Relòtge
Un relòtge es un instrument que permet de mesurar lo temps. Divèrsei modèls existisson que son utilizacion evolucionèt segon leis endrechs e lei periòdes. Lei pus importants son lei mòstras solaras e lei relòtges d'aiga, sistèmas antics largament utilizats fins au sègle XX dins certanei regions en causa de sa simplicitat, lei relòtges mecanics que dominèron de la fin de l'Edat Mejana au sègle XX e lei relòtges atomics e de qüars que son lei dispositius pus utilizats dempuei leis ans 1970. La construccion dei relòtges es una tecnica dicha relotjariá qu'es una disciplina de precision. Dempuei lo sègle XVIII, es a l'origina d'un sector industriau relativament important que son montant d'operacions èra estimat a 40 miliards d'euros en 2012.

Istòria

De l'Antiquitat au periòde medievau

Precursors preïstorics 

Lei societats preïstoricas an laissat ges de traça escricha mai semblan aver inventat de calendiers e de sistèma de mesura primitius permetent de seguir lei fasas de la Luna, lo cicle dei sasons ò d'eveniments astronomics de remarca coma lei solsticis  e leis equinòccis. Lo pus famós es probable lo ceucle  megalitic de Stonehenge dins leis Illas Britanicas. Pasmens, es pas lo pus vièlh car de grops de caçaires culheires serián estats capables de seguir lei sasons amb d'otís fachs de bastons e de cranis.

Mòstra solara 

La mòstra solara foguèt inventada dins lo corrent dau milleni II avC en Egipte ò en Mesopotamia. Amb lo relòtge d'aiga, es lo sistèma pus ancian utilizat per mesurar lo temps. Se difusèt pauc a pauc vèrs Euròpa e vèrs China car foguèt utilizada per la màger part dei pòbles sedentaris d'Eurasia e d'Africa dau Nòrd. Basada sus la posicion aparenta dau Soleu dins lo cèu, indica lo temps solar gràcias au desplaçament de l'ombra d'un objècte sus una superficia de mesura. Amb una conoissença precisa de la latitud dau luòc d'installacion de la mòstra, autorizava una mesura relativament precisa. Uei, de mòstras solaras son ansin totjorn utilizadas per corregir lo temps calculat a partir dei relòtges atomics.

Pasmens, en despiech de sa precision, la mòstra solara aviá d'inconvenients importants. Premier, es un sistèma que necessita la preséncia dau Soleu per foncionar. Es tanben malaisat de construrre e de desplaçar. Enfin, permet pas de mesurar aisament de duradas pichonas.

Durant l'Antiquitat e l'Edat Mejana, divèrseis instruments foguèron concebuts a partir dau principi de la mòstra solara.  Lo pus famós es l'astrolabi, inventat per lei Grècs, que permet de determinar l'ora a partir de l'autor dau Soleu dins lo cèu. Au sègle XII, lo nocturlabi permetèt de realizar la meteissa operacion amb leis estelas.

Relòtge d'aiga 

Lo relòtge d'aiga foguèt probablament inventat dins lo corrent dau milleni II avC, d'un biais independent, dins plusors regions diferentas (Egipte, Mesopotamia, China, Índia). Permetent de mesurar de duradas, podián foncionar dins un bastiment e èsser desplaçadas. De mai, se èran connectats amb un sistèma de mesura dau temps passat, permetián tanben d'indicar lo temps coma o fan lei relòtges modèrnes. Foguèron donc utilizats en parallèl dei mòstras solaras e conoguèron de perfeccionaments variats segon lei regions.

Lei pus impressionants aguèron luòc en Pèrsia onte de relòtges, utilizats per seguir lei trabalhs agricòlas, agantèron una precision similara ai mòstras actualas. De son caire, leis engenhaires chinés estudièron lei fenomèns de pèrda de pression liats a la demenicion de l'autor d'aiga dins lei sèrvas d'alimentacion. Aquò li permetèt de descubrir plusors mejans permetent de corregir lei variacions de debit e de mantenir la precision de sei relòtges.

En revènge, en Grècia e dins l'Empèri Roman, la precision demorèt limitada fins a la fin dau sègle IV avC. Lei mòstras solaras i demorèron donc pus utilizadas. Pasmens, de progrès foguèron realizats permetent la bastida de relòtges d'aiga monumentaus coma la Torre dei Vents d'Atenas. Puei, a partir dau sègle II apC, apareguèron de relòtges utilizant d'òli en plaça d'aiga. Entre lei sègles XI e XIV, donèron naissença ai sabliers que foguèt fòrça utilizat dins lei marinas europèas fins au sègle XVIII.

Dau periòde medievau a la Revolucion Industriala 

Au començament de l'Edat Mejana, lei progrès scientifics e tecnologics permetèron la concepcion e lo desvolopament de relòtges novèus. La mecanizacion foguèt sa caracteristica principala e, durant aqueu periòde, la relotjariá foguèt pauc a pauc assimilada a una disciplina mecanica de precision.

Relòtge de candèla 

Derivat dau relòtge d'aiga, lo relòtge de candèla apareguèt au començament dau sègle VI apC en China. Establida sus la durada de combustion lenta e previsibla d'una candèla (ò d'un objècte similar coma un baston d'encens), permetiá de mesurar lo temps de nuech. Se difusèt dins lo rèsta dau mond e un modèl melhorat foguèt concebut per lo sabent musulman Al-Jazari (1136-1236) qu'apondiguèt una baioneta per fixar la candèla e un sistèma de lectura dau temps.

De sistèmas d'alarma simples podián equipar aquelei relòtges. Per aquò, una massa èra generalament penjada amb un fieu a la candèla. Quand lo frònt de combustion agantava lo fieu, sa combustion liberava la massa que tombava dins un recipient metallic. En Occident, lo principi dau relòtge de candèla foguèt tanben utilizat amb de calens entre lei sègles XVIII e XIX.

Premiers relòtges mecanics 

L'aparicion dei premiers relòtges mecanics es un fenomèn mau conegut car lei racòntes dei cronicaires mencionan son existéncia sensa descriure lei mecanismes utilizats per lei mòure. Sembla parallèl a l'invencion de l'escapament qu'es una  pèça, plaçada entre la fònt d'energia dau relòtge e un sistèma capable d'oscillar segon un periòde donat, que permet de comptar e d'entretenir d'oscillacions. Lo relòtge concebut en 725 per lei Chinés Yi Xing e Liang Lingzan marquèt ansin una etapa majora dins aqueu procès car utilizèt, probablement per lo premier còp, una forma primitiva d'aqueu dispositiu.

L'idèa se difusèt en Euròpa per lo mejan dei sabents arabs e iranians. Son adopcion i sembla relativament rapida car lei relòtges « mecanics » se multipliquèron dins lei tèxtes dau sègle XII. Èran probable mogut per una fònt d'alimentacion idraulica car certanei testimònis indican l'utilizacion de « l'aiga dau relòtge » per luchar còntra d'incendis. Au sègle XIII, l'installacion de campanas deguèt se sistematizar coma l'indica l'aparicion dau mot anglés clock, derivat dau tèrme celtic clocca (« campana » en occitan), per designar lei relòtges.

Aquò cambièt pauc a pauc a partir dau sègle XIV amb l'invencion dau foliot. Son principi èra basat sus un pes penjat a una còrda que son movement èra regularament arrestat per un sistèma compausat d'una verga e d'un balancier. La descenda dau pes permetiá de provesir l'energia necessària au foncionament dau relòtge e de se passar d'aiga, çò qu'èra un avantatge important. Pasmens, sa precision èra marrida amb una deriva jornadieras de doas oras.

Relòtge astronomic 

Un relòtge astronomic qu'indica lo temps e lo movement de certaneis astres (Soleu, Luna, planetas...). Fòrça complèxs, foguèron generalament d'objèctes de prestigi destinats a impressionar. Foguèron tanben de vectors importants de la mecanizacion dei relòtges car de mecanismes èran necessaris per permetre lo desplaçament regular deis objèctes seguits. Se de maquinas permetent de realizar aquelei calculs existián ja durant l'Antiquitat – la Torre dei Vents d'Atenas n'èra probablament equipada – lo premier relòtge astronomic vertadier foguèt l'òbra dau Chinés Su Song (1020-1101) que bastiguèt una torre relòtge en 1088 dins la vila de Kaifeng. Foguèt imitat per leis Arabs puei per leis Europèus que construguèron plusors modèls a partir dau sègle XIV.

Relòtge de ressòrt 

Dins lo corrent dau sègle XV, lei relotgiers comencèron d'utilizar de ressòrts coma fòrça motritz dei relòtges mecanics. L'objectiu èra de melhorar la precision e de miniaturizar lei mecanismes. Pasmens, se pausèt rapidament lo problema de mantenir una fòrça constanta au fieu de la destenduda dau ressòrt. Dos dispositius, lo strackfreed e la fusada, foguèron inventats per reglar aqueu problema. Lo premier èra un sistèma de cama permetent d'egalizar la fòrça desliura per lo ressòrt au relòtge. Lo segond èra un còne canelat permetent d'enrotlar la cadena liada au ressòrt e de regular son coble motor.

Vèrs la fin dau sègle XV, aquelei progrès permetèron de produrre de mòstras pron precisas per indicar leis oras e lei minutas. Au sègle XVI, lei relòtges mecanics èran venguts pron precís per ajudar lo trabalh deis astronóms e foguèron utilizats per Tycho Brahe (1546-1601) durant sei trabalhs. Dins aquò, demoravan de problemas amb lei mecanismes dau periòde. D'efiech, lo strackfreed èra pauc eficaç e la fusada èra costosa. Necessitava pereu de competéncias importantas per èsser corrèctament assemblada. Ansin, la màger part dei relòtges dei sègles XV e XVI gardèron una agulha unica en causa d'una precision limitada.

Aparicion dau pendule 

Après l'adopcion dau ressòrt, lo progrès seguent en matèria de precision foguèt l'adopcion dau pendule per contraròtlar lo movement dau mecanisme. L'idèa foguèt emesa per Galileo Galilei (1564-1642) mai la premiera realizacion foguèt l'òbra de Christiaan Huygens (1629-1695) que calculèt la longor necessària per obtenir un pendule aguent un periòde d'una segonda. Lo premier modèl foguèt bastit en 1657. Puei, en 1670-1671, l'Anglés William Clement inventèt l'escapament d'ancora que permetèt de remplaçar l'escapament eissit dei sistèmas de foliot. Aquò permetèt de melhorar la precision e de crear lei premiers relòtges d'armari que formèron un element important dau mobilier europèu fins au sègle XX.

Invencion dau ressòrt espirau e miniaturizacion 

Un autre progrès major realizat a la fin dau sègle XVII foguèt l'invencion per Huygens e Robert Hooke (1635-1703) dau ressòrt espirau. Destinat a contraròtlar lo movement d'oscillacion dau balancier, permetèt de miniaturizar lei mòstras que venguèron rapidament pron pichonas per tenir dins una pòcha. L'Anglés Thomas Tompion (1639-1713) tenguèt un ròtle primordiau dins aqueleis evolucions gràcias a l'invencion de plusors perfeccionaments. Foguèt tanben lo premier qu'organizèt sa produccion amb una division dau trabalh entre d'obriers especializats e l'introduccion de mesuras d'estandardizacion. En parallèl, lei relòtges comencèron d'èsser dotadas d'un biais sistematic de campanas permetent de picar leis oras.

Cronomètre de marina 

A partir dau sègle XV, lo desvolopament de la navigacion entraïnèt l'aparicion de besonhs novèus en matèria de calcul dau temps. D'efiech, per definir la posicion precisa d'un naviri, èra generalament necessari de conóisser sa velocitat, sa direccion e la durada de son desplaçament. Pasmens, lei condicions maritimas empedissián l'utilizacion d'un relòtge de pendule. Ansin, lei marins deguèron lòngtemps se contentar de relòtges primitius e lo sablier demorèt lòngtemps la nòrma per estimar lei duradas.

Au començament dau sègle XVIII, leis autoritats britanicas decidèron donc d'ofrir una recompensa larga ( liuras) per la concepcion d'un sistèma permetent de determinar la longitud d'un biais precís. Lo venceire principau foguèt John Harrison (1693-1776) que desvolopèt plusors cronomètres de marina a partir de 1735. Per aquò, inventèt un sistèma de coble de pes permetent de compensar lei movements dau naviri. Pasmens, sei premiers cronomètres èran tròp sensibles ai fòrças centrifugas. Per melhorar son idèa, inventèt lo bilama, dispositiu d'estimacion de la temperatura, e un coissinet de bòlas. En 1761, poguèt presentar un cronomètre utilizant un balancier rapid contraròtlat per un ressòrt espirau amb una compensacion de la temperatura que sa deriva èra de 5 segondas après 10 setmanas d'assais.

En parallèl, lo Francés Pierre Le Roy (1717-1785) inventèt l'escapament de destenduda que foguèt a l'origina dei cronomètres de marina modèrnes. Fòrça precís amb quauquei segondas de deriva cada mes, aqueleis aparelhs demorèron rars en causa de son còst. Dins aquò, après la pèrda de l’Arniston, la Royal Navy equipèt pauc a pauc totei sei naviris, seguida per leis autrei marinas. Demorèron utilizats fins ais ans 1920 quand foguèron remplaçats per de sinhaus radiodifusats.

Dempuei la Revolucion Industriala

Aparicion de la produccion de massa 

Fins au sègle XIX, la relotjariá demorèt un domeni artesanau caracterizat per de quantitats fabricadas fòrça limitadas. Per exemple, Thomas Tompion, a l'origina de l'introduccion dei premierei mesuras d'estandardizacion, assemblèt unicament 650 relòtges durant tota sa carriera. L'ensems de la produccion èran destinadas a l'elèit de la societat dau periòde.

Lei premierei temptativas de produccion de massa venguèron, amb la Revolucion Industriala, au començament dau sègle XIX. Tre 1816, plusors relotgiers de Connecticut aumentèron sa produccion gràcias a l'utilizacion de pèças intercambiadissas. Lo concèpte foguèt desvolopat en 1851 per la manufactura d'Aaron Lufkin Dennison (1812-1895) que vendèt au mens  mòstras de 1853 a 1857. Dins leis Illas Britanicas, lo movement foguèt pus lent mai comencèt dins lo corrent deis ans 1840 amb l'aparicion de maquinas otís dins leis obradors de relotjariá.

Premier relòtge electric 

La premiera temptativa d'utilizar l'energia electrica per permetre lo foncionament d'un relòtge se debanèt en 1815. Foguèt l'òbra de Francis Ronalds (1788-1873) qu'utilizèt una pila seca. Puei, en 1840, Alexander Bain (1810-1877) inventèt la premiera campana electrica. Brevetèt tanben lo premier pendule electromagnetic un an pus tard.

L'usatge de l'electricitat dins lei relòtges se desvolopèt après la Premiera Guèrra Mondiala (1914-1918) e la mesa en plaça dei premiers rets electrics estenduts. Dins lo corrent deis ans 1950, apareguèron de mòstras electricas que dispareguèron amb l'aparicion dei relòtges de qüars. Pasmens, lei relòtges electrics demòran utilizats dins lei bastiments (escòlas...).

Relòtge de qüars 

Descubèrtas en 1880 per Pierre e Jacques Curie, lei proprietats piezoelectricas dau qüars foguèron utilizadas en 1921 per Walter Guyton Cady (1874-1974) per concebre lo premier oscillator de qüars. Puei, lo premier relòtge de qüars foguèt realizat per lei laboratòris Bell Telephone en 1927. Son foncionament repausa sus un oscillator electronic asservit a un cristau de qüars. D'efiech, aquò permet de crear d'oscillacions establas que permèton lo calcul de duradas.

La premiera mòstra de qüars foguèt commercializada en 1969 per la companhiá japonesa Seiko. Dins lo corrent deis ans 1970, de transistors de tipe MOS foguèron integrats dins aqueleis sistèmas per li donar una autonomia d'un an amb una pila boton. Puei, d'ecrans de cristaus liquids foguèron aponduts, çò que donèt naissença ai mòstras de qüars modèrnas que son totjorn predominantas a l'ora d'ara. D'efiech, a respèct dei mòstras mecanicas, son relativament aisadas de fabricar e lei modèls dotats d'una compensacion termica pòdon agantar de precisions fòrça autas (deriva de 25 s/an).

Relòtge atomic 

Teorizat tre 1879 per Kelvin (1824-1907), lo premier relòtge atomic foguèt concebut en 1949 per lo National Bureau of Standards. Pauc precís, permetèt de validar lo concèpte. Lo premier relòtge utilisable foguèt realizat en 1955 per lo National Physical Laboratory. Mesurant de transicions de l'atòm de cèsi, donèt una mesura fòrça precisa que venguèt la basa de la definicion de la segonda en 1967. Foguèt tanben creat lo temps atomic internacionau qu'es un temps calculat a partir de plusors relòtges atomics. Permet de definir lo temps universau coordenat qu'es l'escala de temps civiu utilizat per la màger part dei país dau mond.

Dempuei aquela data, de relòtges centrats sus d'autreis elements quimics foguèron estudiats. Aquò permetèt de melhorar la precision per d'aplicacions scientificas. Ansin, en 2013 utilizant d'itèrbi, agantèron una deriva d'una segonda totei lei 16 miliards.

Tipes de relòtge e objectius

Tipes de relòtges 

Dos tipes principaus de relòtges existisson. Lo premier gropa leis instruments capables de mesurar dirèctament lo temps, generalament gràcias a l'estudi de la posicion dau Soleu dins lo cèu. Lei pus frequents son la mòstra solara e sei derivats coma l'astrolabi. De nuech, se pòu utilizar un nocturlabi que remplaça lo Soleu per d'estelas.

Lo segond ensems de relòtges acampa lei sistèmas susceptibles de mesurar d'intervals coma, per exemple, lo relòtge d'aiga. Per afichar lo temps d'un biais continü, dèu donc èsser dotat d'una referéncia permetent d'establir lo temps per apondon dei duradas mesuradas.

Objectius d'un relòtge 

Leis objectius d'un relòtge pòdon variar segon sa concepcion. Son aplicacion principala es d'indicar l'ora dins la vida vidanta. Pasmens, lei modèls pus sofisticats an d'usatges pus complèxs coma la definicion de temps de referéncia ò l'ajuda a la navigacion. Lo premier ponch es fòrça ancian qu'èra ja una question importanta per leis agricultors de l'Antiquitat ò per lo clergat cargat d'organizar lei celebracions religiosas. Uei, demòra necessari per unificar lo temps utilizat per lei diferents país.

Lo segond ponch es aparegut amb lo desvolopament de la navigacion oceanica. D'efiech, fins ais ans 1920, lei marins deguèron utilizar un cronomètre per mesurar lei distàncias percorrudas e determinar sa posicion. Uei, aqueu pretzfach, lei naviris utilizan principalament de satellits de geolocalizacion. Pasmens, son totjorn equipats d'un cronomètre que son mestritge es demandat per l'obtencion de certanei qualificacions. De mai, l'aveniment dau GPS a en realitat desplaçat lo problema de la mesura dau temps dins la navigacion car lei satellits formant aqueu ret necessitan una mesura fòrça precisa dau temps per foncionar corrèctament.

Principis de foncionament d'un relòtge modèrne 

Dempuei lo sègle XIII, lei relòtges foncionan gràcias a un ensems de cinc pèças principalas que son la fònt d'energia, l'oscillator, lo contrarotlaire, lo comptaire e l'afichaire.

Fònt d'energia 

Coma son nom l'indica, la fònt d'energia dèu provesir l'energia necessària au foncionament de l'ensems dau relòtge. Dins lei dispositius mecanics, èra sovent constituïda d'una massa penjada a un fieu ò d'un ressòrt. Aquò necessitava de remontar regularament lo relòtge per tornar metre en plaça lo sistèma. Dins lei relòtges modèrnes (electrics ò de qüars), la fònt d'energia es d'origina electrica. Una pila ò una batariá son sovent utilizadas per provesir aquela energia, çò que necessita de lei remplaçar d'un biais periodic. Existís tanben de relòtges que pòdon èsser dirèctament connectats au ret electric. Pasmens, son generalament equipats d'una batariá de secors per lei mantenir en foncionament en cas de copadura de corrent.

Oscillator 

L'oscillator es un ensems que son ròtle es de produrre un sinhau periodic que serà utilizat per calcular una durada. Sa qualitat es primordiala per obtenir un relòtge precís e fisable. Conoguèt mai d'una evolucion amb lei progrès tecnologics realizats per lei relotgiers. Dins lei sistèmas mecanicas, èra sovent compausat d'un pendule ò d'un balancier. Aquelei pèças foguèron remplaçadas per un oscillator electronic de qüars dins lei relòtges modèrnes. Enfin, dins lei relòtges atomics, s'utiliza de proprietats periodicas deis atòms.

Contrarotlaire 

Lo contrarotlaire a doas foncions. La premiera es de mantenir lo movement ò lo foncionament de l'oscillator. La segonda es de convertir leis oscillacions dins una grandor permetent d'assegurar de calculs de temps. Coma l'oscillator, son aspèct a donc fòrça evolucionat dins lo corrent de l'istòria de la relotjariá. Dins lei dispositius mecanics, son ròtle èra assegurat per l'escapament que permetiá de desliurar una impulsion precisa au pendule ò au balancier per entretenir son movement tot en liberant una dent de la ròda permetent de comptar lo nombre d'oscillacions.

Dins lei sistèmas electronics, un oscillator electronic es cargat de congrear leis impulsions electricas necessàrias au foncionament de l'oscillator de qüars. Aquò congrea un sinhau electric periodic. Dins lei relòtges analogics, permet d'alimentar un motor pas a pas que son movement permet de comptabilizar leis oscillacions. Dins lei relòtges digitaus, lo sinhau pilota un afichaire digitau que comanda l'afichatge dei segments d'un ecran LCD.

Dins lei relòtges atomics, lo contrarotlaire es compausat d'una cavitat microonda coblada amb un oscillator microonda contrarotlat per un microprocessor. Una pichona quantitat d'atòms a l'estat gasós es liberada dins la cavitat onte son expausats ai microondas. Un laser mesura alora la quantitat d'atòms aguent absorbit lo raionament laser. Puei, un sistèma electronic congrea de vibracions qu'obligan lo rèsta deis atòms d'absorbir a son torn lei microondas. Enfin, lo resultat d'aquelei mesuras es tractat per de comptaires digitaus per formar lo sinhau dau relòtge.

Comptaire 

Lo comptaire es lo sistèma que permet de comptar lei donadas transmesas per lo contrarotlaire per lei transformar dins leis unitats de temps usualas (oras, minutas, segondas...). Es generalament dotat d'un sistèma permetent de reglar manualament lo temps afin de corregir lo relòtge en cas de deriva. Dins lei relòtges mecanics, èra format de ròdas caneladas e d'engranatges. De circuits integrats capables de realizar d'operacions binàrias son utilizats dins lei relòtges electronics.

Afichaire 

L'afichaire es la partida dau relòtge que permet de tradurre la mesura dau temps dins de tèrmes comprensibles per l'èsser uman. Mai d'un pòu èsser present sus un meteis aparelh.

Lei campanas e sei derivadas (alarmas...) permèton d'indicar clarament d'instants donats gràcias a un sinhau sonòr. Lei sistèmas d'agulhas son dichs analogics. A l'origina, tenián una agulha unica donant leis oras mai, amb lo melhorament dei tecnics, la màger part son desenant en mesura d'indicar oras, minutas e segondas. Leis afichaires digitaus son generalament constituïts de cristaus liquids permetent de donar l'ora sota la forma de chifras. Enfin, existís de dispositius electronics oraus. Son utilizats sus lei relòtges parlants.

Industria relotgiera 

L'industria relotgiera es una industria importanta que son montant d'operacions mondiau èra estimat a 40 miliards d'euros en 2012. Son mercat a la particularitat d'èsser devesit entre dos sosmercats ben distints. Lo premier es aqueu dei mòstras e dei relòtges de massa que son de produchs pauc cars de la vida vidanta (mai d'un miliard d'unitats fabricadas cada an). Son principalament originaris de país a bas còst coma China, Tailàndia ò Vietnam. Lo segond es un sector dau luxe dominat per Soïssa (onte representava 1,5% dau PIB en 2012), Japon e quauqueis estats europèus.

Liames intèrnes 

 Astrolabi.
 Calendier.
 Cronomètre de marina.
 Mòstra solara.
 Relòtge astronomic.
 Relòtge atomic.
 Relòtge d'aiga.
 Relòtge de fuòc (relòtge de candèla).
 Relòtge de qüars.
 Relòtge mecanic.
 Sablier.
 Temps.

Bibliografia

Nòtas e referéncias 

Instrument scientific