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Les instruments en cuivre ou en alliages

Dossier - Le cuivre, premier métal travaillé par l'homme
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Le cuivre, à la couleur si fascinante est l'un des métaux les plus connus, et le premier avec l'or travaillé par l'homme. Quelle est son histoire ? Quelles sont ses propriétes ? découvrir l'âge de bronze, les alliages, que fait-on avec le cuivre ?

  
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Les instruments en cuivre ou en alliages de cuivre : instruments de musique naturellement mais aussi balances, lunettes, microscopes, etc... On ne peut tout étudier et pourtant leur histoire est toujours intéressante pour un scientifique, c'est pour cela que 3 instruments seulement vont retenir notre attention, l'astrolabe, le sextant et l'horloge.

Rappelons quand même que le laiton est très utilisé dans les instruments de marine, aujourd'hui encore, parce qu'il ne rouille pas.

Hublot

1 - Astrolabe

Voici l'explication du mot : astro = étoile, labe = prendre. Cet instrument permet la mesure de la hauteur des astres. Cette fonction est la seule réalisée par les "astrolabes de mer", utilisés pour la navigation maritime, et qui ne présentent pas la partie centrale.

Astrolabe en laiton

Un astrolabe se compose d'un cercle gradué en degrés (rapporteur) avec un bras tournant attaché à son centre. Quand il est suspendu par son anneau supérieur, la marque 0° sur le cercle est alignée avec l'horizon. Si une étoile, ou tout autre corps céleste, est visé à l'extrémité du bras mobile, la position de l'étoile peut être lue « prise » sur le cercle gradué.

Astrolabe démonté

L'astrolabe a probablement été inventé par Hipparque et amélioré dans le monde islamique, avant d'atteindre l'Europe vers 970, par l'intermédiaire du moine Gerbert d'Aurillac, qui le ramena d'Espagne d'où il rapporta nombre de connaissances scientifiques transmises par les Arabes, qui occupaient en partie la péninsule ibérique.

L'astronomie arabe élaborée à partir des héritages grecs et indiens a permis d'amélioreer les instruments ou de les inventer, instruments qui ont servi à mesurer l'heure, les positions des objets célestes et à faire des opérations d'arpentage. Ces instruments ont aussi permis de déterminer l'orientation des mosquées vers la Mecque, de déterminer les heures des prières, la visibilité du croissant lunaire qui annonce le début du mois. Ces perfectionnements ont aussi permis la naissance de l'astrologie, une activité très lucrative, mais risquée à l'époque, qui prétendait prédire l'avenir ou déterminer la personnalité des individus de prédire aussi le déroulement de certaines opérations, guerres ou mariages.

Astrolabe arabe du XIIè

Parmi ces astronomes arabes citons Habash-al-Hasib (IXè) qui introduisit la tangente et la cotangente en trigonométrie et Nasir ad Din at Tusi qui mit au point un modèle géométrique qui permet d'engendrer un mouvement rectiligne à partir d'un mouvement circulaire : que ferions aujourd'hui sans cela ? Une partie de ces ouvrages ont été traduits en latin au XIIè ...et repris par « nos » scientifiques comme Copernic par exemple.

2 - Les boussoles compas et sextants de la marine

Un sextant est un instrument de navigation permettant de relever la hauteur angulaire d'un astre au-dessus de l'horizon. Il est utilisé pour faire le point en mer. Le sextant est toujours utilisé bien que son usage se restreigne, le GPS prend le dessus mais le sextant ne tombe jamais en panne !

Sextant en laiton

Le sextant fut inventé au XVIIIè par John Hadley (1682-1744), un mathématicien anglais, et Thomas Godfrey (1704-1749), un inventeur américain, indépendamment l'un de l'autre. Il remplaça l'astrolabe et l'octant pour la navigation. La spécificité du sextant par rapport à l'astrolabe est que les objets sont mesurés relativement à l'horizon. Une autre différence est que l'angle est mesuré directement alors qu'un astrolabe ne mesure que le sinus de l'angle en question. Ces deux caractéristiques permettent d'obtenir une meilleure précision. Avec un sextant, l'horizon et l'objet à relever restent stables, même sur un bateau en mouvement.

- Calibrage : Avant toute utilisation, le sextant doit être calibré. Après avoir ajusté le 0, regardez la ligne d'horizon. L'image perçue dans le miroir doit être alignée avec l'horizon, peu importe son orientation.

- Mesure : En regardant par l'oculaire, visez le repère retenu. Ensuite, bougez l'alidade du sextant de manière à ce que vous aperceviez un repère fixé. Bougez l'alidade de façon à ce que l'image du second soit alignée avec le premier.

Mode d'emploi du sextant : Mesure de la hauteur du soleil au-dessus de l'horizon - Amener l'alidade A sur zéro, viser directement le soleil - Abaisser le sextant S pour viser l'horizon, tout en déplaçant l'alidade A pour poser l'image du soleil sur l'horizon.

- Lecture : L'angle séparant les deux repères peut être lu au degré près en se référent au 0 de l'alidade. Vous pouvez préciser en lisant le vernier de l'alidade.

- Particularité : Lorsqu'un rapporteur d'angle est superposé au sextant, 100 degrés du sextant correspondent à 50 degrés du rapporteur car l'appareil doit compenser l'effet de rotation du miroir mobile. La lumière réfléchie par un miroir se déplace du double de la rotation de celui-ci, il fallait donc diviser par 2 l'échelle angulaire. 

Compas de marine, cuivre et laiton

3 - Les horloges, comtoises, dans notre exemple, pour rester en France

La production commence au XVIIIe, dans les villages de Morbier et de Bellefontaine dans le Jura. D'abord modeste jusque vers 1820, elle culmine à plus de 100 000 pièces par an vers 1850. Elle remplace alors la clouterie qui dominait dans la seconde moitié du XVIIIe siècle.

Le déclin de la comtoise intervient dans la seconde moitié du XIXe siècle : montres bon marché, horloges à moindre coût de type Forêt-Noire, arrivée tardive du chemin de fer et, surtout, activité de remplacement plus rentable avec la confection des montures de lunette.

Morbier et Morez, deux villages, avec les paysans-horlogers, réalisent une production d'horloges qui vont se répandre dans toute la France et au-delà...

Techniquement, l'horloge comtoise rappelle l'horloge d'édifice à cage.

Mécanisme de l’horloge comtoise

- Les rouages sont placés l'un à côté de l'autre, mouvement et sonnerie.
- Les deux rouages sont sur des piliers verticaux et comportent chacun 4 axes. - Le remontage des poids se fait tous les huit jours.
- L'échappement, à verge et roue de rencontre au XVIIIè, passe à l'échappement à ancre à recul ensuite.
- Les roues sont en laiton, le reste en fer. La sonnerie est à crémaillère et limaçon et ne décompte pas.
- Le balancier marque la seconde.

Horloge comtoise signée Jean-Claude Alonet, actuelle.