A compensação barométrica nos relógios de pêndulo

[flávio]

O pêndulo de um relógio aumenta seu comprimento com o calor e diminui com o frio, o que altera seu período de oscilação e, consequentemente, a marcação do tempo. Para que um relógio de pêndulo de altíssima precisão fosse construído, era necessário que seu pêndulo mantivesse o mesmo comprimento, independente da temperatura a qual fosse submetido.

John Harrison, em 1726, concluiu que os coeficientes de expansão do aço e latão tinham uma proporção de 3 para 5. Assim, se a uma haste de aço, por exemplo, com 50 centímetros, fosse conectada a outra de latão, com 30 centímetros, expandindo-se (ou contraindo-se) em sentidos opostos, teoricamente o pêndulo manteria o mesmo comprimento, quaisquer fossem as temperaturas no local. Harrison, então, implementou o que ficaria conhecido como "Pêndulo Grelha", no qual sua haste era construída em barras de latão e aço contrapostas, realizando a compensação dos efeitos da temperatura. Paralelamente a Harrison, George Graham desenvolveu um modelo baseado nos diferentes coeficientes de expansão entre o aço e o mercúrio, obtendo excelentes resultados.

Superada a questão relativa à compensação da temperatura, os cientistas voltaram-se para a influência da pressão barométrica sobre os pêndulos. Com o aumento de pressão, o ar no interior do gabinete do relógio causa maior arrasto aerodinâmico, o que atrasa o relógio; a diminuição de pressão causa o efeito inverso, adiantamento.

A solução prática para o problema foi a instalação de um aneroide (um barômetro no formato de diafragma) na haste do pêndulo: com o aumento de pressão, o diafragma é comprimido em direção ao centro da haste do pêndulo, adiantando o relógio. A diminuição de pressão, por sua vez, causa uma expansão do diafragma e deslocamento para cima do pequeno peso instalado no aneroide, o que atrasa o relógio.

O método é usado até hoje nos reguladores de precisão da Sattler que, equipados com hastes em INVAR, uma liga metálica não afetada pelas variações de temperatura, e um aneroide, consegue atingir a impressionante variação de apenas um segundo ao mês.

Ps. A evolução lógica do sistema foi a instalação do pêndulo em uma câmara hermética, sob pressão constante. Mas isso é uma outra e longa história, abordada pelo Igor em excelente artigo, aqui:

http://igorschutz.blogspot.com/2009/02/qual-o-relogio-mecanico-mais-preciso-ja.html

[Devenalme Sousa]

Que interessante! É impressionante como é antiga a criação de toda a base de coisas que são utilizadas até hoje e que funcionam tão bem. 1726! Três séculos!