{"id":5320,"date":"2022-05-18T14:20:19","date_gmt":"2022-05-18T14:20:19","guid":{"rendered":"https:\/\/www.betrisey.ch\/chronolithe-technique"},"modified":"2025-01-28T10:02:32","modified_gmt":"2025-01-28T10:02:32","slug":"chronolithe-technique","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.betrisey.ch\/es\/chronolithe-technique","title":{"rendered":"El cronolito (t\u00e9cnica)"},"content":{"rendered":"\n\n

\u00bfPodr\u00eda la sola fuerza de la luz mover un p\u00e9ndulo de 4 kilos? Y si es as\u00ed, \u00bfes posible convertirlo en un reloj? Para intentar responder a esta pregunta he creado este reloj, tan diferente de todos los dem\u00e1s. El p\u00e9ndulo oscila a una frecuencia de 1 segundo, y dos l\u00e1mparas a cada lado se encienden alternativamente, \u00abempujando\u00bb el p\u00e9ndulo cada vez. El principio de su funcionamiento fue descubierto por Sir William Crookes en 1873. Act\u00faa no s\u00f3lo como motor del volante, sino tambi\u00e9n como freno, regulando su amplitud dentro de un margen muy preciso. El interior del tubo se evacua a un vac\u00edo de unos 0,01 bares. El volante se pone en marcha mediante un im\u00e1n colocado cerca del cristal. La base horaria se ajusta desde el exterior haciendo girar las 4 pesas planetarias alrededor de la esfera del volante mediante el mismo im\u00e1n. Esto evita tener que llenar el reloj de aire, desmontarlo y vaciarlo de nuevo para cada ajuste. El reloj se compone pues de un tubo de vidrio, un p\u00e9ndulo, dos c\u00e9lulas (simples l\u00e1minas de mica), dos rel\u00e9s y un reloj de cuarzo al que se le ha quitado el cuarzo. Eso es todo. Todo el reloj est\u00e1 montado sin tornillos ni pernos y se mantiene unido \u00fanicamente por la fuerza de la presi\u00f3n atmosf\u00e9rica. Para desmontarlo, basta con dejar entrar aire en el tubo.<\/p>\n\n\n\n\n\n

La idea de este reloj se me ocurri\u00f3 en abril de 2001, el equipo se encarg\u00f3 en mayo y la primera prueba comenz\u00f3 el mi\u00e9rcoles 7 de noviembre. Era un momento crucial: si la prueba demostraba que el sistema no pod\u00eda funcionar, me quedar\u00eda con un tubo de cristal y una gran bomba de vac\u00edo en las manos. \u00bfEl primer proto? una pelota de petanca suspendida, y un incre\u00edble mont\u00f3n de 30 l\u00e1minas de mica (simple aislante de transistores), una de cuyas caras estaba ennegrecida por el humo de las velas. Se fij\u00f3 un sensor en el exterior del tubo de vidrio, lo vaci\u00e9 y puse en marcha el p\u00e9ndulo hacia las 4 de la tarde. Como el p\u00e9ndulo tarda una hora en estabilizarse, me fui a tomar algo mientras esperaba los resultados. Cuando volv\u00ed, el p\u00e9ndulo segu\u00eda movi\u00e9ndose. Como no estaba seguro de si lo hac\u00eda por su propia inercia, volv\u00ed a tomar otra copa. A las 19 horas, el p\u00e9ndulo segu\u00eda movi\u00e9ndose y la amplitud era constante, as\u00ed que volv\u00ed para celebrarlo. A las 10 de la noche, el reloj segu\u00eda movi\u00e9ndose, pero yo iba mucho m\u00e1s despacio…<\/em><\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n\n\n

Este reloj consiste en un tubo de vidrio Pyrex (di\u00e1metro 190 mm, grosor 8 mm) insertado en un bloque de cuarcita impregnado de resina epoxi para garantizar su hermeticidad. La gran esfera visible en la foto es la esfera, con sus agujas horaria y segundera. En enero se cambi\u00f3 por una m\u00e1s peque\u00f1a por razones est\u00e9ticas.<\/p>\n\n\n\n\n\n

Las primeras pruebas demostraron que es incre\u00edblemente fiable. Alrededor de 2 segundos de retraso al mes.
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\u00abEsta es la s\u00e9ptima y \u00faltima versi\u00f3n del motor. Llev\u00f3 mucho tiempo desarrollarlo, porque el equilibrio tarda al menos tres horas en alcanzar su amplitud de crucero tras el impulso inicial. Primero hubo que trabajar en el grado de depresi\u00f3n del aire y luego en la forma del motor para obtener la mayor ganancia posible. (Hay que darse cuenta de que el reloj no puede funcionar si entra medio dedal de aire…) Una vez hecho esto, empec\u00e9 a poder reducir la potencia de las bombillas de 35 vatios a s\u00f3lo 5 vatios. Esto deber\u00eda darles una vida \u00fatil de 32.000 horas, algo menos de 4 a\u00f1os.<\/em><\/p>\n\n\n\n\n\n

Este reloj es \u00aborg\u00e1nico\u00bb, porque se adaptar\u00e1 a las circunstancias f\u00edsicas desfavorables para mantener su precisi\u00f3n: compensar\u00e1 autom\u00e1ticamente cualquier cosa que pueda hacer fluctuar la amplitud del p\u00e9ndulo.<\/strong> Me explico: supongamos que aumenta la potencia de las l\u00e1mparas. La amplitud le seguir\u00e1 autom\u00e1ticamente. Por lo tanto, el p\u00e9ndulo llegar\u00e1 con mayor velocidad delante de la c\u00e9lula, que encender\u00e1 antes la bombilla hal\u00f3gena, lo que… frena el p\u00e9ndulo durante unas millon\u00e9simas de segundo, luego lo empuja como de costumbre.<\/em><\/p>\n\n\n\n\n\n

(19 de diciembre de 2001)<\/strong> Los \u00faltimos d\u00edas los he dedicado principalmente a afinar el isocronismo del p\u00e9ndulo en relaci\u00f3n con la presi\u00f3n en el interior del tubo. Pero como est\u00e1 fijado a mi banco de trabajo, cada uno de mis movimientos induce perturbaciones de hasta 150 millon\u00e9simas de segundo, lo que provoca picos en la pantalla del ordenador de medici\u00f3n. Por lo tanto, me ha resultado imposible seguir trabajando as\u00ed. As\u00ed que ma\u00f1ana voy a fijarlo contra la pared, cerca del escaparate, para que el reloj sea lo m\u00e1s estable posible. Y las pruebas de precisi\u00f3n podr\u00e1n continuar sobre una base mejor…<\/p>\n\n\n\n\n\n

(30 de diciembre de 2001)<\/strong> Las pruebas de precisi\u00f3n han comenzado. Primera observaci\u00f3n: es muy f\u00e1cil ajustar la longitud del p\u00e9ndulo utilizando imanes. Segunda observaci\u00f3n: el reloj es extremadamente preciso. No hay ondulaciones par\u00e1sitas ni fluctuaciones incomprensibles. Las variaciones actuales de la presi\u00f3n del aire en el tubo dan lugar a fluctuaciones de no m\u00e1s de 5 millon\u00e9simas de segundo por latido. (Estas variaciones desaparecer\u00e1n cuando el tubo est\u00e9 montado definitivamente, ya que actualmente tiene algunas p\u00e9rdidas. Tengo que encender la bomba de vac\u00edo cada 9 horas, de lo contrario el reloj se para…) Mis peque\u00f1as preocupaciones actuales provienen de la forma en que mido a trav\u00e9s del tubo, que sigue siendo de 16 mm de vidrio Pyrex. Como los reflejos del rayo l\u00e1ser de medici\u00f3n provocan imprecisiones aleatorias, tom\u00e9 mis medidas directamente sobre una de las l\u00e1mparas. Cada medici\u00f3n tomada por separado puede ser inestable hasta 8 segundos al d\u00eda, pero la media ser\u00e1 muy fiable. En la muestra de abajo, tomada a lo largo de 4,9 horas, podemos admirar la estabilidad de todas las mediciones: 1,9 segundos de desviaci\u00f3n al mes. Esta medici\u00f3n ha sido confirmada posteriormente por muestras mucho m\u00e1s largas. Este reloj es, por tanto, el m\u00e1s preciso de todos los que he construido As\u00ed pues, lo que empez\u00f3 siendo un simple reto (fabricar un p\u00e9ndulo movido por la simple fuerza de la luz) se ha convertido en una recompensa. La aventura contin\u00faa…<\/p>\n\n\n\n

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\"\"\/<\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n\n

(muestra de 4,9 horas. 0,0000007 segundos de retraso por latido del p\u00e9ndulo. Es decir, 1,9 segundos por mes)<\/p>\n\n\n\n\n\n

(20 de enero de 2002)<\/strong> He recibido una nueva bomba de vac\u00edo y un dispositivo m\u00e1s eficaz para medir y regular el vac\u00edo de aire. Esto significa que el reloj estar\u00e1 funcionando en su configuraci\u00f3n \u00f3ptima hacia finales de esta semana… \u00a1Est\u00e9n atentos!<\/p>\n\n\n\n\n\n

(28 de enero de 2002)<\/strong> Todas las pruebas de esta semana se refer\u00edan a la fluctuaci\u00f3n del tiempo en funci\u00f3n de diferentes presiones de aire. Los resultados son alucinantes. He aqu\u00ed algunos datos.<\/p>\n\n\n\n\n\n

– La luz de los hal\u00f3genos hizo que el p\u00e9ndulo se moviera a partir de un vac\u00edo de 6 X 10 potencia -1 bar.<\/p>\n\n\n\n\n\n

– Sigue movi\u00e9ndolo a 1,4 X 10 potencia – 2 bar (potencia m\u00e1xima de mi bomba)<\/p>\n\n\n\n\n\n

– Dentro de estos dos valores no se observ\u00f3 ninguna diferencia notable en la precisi\u00f3n o fluctuaci\u00f3n del movimiento del p\u00e9ndulo<\/p>\n\n\n\n\n\n

– El ajuste de los engranajes planetarios en medio grado produce un desplazamiento de aproximadamente 0,0000007 segundos por latido, es decir, aproximadamente 1 segundo al mes.<\/p>\n\n\n\n\n\n

– Las diferencias de temperatura en el taller (una subida de unos 4\u00b0 durante esta semana) no parecen influir en el movimiento de la balanza. Esto me sorprende mucho: deber\u00edan hacerlo. Probablemente se deba a la autorregulaci\u00f3n interna del isocronismo, pero a\u00fan est\u00e1 por confirmar.<\/p>\n\n\n\n\n\n

(29 de enero de 2001) <\/strong>Esta ma\u00f1ana me he quedado de piedra al descubrir que, mientras que los gr\u00e1ficos de precisi\u00f3n eran siempre planos, ahora hab\u00eda…<\/p>\n\n\n\n

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\"\"\/<\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n\n

picos regulares e incomprensibles, que empezaron hace 12 horas y aparecen cada 2 minutos. La balanza empieza a acelerarse hasta 1,99500 segundos, y luego vuelve lentamente a su valor normal. El tiempo total de cada perturbaci\u00f3n es de 22 segundos. Este problema se resolvi\u00f3 r\u00e1pidamente: se trataba simplemente de que la base del reloj se hab\u00eda movido durante la noche, y el p\u00e9ndulo tocaba la pared de cristal cada 2 minutos. Pero el gr\u00e1fico resultante revela algo mucho m\u00e1s importante: la constancia de la \u00abpresi\u00f3n\u00bb sobre el p\u00e9ndulo. Si los picos se hubieran dispuesto de forma m\u00e1s an\u00e1rquica, habr\u00eda significado que esta \u00abpresi\u00f3n\u00bb no era constante y, por tanto, una fuente de inexactitud. \u00c9ste no es el caso.<\/p>\n\n\n\n\n\n

(3 de febrero de 2002)<\/strong> Las pruebas de las dos pr\u00f3ximas semanas se centrar\u00e1n en la precisi\u00f3n en funci\u00f3n de la temperatura, la luz y los niveles de depresi\u00f3n. Este es el aspecto del pobre Cronolito en su sala de tortura. Se ha desmontado la piedra, se ha retirado la esfera y una multitud de sensores y l\u00e1seres est\u00e1n registrando todos los par\u00e1metros…<\/p>\n\n\n\n

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\"\"\/<\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n\n

(8 de marzo de 2002<\/strong> ) Los trabajos avanzan y el Cronolito ha encontrado por fin su forma definitiva. <\/p>\n\n\n\n

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\"\"\/<\/a><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n\n

(24 de marzo de 2002) <\/strong>Hablemos ahora de los defectos de este reloj, porque son mucho m\u00e1s interesantes e instructivos que sus cualidades. \u00bfQu\u00e9 ocurre, por ejemplo, si se funde una bombilla? \u00bfY qu\u00e9 efecto tiene el desgaste de la l\u00e1mpara sobre la amplitud del p\u00e9ndulo? Dado que el efecto radiom\u00e9trico depende en gran medida de la intensidad de la luz, el p\u00e9ndulo deber\u00eda ralentizarse inmediatamente. Pero el reloj se corrige considerablemente. La imagen de abajo muestra exactamente c\u00f3mo. Hasta la mitad de la imagen inferior, una de las bombillas est\u00e1 enmascarada, lo que significa un 25% menos de potencia. Despu\u00e9s, quito la m\u00e1scara. La curva aumenta entonces unas 5 millon\u00e9simas de segundo por latido, es decir, menos de 0,5 segundos al d\u00eda. Por lo tanto, ser\u00e1 muy f\u00e1cil compensar cualquier desviaci\u00f3n temporal cambiando la tensi\u00f3n en los terminales de la l\u00e1mpara. Esto tendr\u00e1 el mismo efecto que girar las pesas, pero sin tener que detener el p\u00e9ndulo.<\/p>\n\n\n\n

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Esta muestra se tom\u00f3 con una tensi\u00f3n de l\u00e1mpara de 7,3 voltios, con un vac\u00edo de 2,7 X 10 potencia -1 milibares. Se trata de un l\u00e1ser que mide los pasos del p\u00e9ndulo a trav\u00e9s del tubo de vidrio. Podemos ver fluctuaciones aleatorias entre cada muestra de hasta 20 millon\u00e9simas de segundo. Es muy importante saber de d\u00f3nde proceden. No se deben a diferencias en la intensidad del efecto radiom\u00e9trico, como podr\u00eda pensarse en un primer momento. No: se deben a la forma en que se dise\u00f1\u00f3 originalmente el Cronolito. Las c\u00e9lulas que registran el paso del volante son c\u00e9lulas infrarrojas cuyos rayos son reflejados por un reflector colocado en el volante. Y no son en absoluto precisas. Si coloco mi aparato de medici\u00f3n directamente sobre las salidas de las c\u00e9lulas, esto es lo que obtengo cuando lo ajusto a la misma escala…<\/p>\n\n\n\n

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\"\"\/<\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n\n

Lo que vemos aqu\u00ed es un generador de n\u00fameros aleatorios entre 1,999300 y 2,000700 moviendo un reloj muy preciso. Tambi\u00e9n podemos ver muy claramente qu\u00e9 correcciones se har\u00e1n en el siguiente. Lo \u00fanico que hay que hacer es sustituir los detectores de infrarrojos por otros l\u00e1seres. La est\u00e9tica del Chronolith se resentir\u00eda si los instalara. Esta fue la parte m\u00e1s dif\u00edcil de su construcci\u00f3n. Habr\u00eda sido mucho m\u00e1s f\u00e1cil coger un tubo m\u00e1s grande, eliminar esta piedra, evitar todos estos problemas de estanqueidad… pero no: el Chronolith es ahora tal como lo quer\u00eda, coherente, acabado y como surgido de una sola l\u00ednea.
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El p\u00e9ndulo<\/p>\n\n\n\n\n\n

(21 de abril de 2002) <\/strong>El Chronolith sigue a prueba. Estos d\u00edas, lo dejo morir lentamente de asfixia dejando que entre aire, mientras el ordenador de control registra todos los par\u00e1metros. Todav\u00eda consigue empujar el p\u00e9ndulo a una presi\u00f3n de 8,5 x 10 a la potencia de 1 milibar. Otras pruebas en curso incluyen la exposici\u00f3n a la luz solar directa para evaluar su capacidad de autocompensaci\u00f3n. Estas pruebas deber\u00edan durar un mes m\u00e1s, el tiempo necesario para adquirir todos los conocimientos posibles, y despu\u00e9s el reloj se expondr\u00e1 durante alg\u00fan tiempo en el Mus\u00e9e International d’Horlogerie de La Chaux de Fonds.<\/p>\n\n\n\n\n\n

(1 de julio de 2002) <\/strong>El Chronolithe gana el primer premio en la categor\u00eda \u00abEngineering Ingenuity\u00bb del concurso internacional organizado por la Kinetic Art Organisation (Miami).<\/p>\n\n\n\n\n\n

(23 de septiembre de 2002)<\/strong> El Chronolithe se instala en la entrada del Mus\u00e9e International d’Horlogerie de La-Chaux-de-Fonds.<\/p>\n\n\n\n

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\"\"\/<\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n\n

Y si siente curiosidad por un problema de f\u00edsica hasta ahora no resuelto que ha planteado el Cronolito, ahora es el momento. Estas l\u00edneas s\u00f3lo interesar\u00e1n a los cient\u00edficos.<\/p>\n\n\n\n\n\n


Hay una cuesti\u00f3n a\u00fan sin resolver sobre el Cronolito. Echa un vistazo al diagrama de abajo<\/strong>…
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Un rayo l\u00e1ser es cortado cada segundo por el curso del p\u00e9ndulo. Mi ordenador est\u00e1 configurado para capturar el tiempo total de 10 oscilaciones y registrar el tiempo medio de una oscilaci\u00f3n en un archivo de datos. En la imagen de arriba, el centro de la imagen est\u00e1 ajustado a un segundo y los intervalos de la escala de grises a 0,000050 segundos.<\/p>\n\n\n\n\n\n

Los relojeros siempre buscan la l\u00ednea m\u00e1s plana. Una l\u00ednea m\u00e1s alta nos indica que el reloj va demasiado r\u00e1pido, y una m\u00e1s baja muestra que el latido del p\u00e9ndulo es demasiado lento. El gr\u00e1fico anterior se ve razonablemente bien, pero el software no traza todos los puntos. Un an\u00e1lisis m\u00e1s detallado de los datos con Microsoft Excel es mucho m\u00e1s interesante. Si lo solicita, puede descargar un archivo Excel muy pesado (5 Mo) con muchos m\u00e1s detalles de los datos registrados.<\/p>\n\n\n\n\n\n

Esta vista de los datos de Chronolith muestra claramente que el p\u00e9ndulo est\u00e1 en alg\u00fan momento 0,000020 segundos demasiado r\u00e1pido y justo despu\u00e9s<\/strong> aproximadamente 0,000020 demasiado lento.<\/strong> \u00bfPor qu\u00e9? El histograma siguiente muestra la distribuci\u00f3n de los intervalos de tiempo medidos.<\/p>\n\n\n\n\n\n


Histograma calculado por Bob Holmstrom<\/p>\n\n\n\n\n\n

Esto no puede ser casualidad. Lo \u00fanico que estoy seguro es que este hecho ocurre cada vez m\u00e1s a menudo cuando aumenta la presi\u00f3n del aire dentro de la tuber\u00eda. Si dejo penetrar lentamente algo de aire en el interior del tubo hasta que el efecto radiom\u00e9trico desaparece, podemos ver que las
perturbaciones aparecen cada vez con m\u00e1s frecuencia en un rango m\u00e1s amplio hasta que el p\u00e9ndulo se detiene.<\/p>\n\n\n\n\n\n


Histograma calculado por Bob Holmstrom<\/p>\n\n\n\n\n\n

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La pregunta de por qu\u00e9 podemos ver este tipo de fen\u00f3menos nunca ha sido respondida hasta ahora.

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