El reloj es un dispositivo que se utiliza para indicar el tiempo. Es considerado uno de los inventos humanos más antiguos, atendiendo a la necesidad, de forma consistente, de medir intervalos de tiempo más cortos que las unidades naturales: como el día, el mes lunar y los años. Dispositivos que operan en diferentes procesos físico han sido utilizados a lo largo de los milenios para señalar el tiempo, dispositivos que terminarían convirtiéndose en el reloj que hoy es conocido por todos. La ciencia relacionada a los instrumentos de medición temporal es la horología (del griego: ὥρα, ‘hora, el tiempo’ y logos, λόγος, ‘estudio, el habla’, lit. el estudio del tiempo).
Antes de que se inventaran los relojes, algunos dispositivos para medir el tiempo se consagraron durante cientos de años de antigüedad. Los relojes principales fueron los siguientes:
Reloj solar: se piensa que la primera forma de noción para marcar el tiempo estuvo relacionada con la posición de las sombras y sus proyecciones durante el día. El reloj solar analiza la sombra proyectada de un objeto en el suelo. Es el más antiguo de los relojes ya que, desde el principio de los tiempos, el hombre se dio cuenta de que la aparición del nacimiento del Sol es un fenómeno repetido en intervalos de tiempo regulares. . El reloj de sol más antiguo conocido fue construido alrededor de 1500 a.C., en Egipto, en la época de Tutmosis. Las líneas de las horas fueron marcadas en piedra a intervalos regulares.
Reloj acuático: El reloj de agua consiste en un recipiente de agua en el cual se realiza un agujero. Enseguida, se recoge esa agua en un recipiente (un frasco, por ejemplo). Llenar el recipiente toma un tiempo. Ese intervalo de tiempo que pasa es una referencia. Si algún evento duró hasta que el jarro estuviera por la mitad, entonces, la duración de ese evento fue la mitad del valor de referencia.
Reloj de arena: el reloj de arena se basa en un principio similar al reloj del agua, pero más sofisticado. El paso de una cantidad de arena en una parte inferior cerrada del recipiente a otro a través de un orificio estrecho requiere una constante de tiempo que se utiliza como unidad de referencia.
Durante los siglos XV y XVI, la ciencia de la relojería prosperó como nunca antes, sobre todo en las ciudades metalúrgicas de las ciudades alemanas de Nuremberg y Augsburgo, y en Blois, Francia. Los relojes se convirtieron en demostraciones de habilidad y destreza, incorporando indicadores astronómicos y movimientos musicales. Jost Bürgi desarrolló relojes muy precisos en la época. La invención del reloj mecánico en el siglo XIII arrancó un cambio dramático en los procesos de medición de tiempo, en procesos continuos, la repetición de procesos oscilatorios, así como la oscilación de un péndulo o un cristal de cuarzo vibrante, que era más preciso. Todos los relojes modernos, por ejemplo, usan el principio de oscilación.
Aunque los métodos pueden variar ampliamente cada reloj oscilante, mecánico, digital y atómico tienen un funcionamiento similar y pueden ser organizados en partes equivalentes. Ellos consisten en un objeto que repite el mismo movimiento varias veces en un mismo intervalo de tiempo, llamado de oscilador, y ese intervalo es mantenido de manera constante entre cada repetición. Conectado al oscilador existe un dispositivo controlador, que soporta el movimiento del oscilador, sustituyendo la energía perdida por la fricción y convirtiendo sus oscilaciones en una serie de pulsos. Los pulsos son entonces añadidos a una cadena de algún tipo de contador para expresar el tiempo en las unidades convenientes, generalmente segundos, minutos y horas. Entonces, finalmente, un indicador muestra el resultado de una manera que facilite una lectura inteligible.
Los relojes modernos más conocidos son:
Reloj de bolsillo: Alrededor del 1500, Peter Henlein, en la ciudad de Nuremberg, desarrolló el primer reloj de bolsillo, que se hizo conocido como el ‘Huevo de Nuremberg’ debido a su forma. Fue construido principalmente de hierro, con una cuerda para cuarenta horas. Era compuesto por un indicador y un complejo mecanismo de medición. Fue, sin duda, en muchos países, el acelerador de varios inventos y mejoras, especialmente en Europa, lo que provocó, de manera vertiginosa, el crecimiento la industria relojera.
Reloj de péndulo: para el año 1580 no había métodos para determinar, de una forma razonablemente precisa, intervalos de tiempo relativamente cortos. Esta situación cambió con el descubrimiento por Galileo del isocronismo del péndulo. Esto es, el período del péndulo no depende de la amplitud de movimiento oscilatorio sino que es dependiente apenas del tamaño del péndulo. Ese descubrimiento sirvió de base para la creación de relojes de péndulos accionados a través de pesos o resortes.
Relojes de muñeca: los primeros relojes usados por personas con un uso no industrial o científico, fueron los relojes de bolsillo. Fueron increíblemente raros y considerados como fuertes signos de riqueza, de forma similar a la joyería, un símbolo de la aristocracia de la época, habiendo sido desarrollado finales del siglo XIX. El reloj fue inventado por la empresa Patek Philippe, aunque se acostumbre a atribuir erróneamente a Santos Dumont. Para poder cronometrar sus experiencias aéreas de mejor, Santos Dumont pidió a su amigo Louis Cartier un reloj que quedase pegado a su muñeca. Así, Dumont podría medir el tiempo sin retirar las manos de los controles del avión. Tal dispositivo seria creado en 1904 y se popularizó definitivamente durante la Primera Guerra Mundial con su uso entre soldados que requerían llegar a los lugares con la máxima precisión posible.
Reloj de cuarzo: el reloj marcó la industria relojera durante todo el siglo XX. Haciendo uso de las vibraciones mecánicas del mineral, investigado desde 1930, se generalizó en la década de 1960, haciendo los relojes más precisos. En la búsqueda de una mayor precisión, en 1967 se pasó a utilizar la radiación electromagnética del átomo de cesio.
Reloj digital: el reloj digital es un tipo de reloj que utiliza medios electrónicos para rastrear horas. Utiliza un cristal piezoeléctrico capaz de generar impulsos eléctricos a una frecuencia constante (típicamente 50 o 60 Hz). Por ser un dispositivo bastante simple y barato, se asocia con otros aparatos electrónicos.
Reloj atómico: el reloj atómico permite la medición del tiempo a 100 mil veces más preciso que los dispositivos convencionales. Habilitará experimentos que antes se consideraban imposibles, especialmente en el área de la astronomía y las ondas gravitacionales. Como un reloj de péndulo, el átomo puede ser estimulado externamente (en el caso de las ondas electromagnéticas) de modo que su energía oscila regularmente. Los elementos utilizados en los relojes atómicos son hidrógeno, rubidio, y cesio especialmente. Es considerado como el reloj más preciso construido por el hombre, que se retrasa sólo 1 segundo cada 65.000 años. Por lo tanto, el Sistema Internacional de Unidades (SI) igualó un segundo a 9.192.631.770 ciclos de radiación, que corresponden a la transición entre dos niveles de energía del átomo de cesio 133.
