Un reloj convencional responde a «¿qué hora es?» mientras que un cronómetro responde a «¿cuánto tiempo ha pasado?». Físicamente, el primero informa de un momento absoluto y el segundo de una duración. Estas dos preguntas requieren ingeniería diferente. Conocer la hora absoluta exige sincronización con estándares globales como UTC, mientras que medir tiempo transcurrido solo necesita una frecuencia interna estable que el dispositivo pueda contar.
La precisión requerida varía enormemente según la aplicación. Un temporizador de cocina necesita precisión de un segundo, la competición atlética necesita 1/100 de segundo, la cronometraje de vueltas en Fórmula 1 exige 1/1000 de segundo, y los experimentos de física pueden necesitar microsegundos. La misma palabra «cronómetro» abarca desde un reloj de bolsillo de cuerda hasta instrumentos de laboratorio, y la fuente de frecuencia subyacente es lo que determina la precisión alcanzable.
Los cronómetros mecánicos utilizan un muelle enrollado para impulsar un volante que oscila a una frecuencia constante, típicamente de 5 a 10 latidos por segundo (18.000 a 36.000 vibraciones por hora). Un sistema de engranajes convierte esas oscilaciones en el movimiento visible de las agujas de segundos y fracciones de segundo. A principios del siglo XX, los mejores cronómetros mecánicos de competición resolvían 1/5 de segundo, más que suficiente para las pruebas de atletismo de la época.
La mayor debilidad de los movimientos mecánicos es la sensibilidad a la temperatura y la orientación. El volante y la espiral cambian su masa efectiva con la temperatura, derivando varios segundos por día ante variaciones meteorológicas normales. Sostener el reloj en diferentes posiciones también cambia el periodo porque la gravedad afecta al volante de forma asimétrica. Los Juegos Olímpicos de Los Ángeles de 1932 adoptaron a Omega como cronometrador oficial, donde la precisión mecánica alcanzó su punto cumbre competitivo.
Cuando Seiko introdujo el primer reloj de pulsera de cuarzo del mundo en 1969, la misma tecnología revolucionó los cronómetros. Un cristal de cuarzo vibra a una frecuencia precisa cuando se le aplica un voltaje eléctrico (el efecto piezoeléctrico). Los cristales estándar de reloj oscilan a 32.768 Hz, exactamente 2 elevado a la 15, que se divide limpiamente en pulsos de un segundo mediante divisores digitales de frecuencia.
Los cronómetros de cuarzo típicos logran una precisión de ±15 segundos por mes, con modelos de competición de alta gama alcanzando ±0,1 segundos por día. La cronometraje electrónica se convirtió en estándar en los Juegos Olímpicos de Múnich de 1972, cuando las pruebas de natación utilizaron por primera vez resolución de 1/100 de segundo. El cuarzo es menos sensible a la temperatura que los movimientos mecánicos, pero el cuarzo sin compensar aún deriva unos pocos segundos entre verano e invierno; las aplicaciones serias usan TCXO (osciladores de cristal con compensación de temperatura) para la estabilidad.
La cronometraje competitiva moderna usa detección electrónica tanto en la salida como en la meta de un evento. En atletismo, la pistola del juez de salida dispara la señal de inicio electrónicamente, y la línea de meta es capturada por cámaras de foto-finish que disparan hasta 40.000 fotogramas por segundo. Esto hace que la discriminación de 1/1000 de segundo sea rutinaria, aunque los resultados olímpicos oficiales se informan a 1/100 de segundo.
Cuando dos competidores empatan a 1/100 de segundo, los registros internos a 1/1000 de segundo a menudo determinan la clasificación. El famoso empate a 0,01 segundos por el oro en los 100m mariposa en los Juegos Olímpicos de Pekín 2008 atrajo la atención precisamente porque la evidencia de la cámara fue el factor decisivo. Las mejoras en la precisión de la cronometraje han hecho posible distinguir objetivamente capacidades que los observadores humanos nunca podrían separar.
Deportes como la Fórmula 1 y los rallies colocan detectores de tiempo en múltiples puntos alrededor de un circuito. Sincronizar todos esos detectores con una base temporal común es un problema difícil, resuelto por el GPS. Cada receptor obtiene una señal de tiempo precisa a unos 100 nanosegundos en cualquier lugar de la Tierra, de modo que los detectores independientes pueden medir colectivamente el mismo evento sin ninguna conexión de red local.
Cada unidad de cronometraje también incluye un oscilador de alta calidad que cubre breves interrupciones del GPS, a menudo un OCXO (oscilador de cristal controlado por horno) capaz de mantener precisión de microsegundos durante una hora. Esto importa en circuitos con túneles o secciones cubiertas donde la recepción GPS cae temporalmente. Los sistemas modernos de cronometraje de circuito combinan GPS para la exactitud a largo plazo con osciladores locales para la continuidad a corto plazo, la misma técnica usada en las redes de negociación financiera.
Las aplicaciones de cronómetro del smartphone usan internamente el reloj monótono proporcionado por el sistema operativo (System.nanoTime en Android, mach_absolute_time en iOS). Este es el tiempo transcurrido desde el arranque del sistema, inmune a cambios de hora del usuario o correcciones NTP. Usar Date.now() en su lugar haría que la pantalla del temporizador saltara hacia atrás cuando se ajusta el reloj del sistema, un error vergonzoso que ha aparecido en implementaciones tempranas de aplicaciones de fitness.
La precisión del cronometraje del smartphone está limitada por el oscilador del hardware, típicamente con una exactitud de 1 ppm, lo que corresponde a aproximadamente 86 ms de deriva por día. Eso es demasiado impreciso para la competición atlética, pero más que suficiente para intervalos de entrenamiento personal o temporizadores de cocina. Reconocer dónde termina la medición casual y comienza la medición profesional es la lección práctica escondida dentro de la aplicación de cronómetro de cada smartphone. Para mediciones cotidianas como estas, un cronómetro en línea que funciona en el navegador es una opción cómoda.
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