Péndulo de parrilla

A: esquema exterior
B: temperatura normal
C: temperatura superior

El péndulo de parrilla era un péndulo de reloj con temperatura compensada inventado por el relojero británico John Harrison alrededor de 1726 y posteriormente modificado por John Ellicott. Se utilizó en relojes de precisión. En los péndulos de reloj ordinarios, la barra del péndulo se expande y se contrae con los cambios de temperatura. El período de la oscilación del péndulo depende de su longitud, por lo que la velocidad de un reloj de péndulo variaba con los cambios en la temperatura ambiente, lo que provocaba un cronometraje inexacto. El péndulo de parrilla consta de varillas paralelas alternas de dos metales con diferentes coeficientes de expansión térmica, como el acero y el latón. Las varillas están conectadas por un marco de tal manera que sus diferentes expansiones (o contracciones) térmicas se compensan entre sí, de modo que la longitud total del péndulo y, por lo tanto, su período, permanece constante con la temperatura.

El péndulo de parrilla se usó durante el período de la Revolución Industrial en relojes de péndulo, relojes de precisión empleados como estándares de tiempo en fábricas, laboratorios, edificios de oficinas y oficinas de correos para programar el trabajo y configurar otros relojes. La parrilla se asoció tanto con el cronometraje preciso que hasta el día de hoy muchos relojes tienen péndulos con parrillas decorativas falsas, que no tienen cualidades de compensación de temperatura.

Cómo funciona

Su forma más simple y posterior consta de cinco varillas. Una barra de hierro central sube desde la lenteja hasta un punto inmediatamente debajo de la suspensión.

En ese punto, un travesaño (puente central) se extiende desde la varilla central y se conecta a dos varillas de zinc, una a cada lado de la varilla central, que llegan hasta el puente inferior justo arriba y se fijan a él. el bob El puente inferior despeja la barra central y se conecta a otras dos barras de hierro que se extienden hasta el puente superior unido a la suspensión. A medida que las barras de hierro se expanden con el calor, el puente inferior cae en relación con la suspensión y la lenteja cae en relación con el puente del medio. Sin embargo, el puente del medio se eleva en relación con el inferior porque la mayor expansión de las varillas de zinc empuja el puente del medio, y por lo tanto la lenteja, hacia arriba para igualar la caída combinada causada por la expansión del hierro.

En términos simples, la expansión hacia arriba del zinc contrarresta la expansión combinada hacia abajo del hierro (que tiene una longitud total mayor). Las longitudes de las varillas se calculan de modo que la longitud efectiva de las varillas de zinc multiplicada por el coeficiente de expansión térmica del zinc sea igual a la longitud efectiva de las varillas de hierro multiplicada por el coeficiente de expansión del hierro, manteniendo así el péndulo en la misma longitud.

La construcción original de Harrison con latón (el zinc puro no estaba disponible en ese momento) es más compleja porque el latón no se expande tanto como el zinc. Se necesita un juego adicional de varillas y puentes para dar nueve varillas en total, cinco de hierro y cuatro de bronce. El grado exacto de compensación se puede ajustar teniendo una sección de la varilla central que sea en parte de latón y en parte de hierro. Estos se superponen (como un sándwich) y están unidos por un pasador que atraviesa ambos metales. Se hacen varios orificios para el pasador en ambas partes y mover el pasador hacia arriba o hacia abajo en la varilla cambia la cantidad de la varilla combinada que es latón y la cantidad que es hierro. A finales del siglo XIX, la empresa Dent comercializó un desarrollo posterior de la parrilla de zinc en la que las cuatro varillas exteriores se reemplazaban por dos tubos concéntricos que estaban unidos por una tuerca tubular que se podía enroscar hacia arriba y hacia abajo para modificar el grado de compensación.

Desventajas

Los científicos del siglo XIX descubrieron que el péndulo de parrilla tenía desventajas que lo hacían inadecuado para los relojes de mayor precisión. La fricción de las varillas deslizándose en los orificios del marco hizo que las varillas se ajustaran a los cambios de temperatura en una serie de pequeños saltos, en lugar de un movimiento suave. Esto hizo que la velocidad del péndulo, y por lo tanto del reloj, cambiara repentinamente con cada salto. Más tarde se encontró que el zinc no es muy estable dimensionalmente; está sujeto a fluencia. Por lo tanto, otro tipo de péndulo con temperatura compensada, el péndulo de mercurio, se utilizó en los relojes de mayor precisión.

Hacia 1900, los relojes reguladores astronómicos de mayor precisión usaban varillas de péndulo de materiales de baja expansión térmica, como invar y cuarzo fundido.