O funcionamento de um Relógio Cuco mecânico, não é tão complicado quanto parece: há um peso que move as correntes localizadas na parte inferior dos relógios, normalmente estes pesos parecem pinhas invertidas. Cada peso possui uma função, o primeiro tem a função de cronometragem, o segundo controla o cuco e seus movimentos e o terceiro (se houver) gerencia a música (relógios sem caixa de música não possuem este).
Os pesos vão descendo pelas correntes lentamente conforme o relógio funciona e ao chegar próximo ao chão, é preciso puxar a outra ponta da corrente (dar corda) para que o relógio continue a funcionar. Ele não leva pilhas nem bateria, o seu funcionamento é mecânico, ou seja, impulsionado pela força que os pesos exercem sobre as correntes com a força da gravidade.
Os Relógios Cuco que são equipados com caixa de música, são programados para que ela toque após o canto do cuco. Em modelos com mecanismo de corda diária, uma melodia toca na meia hora e outra na hora cheia. Em modelos com corda semanal a melodia é reproduzida somente na hora cheia. Todos os relógios cuco são equipados com um silenciador. O mesmo possibilita o desligamento completo dos sons, cuco e caixa de música quando houver.
A técnica para fazer os Relógios Cuco tocarem música é tradicional, porém, foi aprimorada ao longo dos anos. Dentro de cada exemplar há um par de foles, com câmaras de ar, como uma gaita. O ar é expelido para fora do primeiro fole através de um apito de fenda, que é esculpido no lado dos relógios. Ele passa por baixo e gera o som “KU” característico do pássaro. Já o “CKOO” que completa o áudio, é gerado através do segundo apito, acionado pelo ar empurrado por baixo da segunda fenda.
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