I ) Principe de l’horloge mécanique

1 ) l’organe moteur qui fournit l’énergie nécessaire au maintien de l’amplitude d’oscillation, cette énergie peut être délivrée par un contrepoids ou par un ressort,

2 ) les rouages ou engrenages qui transmettent l’énergie au système oscillant et à l’affichage du temps,

3 ) l’échappement qui distribue l’énergie communiquée par le rouage.
l’échappement stoppe à intervalles réguliers la descente du poids, plusieurs systèmes d’échappement existent.

4 ) le régulateur qui impose sa période à l’ensemble de l’horloge. Ce régulateur peut être un foliot, pendule pesant ou un système spiral.

II ) Les Horloges à foliot

Les horloges du 13ème siècle, étaient des horloges à échappement à Foliot, c’est-à-dire que l’organe stoppant l’intervalle du poids était un balancier horizontal à deux poids aux extrémités.

Mettre animation horloge foliot

Les horloges à foliot présentaient une faible exactitude. Elles dérivaient d’environ deux heures toutes les 24 heures. Il faut trouver un nouvel organe de régulation plus précis !

III ) Les Horloges à balancier

C’est en 1638, que Galilée découvre la régularité du mouvement du pendule simple, et teste les facteurs influençant la période d’oscillation du pendule.

Au repos, le fil est dirigé suivant la verticale du lieu qui constitue sa position d’équilibre et en l’écartant légèrement, il tend à osciller autour de cette position.

La durée d’une oscillation ou période peut constituer un étalon de temps.
Ainsi, pour obtenir un pendule battant la seconde, il faut utiliser un fil de longueur un mètre et veiller à protéger le système pour éviter les amortissements.

En 1657, Christian Huygens réalisa la première application pratique de la découverte de Galilée. Il invente le balancier pendulaire, un organe régulateur, qui remplace le foliot et apporte un gain de précision considérable.

 

Cependant le balancier pendulaire a lui aussi deux défauts majeurs :

-Il est impossible à miniaturiser, du fait que le pendule doit mesurer un mètre.

-Il est sensible aux secousses, et aux changements de latitude (on rappelle que la force gravitationnelle g dont dépendent les oscillations du pendule n’est pas partout la même sur Terre).

Ces imperfections rendent le pendule incompatible avec les voyages en mer, qui pourtant nécessitent une mesure du temps précise afin de pouvoir garder une idée de la localisation du navire sur le globe terrestre.

IV ) Les horloges à ressort

Huyghens imagine en 1675 l’horloge à ressort. Le principe diffère très peu des autres horloges.

La source d’énergie est un ressort tendu qui restitue de l’énergie en se déroulant.

L’organe régulateur est un deuxième ressort, appelé balancier spiral, qui effectue un mouvement de va et vient circulaire, tel un pendule.

Cette avancée majeure dans l’horlogerie, permettra de miniaturiser à souhait les systèmes de mesure du temps.

 

IV ) L’unité de base de mesure du temps

Le fait de compter en seconde, minutes de 3000 ans et trouve sont origine dans la région de Babylone.

Les Babyloniens avaient adoptés pour compter la base 60 car selon eux, 1 an est divisé en 6 périodes de 60 jours (360 jours).
En effet, ils avaient constaté que le soleil retrouvait sa place par rapport aux étoiles après douze lunaisons (3 saisons de 4 mois de 30 jours), soit 360 jours. Les calendriers étaient lunaires, car l’observation était facile.
En astronomie, ils utilisaient un degré de 60 minutes et une minute de 60 secondes.

Depuis ont à adopté le système décimal pour l’algèbre et le système binaire pour le numérique, cependant pour le temps et les angles ont utilise toujours la base 60 des Babyloniens.

Calcul théorique ( Inspiré du site internet de Villemin Gérard http://villemin.gerard.free.fr/aScience/Physique/Pendule.htm )

La période du pendule fait intervenir 

Plus exactement

La période du pendule est totalement indépendante de la masse de l’objet oscillant

T période en secondes (aller-retour complet du balancier).

L est la longueur en mètres.

g est l’intensité de la pesanteur.

         Sur Terre: g 9,8 m / s²

est le demi-angle de rotation.

Plus d’informations sur le site de Villemin Gérard http://villemin.gerard.free.fr/aScience/Physique/Pendule.htm