar.
A clepsidra é talvez o mais antigo instrumento de medição de tempo na ausência de Sol. Tal dispositivo utiliza a água e foi um dos primeiros sistemas criados pela humanidade para medir o tempo. O seu princípio básico de funcionamento é o mesmo da ampulheta de areia.
Foi somente no século XIII que surgiram os primeiros relógios mecânicos. Usando pêndulos ou molas e um intrincado sistema de engrenagens tais relógios conseguiram registrar a passagem do tempo com razoável precisão.
O grande passo para aumentar a precisão da medição de tempo foi dado pelo relógio de quartzo. Nesse relógios as engrenagens são reguladas por um minúsculo cristal de quartzo ao invés de um pêndulo oscilante. Isso se deve a uma propriedade do quartzo que consiste em gerar eletricidade caso seja comprimido. O cristal de quartzo é formado por átomos de silício e oxigênio (SiO2) dispostos em uma estrutura quase hexagonal. Quando tal estrutura é tensionada ou comprimida os átomos de silício (positivos) e de oxigênio (negativos) são deslocados e a distância entre as cargas positivas e negativas se altera, criando um potencial elétrico e um subsequente fluxo de corrente elétrica. O efeito inverso também é verdadeiro. Ou seja, se aplicarmos uma corrente elétrica através do cristal de quartzo ele irá se esticar, se contrair e vibrar. O cristal de quartzo vibra em uma frequência de exatamente 32.768 vezes por segundo. A partir dessa vibração regular um microprocessador gera um impulso por segundo, que é transmitido a um motor conectado às engrenagens que giram o ponteiro dos segundos.
Um relógio de quartzo não marca o tempo com absoluta precisão porque a frequência de sua vibração sofre discretas variações em diferentes temperaturas e pressões. A elevada precisão da medida de tempo só foi atingida com o relógio atômico. Nesse relógio a "vibração" provém de um átomo energizado e o erro pode ser de apenas 1 segundo a cada 100 milhões de anos. No relógio atômico de césio, o átomo é exposto a ondas de rádio e o seu elétron mais externo pode oscilar entre dois estados de energia diferentes (níveis hiperfinos), emitindo pulsos a uma frequência de exatamente 9.192.631.770 Hz. Assim, desde 1967 a definição oficial de "um segundo" pelo Sistema Internacional de Unidades é de 9.192.631.770 ciclos de radiação que faz um átomo de Césio vibrar entre dois estados de energia.
REFERÊNCIAS
https://uk.mondaine.com/blogs/news/how-does-a-quartz-watch-work?fbclid=IwAR3S16WdAj4XWu762Jge9IJBVdQd_DET0NOsvlQQFDACIPEJ2khcqyd1wCc#:~:text=A%20Quartz%20watch%20works%20as,vibrations%20into%20one%20electric%20pulse
https://museum.seiko.co.jp/en/knowledge/MechanicalTimepieces01/?fbclid=IwAR0o5hmfW8Gkj8bJFZJzj0SiswhfUj3SZfPHC934MGIOww5KIpVX_bfwu1c#:~:text=The%20world's%20first%20mechanical%20clocks,the%20time%20by%20striking%20bells
https://www.circuitbread.com/ee-faq/what-is-piezoelectricity?fbclid=IwAR3eJxcRp-p_q8I1g-xq7an49nuY8P7b0CbvyC6AWuN0eZG_tZipfbFC3Tg
https://www.explainthatstuff.com/quartzclockwatch.html?fbclid=IwAR3oeMHxx_RU1FcwSMa_HRt7-kB9htvS8fVKAz3Aa7XkXAV2822TPDqZswc
https://www.livescience.com/32660-how-does-an-atomic-clock-work.html?fbclid=IwAR3EQFjZbOs_56ib6kyq-3Qmtjyu3l4GOFjOo4VdOG733MZUSxiOi9A7ljs
https://www.timeanddate.com/time/how-do-atomic-clocks-work.html?fbclid=IwAR1ZUqoiMEvRF548kvcOor9H8f9LFH7Y7oOHqsEDNFXbPMHCNgEL-2X-v90
https://www.scientificamerican.com/article/how-does-one-arrive-at-th/?fbclid=IwAR3qOVSEqUFvsAmhshB0dblauVef_2ejX_HK_lMmY_SFgoyLnoHMPMDrROY
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