Construye un reloj de arena con botellas de plástico

Usando el Sol, la Luna, las estrellas, artilugios mecánicos… el hombre, a lo largo de las historia, se ha esforzado por encontrar maneras de medir el tiempo. Uno de los instrumentos más útiles, fiables y sencillos es el reloj de arena. A simple vista parece un invento bastante modesto, sin embargo, durante la era de los descubrimientos y los viajes marítimos fue un elemento indispensable en toda embarcación. ¿Por qué era tan importante?

Para descubrirlo y conocer su funcionamiento construiremos un reloj de arena muy simple con dos botellas de plástico.

Materiales:

• Dos botellas de plástico pequeñas.
• Cúter o tijeras.
• Cinta adhesiva.
• Arena fina o sal.
• Barrena o alguna herramienta para hacer agujeros en los tapones de las botellas.
• Embudo (no es estrictamente necesario pero ayuda).
• Cuerda o lana para decorar (opcional).
• Cronómetro, por ejemplo el de un teléfono móvil.

Procedimiento:

• Con la herramienta que elijas agujerea los tapones por el centro.
• Corta las botellas por la mitad (transversalmente).
• Con cada una de las botellas, da la vuelta a la parte inferior y encájala en la superior. Corta el plástico sobrante y coloca cinta adhesiva sobre el borde para asegurar que se mantiene en su sitio y que nadie se corta al manipular el reloj.

• Echa la arena dentro de uno de los recipientes. El embudo facilita la tarea.
• Une ambos recipientes por los tapones con cinta adhesiva. La unión no será definitiva, más tarde tendrás que calibrar el reloj añadiendo o quitando arena para que mida el transcurso del tiempo que quieras.
• Comprueba su funcionamiento.
• Calibra con el cronómetro. Varía la cantidad de arena en el recipiente (más fácil) o el tamaño de los agujeros de los tapones.
• Cuando esté calibrado asegura la unión de los recipientes con más cinta adhesiva y decora.

¿Qué ocurre?

La arena del compartimento superior cae a través de los agujeros por la acción de la gravedad. La energía potencial almacenada en la arena (energía debida a su posición) se transforma en energía cinética (energía que tiene un cuerpo en movimiento) según va cayendo. La transformación de energía potencial en cinética la puedes estudiar más a fondo con el experimento de transferencia de energía con dos pelotas que hicimos hace un tiempo.

La duración del tiempo medido por el reloj se regula variando la cantidad de arena, así como el tamaño de la abertura que conecta los dos compartimentos. Para asegurar su buen funcionamiento, la arena tiene que ser fina y de grano regular. Además, es necesario que esté bien seca y que los recipientes estén sellados para que no entre la humedad. Por último, debe colocarse sobre una superficie horizontal.

Importancia y usos del reloj de arena. Aunque es posible que los relojes de arena se inventaran muchísimo antes, solo se tiene constancia de su aparición en Europa a partir del siglo XIV. Se usaban para medir la duración de cualquier evento, por ejemplo, una misa, el tiempo de cocción, turnos de vigilancia, etc, pero era a bordo de un barco donde su uso se hacía realmente indispensable.

Si hay algo primordial cuando uno navega es saber la posición de la embarcación. Encontrar la latidud (Norte y Sur) es relativamente sencillo pero no ocurre lo mismo con la longitud (Este y Oeste). Para calcular la longitud es necesario comparar la hora a bordo (fácil, observando el sol) con la hora del puerto de origen, pero sin un reloj ¿cómo conocer la hora del lugar donde se inició el viaje?

La nación que resolviera el problema de la latitud dominaría el mundo. Conscientes de ello, los distintos reinos de Europa se esforzaron en conseguirlo, pero no fue hasta finales del siglo XVIII cuando se inventó un reloj lo suficientemente preciso y resistente para soportar las duras condiciones  de bordo. ¡Piensa en la humedad, los cambios de presión y temperatura y en el movimiento del barco! El inventor de este magnífico reloj fue un carpintero inglés, sin conocimientos teóricos pero con mucha determinación: John Harrison, un hombre increíble.

Aunque antes del prototipo de Harrison era imposible calcular la longitud, sí era posible hacer una estimación. Para ello era neceserario calcular las distancias recorridas por la nave en cada dirección. Aquí es donde entra en juego el reloj de arena.

El reloj de arena, también llamado ampolleta, se usaba en conjunción con la corredera para calcular la velocidad de la embarcación. Brevemente, la corredera es una cuerda (un cabo) con una serie de nudos a intervalos determinados enrollada en un carrete. En un extremo de la cuerda hay una tablilla (barquilla) con un plomo. Tirándola al mar, la cuerda se va desenrollando con el avance de la nave. Un marinero pone en marcha el reloj de arena (generalmente calibrado para durar medio minuto) y otro va contando los nudos desenrollados en ese intervalo de tiempo. Con este procedimiento se obtiene la velocidad en nudos. Sabiendo la velocidad, se puede calcular la distancia navegada con la expresión: distancia = velocidad x tiempo. Por último, marcando el rumbo y la distancia navegada en un mapa se estima la posición de la embarcación. ¡Uff!, Una locura pero es lo único que había. El hecho de que Colón llegara a América y regresase cuatro veces sano y salvo nos da una idea de la extraordinaria pericia de aquellos navegantes. Aunque también uno se explica por qué hay tantos barcos en el fondo del mar.

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