O Relógio é um aparelho usado para indicar a hora. É considerada uma das invenções humanas mais antigas, atendendo à necessidade, de forma consistente, de medir intervalos de tempo mais curtos do que as unidades naturais: como o dia, o mês lunar, e os anos. Dispositivos que operam em diferentes processos físicos têm sido utilizados ao longo dos milênios para indicar as horas, dispositivos esses que acabaram culminando com os relógios hoje. A ciência relacionada aos instrumentos de medição de tempo chama-se Horologia.
Antes dos relógios serem inventados, alguns dispositivos de medição do tempo se consagraram durante centenas de anos da Antiguidade. Os principais relógios antigos foram os seguintes:
Relógio de Sol: Acredita-se que a primeira forma de noção de “marcação” do tempo do dia que ser humano realizou estava relacionada com a posição da sombra das coisas durante o dia. O relógio de Sol funciona assim, analisando a sombra projetada de um objeto no chão. É o mais antigo dos relógios, já que, desde os primórdios, o homem se deu conta de que o nascer do Sol é um fenômeno que se repete a intervalos de tempo regulares. O mais antigo relógio de sol conhecido foi construído por volta de 1500 AC no Egito, na época de Tutmosis. As linhas das horas eram marcadas na pedra a intervalos regulares.
Relógio de Água: O relógio de água consiste de um recipiente de água no qual é feito um furo. Em seguida, recolhe-se essa água num recipiente (um jarro, por exemplo). Encher o jarro demanda um tempo. Este intervalo de tempo passa a ser uma referência. Se algum evento durou até que o jarro esteja pela metade, então, a duração desse evento foi a metade do valor de referência.
Ampulheta: O relógio de areia, ou ampulheta, se baseia num princípio idêntico ao do relógio de água. A passagem de uma quantidade de areia de um dos recipientes num fundo fechado para outro, através de um orifício estreito, demanda um tempo constante, que é usado como um intervalo constante, usado como referência para a medição de intervalos de tempo.
Durante os séculos XV e XVI, a ciência da fabricação de relógios prosperou como nunca, particularmente nas metalúrgicas das cidades alemãs de Nuremberg e Augsburg, e em Blois, na França. Os relógios se tornaram demonstrações de perícia e habilidade, incorporando indicadores astronômicos e movimentos musicais. Jost Bürgi desenvolveu relógios incrivelmente precisos para a época. A invenção do relógio mecânico no século 13 iniciava uma mudança dramática nos métodos de medição de tempo, em processos contínuos, a repetição de processos oscilatórios, assim como o balanço de um pêndulo ou a vibração de um cristal de quartzo, que foram mais precisos. Todos os relógios modernos, por exemplo, usam o princípio da oscilação.
Embora os métodos possam variar bastante, todos os relógios oscilantes, mecânicos e digitais, e o atômico, funcionam de forma semelhante e podem até ser dividido em partes equivalentes. Eles consistem em um objeto que repete o mesmo movimento várias vezes num mesmo intervalo de tempo, chamado de oscilador, e que esse intervalo de tempo seja mantido precisamente constante entre cada repetição. Ligado ao oscilador há um dispositivo controlador, que suporta o movimento do oscilador, substituindo a energia perdida pela fricção, convertendo suas oscilações em uma série de pulsos. Os pulsos são então adicionados em uma cadeia de algum tipo de contadores para expressar o tempo em unidades convenientes, geralmente segundos, minutos e horas. Então, finalmente, algum tipo de indicador mostra o resultado de uma forma facilmente inteligível.
Os relógios modernos mais conhecidos são:
Relógio de bolso: Por volta de 1500, Pedro Henlein, na cidade de Nuremberg, desenvolveu o primeiro relógio de bolso, que ficou conhecido como "Ovo de Nuremberg", devido ao seu formato. Foi construído basicamente de ferro, com corda para quarenta horas, e um precursor da "Mola Espiral". Era constituído por um indicador e por um complexo mecanismo para badalar. Foi sem dúvida, em muitos países, o acelerador para diversas invenções e melhorias, principalmente na Europa, engatilhando, de maneira vertiginosa, a indústria relojoeira.
Relógio de Pêndulo: Até o ano de 1580 não existiam métodos para determinar, de uma forma razoavelmente precisa, intervalos de tempo relativamente curtos. Essa situação se modificou com a descoberta, por Galileu, do isocronismo do pêndulo. Isto é, o período do pêndulo não depende de amplitude do movimento oscilatório (dependendo apenas do tamanho do pêndulo). Essa descoberta serviu de base para a construção de relógios de pêndulos acionados através de pesos ou molas.
Relógio de Pulso: Os primeiros relógios usados por pessoas, com um uso não industrial ou científico, foram os relógios de bolso. Eram incrivelmente raros e, vistos como fortes sinais de riqueza, semelhante às joias, um símbolo da aristocracia daquele tempo, tendo ele sido inventado no fim do século XIX. O relógio de pulso foi inventado pela empresa Patek Philippe, embora costume-se atribuir, erroneamente, a Santos Dumont essa glória. O conhecidíssimo evento de Santos Dumont requisitar ao seu amigo, e joalheiro, Louis Cartier, um relógio que ficasse preso ao pulso, para que ele pudesse cronometrar melhor as suas experiências aéreas, sem correr o risco de tirar as mãos dos controles do avião. O tal dispositivo teria sido criado por Cartier em 1904, mas o fato esse já era um adereço feminino, geralmente sendo feitos por encomenda, cabendo a Santos Dumont a popularização do instrumento entre os homens. O relógio de pulso de popularizou definitivamente com a Primeira Guerra Mundial, sendo fortemente usados pelos soldados, que necessitavam chegar a locais com a máxima precisão de tempo possível.
Relógio de Quartzo: O relógio de quartzo marcou a indústria relojoeira no final do século XX. O uso das vibrações mecânicas desse mineral, pesquisado desde a década de 1930, é difundido na década de 1960, tornando os relógios mais precisos. Na busca de mais precisão, em 1967 passou-se a utilizar a radiação eletromagnética do átomo de césio.
Relógio Digital: O Relógio Digital é um tipo de relógio que utiliza meios eletrônicos para controlar as horas. Ele utiliza um cristal piezoelétrico, capaz de gerar pulsos elétricos a uma frequência constante (usualmente 50 ou 60Hz). Por ser um dispositivo razoavelmente barato e simples, são associados a diversos outros aparelhos eletrônicos.
Relógio Atômico: O relógio atômico permite medições de tempo até 100 mil vezes mais precisas que os dispositivos convencionais. Possibilitará experimentos que antes eram considerados impossíveis, principalmente na área da astronomia e de ondas gravitacionais. Como um pêndulo de relógio, o átomo pode ser estimulado externamente (no caso por ondas eletromagnéticas) para que sua energia oscile de forma regular, por exemplo: a cada 9.192.631.770 oscilações do átomo de césio-133 o relógio entende que se passou um segundo. Os elementos mais utilizados nos relógios atômicos são hidrogênio, rubídio e, principalmente, césio. É considerado o relógio mais preciso construído pelo homem, atrasando apenas 1 segundo a cada 65 mil anos. Assim, o Sistema Internacional de Unidades (SI) equiparou um segundo a 9.192.631.770 ciclos de radiação, que correspondem à transição entre dois níveis de energia do átomo de césio-133.
