Relógio mecânico

Num relógio mecânico, um peso que desce faz girar um trem de engrenagens, e um escape só deixa esse trem avançar em passos pequenos e regulares. Os primeiros foram construídos na Europa no fim do século XIII: grandes máquinas de ferro nas torres das igrejas, que davam as horas num sino.

O que é

Um relógio mecânico divide o tempo em batidas iguais e conta-as com engrenagens. Os primeiros, construídos a partir do fim do século XIII, eram grandes armações de ferro forjado na torre de uma igreja ou de uma cidade. Movia-os um peso de pedra e regulava-os um escape de vara e foliot: uma barra oscilante que só deixava as rodas girar em passos pequenos e regulares. Muitos não tinham mostrador: davam as horas num sino e as pessoas sabiam as horas de ouvido.

Na catedral de Salisbury, um relógio deste tipo ainda funciona na nave. Costuma ser identificado com um relógio aí mencionado em 1386, e por isso é muitas vezes chamado o relógio a funcionar mais antigo do mundo; essa datação assenta em indícios indiretos, e outros relógios são apontados para o título. As suas rodas estão numa armação de ferro de quatro montantes unida por espigas com cunha em vez de parafusos. Um peso move o trem de movimento, que guarda as horas; outro move o trem de toque, que faz soar o sino.

Como funciona

O peso está pendurado numa corda enrolada num tambor de madeira. Ao descer devagar, faz girar o tambor e a roda grande fixada no mesmo eixo. A roda grande move um pequeno carreto no eixo seguinte, que leva outra roda, e assim até à roda de escape. Em cada passagem de roda para carreto, o eixo seguinte gira mais depressa.

O escape de vara visto de perfil, em que os dentes de toda a borda da roda de coroa se alinham numa só coluna: a roda empurra à vez as duas paletas, e o foliot com os seus pesos vai e vem no topo da vara.

Entregue a si próprio, o peso faria girar todo o trem e cairia em segundos. O escape impede-o. A roda de escape é uma roda de coroa, com dentes de serra que saem de uma das faces. À frente dela pende a vara, um eixo vertical com duas pequenas abas, as paletas: uma encontra os dentes no alto da roda e a outra em baixo, dispostas mais ou menos em ângulo reto. Um dente afasta a paleta de cima e faz rodar a vara; isso põe a paleta de baixo diante de um dente do outro lado da roda, que a empurra no sentido contrário. Assim a vara oscila para um lado e para o outro, e a roda avança meio dente a cada movimento num sentido e um dente inteiro a cada ida e volta.

O foliot é uma barra horizontal presa de través no topo da vara, com um pequeno peso pendurado junto a cada ponta. A sua inércia trava cada batida. Afastando os pesos, a batida fica mais lenta e o relógio atrasa; aproximando-os, adianta. O foliot não tem um período próprio, por isso a marcha muda também com a força do peso motor, o atrito e o estado do óleo, e um erro habitual andava pelo quarto de hora por dia. O encarregado acertava o relógio por um relógio de sol e subia os pesos todos os dias.

Como construir

Com ferramentas manuais, contraplacado e cavilhas de madeira dura pode fazer-se uma maqueta de escape de vara e foliot. Faz tiquetaque e mostra como o escape segura um peso que desce; sem mostrador, não dá as horas. O que se segue resume as etapas: para a forma dos dentes e a distância entre eixos, siga uma planta cotada publicada de uma maqueta de escape em madeira.

Um carreto de lanterna: varetas redondas entre dois discos, fáceis de fazer à mão, engrenam com os dentes da roda maior.

Fazer a armação. Dois montantes com cerca de 40 cm unidos por travessas e furados para três eixos horizontais, uns por cima dos outros, às distâncias da planta. Use cavilhas como eixos e forre os furos com pedaços curtos de tubo de latão para rodarem livremente. Aparafuse a armação a uma base pesada ou a um suporte de parede para não poder tombar.

Fazer o trem. No eixo de baixo ficam um tambor para o cordel e a roda grande; no do meio, um carreto de lanterna de cavilhas e uma segunda roda; no de cima, outro carreto de lanterna e a roda de coroa. Cada roda tem de engrenar com o seu carreto sem prender nem saltar, por isso corte os dentes segundo o perfil da planta e lime-os.

Fazer o escape. A roda de coroa precisa de um número ímpar de dentes, 15 é o habitual, a sair de uma face: corte-os na borda de um anel curto de contraplacado fino ou de madeira dura e cole o anel na face de um disco. Monte a vara, uma cavilha bem direita, na vertical à frente da roda, com duas paletas finas a cerca de 90 graus uma da outra, à altura do alto e do fundo da roda. Com um número ímpar de dentes, uma paleta encontra uma ponta enquanto a outra fica diante de um vão. Fixe de través no topo da vara o foliot, uma barra leve com cerca de 30 cm e dois pesos deslizantes.

Afinar sem o peso. Rode o trem à mão, com um dedo no tambor, e verifique que as paletas trabalham à vez: um dente de cima escapa e depois um dente de baixo encosta na outra paleta, sem dentes saltados nem bloqueios. Só dobre ou lime as paletas com o peso retirado. Depois enrole no tambor um cordel cuja carga admissível ultrapasse com folga o peso, ate a ponta ao tambor, pendure o peso indicado no plano, muitas vezes 1 a 2 kg num modelo pequeno de madeira. Para acertar a batida, retire ou apoie o peso, desloque um pouco os pesos do foliot, deixe-o pendurado de novo e conte as batidas durante um minuto; repita até a batida ficar regular.

Segurança. Se uma paleta escapar, o trem dispara e o peso cai: retire ou apoie sempre o peso antes de mexer no escape, e faça-o descer dentro de uma guia fechada, um tubo ou uma caixa, que termine no chão. Mantenha mãos, pés e animais fora do seu percurso. Prenda a peça num torno e mantenha as mãos atrás da lâmina ao cortar os dentes; use óculos de proteção ao furar.

História e evolução

O trem de toque puxa o arame, o martelo bate no sino e a hora ouve-se em toda a cidade.

Relógios de água e de sol mediam o tempo havia milénios quando surgiu o relógio mecânico. O passo decisivo, um mecanismo que deixa descer um peso aos solavancos regulares, foi dado algures na Europa no fim do século XIII, e na primeira metade do século XIV há registo de grandes relógios públicos em cidades italianas. Os relógios aparecem então nos registos de catedrais e abadias, mas a mesma palavra latina, horologium, servia também para os relógios de água, pelo que não se pode dar nome ao primeiro relógio mecânico. No fim do século XIV funcionavam grandes relógios de ferro em muitas catedrais; o mecanismo do de Wells, de 1392, está hoje no Science Museum, em Londres, enquanto o mostrador ficou na catedral.

A grande mudança veio em 1656-1657, quando Christiaan Huygens, seguindo uma ideia de Galileu, regulou um relógio com um pêndulo. Um pêndulo oscila quase no mesmo tempo seja qual for a força motriz. O primeiro relógio de pêndulo de Huygens desviava-se menos de um minuto por dia, e os seguintes menos de dez segundos. Muitos relógios de torre foram transformados; os de Salisbury e de Wells perderam o foliot a favor de um pêndulo, e o de Salisbury recebeu uma vara e um foliot reconstituídos no restauro de 1956. Por volta de 1675, a mola espiral deu aos relógios de bolso um regulador com período próprio; o seu erro baixou para cerca de dez minutos por dia, longe de um relógio de pêndulo mas muito melhor do que antes.